Le lactitol ne vient ni d’une plante, ni d’une céréale, ni d’un bois. Il vient du lactosérum — le petit-lait, ce liquide verdâtre qui s’écoule du caillé quand on fabrique un fromage, et qui reste dans la cuve quand on a extrait la caséine. C’est le seul des six polyols autorisés en Europe dont la matière première sorte d’une laiterie.
Cette origine n’est pas une anecdote : elle commande toute la filière. Une usine de lactitol ne s’installe pas où l’on veut, elle s’installe où il y a du fromage. Sa matière première n’est pas achetée sur un marché mondial comme l’amidon de maïs, elle est collectée dans un rayon de quelques dizaines de kilomètres, parce qu’un liquide à 93 % d’eau ne voyage pas. Et sa disponibilité ne dépend pas d’une récolte, mais de la consommation de fromage.
Il y a plus singulier encore. Pendant des décennies, le lactosérum n’a pas été une ressource : c’était un effluent, épandu, donné aux porcs ou rejeté, et coûteux à traiter parce que très chargé en matière organique. La chaîne du lactitol part donc d’un produit dont le problème était de s’en débarrasser. C’est le seul polyol dont on puisse dire cela.
Le lactitol n’est pas du lactose. On lit souvent l’inverse, à cause du nom. Le lactose est un disaccharide réducteur : un galactose et un glucose liés, avec une fonction aldéhyde libre du côté du glucose. C’est cette fonction que le réacteur d’hydrogénation supprime. Le glucose devient un sorbitol, et la molécule obtenue — galactose lié à sorbitol — n’est plus un sucre : c’est un polyol, le lactitol, additif E966. Les critères de pureté du règlement (UE) n° 231/2012 plafonnent d’ailleurs les sucres réducteurs résiduels : un lactitol conforme ne contient plus de lactose en quantité significative.
Et pourtant l’annexe II le nomme — pour l’exempter. Le règlement (UE) n° 1169/2011 dresse à son annexe II la liste des quatorze substances à déclarer obligatoirement. Le point 7 vise « lait et produits à base de lait (y compris le lactose) », et il porte deux exemptions : le lactosérum servant à fabriquer des distillats alcooliques, et le lactitol. Le lactitol est donc le seul polyol nommé dans cette annexe, et il y est nommé pour dire qu’il n’a pas à être déclaré comme allergène du lait. Ce que le nom continue de signaler reste vrai : sa matière première est un coproduit laitier, et les cahiers des charges végétaliens l’excluent pour cette raison, qui n’est pas une raison d’allergène.
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Le procédé, en neuf étapes
Les titres du schéma mènent chacun au cours de l’opération correspondante. Les cinq premières étapes ne sont pas propres au lactitol : ce sont celles de n’importe quelle usine de lactose, et elles se conduisent souvent dans un autre bâtiment que le réacteur.
Coproduit de la fromagerie et de la caséinerie, 6 à 7 % de matière sèche.
Écrémage et clarification par séparateur centrifuge, puis pasteurisation
Membranes de seuil de coupure voisin de 10 kDa.
Les protéines sériques restent au rétentat ; le lactose et les sels passent dans le perméat
Nanofiltration — qui concentre et déminéralise en partie —, puis évaporation sous vide à multiple effet
jusqu’à 55 à 65 % de matière sèche, au bord de la sursaturation
Refroidissement lent et ensemencé, sur douze à trente heures.
Le lactose se dépose en α-lactose monohydrate ; les cristaux sont séparés par essorage centrifuge
Redissolution, charbon actif sur la couleur et les odeurs, résines échangeuses d’ions, filtration, recristallisation.
Le lactitol ne sera jamais plus pur que le lactose qui entre dans le réacteur
Nickel de Raney, de l’ordre de 130 à 180 °C, hydrogène sous 50 à 170 bars.
C’est ici, et seulement ici, que le sucre devient un polyol : l’aldéhyde du glucose est réduit en alcool
Le nickel est retenu et recyclé ; les résines prennent les traces métalliques et les sels,
le charbon actif reprend la couleur formée à chaud
La température de cristallisation et la conduite du refroidissement décident de la forme obtenue :
monohydrate, dihydrate ou anhydre. Trois produits, un seul corps chimique
Le séchage doit respecter l’eau de cristallisation de la forme choisie :
trop chaud, un monohydrate se déshydrate et le produit change de comportement
Aucune de ces neuf étapes n’a été inventée pour le lactitol. L’ultrafiltration est celle qui fait les concentrés protéiques, l’évaporation celle de la sucrerie, la cristallisation celle du lactose pharmaceutique, l’hydrogénation celle du sorbitol et du maltitol. Ce sont des opérations unitaires : des briques élémentaires que chaque filière assemble dans son ordre. Chacune a son cours sur ce site — voir Les opérations unitaires du génie alimentaire.
Ce que coûte le procédé
La chimie ne coûte presque rien ; c’est d’arriver au lactose qui coûte. L’hydrogénation du lactose est une réaction quasi quantitative — la littérature rapporte des conversions de l’ordre de 98 % en marche continue. Le rendement global de la filière ne se joue donc pas au réacteur, mais dans les cinq étapes qui le précèdent, et surtout dans deux d’entre elles : la cristallisation du lactose et son raffinage.
Les ordres de grandeur donnent la mesure du problème. Un litre de lactosérum contient environ 45 à 50 g de lactose, pour 6 à 7 % de matière sèche au total : le lactose en représente à peu près les deux tiers, le reste étant des protéines et des sels. Autrement dit, il faut manipuler une vingtaine de litres de liquide pour un kilo de lactose théorique — avant toute perte. C’est cette dilution qui commande l’économie de la filière et qui explique pourquoi l’ultrafiltration et l’évaporation viennent si tôt dans le schéma : tout ce qui se transporte, se chauffe ou se pompe inutilement se paie.
La cristallisation ajoute sa coupe. Le lactose est peu soluble à froid, ce qui aide, mais il cristallise lentement et sa forme monohydratée retient l’eau : un cristallisoir bien conduit récupère de l’ordre de 60 à 80 % du lactose du perméat, le reste partant aux eaux mères. Ces eaux mères ne sont pas jetées — elles deviennent aliment du bétail, substrat de fermentation ou source de minéraux —, mais elles sont sorties de la chaîne du lactitol. Le raffinage, la deuxième cristallisation et l’essorage final prélèvent chacun leur part. De bout en bout, la moitié environ du lactose contenu dans le lactosérum de départ finit en lactitol cristallisé ; c’est un ordre de grandeur, et il varie fortement selon que l’usine vend ou non ses fractions intermédiaires.
Le résultat en rayon est un polyol qui coûte nettement moins que le xylitol ou l’érythritol, et se tient dans la même région que le maltitol. La matière première est bon marché — c’est un coproduit —, mais la purifier jusqu’au lactose de qualité pharmaceutique ne l’est pas. Et il faut compter avec un facteur qui n’existe pour aucun autre polyol : le prix du lactitol suit celui du lactose, lequel suit le marché mondial de la poudre de lait et des protéines de lactosérum. Une usine de lactitol est exposée à un cours qu’elle ne maîtrise pas et qui n’a rien à voir avec les édulcorants.
Le seul polyol qui vienne d’une laiterie
Les autres polyols partent de matières premières qu’on peut acheter partout et stocker un an : amidon de maïs, de blé ou de manioc pour le sorbitol et le maltitol, copeaux de bois ou rafles de maïs pour le xylitol, saccharose pour l’isomalt. Le lactosérum, lui, ne s’achète pas : il se collecte, il est périssable, il est à 93 % d’eau, et il naît d’une décision qui appartient au fromager.
Première conséquence : la géographie. Les usines de lactose et de lactitol se tiennent dans les bassins fromagers et laitiers — Pays-Bas, Irlande, France de l’Ouest et de l’Est, Nouvelle-Zélande, Amérique du Nord. Ce n’est pas un choix de site parmi d’autres : au-delà d’un certain rayon, le coût de transport d’un liquide aussi dilué mange la valeur de ce qu’il contient. D’où une règle simple de la filière : on déplace la poudre, jamais le petit-lait. L’ultrafiltration et l’évaporation, à l’étape 2 et à l’étape 3 du schéma, ne servent pas seulement à purifier — elles servent à rendre la matière transportable.
Deuxième conséquence : la disponibilité. La quantité de lactosérum produite dans le monde ne répond pas à la demande d’édulcorants, mais à celle de fromage et de caséine. Un industriel du lactitol ne peut pas augmenter sa matière première en plantant davantage : il dépend d’une production qu’il ne commande pas, et il est en concurrence, pour le même perméat, avec les fabricants de lactose alimentaire, de lactose pharmaceutique, de galacto-oligosaccharides et de poudres pour préparations infantiles. C’est pourquoi le lactitol reste, en volume, l’un des plus petits polyols du marché européen, loin derrière le sorbitol.
Une empreinte que le procédé ne suffit pas à décrire. Le lactosérum était un effluent : très chargé en matière organique, il exigeait un traitement coûteux avant rejet, et sa valorisation a d’abord été une réponse à ce problème-là. Une analyse de cycle de vie doit donc trancher une question qui n’a pas de réponse unique — quelle part de la charge environnementale du lait revient au fromage, et quelle part au lactosérum. Selon qu’on répartit cette charge à la masse, à l’énergie, à la valeur économique, ou qu’on considère le lactosérum comme un déchet évité et qu’on ne lui impute rien, le résultat change d’un facteur important. Ce n’est pas une particularité du lactitol : c’est le problème d’allocation, commun à tous les coproduits. Mais il pèse ici plus lourd qu’ailleurs, parce que la matière première est le coproduit. Sur la méthode et ses effets, voir l’empreinte carbone du xylitol.
Une moitié de galactose que rien ne coupe
Le lactitol est un disaccharide hydrogéné, comme le maltitol. Mais les deux ne se comportent pas de la même façon dans l’intestin, et la différence tient à ce qui reste de chaque molécule après le réacteur.
Le maltitol garde une liaison entre un glucose et un sorbitol, et une maltase intestinale sait l’attaquer — lentement, partiellement, mais elle l’attaque. Le lactitol, lui, garde une liaison entre un galactose et un sorbitol. L’enzyme qui coupe ce type de liaison est la lactase, et elle est faite pour le lactose, pas pour le lactitol : la littérature établit que le lactitol n’est pas hydrolysé de façon appréciable par les enzymes de l’intestin grêle humain. Il arrive donc presque entier dans le côlon, où la flore le fermente, comme elle fermente les autres polyols.
C’est un fait, pas un conseil, et il n’entraîne aucune conclusion favorable ou défavorable : il explique seulement pourquoi la valeur énergétique réglementaire de 2,4 kcal/g fixée par l’annexe XIV du règlement (UE) n° 1169/2011 est, pour ce polyol comme pour les autres, un forfait et non une mesure. Et il explique la mention d’étiquetage : dès qu’un aliment contient plus de 10 % de polyols ajoutés, l’annexe III du même règlement impose de porter « une consommation excessive peut avoir des effets laxatifs ». Voir la tolérance aux polyols.
Ce que le procédé change pour qui l’achète
Le pouvoir sucrant. De 0,3 à 0,4 fois celui du saccharose — parmi les plus faibles de tous les polyols, avec le mannitol. On ne peut donc pas remplacer le sucre par du lactitol poids pour poids sans obtenir un produit fade. En pratique, il est presque toujours associé à un édulcorant intense — sucralose, acésulfame-K, glycosides de stéviol —, le lactitol apportant le volume, la texture et le corps que l’édulcorant intense ne sait pas donner, et l’édulcorant intense apportant le goût sucré qui manque. C’est une division du travail, et elle se lit dans les listes d’ingrédients.
La forme cristalline. C’est la particularité que l’étape 8 du schéma laisse deviner. Monohydrate, dihydrate et anhydre sont le même corps chimique, mais pas la même marchandise : ils n’ont ni la même teneur en eau, ni la même aptitude à reprendre l’humidité de l’air, ni le même comportement au séchage et à la compression. Un fabricant de dragées, un chocolatier et un biscuitier ne demandent pas la même forme — et un séchage trop chaud, en chassant l’eau de cristallisation, transforme un produit en un autre. La conduite du cristallisoir est donc ici une décision commerciale autant que technique.
La cuisson. Comme tous les polyols, le lactitol ne caramélise pas et ne donne pas de réaction de Maillard : la fonction aldéhyde qui réagirait a précisément été supprimée dans le réacteur. Il ne nourrit pas non plus la levure de boulanger. Une pâte au lactitol reste pâle et ne lève pas — conséquence directe du procédé, pas défaut de recette. Le même raisonnement vaut pour le xylitol : voir pourquoi le xylitol ne caramélise pas. Sa chaleur de dissolution est faible, si bien qu’il ne donne pas au palais l’effet de froid caractéristique du xylitol ou de l’érythritol.
Le numéro E. E966. Le lactitol fait partie des six polyols autorisés comme additifs en Europe, aux côtés du xylitol, du sorbitol, du mannitol, du maltitol et de l’isomalt. Le règlement (UE) n° 231/2012 fixe ses critères de pureté : teneur minimale sur matière anhydre, plafonds de sucres réducteurs, de métaux lourds et de nickel résiduel — ce dernier étant la trace directe du catalyseur de l’étape 6.
L’étiquetage de l’origine laitière. Le lactitol est exempté de la déclaration d’allergène au titre de l’annexe II du règlement (UE) n° 1169/2011, comme il a été dit plus haut. Il n’en reste pas moins issu du lait : un produit qui vise un régime végétalien ne l’emploie pas, et les certifications correspondantes le refusent. C’est une contrainte de cahier des charges, distincte de la question de l’allergène.
Ce que « naturel » veut dire ici. Le lactosérum est un produit de ferme, le lactose est le sucre du lait. Le lactitol, lui, n’existe pas dans le lait : il sort d’un réacteur d’hydrogénation catalytique, au nickel, sous hydrogène à plusieurs dizaines de bars. Le mot naturel, s’il est employé, désigne l’origine de la matière première — jamais l’absence de transformation. C’est vrai des six polyols sans exception, et c’est à peu près la seule chose qu’ils aient rigoureusement en commun.
Sources
- Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, article « Sugar Alcohols » — hydrogénation catalytique des sucres, catalyseurs au nickel de Raney, conditions opératoires et purification.
- O’Brien Nabors, L. (dir.), Alternative Sweeteners, 4e éd., CRC Press, 2011 — chapitre sur le lactitol : obtention à partir du lactose, pouvoir sucrant de 0,3 à 0,4, formes cristallines et emplois.
- Mitchell, H. (dir.), Sweeteners and Sugar Alternatives in Food Technology, Blackwell — propriétés fonctionnelles des polyols, hydrolyse intestinale et fermentation colique.
- Paterson, A. H. J., « Lactose processing: from fundamental understanding to industrial application », International Dairy Journal — cristallisation du lactose à partir du perméat d’ultrafiltration, rendements et eaux mères.
- Règlement (CE) n° 1333/2008 sur les additifs alimentaires — lactitol, E966.
- Règlement (UE) n° 231/2012 — critères de pureté des additifs, E966 lactitol.
- Règlement (UE) n° 1169/2011 — annexe II, point 7, « lait et produits à base de lait (y compris le lactose) » et son exemption b) « lactitol » ; annexe XIV, coefficient de conversion des polyols, 2,4 kcal/g ; annexe III, mention obligatoire sur les effets laxatifs au-delà de 10 % de polyols ajoutés.
Les conditions opératoires citées sont celles de la littérature technique publiée ; chaque industriel a les siennes, et elles relèvent du secret de fabrication.