Au cours de la dernière décennie, la tendance « clean label » ou naturalité a été considérée comme tendance prédominante parmi les consommateurs. Les additifs alimentaires dans les yogourts sont utilisés pour conserver et améliorer les propriétés souhaitables comme la texture, la viscosité, la rétention d'eau et la sensation en bouche. L'utilisation des bactéries lactiques productrices d'exopolysaccharides pendant la fermentation suscite un intérêt technologique, car elles pourraient remplacer l'utilisation des additifs alimentaires dans les yogourts. Les différentes caractéristiques des exopolysaccharides déterminent leur capacité d'interaction avec les protéines dans le yogourt, et donc, leur capacité d'agir comme agents viscosifiants et stabilisants. Jusqu'à présent, aucune étude n'a été réalisée sur l'utilisation de cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, de l'espèce Weissella cibaria, ajoutés en combinaison avec des ferments dans la production des yogourts. Ce travail avait pour but d'évaluer les propriétés rhéologiques des laits fermentés en utilisant des cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides en coopération avec des ferments commerciaux utilisées dans le yogourt. Du lait écrémé reconstitué avec deux concentrations de sucrose (0% et 2%) a été utilisé pour la fermentation. Deux ferments commerciaux (Yo-Mix 433 et YoFlex Premium 3.0) en combinaison avec deux souches de Weissella cibaria (Hani-535 et Hani-536) productrices d'exopolysaccharides ont été utilisés. Les souches de W. cibaria ont été aussi évaluées dans un système laitier acidifié chimiquement avec du glucono-delta-lactone. La cinétique de la diminution du pH, la mesure de caractère filant, le dénombrement bactérien, la consistance, la thixotropie et la synérèse du produit ont été évalués. Les résultats ont démontré que l'utilisation de W. cibaria comme cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, dans les conditions choisies, n'ont pas permis d'améliorer la consistance ni le caractère filant du yogourt. Néanmoins, la culture d'appoint et les cultures commerciales n'ont pas eu d'effet inhibiteur, car la croissance des souches et le taux d'acidification n'ont pas été affectés. En plus, l'évaluation de la thixotropie du produit a démontré une différence significative dans les yogourts avec la culture d'appoint. Ce comportement a expliqué une meilleure récupération de la structure gélifiée après le cisaillement et une meilleure stabilité au cisaillement en comparaison avec les yogourts contrôles (sans la culture d'appoint) grâce une possible production d'exopolysaccharides. / Over the past decade, the "clean label" trend has raised popularity among consumers. The food additives in yogurts are used to maintain and improve the desirable properties such as texture, viscosity, water retention and mouthfeel. There is a technological interest in the use of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria during fermentation that could replace the use of food additives in yogurt. The different characteristics of exopolysaccharide determine their ability to interact with proteins in yogurt, and therefore, their ability to act as viscosifying and stabilizing. To our knowledge, no studies have been carried out on the use of adjunct cultures exopolysaccharide-producers, from the species Weissella cibaria, added in combination with commercial cultures in the production of yogurt. The aim of this work was to evaluate the rheological properties of fermented milks using exopolysaccharide-producing adjunct cultures in cooperation with commercial cultures used in yogurt. Reconstituted skim milks with two concentrations of sucrose (0% and 2%) were used for fermentation. Two commercial cultures (Yo-Mix 433 and YoFlex Premium 3.0) in combination with two exopolysaccharide-producing strains of Weissella cibaria (Hani-535 and Hani-536) were used. The W. cibaria strains were also evaluated in a dairy system chemically acidified with glucono-delta-lactone (GDL). The kinetics of decreasing pH, the ropiness measurement, the bacterial count, the consistency, the thixotropy, and the measurement of syneresis of the product were evaluated. The results showed that the use of exopolysaccharide-producing adjuncts of W. cibaria, under the selected conditions, were not able to improve the consistency or the ropiness of the yogurt. Nevertheless, the adjuncts and the commercial cultures did not have an inhibitory effect because the growth of the strains and the acidification rate were not affected. In addition, the evaluation of the thixotropy of the product showed a significant difference in yogurts with the adjunct culture. This behavior explained a better recovery of the gel structure after shearing and a better shear stability compared to control yogurts (without the adjunct culture) due to a possible production of exopolysaccharides.

Au cours de la dernière décennie, la tendance « clean label » ou naturalité a été considérée comme tendance prédominante parmi les consommateurs. Les additifs alimentaires dans les yogourts sont utilisés pour conserver et améliorer les propriétés souhaitables comme la texture, la viscosité, la rétention d'eau et la sensation en bouche. L'utilisation des bactéries lactiques productrices d'exopolysaccharides pendant la fermentation suscite un intérêt technologique, car elles pourraient remplacer l'utilisation des additifs alimentaires dans les yogourts. Les différentes caractéristiques des exopolysaccharides déterminent leur capacité d'interaction avec les protéines dans le yogourt, et donc, leur capacité d'agir comme agents viscosifiants et stabilisants. Jusqu'à présent, aucune étude n'a été réalisée sur l'utilisation de cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, de l'espèce Weissella cibaria, ajoutés en combinaison avec des ferments dans la production des yogourts. Ce travail avait pour but d'évaluer les propriétés rhéologiques des laits fermentés en utilisant des cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides en coopération avec des ferments commerciaux utilisées dans le yogourt. Du lait écrémé reconstitué avec deux concentrations de sucrose (0% et 2%) a été utilisé pour la fermentation. Deux ferments commerciaux (Yo-Mix 433 et YoFlex Premium 3.0) en combinaison avec deux souches de Weissella cibaria (Hani-535 et Hani-536) productrices d'exopolysaccharides ont été utilisés. Les souches de W. cibaria ont été aussi évaluées dans un système laitier acidifié chimiquement avec du glucono-delta-lactone. La cinétique de la diminution du pH, la mesure de caractère filant, le dénombrement bactérien, la consistance, la thixotropie et la synérèse du produit ont été évalués. Les résultats ont démontré que l'utilisation de W. cibaria comme cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, dans les conditions choisies, n'ont pas permis d'améliorer la consistance ni le caractère filant du yogourt. Néanmoins, la culture d'appoint et les cultures commerciales n'ont pas eu d'effet inhibiteur, car la croissance des souches et le taux d'acidification n'ont pas été affectés. En plus, l'évaluation de la thixotropie du produit a démontré une différence significative dans les yogourts avec la culture d'appoint. Ce comportement a expliqué une meilleure récupération de la structure gélifiée après le cisaillement et une meilleure stabilité au cisaillement en comparaison avec les yogourts contrôles (sans la culture d'appoint) grâce une possible production d'exopolysaccharides. / Over the past decade, the "clean label" trend has raised popularity among consumers. The food additives in yogurts are used to maintain and improve the desirable properties such as texture, viscosity, water retention and mouthfeel. There is a technological interest in the use of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria during fermentation that could replace the use of food additives in yogurt. The different characteristics of exopolysaccharide determine their ability to interact with proteins in yogurt, and therefore, their ability to act as viscosifying and stabilizing. To our knowledge, no studies have been carried out on the use of adjunct cultures exopolysaccharide-producers, from the species Weissella cibaria, added in combination with commercial cultures in the production of yogurt. The aim of this work was to evaluate the rheological properties of fermented milks using exopolysaccharide-producing adjunct cultures in cooperation with commercial cultures used in yogurt. Reconstituted skim milks with two concentrations of sucrose (0% and 2%) were used for fermentation. Two commercial cultures (Yo-Mix 433 and YoFlex Premium 3.0) in combination with two exopolysaccharide-producing strains of Weissella cibaria (Hani-535 and Hani-536) were used. The W. cibaria strains were also evaluated in a dairy system chemically acidified with glucono-delta-lactone (GDL). The kinetics of decreasing pH, the ropiness measurement, the bacterial count, the consistency, the thixotropy, and the measurement of syneresis of the product were evaluated. The results showed that the use of exopolysaccharide-producing adjuncts of W. cibaria, under the selected conditions, were not able to improve the consistency or the ropiness of the yogurt. Nevertheless, the adjuncts and the commercial cultures did not have an inhibitory effect because the growth of the strains and the acidification rate were not affected. In addition, the evaluation of the thixotropy of the product showed a significant difference in yogurts with the adjunct culture. This behavior explained a better recovery of the gel structure after shearing and a better shear stability compared to control yogurts (without the adjunct culture) due to a possible production of exopolysaccharides.

Ce projet visait à mesurer l’effet de l’enrichissement en polysaccharides d’une matrice laitière sur son comportement rhéologique en digestion in vitro. Le comportement rhéologique de solutions de protéines laitières (3,9%), de gomme xanthane (0,7%), de gomme de caroube (0,7%) et de leurs mélanges, acidifiés par HCl sous agitation, a été suivi durant une digestion in vitro. Le comportement de solutions de poudre de lait écrémé (3,5 et 4% de protéines) enrichies des mêmes polysaccharides (0,7%) et fermentées a aussi été suivi en digestion in vitro. Le mode d’acidification affectait le comportement rhéologique des solutions contenant des protéines. La viscosité des solutions a diminué en cours de digestion, à l’exception des solutions contenant protéines et gomme xanthane dont la viscosité augmentait de l’étape gastrique à l’étape intestinale. L’ajout de polysaccharides à une matrice laitière permettrait donc de moduler sa viscosité lors de la digestion et pourrait ainsi procurer des bénéfices physiologiques. / This project aims to measure the effect of enrichment in polysaccharides of a dairy matrix on its rheological behaviour when subjected to in vitro digestion. The rheological behaviour of solutions containing milk protein (3,9%), xanthan gum (0,7%), carob gum (0,7%) and their binary or ternary mixtures, acidified by HCl with stirring, was followed during in vitro digestion. The rheological behavior of solutions of skimmed milk powder (3,5% and 4% of protein) enriched or not with same polysaccharides (0,7%) and fermented has also been followed during in vitro digestion. The mode of acidification affected the rheological behavior of solutions containing proteins. The viscosity of the acidified and fermented solutions decreased throughout digestion, except for the protein solutions containing xanthan gum for which viscosity increased at the transition from gastric to intestinal stage. Integration of polysaccharides to a dairy matrix would, therefore, modulate its viscosity during digestion and could provide physiological benefits.

Les bactéries productrices d’exopolysaccharides (EPS) sont utilisées dans la fabrication du yogourt pour améliorer la viscosité, la texture et la rétention d’eau. Ces améliorations sont plutôt reliées aux propriétés intrinsèques des EPS et à leurs interactions avec les protéines qu'à leurs quantités. Dans plusieurs pays, les polysaccharides commerciaux (PS) sont autorisés comme agents stabilisants dans le yogourt. Les interactions EPS-PS peuvent aussi influencer positivement ou négativement les propriétés finales des yogourts. Malgré plusieurs études réalisées, la relation structure-fonction des EPS particulièrement dans les systèmes avec stabilisants a été peu étudiée et n’est pas entièrement comprise. Même les études portant sur le rôle de certaines propriétés intrinsèques des EPS ont été effectuées dans un système ne contenant que l'EPS. Les effets des EPS dans un système contenant des PS commerciaux sont encore non étudiés et donc inconnus. Ainsi, cette étude a été menée dans le but de mieux comprendre les effets de certaines propriétés intrinsèques des EPS produits in situ seuls ou en présence des PS commerciaux sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales du yogourt. Les résultats de cette étude ont montré que la charge négative de l'EPS ou PS contribue à l'amélioration de la fermeté et de la viscosité du yogourt mais augmente la synérèse. La rigidité, la linéarité et le poids moléculaire d'un EPS ou PS ont augmenté nettement la viscosité. Concernant la synérèse, les EPS ou PS neutres et rigides ont permis une très bonne amélioration de la capacité de rétention d'eau du yogourt par rapport au contrôle. Les résultats des PS utilisés avec la souche produisant un EPS anionique, rigide et linéaire n'ont pas montré d'effets majeurs sur la fermeté et la viscosité tandis qu’une diminution de la synérèse a été observée avec la pectine seulement. Une amélioration de la fermeté et de la viscosité a été observée lorsque les PS ont été utilisés avec les souches produisant des EPS neutres. L'amélioration de la viscosité était notamment plus importante avec les PS rigides. Les résultats de cette thèse ont rapporté, pour la première fois, des effets intéressants de certaines propriétés intrinsèques des EPS et/ou PS aussi bien dans la formation du gel laitier que sur les propriétés finales du yogourt. Ces résultats offrent aussi aux industriels et chercheurs laitiers des prémisses permettant de choisir les souches EPS+ et/ou PS afin de corriger ou améliorer une ou plusieurs propriétés spécifiques du yogourt. / Lactic acid bacteria (LAB) producing exopolysaccharides (EPS) are widely used in yogurt to improve viscosity, texture and water retention capacity. These improvements were shown to be related to the intrinsic properties of EPS and their interactions with proteins rather than to their concentration. Additionally, in many countries, commercial PS are used as stabilizers in yogurt. The co-presence of in situ-produced EPS and PS could also positively or negatively influence the properties of yogurt. Up to now, the structure-function relationship of EPS has not been widely studied and is still poorly understood. This context is more challenging since all studies on the role of some intrinsic properties of EPS have been carried out in systems containing only EPS. The effects of EPS in a system containing commercial PS are still unknown. In this context this study was performed to understand the effects of some intrinsic properties of EPS produced in situ by lactic acid bacteria used alone or in the presence of commercial PS on the rheological (gel formation, firmness and viscosity), physical (syneresis) and microstructural properties of yogurt. The results obtained in this study showed that the negative charge of the PS or EPS contributed to both yogurt firmness and viscosity improvements but increased syneresis. The backbone stiffness and linearity as well as the molecular weight of PS or EPS increased yogurt viscosity. Moreover, the neutral and stiff EPS or PS were able to improve yogurt water retention capacity as compared to control. The use of PS with an anionic, rigid and linear EPS producing strain, did not show major effects on both yogurt firmness and viscosity. However, only pectin was able to improve water retention capacity. The addition of PS to yogurt fermented by neutral EPS-producing strains improved viscosity and firmness. The highest viscosity values were obtained with stiff PS. Results of this thesis reported for the first time interesting effects of some EPS and/or PS intrinsic properties in both gel formation and final yogurt properties. Such results would also help dairy manufacturers and researchers to choose the suitable EPS+ strain/PS combination to correct or improve specific properties of yogurt.

Les propriétés texturales des yogourts brassés dépendent de la composition du mélange laitier, des conditions du traitement thermique et de l’acidification, mais aussi des conditions de brassage industriel. Contrairement au yogourt ferme qui est acidifié directement dans les pots, le yogourt brassé est acidifié en cuve, puis subit des opérations de brassage, de pompage, de lissage et de refroidissement. Or, la littérature rapporte peu d’étude représentative des conditions industrielles de brassage puisqu’il est difficile de reproduire la séquence d'opérations en laboratoire. Un brassage manuel (cuillère, disque perforé, tige agitatrice) ou un lissage à la seringue sont régulièrement utilisés en laboratoire pour simuler le brassage. De plus, les informations fournies par la littérature expliquent principalement l’impact d’une seule opération de brassage sur quelques propriétés texturales et à un seul jour d’entreposage. Le but de ce projet de thèse était d’étudier les opérations séquentielles de brassage, de lissage et de refroidissement dans des conditions similaires à l’industrie afin de mieux comprendre leur impact sur la qualité d’un yogourt brassé sans gras. Pour la première fois, un système de brassage technique simulant des conditions industrielles, à l’échelle pilote, a été développé pour étudier l’impact des opérations individuelles et séquentielles de brassage, de lissage et de refroidissement. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que ce sont les opérations de lissage et de refroidissement, comparativement au brassage en cuve, qui ont le plus d’impact sur les propriétés texturales des yogourts analysés après 1 jour d’entreposage. L’importance de la séquence opérationnelle a aussi été démontrée par l’utilisation d’un lissage avant ou après le refroidissement. Au cours des 22 jours d’entreposage, les propriétés rhéologiques et physiques des yogourts étaient différentes selon les paramètres opérationnels utilisés lors du brassage. Par exemple, l’utilisation d’un l’échangeur de chaleur à plaques, comparativement à un échangeur de chaleur tubulaire, a favorisé la diminution de la synérèse, mais a diminué la viscosité et la consistance du yogourt. L’impact de la température de lissage a ensuite été approfondi en adaptant le système de brassage technique pour lisser le yogourt à 6 températures, entre 10 et 35 °C. Le comportement des propriétés rhéologiques et physiques du yogourt a alors été décrit, par des régressions linéaires multiples, selon la température de lissage et la durée de l’entreposage (jusqu’à 22 jours). La synérèse, la viscosité et la consistance étaient plus sensibles à la température de lissage, contrairement à la fermeté et au temps d’écoulement qui étaient plus sensibles à la durée de l’entreposage. Une basse température de lissage a permis de diminuer la synérèse, alors que l’augmentation des autres propriétés a été favorisée par un lissage à 25-30 °C. Au-delà de 30 °C, la synérèse était maximale et les autres propriétés ont eu tendance à diminuer. Finalement, un deuxième système de brassage technique a été développé à l’échelle laboratoire et a permis d’étudier l’impact de la température de lissage sur les propriétés microstructurales d’un gel acidifié. De plus, une nouvelle approche expérimentale d’analyse d’images dynamiques a été développée pour visualiser et caractériser les microgels laitiers. Pendant l’entreposage, la taille des microgels et leur rugosité (irrégularité à la surface du microgel) ont augmenté alors que le pourcentage total d’aire des pores (espace entre les microgels) a diminué. Ces résultats expliqueraient principalement l’augmentation de la synérèse, de la fermeté et du G’ pendant l’entreposage des gels lissés. Les microgels obtenus par le lissage à 35 °C avaient une rugosité maximale plus élevée, comparativement à ceux obtenus à 13 et 22 °C, et cela expliquerait la viscosité plus faible des gels laitiers lissés à 35 °C. L’approche originale de cette thèse par l’utilisation d’un système de brassage technique (échelle pilote et laboratoire) simulant des conditions industrielles facilitera le transfert des résultats à l’industrie. Les systèmes de brassage technique ont permis de quantifier l’importance des effets individuels et séquentiels des opérations de brassage sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales d’un yogourt sans gras. L’ensemble des résultats a démontré que la température de lissage est un levier technologique permettant de mieux contrôler les propriétés texturales et microstructurales du yogourt. La caractérisation innovatrice des microgels laitiers par l’analyse d’images dynamiques amène une nouvelle perception visuelle des microgels et permet une meilleure compréhension des changements de propriétés rhéologiques et physiques qui se produisent durant le brassage et l’entreposage du yogourt brassé. / The textural properties of stirred yogurts depend on the composition of the dairy mixture, the conditions of the heat treatment and the acidification, but also the conditions of industrial stirring. Unlike firm yogurt, which is acidified directly in the jars, the stirred yogurt is acidified in the vat, followed by stirring, pumping, smoothing and cooling. However, the literature reports little representative study of industrial stirring conditions since it is difficult to reproduce the sequence of operations in the laboratory. Manual stirring (spoon, perforated disc, stirring rod) or smoothing with a syringe are regularly used in the laboratory to simulate stirring. In addition, the information provided by the literature mainly explains the impact of a single stirring operation on a few textural properties and a single day of storage. The purpose of this thesis project was to study sequential stirring, smoothing and cooling operations in industry-like conditions to better understand their impact on the quality of a nonfat stirred yogurt. For the first time, a technical scale unit, simulating industrial conditions, has been developed to study the impact of individual and sequential stirring, smoothing and cooling operations. The results obtained made it possible to determine that it is the smoothing and cooling operations, compared to the stirring in vat, that have the greatest impact on the textural properties of the yogurts analyzed after 1 day of storage. The importance of the operational sequence has also been demonstrated by the use of smoothing before or after cooling. During the 22 days of storage, the rheological and physical properties of the yogurts were different according to the operational parameters used during the stirring. For example, the use of a plate heat exchanger, as compared to a tubular heat exchanger, has contributed to a decrease in syneresis, but has decreased the viscosity and consistency of the yogurt. The knowledge of the impact of the smoothing temperature was then studied by adapting the technical scale unit to smooth the yogurt at 6 temperatures, between 10 and 35°C. The behavior of the rheological and physical properties of yogurt was then described, by multiple linear regressions, according to the smoothing temperature and the duration of storage (up to 22 days). Syneresis, viscosity, and consistency were more sensitive to smoothing temperature, whereas firmness and flow time were more sensitive to the duration of storage. A low smoothing temperature made it possible to reduce syneresis, whereas the increase in the other properties was promoted by smoothing at 25-30°C. Above 30°C, syneresis was maximal and other properties tended to decrease. Finally, a second technical scale unit was developed at the laboratory scale and allowed studying the impact of the smoothing temperature on the microstructural properties of an acidified gel. In addition, a new experimental dynamic image analysis approach has been developed to visualize and characterize dairy microgels. During storage, the microgels size and their roughness (irregularity on the microgel surface) increased while the total percentage of pore area (space between microgels) decreased. These results would mainly explain the increase in syneresis, firmness and G' during the storage of smoothed gels. The microgels obtained by smoothing at 35°C had a higher maximum roughness, compared to those obtained at 13 and 22°C, and this would explain the lower viscosity of the dairy gels smoothed at 35°C. The original approach of this thesis by the use of a technical scale unit (pilot and laboratory scale) simulating industrial conditions will facilitate the transfer of the results to the industry. Technical stirring unit have quantified the importance of the individual and sequential effects of stirring operations on the rheological, physical and microstructural properties of a nonfat yogurt. All the results showed that the smoothing temperature is a technological tool allowing to better control the textural and microstructural properties of yogurt. The innovative characterization of dairy microgels by dynamic image analysis brings a new visual perception of microgels and provides a better understanding of the changes in rheological and physical properties that occur during stirring and storage of the stirred yogurt.

La cryoconcentration a un grand potentiel pour produire des aliments liquides de haute qualité organoleptique et nutritionnelle. En plus, du point de vue énergétique, elle s’avère très compétitive face aux technologies de concentration comme l’évaporation sous vide, l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse. Malgré ces avantages substantiels et le développement considérable qu’a connu cette technologie, la cryoconcentration est toujours considérée comme une opération commercialement fiable seulement dans des applications limitées à des produits tels que les jus de fruits, les extraits de café, du thé et des herbes aromatiques. Ainsi, le but principal de ce projet de doctorat est de comprendre l’impact de la cryoconcentration sur les paramètres physico-chimiques et compositionnels du lait écrémé et de l’utiliser comme une étape de concentration dans un procédé de fabrication de lait concentré, de lait concentré stérilisé et de poudre de lait écrémé. Le premier objectif portait sur l’étude de l’effet de la cryoconcentration à effet cascade sur les micelles de caséines, les propriétés rhéologiques et la couleur du lait écrémé concentré pendant cinq semaines de conservation. En utilisant un lait écrémé (fraichement fourni par Natrel) comme témoin avec une teneur en matière sèche totale de X = 9,24 %, trois cycles de cryoconcentration étaient réalisés. Ce traitement a permis d’atteindre des concentrations de 1,6X, 2,3X et 2,7X au cycle 1, 2 et 3, respectivement. Concernant les micelles de caséines, les résultats obtenus n’ont montré aucune différence significative entre l’effet des trois cycles de cryoconcentration sur la distance inter-micellaire et la forme sphérique des caséines. Cependant, avec l’augmentation du cycle de cryoconcentration, la taille des micelles de caséines avait tendance à se déplacer vers de plus petites tailles avec une modification de la distribution de leur diamètre moyen. Les résultats obtenus ont également montré qu’à tous les cycles de cryoconcentration, les micelles de caséines étaient caractérisées par des distributions monomodales où environ 60 % du volume total occupé par les micelles de caséines ont une taille de 100-200 nm. Comparé au lait-témoin, les résultats ont également montré que la cryoconcentration améliore la couleur en augmentant la valeur L* (indice de blancheur) du lait cryoconcentré au-dessus de 67; ce qui est similaire à celui d’un lait entier (non écrémé), et ce, dès le premier cycle de cryoconcentration. Aucune différence significative n’a été observée entre la valeur L* du lait aux trois cycles de cryoconcentration. Enfin, pendant le stockage du lait écrémé cryoconcentré, ses propriétés d’écoulement ont changé, car, une transition d’un comportement newtonien à non-newtonien a été observée à partir de la quatrième semaine à une concentration de 2,7X de matière sèche totale. En plus, une légère augmentation de la taille des micelles de caséines a été observée pendant cette période. Le deuxième objectif de ce projet de doctorat consistait à réaliser une étude comparative sur l’effet de la stérilisation sur la qualité d’un lait écrémé concentré par cryoconcentration, par évaporation sous vide et par osmose inverse pendant l’entreposage. Les résultats ont montré que la stérilisation a augmenté près de 9 fois le coefficient de consistance du lait évaporé contre 2 fois pour le lait cryoconcentré et le lait concentré par osmose inverse. Pendant l’entreposage, la charge nette des protéines du lait produit par évaporation a diminué, alors que celle des protéines du lait cryoconcentré et celui concentré par osmose inverse sont restées plus stables. Le troisième objectif avait pour but de réaliser une étude comparative entre la cryoconcentration, l’évaporation sous vide et l’osmose inverse, comme étape de pré-concentration du lait écrémé, en vue d’en produire du lait écrémé en poudre et d’évaluer les propriétés physico-chimiques et techno-fonctionnelles des poudres. Tout d’abord, l’observation de la morphologie, de la forme et l’analyse de la taille ont révélé que la surface des particules était lisse avec un petit nombre de sous-structures visibles sur la surface de l’échantillon issu de l’évaporation sous vide et de l’osmose inverse. La poudre du lait cryoconcentré et celle du lait concentré par osmose inverse avaient moins de particules fragmentées et plus de particules de grandes tailles que la poudre de lait évaporé. À la granulométrie (taille de particule) de 250 µm, la poudre de lait cryoconcentré avait trois fois le volume (%) de la poudre de lait concentré par osmose inverse et la poudre de lait évaporé sous vide. Après reconstitution, les micelles de caséines dans du lait reconstitué à partir de la poudre obtenue en utilisant du lait écrémé cryoconcentré présentaient la plus grande taille suivie de celle du lait reconstitué à partir de poudre obtenue avec du lait concentré par osmose inverse avec des pics de distribution se situant à 190 nm et à 164 nm, respectivement, pour la poudre obtenue par cryoconcentration et celle obtenue par osmose inverse. Malgré la différence de techniques de pré-concentration, toutes les poudres présentaient un indice de solubilité élevé (> 85%). Cependant, les poudres de faible granulométrie (75 µm) ont présenté une faible solubilité, ce qui est normal pour cette granulométrie. Pour la dispersion, c’est seulement à la granulométrie optimale (105 µm) que toutes les poudres ont montré les plus grands indices de dispersion. Cependant, elles n’ont pas présenté une bonne dispersion (< 90%) selon les normes de la fédération internationale du lait (FIL). Indépendamment de la taille et du prétraitement, toutes les poudres ont également une faible mouillabilité. Ainsi, ce projet a apporté une contribution aux connaissances sur l’utilisation de la cryoconcentration comme alternative prometteuse dans la fabrication du lait concentré, concentré stérilisé et du lait en poudre. / Cryoconcentration has great potential to produce foods of high nutritional and organoleptic quality. Moreover, it can be very competitive in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. Despite these substantial benefits and the considerable technological developments, the use of cryoconcentration at industrial scale is still limited. However, some products are produced by cryoconcentration at high scale such as concentrated fruit juices, coffee and tea extracts, as well as different flavorings. Thus, the aim of this project was to study effect of cryoconcentration on skim milk properties and to use this technique as a concentration step for the production of concentrated skim milk and skim milk powder. The first objective was aimed to study the effects of cryoconcentration carried out in a cascade effect on skim milk properties such as casein micelles, color and rheological properties of concentrated skim milk during five weeks of storage. Fresh skim milk with X = 9.24% total dry matter was used as feed material (control). By using three cryoconcentration cycles, it was possible to reach concentrations of: 1.6X, 2.3X and 2.7X at the end the 1st, 2nd and 3rd cryoconcentration cycles, respectively. Moreover, the obtained results showed that cryoconcentration cycle had no significant effect on the inter-micellar distance and the spherical shape of the caseins, but an increase of the cryoconcentration cycle modified the distribution of the mean particle size of the casein micelles towards the smaller units. Furthermore, at all cryoconcentration cycles, monomodal distributions of the micelles particle size were observed where about 60% of the total volume was occupied by the casein micelles which have a size of 100-200 nm. Moreover, the obtained results clearly showed that cryoconcentration significantly improved the color of the cryoconcentrated skim milk by increasing the L* value up to 67 which is similar to that of whole milk. Finally, during storage, a transition from Newtonian to non-Newtonian behavior of the cryoconcentrated skim milk corresponding to the one obtained at the end of the 3rd cycle (2.7X) was observed from the fourth week of storage with a slight increase of size of the caseins micelles. The aim of the second objective was to compare the effect of sterilization on the quality of concentrated skim milk obtained by cryoconcentration, vacuum evaporation and reverse osmosis during storage. The results showed that sterilization increased viscosity of the evaporated milk nearly 9 times versus 2 times the viscosity of the cryoconcentrated milk and the concentrated milk by reverse osmosis. During storage, the protein net charge of milk produced by vacuum evaporation decreased, while that of cryoconcentrated milk and reverse osmosis remained more stable. The aim of the third objective was to study the pre-concentration of milk by cryoconcentration for the manufacture of skim milk powder in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. The physico-chemical characterization and techno-functional properties of the powder was also carried out. Observation of powder morphology, shape and particle size analyses revealed that the surface of the particles was smooth with a small number of substructures visible on the surface of the sample from vacuum evaporation and reverse osmosis. The powder of the cryoconcentrated milk and those of the concentrated milk by reverse osmosis had fewer fragmented particles and larger particles than the evaporated milk powder. At the particle size of 250 µm, the cryoconcentrated milk powder had three times the volume of the milk powder concentrated by reverse osmosis and vacuum evaporation. After reconstitution, the casein micelles of the powder obtained from cryoconcentrated milk showed the largest size followed by that obtained from concentrated skim milk by reverse osmosis with distribution peaks at 190 nm and 164 nm, respectively, for the powder obtained from cryoconcentrated milk and reverse osmosis concentrated milk. Despite the differences in the pre-concentration techniques, all the powders had a high solubility index (> 85%), but the powders with small granulometry (75 µm) showed a low solubility. For dispersion, only the optimum particle size (105 µm) showed the greatest dispersion index, but they did not show good dispersion (< 90%) according to the international dairy federation (IDF) standard. Irrespective of size and pre-treatment, all powders have low wettability. Thus, this project contributed to knowledge advancement on the use of cryoconcentration as a promising technique in the manufacture of concentrated sterilized skim milk and skim milk powder.

Ce travail avait pour but de comprendre l’impact de la vitesse de refroidissement sur les propriétés rhéologiques (viscosité et fermeté) et physicochimiques (acidité et synérèse) du yogourt brassé. Les étapes de standardisation, d’homogénéisation, de traitement thermique et de fermentation ont toutes été identiques afin de minimiser leurs impacts sur les propriétés du yogourt. Les yogourts produits étaient standardisés à 0 et 2,6% de matières grasses et leur brassage a été produit à l’aide d’un banc d’essai pilote comportant différents degrés de tortuosité (0 et 18 coudes à angle de 90°). Le refroidissement des yogourts impliquait plusieurs durées de refroidissement (3, 5, 17, 24 et 72 h) pour atteindre une température de 5°C. Les résultats ont démontré que l’ajout de matière grasse et l’abaissement de la température durant le refroidissement ont augmenté la fermeté et la viscosité du yogourt et ont diminué sa synérèse. En général, la vitesse de refroidissement a eu peu d’impact sur la fermeté et la viscosité des yogourts sans gras, tandis que pour les yogourts à 2,6% de matière grasse seulement la viscosité avec l’entonnoir Posthumus a augmenté. Après un entreposage de 21 jours, la fermeté et la viscosité des yogourts ont augmenté. Par contre, la tortuosité du banc d’essai pilote n’a pas eu d’effet significatif sur les propriétés rhéologiques et physicochimiques du yogourt. De plus, le dénombrement bactérien et la synérèse n’ont pas été affectés par la vitesse de refroidissement et le temps d’entreposage. Globalement, cette étude a démontré que la vitesse de refroidissement peut modifier la fermeté et la viscosité d’un yogourt brassé et que l’effet du refroidissement et de l’entreposage était plus prononcé en présence de matière grasse.

Cette étude avait pour but d'évaluer l'effet de combinaisons de bactéries Streptococcus thermophilus et Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus productrices d'EPS sur les propriétés rhéologiques et texturales de yogourts fermes et brassés. Les yogourts ont été préparés en faisant varier les paramètres de fabrication au niveau de la concentration en protéines sériques (0.75%, 1.25%) et des traitements thermiques (90°C/1 minute, 90°C/4 minutes). Les résultats ont démontré, avec les ferments à EPS filants ou filants/ capsulaires, une réduction de la synérèse et une augmentation de la fermeté, de la viscosité, du G' et G" dans les yogourts fermes et brassés par rapport au ferment témoin. À l'inverse, le ferment à EPS capsulaires seulement n'a pas permis d'améliorer les propriétés rhéologiques et a obtenu un indice de synérèse élevé. Globalement, il serait possible d'améliorer les qualités du yogourt par l'utilisation conjointe d'EPS, un traitement thermique intensifié et un niveau de protéines sériques élevé.