Surveillance de l'humidité et du sel dans la mouture du fromage cheddar

Pourquoi le broyage et le salage décident du cours de l'affinage

Le cheddar est un fromage salé à sec : après la cheddarisation, le caillé est broyé puis, une fois l'acidité souhaitée atteinte, le sel est incorporé au caillé broyé avant le moulage et le pressage, comme le décrit la norme Codex pour le cheddar dans son appendice consacré à la méthode de fabrication [1]. La revue de Guinee décrit comment le sel limite l'altération et la croissance des pathogènes et modifie la composition, l'activité microbienne et enzymatique ainsi que la biochimie de l'affinage ; comme de nombreux facteurs influencent l'absorption et la répartition du sel, une maîtrise précise du salage est indispensable à une qualité constante [2]. Pour une laiterie, le tapis de salage est le dernier point où l'équilibre sel/humidité d'un lot peut être ajusté.

Le sel dans l'humidité : le paramètre qui compte

Le paramètre avec lequel travaillent les fromagers est le sel dans l'humidité (S/M), c'est-à-dire le sel exprimé en pourcentage de la phase aqueuse dans laquelle agissent les bactéries du levain et les enzymes d'affinage. Rulikowska et al. ont fait varier l'ajout de sel entre 0,50 % et 3,00 % (w/w) dans du cheddar : une teneur en sel plus faible abaissait le pH, augmentait l'activité de l'eau et la croissance des bactéries lactiques du levain et hors levain, et accentuait la protéolyse, avec des effets défavorables sur la flaveur et la texture [3]. Upreti et al. ont comparé du cheddar à des niveaux de S/M de 4,8 % et 6,4 % sur 48 semaines et observé davantage de protéolyse et des numérations de bactéries hors levain plus élevées dans les fromages à faible S/M [4]. L'article compagnon montre à quel point le taux de salage fixe directement le S/M : un salage du caillé broyé à 2,25 % ou 3,5 % du poids de caillé, à pH 5,4, a donné des S/M de 4,77 % et 6,68 % respectivement [5].

L'humidité a aussi un plafond réglementaire. La norme Codex pour le cheddar fixe un niveau de référence de 48 % à 60 % de matière grasse lactique dans l'extrait sec et, pour un fromage situé dans cette plage, un extrait sec minimal de 61 %, ce qui correspond à une humidité maximale de 39 % [1].

Les méthodes de référence et leur coût en temps

L'humidité du fromage est déterminée sous forme d'extrait sec total par la méthode de référence gravimétrique de séchage à l'étuve ISO 5534 | IDF 4 [6]. Le sel est dosé sous forme de chlorures par titrage potentiométrique selon l'ISO 5943 | IDF 88, applicable aux fromages contenant plus de 0,2 % d'ions chlorure [7]. Il s'agit dans les deux cas de procédures de laboratoire ; lorsque les résultats sont disponibles, le caillé dont provient l'échantillon a normalement déjà été pressé. Elles restent la base de toute spécification et de tout étalonnage, mais ne peuvent pas piloter le tapis de salage pendant qu'un lot y circule.

Ce que montrent les études proche infrarouge sur le fromage

La spectroscopie proche infrarouge (NIR) est appliquée à l'humidité du cheddar depuis des décennies. Wehling et Pierce, avec un instrument à filtres à trois longueurs d'onde, ont obtenu un r² de 0,92 et une erreur standard de performance (SEP) de 0,38 % par rapport à la méthode à l'étuve sur 47 échantillons de validation [8]. La température de l'échantillon influençait significativement les spectres, si bien que les échantillons devaient être amenés à une température uniforme, et l'affinage peut aussi modifier les caractéristiques NIR du fromage [8]. Dans une comparaison ultérieure, la régression PLS sur des spectres de réflectance en dérivée première d'échantillons râpés a donné une SEP de 0,335 % pour l'humidité, tandis qu'une sonde à fibre optique sur blocs entiers s'est montrée moins fiable [9]. Margolies et Barbano ont rapporté que les instruments NIR de quatre fromageries donnaient des SEP de 0,30 pour l'humidité et de 0,45 pour la matière grasse sur 36 échantillons de cheddar de validation [10].

Le sel est le paramètre le plus difficile. Sur 64 échantillons de fromage fondu contenant entre 2,0 % et 4,7 % (w/w) de sels minéraux, Blazquez et al., dont les meilleurs modèles d'humidité et de matière grasse faisaient appel à une correction de diffusion et à une dérivée seconde, ont trouvé la prédiction du sel moins exacte [11]. Dans les fromageries de cheddar étudiées par Margolies et Barbano, le sel était mesuré par coulométrie et non par NIR, et une méthode de transmittance moyen infrarouge sur fromage dissous a atteint une SEP de 0,036 contre 0,139 pour la méthode coulométrique, pour une teneur moyenne en sel de 1,8 % [10]. Lecture pratique : la mesure NIR de l'humidité du fromage est bien établie, un étalonnage NIR du sel doit être validé sur le caillé propre à l'usine, et une valeur de S/M calculée à partir de deux mesures cumule l'erreur des deux.

Du godet de mesure au tapis de salage

Solberg et al. ont mis en œuvre le NIR en ligne dans la production à grande échelle d'un fromage de type gouda, à la place de prélèvements ponctuels analysés au laboratoire : le signal continu a fourni des estimations par lot plus précises et révélé des sources de variation du procédé que les prélèvements ponctuels n'auraient pas permis de découvrir [13]. Trois pratiques rendent une telle installation défendable :

• Étalonnez sur le caillé tel qu'il se présente. Les étalonnages publiés pour le cheddar utilisaient du fromage râpé, équilibré en température, et les mesures par sonde sur blocs entiers étaient moins fiables [8][9] ; un modèle pour du caillé broyé en vrac à la température du tapis doit être construit sur ce matériau.
• Ancrez l'étalonnage aux méthodes de référence. Les valeurs NIR ne valent que ce que valent les résultats ISO 5534 et ISO 5943 sur lesquels elles sont régressées [6][7], et la validation doit suivre les lignes directrices de l'ISO 21543 | IDF 201 pour le NIR sur les produits laitiers [12].
• Utilisez la valeur d'humidité comme entrée de régulation. Puisque le taux de salage fixe le S/M pour une humidité de caillé donnée [5], une mesure prise avant le salage permet d'ajuster la dose de sel lot par lot.

L'approche d'USTECH

Pour le caillé sur convoyeur, USTECH installe l'analyseur NIR en ligne ProLine17EC au-dessus du tapis ; ses étalonnages sont construits dans caliX avec les outils de correction de diffusion, de dérivée et de PLS utilisés dans les études citées ci-dessus [9][11], et ProChem transmet les mesures au PLC de l'usine pour la régulation de la consigne de dosage du sel. La possibilité de prédire de façon fiable le sel, et donc le S/M, sur le caillé d'une usine donnée s'établit par une étude de faisabilité sur vos propres échantillons et analyses de référence.