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Dernière mise à jour : Mai 2018

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The skin formation in course of drying of dairy products

Droplet
Nowadays, the control of the nutritional properties of milk powders represents a fundamental and industrial challenge to develop new infant formulas. Indeed, understanding the physics of the skin formation of droplets characterizing the droplet-to-particle transition is of primary importance for controlling the properties of dried dairy products.

Whey proteins (WPI) and casein micelles (NPC) are two of the main protein components of milk. They display different mechanical properties in terms of size and structure. Can such characteristics at the molecular scale affect the macroscopic mechanisms of the drying of dairy mixes? Here, the evaporation of aqueous solutions with different WPI/NPC ratio was investigated.

The presence of calcium on both internal (IN) and external (OUT) part of the skin of dry mixes was investigated to characterize the deposition of caseins during the evaporation of the droplet. A preferential accumulation of whey protein molecules (hard-sphere-like structure) on the external part of the skin was detected even in case of high prevalence of caseins in the mixes, thus conferring rigidity to the skin. However, when NPCs (sponge-like structure) were prevalent in the mixture (i.e. >50% of dry matter), their high deformability enhanced the elasticity of droplet skin and thereafter its buckling.

the powder skin

In the boxes on the left, the external (yellow) and the internal (red) part of the dry skin of a mix with 60%w of WPI are shown. In the diagram on the right, the normalized mass percentage (%w/%wmax) of calcium on both outer and inner surfaces of dry particles with different WPI/NPC ratio obtained by EDS analysis is presented. As calcium originates only from the casein fraction, we concluded that the whey proteins tend to accumulate on the outer part of the skin of dry particles.

Such promising results encourage our current investigations of the internal flows governing the transport and the deposition of the molecular components of dairy mixes during their evaporation.

FiletGris

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Lanotte L, Boissel F, Schuck P, Jeantet R, Le Floch-Fouéré C (2018) Drying-induced mechanisms of skin formation in mixtures of high protein dairy powders, Coll.  Surf., A 553, 20–27. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.05.020

Contacts

Luca Lanotte • luca.lanotte@inra.fr

Cécile Le Floch-Fouéré • cecile.lefloch-fouere@agrocampus-ouest.fr

Romain Jeantet • romain.jeantet@agrocampus-ouest.fr

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