A diferència del desgranat, que és un procediment diferent per a cada gra, el procés de mòlta és el mateix amb tots els grans. Només difereixen els paràmetres de la màquina.
A més dels mètodes tradicionals (amb morter i morter, mola) que encara es fan servir a l'Àfrica rural, han aparegut petits molins a les ciutats, i després als pobles.
En aquest apartat s'aborden els aspectes generals de la tècnica de fresat, i es presenten les diferents solucions tècniques no industrials adaptades a zones rurals i urbanes dels països en desenvolupament.
Contingut
Els productes de la mòlta
Els cereals són la base de molts plats, específics de cada regió: cuscús, truites, boles de massa,... La farina, farina i arròs trencat resultant de la mòlta i mòlta i, de vegades, d'una fermentació dels grans pelats. És en aquestes formes on els cereals s'utilitzen a la cuina, de fet és molt inusual veure com es consumeix cereals integrals, excepte en el cas de l'arròs.
La mida de les partícules Els productes mòlts es distingeixen per la finesa de les partícules: la mida de les partícules.
Per obtenir una farina de millor qualitat, la mida de les partícules és inferior a 0,2 mm; per a la farina "per enrotllar" o per a la farina "cuscús", la mida varia de 0,2 a 0,7 mm; per menjar entre 0,7 i 1 mm; per a blat de moro trencat prim entre 1 i 1,5 mm; per a gra trencat mitjà d'1,5 a 2,5 mm i, finalment, els grans trencats són més petits de 2,5 mm. Aquests productes s'obtenen en la majoria dels casos per un procés sec i presenten un baix contingut d'humitat final (per sota del 10%) que garanteix una llarga vida útil.
En les instal·lacions de mòlta industrial, els grans es trituren en diverses etapes, les partícules fines, mitjanes i grans es separen mitjançant un tamís en cada etapa. El mateix passa en la mòlta tradicional amb mà de mà, on la matèria triturada passa repetidament per un sedàs. Així, només les partícules grans continuen sent triturades. Pel que fa als molins aquí descrits, generalment s'aconsegueix un alt grau de mòlta mitjançant diverses passades al molí, però sense tamisar.
Per a una valoració general sobre la finesa de la matèria mòlta d'un molí o sobre el procés de mòlta necessitem un determinat mètode de mesura, perquè les flors no són homogènies. En efecte, estan fets de partícules de diferents mides (un menjar mitjà produït per un molí "simple" o per un procés tradicional, té el 80% (en massa) de les partícules amb una mida que oscil·la entre 0,1 i 1 mm).
La imatge 7 descriu el mètode de mesura utilitzat per determinar l'índex de suavitat de la farina: una sèrie de garbells estàndard separen la mescla en cinc classes de partícules. La seva proporció de la massa total (per exemple, 100 grams) de la mostra es multiplica pel factor de pes. La suma dels cinc resultats constitueix l'índex de suavitat.
Com més alt sigui l'índex de suavitat, menor serà la farina. La finesa de la farina comuna a l'Àfrica és d'entre 1 i 2.
Diversos usos segons el país La farina s'utilitza habitualment per a l'elaboració de farinetes ("rouy" al Senegal) o pasta ("tô" a Burkina Faso). De vegades s'utilitza per a la preparació casolana de productes enrotllats com el cuscús, però la poca humitat sovint ho dificulta.
Per a la preparació de boles de massa s'utilitza l'arròs trencat o el mill finament trencat, el sorgo o el blat de moro. També es pot utilitzar per a determinats plats: menjar cuinat en brou de verdures i peix, menjar al vapor servit amb salsa,...
El blat de moro trencat també s'utilitza per a l'elaboració de boles de massa i plats salats inspirats en arrossos. També es venen a les cerveseries.
Farina humida o seca? La humitat del gra, i per tant la farina, té un paper important en la seva vida útil, en l'elecció de l'equip de mòlta i en el gust del producte acabat.
Com més seca és una farina, millor es conserva. El límit tolerable d'humitat és del 16%. L'àpat que preparen les dones africanes amb mill pelat amb el morter (és a dir, mullat), només es conserva durant un o dos dies, i després es fermenta a menys que el gra s'hagi assecat després del desgranatge. Aquest gra humit, que és elaborat per les dones molineres, té una mica de fermentació caristérica i és una farina popular a l'Àfrica.
El molí s'ha de triar d'acord amb aquesta limitació (no tots els models són capaços de moldre gra humit), o hem d'introduir un pas d'assecat addicional entre la mòlta humida i la mòlta en sec. Atès que les dones utilitzen freqüentment molinetes, aquest canvi en les pràctiques tradicionals no sembla ser una limitació.
Altres criteris de qualitat La quantitat de segó i impureses de la farina també és un criteri de qualitat. Alguns plats tradicionals africans poden tolerar un àpat amb una mica de segó, però altres plats, com certes boles de massa o l'elaboració de pastes tradicionals requereixen farina molt pura.
La qualitat de les vitamines i proteïnes de la farina també és un criteri important, especialment per a la fabricació de farines infantils el valor nutricional i la composició de les quals s'hauria de determinar correctament.
D'aquests, dos llibres són especialment recomanables: " Transformer les céréales pour les nouveaux marchés urbains, Broutin Cécile, Collection Le Point Sur AGRIDOC & GRET, París, França, 2003, 296 p. ISBN : 2-86844-142-4"; i "Précis technique sur les farines composées, application des techniques existantes, disponible en línia a: http://web.archive.org/web/20190205200642/http://www.fao.org:80/Wairdocs/X5033F/ X5033f00.htm
Mètodes tradicionals de mòlta de gra.
La mòlta és una de les tècniques culturals més antigues de la humanitat. Totes les civilitzacions que s'alimenten més o menys exclusivament de cereals es van veure obligades a desenvolupar tecnologies per moldre els grans dels cultius de cereals. En totes les civilitzacions tradicionals, la mòlta és domini de les dones.
Hi ha dues tècniques diferents:
- La mòlta feta batent el gra (morter i màlla)
- La mòlta feta fregant els grans entre dues pedres (molí de rodes)
El mètode del morter i el morter és el més utilitzat al camp de l'Àfrica Occidental. Abans de moldre, les dones solen remullar les llavors, i després les deixen reposar durant la nit o durant diverses hores al sol, la qual cosa permet l'homogeneïtzació de la humitat dins dels grans.
Durant la mòlta, el morter de picat s'interromp per diversos tamisats que permeten obtenir una varietat de productes diferents, des de farina fins a les farines més fines. L'avantatge d'aquest mètode és la seva versatilitat: la dona controla totalment l'operació, de manera que es pot adaptar segons les exigències i les disponibilitats disponibles.
La farina així obtinguda conté entre un 22 i un 26% d'aigua. La seva ràpida fermentació, apreciada en les preparacions culinàries, no permetrà emmagatzemar més d'un o dos dies. Quan les dones canvien d'aquesta mòlta amb morter a la mòlta en sec amb el molí, han d'aprendre a assecar el gra després del desgranat, i utilitzar farina menys fermentada, o fermentar la farina humitejant-la després de la mòlta.
El treball de cop és exigent i cansat. Al Senegal, vam calcular una eficiència diària mitjana de 4 kg/h per dona (vegeu la taula 2), que és un ordre de magnitud. Sabent que una dona tritura aproximadament entre 4 i 6 kg de gra al dia, aquest treball dur li portarà més d'una hora de picar al dia. Aquest càlcul ràpid ajuda a explicar l'èxit del molí motoritzat. Encara que les dones no necessàriament guanyin molt de temps (tenint en compte el temps de transport, d'espera,...), almenys tenen una reducció important de la dificultat laboral. Han de proporcionar un esforç físic més intens per moldre el seu gra diari.
| Blat de moro | Mill | Sorgo | |
| Contingut d'humitat | 24.5 | 25.8 | 23.2 |
| Pes (per a un contingut d'humitat del 10%) | 1805 g | 1820 g | 1785 g |
| Passeu el temps triturant | 18.32 min | 14.43 min | 22.17 min |
| Passeu el temps tamisant | 12.67 min | 10.03 min | 14.90 min |
| Eficàcia | 3,5 kg/h | 4,5 kg/h | 2,9 kg/h |
| Índex de finesa [1] | 1.4 | 1.4 | 1.35 |
Taula 2: Despesa de temps de mòlta de sorgo, mill i blat de moro, amb morter i mà de mà (Bamako, Mali) després de l'Evaluation et choix de moulins, de Peter Löwe i Jean-Max Baumer, Rapport de mission pour APICA, març 1986, 50 p. .</ref> i Vanek, KV Small Scale Grain and Grinding Dehulling in Mali, FAO 1981.
El mètode del molí de rodes (original del període neolític) utilitza una llosa plana de pedra i també una pedra de mòlta. La roda, accionada a mà, serveix per moldre els grans que es dipositen a la llosa. Dos o tres passades de roda són suficients per aconseguir un àpat gruixut que cau gradualment de la llosa. És un mètode que encara s'utilitza a les zones rurals de l'Àfrica oriental. El rendiment mitjà d'aquest mètode és d'1,5 a 2 kg/h (després de Evaluation et choix de moulins, de Peter Löwe i Jean-Max Baumer, Rapport de mission pour APICA, març 1986, 50 p.).
Fresat amb els molins
A més d'aquestes tecnologies tradicionals que encara estan molt esteses a les zones rurals africanes, han sorgit petits molins a les ciutats i pobles. Dos grans tipus de molins, que funcionen en principis diferents, divideixen el mercat: els molins de rodes i els de martells.
Els molins de rodes
Hi ha diversos tipus de motorització disponibles, cadascuna corresponent a un tipus de molí diferent: molí manual, tracció animal, motor i fins i tot aigua.
A. Principi de funcionament El principi de funcionament d'aquests molins són la mòlta del gra triturant-lo entre dues superfícies abrasives: les rodes. Consten d'una roda fixa i una roda mòbil que gira sobre la primera en un pla horitzontal o vertical (vegeu imatge 9: molí de rodes horitzontal, i imatge 10: molí de rodes vertical). Les dues rodes de la màquina són idèntiques quant a material i dimensions.
El gra s'aboca en una tremuja cònica o piramidal. Una vàlvula de subministrament situada a la base de la tremuja s'utilitza per regular el flux de gra. Flueix a la cambra de mòlta pel centre d'una de les rodes de la qual la part axial és buida. La mòlta del gra es fa en el recorregut que es fa entre les dues rodes, des del centre fins a la perifèria.
Els molins de rodes horitzontals i verticals donen resultats diferents. De fet, en el cas dels molins de rodes horitzontals, el gra es condueix gradualment a la perifèria durant la mòlta, guiat per les estries de la roda sota l'efecte de la força centrífuga sola. En el cas dels molins de rodes verticals, el gra pateix més l'efecte del seu pes, que l'estira cap avall, és a dir, cap a la perifèria de la roda. Té un temps de pas més curt, el que resulta en una farina menys regular amb les moles horitzontals.
No obstant això, la fabricació de molins de rodes horitzontals és més complexa perquè requereix un angle en la transmissió per a la instal·lació d'un motor tèrmic. El cost d'aquest paquet és gran. També són complexos l'obertura de manteniment, l'accés a l'interior i el desmuntatge de les rodes horitzontals. Per tant els molins amb rodes verticals són molt més freqüents, la construcció de molins de rodes horitzontals només es justifica amb rodes grans (amb un diàmetre superior a 500 mm) de les quals el pes només es pot suportar per un eix horitzontal, o per a molins domèstics molt petits.
B. Les rodes
Materials utilitzats Les parts principals d'aquests molins són les rodes de trituració. Els materials utilitzats per a la seva fabricació són de diferent naturalesa. Hi ha dos tipus principals de rodes, la seva elecció es basa en el nostre propòsit i el preu es pot pagar per elles:
- Rodes metàl·liques: Aquests molins també es coneixen amb el nom de “molí de discos” o “molí de plaques”; les plaques són de ferro colat o "fonte acieré". Són molt forts, econòmics i poden moldre una gran varietat de productes secs o lleugerament humits (cereals, cacauets, nous de karité,...). No obstant això, hi ha risc d'escalfament de la farina, i es necessita la roda dues passades si volem una farina fina.
- Rodes de pedra: entre aquestes distingim:
- molins de rodes de pedra natural, aquests estan fets generalment d'una barreja de roques silícies properes al quars, i es troben en una pedrera (de vegades anomenades rodes de pedra de sílex). També hi ha rodes de granit o basalt volcànic tallades d'una formació rocosa.
- rodes de partícules abrasives (naturals o artificials) aglomerades amb un ciment oxiclorur de magnesi. L'abrasiu és generalment un corindó sintètic, un material molt dur. Altres rodes estan fetes de corindó natural, el naxos, pedra originària de Grècia o Turquia.
El desgast de les rodes no les priva de les seves propietats abrasives, ja que sempre apareixen noves vores a la superfície. A causa del pes i la dificultat de col·locar-los en posició vertical, les rodes de gran diàmetre (a partir de 60 cm de diàmetre) solen estar disposades horitzontalment.
La taula 3 resumeix els avantatges i els inconvenients dels principals tipus de rodes.
| Material | Avantatges | Desavantatges |
| Metall | gran solidesa, alt rendiment, cost reduït a la compra i substitució, reafilable | Pot augmentar la temperatura durant la mòlta, menor finesa de la mòlta que amb els molins de corindó |
| Corindó vitrificat | Resistent, més lleuger que el metall, relativament insensible a les condicions atmosfèriques, mòlta fina, reafilable | alt cost, només grans ben secs |
| Pedra natural | Superfície abrasiva sòlida i gran, mòlta fina | Bastant pesat, només grans ben secs |
Taula 3: Avantatges i inconvenients dels principals materials utilitzats per a la mòlta.
Un muntatge estudiat El muntatge d'una mola consisteix a ajustar la seva superfície de treball amb una sèrie de raigs, dels quals el nombre, les formes i les mides depenen de la naturalesa del gra a moldre i del grau de finesa desitjat. Els raigs divideixen les mongetes a tota la superfície de treball i asseguren el refredament del molí i la farina (vegeu imatges 11 i 12). Les variacions en la forma i la disposició dels raigs són innombrables. Alguns dels tipus més comuns es mostren a la imatge 11.
La polverització del gra es realitza mitjançant la part llisa o rebaixada del molí, que generalment està picada o esquerdada per proporcionar una mòlta més eficient. L'excés de superfície d'arrossegament pot ser una font d'escalfament. Generalment, com més gran és el nombre de raigs, més fred és la mòlta i més gran és el flux.
El muntatge de rodes de corindó, o l'afilat de les rodes de ferro colat consisteix a fixar les ranures, quan la fricció és massa contundent. Les rodes s'han d'esmolar cada cinc tones aproximadament de gra mòlt.
La configuració Han de ser precises. De fet, el calibre de les rodes determina la finesa de la farina. La configuració de finesa es regula mitjançant l'estrenyiment de les rodes mitjançant un volant: com més es pressionen les rodes, més fina és la farina, però més disminueix el rendiment.
Un sistema de molles de seguretat assegura que les rodes no es facin malbé pel pas accidental d'un cos estrany (còdols, níquels,...). També es pot utilitzar una palanca per desmuntar les rodes per treure la farina restant entre les rodes, després d'un llarg període de mòlta. Per tant, és fonamental ajustar l'espai segons el gra a moldre. En particular, hem d'evitar moldre grans de diferents diàmetres (mill i blat de moro, per exemple) sense canviar els paràmetres. Un espai incorrecte entre les rodes pot provocar:
- un fresat incomplet,
- la formació d'una pasta que s'enganxa a les rodes i no flueix
- desgast prematur de les rodes quan es freguen entre si.
Sempre és prudent tenir rodes de recanvi, emmagatzemades en bones condicions.
Una àmplia gamma de velocitats de rotació Les velocitats que ofereixen els fabricants oscil·len entre les 350 rpm i les 900 rpm. Les velocitats molt altes (fins a 3000 rpm per a un molí elèctric petit) o les molt baixes (100 rpm) sí que es produeixen, però són rares. Les velocitats indicades a la documentació són velocitats mitjanes. Com que les velocitats influeixen en la qualitat de la mòlta, podem reduir-les lleugerament per millorar la qualitat de la farina, disminuint el rendiment, o bé, la farina és menys homogènia i més càlida. Aquesta variació pot arribar al 25%.
Durada La vida útil és difícil de determinar perquè depèn de la velocitat, la duresa dels grans, la finesa desitjada de la farina i el grau d'atenció que portem al molí (malgrat els sistemes de seguretat, els cossos estranys encara fan malbé les rodes).
Un canvi periòdic és la forma de preveure (per exemple, un parell de rodes metàl·liques pot moldre fins a 35 tones de cereals, si es tornen a esmolar cada 5 tones, i si cap cos estrany ha arribat a danyar les rodes (després de Du grain à la farine: le décorticage et la mouture des céréales en Afrique de l'ouest, François, M., GRET, París, 1988, 279 p., Coll.: Le point sur les technologies, ISBN: 2-86-844029-11).
C. El tipus de transmissió Hi ha diferents tipus de molins de rodes motoritzats: aquests poden ser manuals, accionats per cavalls, accionats per aigua, o amb un motor tèrmic o elèctric.
Els molins manuals: una falla relativa Són molins petits, amb un rendiment d'uns 10 kg/h (per a farina gruixuda). S'accionen per una manovella i estan equipades amb rodes de fins a 9 a 10 cm de diàmetre.
Segons la seva finalitat, fabriquem diversos tipus; per a Europa, es tracta generalment de molins de rodes per a l'alimentació d'aus de corral, i aquest pinso només requereix que contingui un mínim de partícules fines. És el contrari dels molins manuals que converteixen el gra en farina. La diferent finura de mòlta depèn per a la modificació dels següents paràmetres de disseny:
- Diàmetre del disc
- Tipus de ranures en els discs
- Ús d'una pretrituradora (o passades múltiples)
Un material finament triturat s'obté mitjançant discos grans, amb ranures fines i mitjançant l'ús d'una pretrituradora, aquesta última necessària principalment per a la mòlta de grans de blat de moro que són grans i durs. La comparació entre les taules 2 i 4 (a, b, c) mostra que l'índex de suavitat és gairebé sempre menor que la farina produïda pels processos tradicionals.
A l'Àfrica s'ha intentat utilitzar aquests molins de petita capacitat a les llars, i no amb serveis comuns. Aquestes proves han donat com a resultat fracassos. Això, no pel preu d'aquests aparells, sinó sobretot pel fet que, per obtenir un àpat fi equivalent al que s'obté amb un morter, cal fer dues o tres passades al molí. . La despesa de temps i energia és més gran que la de la mòlta tradicional. La taula 5 resumeix els projectes de molí manual que han fracassat. De fet, molts d'aquests molins s'han recuperat per a altres usos, com ara la mòlta de bitxo sec o per a la preparació de pinsos.
També hi ha molins manuals equipats amb rodes més grans (20 cm). El seu rendiment fins a 20 a 40 kg/h. Però aquest preu arriba al dels petits molins motoritzats (per exemple, el manual NOVA + disponible a Deklerk-Bexen); uns 1000-1500 €.
A. Molí "Atles núm. 1" (Caça).
| Ubicació | Matèria per moldre | Nombre de passatges de fresat | Nombre de gent | Quantitat | Rendiment mitjà per persona | Índex de finesa |
| Douala (Madagascar) | Blat de moro | 3 | 3 homes | 1,3 kg/20 min | 1,3 kg/h | 1.61 |
| Douala (Madagascar) | Yuca | 1 | 3 homes | 2 kg/20 m | 2 kg/h | |
| Bangui | Yuca | 1 | 3 homes | 2 kg/15 min | 2,7 kg/h |
B. Molí "Atles núm. 3" (Caça).
| Ubicació | Matèria per moldre | Nombre de passatges de fresat | Nombre de gent | Quantitat | Rendiment mitjà per persona | Índex de finesa |
| Sarh (Txad) | Mill | 1 | 4 homes | 3,5 kg/23 min | 2,3 kg/h | ? |
| Sarh (Txad) | Sorgo | 1 | 2 nois | 3,1 kg/37 min | 2,5 kg/h | 1.28 |
C. Molí "Criquet 2" (Moulis).
| Ubicació | Matèria per moldre | Nombre de passatges de fresat | Nombre de gent | Quantitat | Rendiment mitjà per persona | Índex de finesa |
| Zole (COTXE) | 1 | 1 noi | Sorgo | 0,4 Kg/18 min | 1,3 kg/h | 1,56 |
| Zole (COTXE) | Blat de moro | 2 | 1 mascle | 0,17 quilograms/4 min | 2,5 kg/h | ? |
Taules 4a, 4b, 4c: proves de molins manuals. Després de "David Livingstone Institute Series on Choice of Techniques in Developing Countries, volum 1: Brewing in Developing Countries, J. Keddie & W. Cleghorn, Scottish Academic Press, Edimburg, Escòcia, 1979, 134 p., ISBN: 7073-0240- 3"
| País | Institució | Contacte | Període | Tipus de molins | Causa principal del fracàs |
| Camerun | INADES Maroua | Pare Gonzaga | 1970 | ? | Treballeu massa per a les dones |
| Camerun | Baptistische Missie Mokong | Heinz Hahnenstein | 1972/73 | ? | Treballeu massa per a les dones. Homes que demanen sous massa alts a causa del treball dur |
| Camerun | Katholische Missie Koza | 1980 | Caça n°3 | Tan bon punt es va disposar del molí motoritzat, el molí de mà ja no es va utilitzar, tret que el seu ús fos gratuït. | |
| Txad | Centres de formació professional agrària | Reto Zehnder | 1983 | Caça n°3 | Un dels dos molins s'utilitza 1,30 hores al dia, l'altre no |
| COTXE | Animació rural (missions catòliques) | Sor Simone | 1984 | Caça n°3 | S'han comprat 18 molins, la majoria ja no s'utilitzen. Motiu: inadequat per a la mòlta de la mandioca |
Taula 5: Visió general dels projectes de molins manuals avortats. Després de "David Livingstone Institute Series on Choice of Techniques in Developing Countries, volum 1: Brewing in Developing Countries, J. Keddie & W. Cleghorn, Scottish Academic Press, Edimburg, Escòcia, 1979, 134 p. ISBN: 7073-0240-3 "
Molins motoritzats: populars però cars Els molins de rodes solen estar equipats amb un motor elèctric o de combustió interna de 3,5 a 8 cavalls de potència. També hi ha models que es poden connectar a l'enganx de 3 pintas d'un vehicle tractor.
La potència del motor varia segons el tipus i la mida de les rodes, i la velocitat i la finesa de la farina desitjada. La velocitat està en el rang de 600 rpm per als molins de rodes metàl·liques i de 400 a 500 rpm per als molins de rodes de corindó.
Entre els molins de rodes metàl·liques, Hunt (model 1A o 2A) i Bentall són marques molt habituals. Però de moment, cada cop més sovint, i de vegades fins i tot només la seva rèplica índia (Amuda) o tanzània es troba més barata.
Però aquests molins són difícils de construir, sobretot el sistema de control de la mòlta, i molt pocs artesans locals es dediquen a la seva fabricació. Tot i que són cars de compra, el seu manteniment també és més complex i costós que els molins de martell. A més, aquests últims també tenen més èxit que els molins de rodes.
As already mentioned, the natural stone or corundum wheel mills do not have the versatility of the metal wheel, but do produce better quality flour. Also, we see them appearing mostly in town, where the consumers are more demanding.
Precise results (fine flour, power requirements, speed,..) of the performed tests on motorized wheel mills are given in comparison paragraph of wheel and hammer mills.
The animal-driven millThis type of mill is an intermediate technology between the manual methods (pestle and mortar, hand-mill) and the motorised mill.
Several models have been developed, notably by UNAT in cooperation with Sheikh Gueye (test results and construction details available in "Improvements and cost reducing changes on a treadmill (MATA: Moulin à Traction Animale), Peeters L., van der Valk R.E., Prot F., UNATA Research and Development, Aarschot, 1994, 26p.)", and by I.T.Dello (Institut Technologique Dello) in collaboration with the Relais Technologique ENDA and two African artisans: Cheikh Gueye (Gossas in Senegal) and Paul Nikiema (Ouagadougou, Burkina Faso).
These animal-driven mills can be completely manufactured on site by artisans/mechanics, except for the wheels that often need importing. Experience obtained in the Sahel shows that a few weeks training is sufficient to even put a well qualified craftsman to work in building mills independently at the stable. A critical condition is the availability of materials for welding and the mastering thereof.
The model succinctly presented here is made by I.T.Dello.
The modus operandi is simple. The animal-traction stable drives a wheeled mill. The donkey, horse or mule running around a wall upon which a wheel is mounted. When the animal moves forward, the wheel is driven and generates a rotation to the axis of movement. A transmission system with chains and sprockets permits to drive, with a multiplied speed, the axis of the mobile wheel mill (see image 15).
This construction, unusual at first glance, has the advantage to only need one operator, who is seated on a chair placed next to the mill, where he can simultaneously monitor the animal as well as the mill, and set the spacing between the wheels and collect the flour.
The throughput is around 10 to 20kg/h. This throughput rate is an average rate and does not include the resting time of the animal. There also find more large variations, notably arising from:
- The nature of animal: horse or donkey (lower number of turns for the donkey; typically 2.5 rpm, for the horse, up to 4 rpm).
- The physical condition of the animal: fatigue, poor nutrition (especially during the dry season).
- His caracter (poorly trained,...).
- The moisture content of the grain.
- The settings of the space or the pressure between the wheels.
- The settings of the opening (more or less); regulated by the component located at the base of the feeding sieve (see Improvements and cost reducing changes on a treadmill (MATA: Moulin à Traction Animale), Peeters L., van der Valk R.E., Prot F., UNATA Research and Development, Aarschot, 1994, 26p.)
- Transmission change connection (typically 10/1 for the first gear, and 5/1 for the second).
- The diameter of the used wheels.
Table 6 shows different results, allowing the estimation of the flour fineness, depending on the speed of rotation of the mill and the pressure between the wheels (220 mm in diameter), the first gear being near to 10/1, the second gear being close to 4/1. These tests were done with hulled millet. This table shows for each speed and pressure, the refusal percentages for sieves of 110 and 240 mails/cm² and the rest passes the finest sieve (240 mailles/cm²).
| Pressure between the wheels (kg/cm2) | Rotation speed of the mobile wheel (rpm) | Refuse with a 110 mails/cm² sieve in % of milling weight | Refuse with a 240 mails/cm² sieve in % of milling weight | Passings with a 240 mails/cm² sieve (in %) |
| 0.1 | 50 | 61 | 28 | 10 |
| 0.1 | 80 | 44 | 37 | 19 |
| 0.1 | 125 | 30 | 50 | 19 |
| 0.1 | 200 | 23 | 53 | 23 |
| 0.1 | 500 | 10 | 56 | 33 |
| 0.12 | 50 | 37 | 46 | 17 |
| 0.12 | 80 | 13 | 48 | 18 |
| 0.12 | 125 | 21 | 48 | 30 |
| 0.12 | 200 | 23 | 50 | 26 |
| 0.14 | 50 | 22 | 56 | 21 |
| 0.14 | 80 | 12 | 48 | 40 |
| 0.14 | 125 | 1 | 53 | 46 |
| 0.14 | 200 | 0 | 60 | 40 |
| 0.15 | 125 | 5 | 29 | 65 |
Table 6: Results of different tests with a horse-drawn mill. After "Mouture de céréales par manèges à traction animale: expérimentation de prototypes de moulin manège au Burkina Faso et en France – Rapport technique, Sarda J., Institut technologique Dello, Verberie, France, 1985, 58 p.
The cost of such a mill in 1986 ranged from 350 000 to 370 000 Franc CFA (today, this equates to approximately 700 000-720 000 Franc CFA; see Appendix 1 on the history of the CFA franc). At the start of the project, imported mills were adapted for use with animals. But soon the mill was made locally, it was better adapted to local conditions (easier cleaning, better ejection of the flour). Only the wheels were still being imported.
Plans for the construction of this animal-driven mill are provided at the documentation, in parallel with this document.
We may conclude that, due to its modest throughput, the animal-driven mill is not designed to replace motorised mills, but it is a good alternative in:
- isolated rural regions, that experiencing difficulties in obtaining fuel and spare parts
- small villages and sparsely populated areas where the number of users is too small for a motorised mill to be cost-effective
- areas where animal traction is already used and where they seek to make a profit from their beasts of burden
The watermillThese are essentially wheeled mills driven by a waterflow. Typically, horizontal wheels are used. These mills are commonly used in the highlands of East Africa, in the Himalayas and in the Andes, which all have many fast rivers. Image 17 shows the cross section of a wheeled mill motorised by a river.
The current, which must have a minimum flow of 500 l/s, turns a wooden paddle wheel that drives the upper wheel using a vertical wooden axis. This wheel rotates at a speed of about 120 rpm, the lower wheel is stationary.
The grain comes in through a feed hopper (whose outlet has approximately a diameter of 15 cm), at the center of the upper wheel of which the rotation drives it to the periphery during the milling. Grooves carved in the wheels promote the movement of the grain, their depth gradually decreasing from the center to the periphery, the grain is thus milled in increasingly finer particles. The products of the milling are collected in an outside gutter, the fineness of the flour can be adjusted by the spacing of the wheels.
The watermills, equipped with wheels of 75 cm in diameter, produce 25 to 50 kg of flour per hour, depending on the desired degree of fineness (after "Production de farine de maïs à petite échelle, Bureau international du Travail, ONUDI, Genève, 1990"). The rotation speed of the wheels itself in function of the water flow.
Water mills can be built by local craftsmen from on site materials. As for the wheels, they can either be manufactured and cut on site or, more commonly, imported.
Very little data is available on these mills that you one encounters only rarely.
D. Power and speedThe power absorbed by a wheeled mill depends on the following parameters:
- the grain feed rate: the power required can vary by 300% depending on the desired flow. For example, a mill can be powered by 3 HP or upto 6-7 HP. However, the theoretical flows are always lower than the actual flow.
- the rotation speed of the mobile wheel: if this is higher than the speed proposed by the manufacturers, we obtain a higher rate but a less homogeneous grinding. Furthermore, rotational speeds that are higher than the speed proposed by the manufacturers may lead to an
overheating of the obtained flour, which decreases its shelf-life. The speeds offered by manufacturers are average speeds: one can reduce it in order to improve the quality of the milling or increase it in order to increase the throughput. It is advisable that these changes do not exceed 25%.
- the diameter of the wheels: generally, larger wheels require a large supply of power.
- the number of wheel grooves: a greater number of grooves also allows a higher throughput.
- the spacing of the wheels: at an equal throughput, the closed wheels require tremendous supply of power.
- the nature of the products to grind.
- the moisture content of the cereals: a moisture content above 10 to 15 percent significantly reduces the throughput. The grain moisture causes sealing of the rollers (clogging of the grooves) and reduced the throughput. The metal wheel mills are designed to avoid such inconvenience.
E. Comparative summary
| Manual | Motorized | Animal-powered | Water-powered | |
| Throughput | +/- 10 kg/h | +/- 350 kg/h (25kg/h/HP) | 10 to 20kg/h. | 25 to 50 kg/h |
| Rotation speed of mobile wheel | 350 rpm | 300-900 rpm | 100 to 200 rpm | 120 rpm |
| Price | 70,000 - 200,000 Francs CFA | 1500000 Francs CFA (electric engine) | ~700,000 Francs CFA |
Table 7: Comparison of wheel mills.
The hammer mills
Chronologically, the hammer mills have emerged after the (high speed) motorized wheel mills. The rotation speed ranges indeed differ significantly between the two different types of mills, from 200-1200 rpm for wheel mills and 2500-6000 rpm for hammer mills, this speed does not allow a manual, nor animal-driven drivetrain.
The main advantages of the mill are its efficiency and ease of manufacture, allowing easier local construction; numberous are the artisans to produce it locally. Moreover, maintenance is easy and inexpensive.
Its main drawback is its lack of versatility: oilseeds are generally poorly tolerated, as is too wet grain, which clogs the grates. However, all dry grains and dried legumes (beans, soy seeds,...) and other dried goods (shells and even bones) may be grinded without difficulty, using a grid adaptation.
A. Principle of operation
The principle of operation is the grinding by pulverisation: the grain is pulverised by projecting it at high speed against the walls of the grinding chamber, in which a rotor with fixed hammers turns. The products (flour, meal) are released through a grid (or mesh) at the base of the grinding chamber.
B. Components
The grinding chamber
The interior of this chamber should not be totally smooth, so that the grain, manipulated by the hammers, encounters enough obstacles to be pulverised. These obstacles can be fixed counter-hammers, shock- or wear-plates on the walls laterally of the grinding chamber.
The hammers
Their role is to strike the grain and provide them with a rotation speed that is high enough for them to pulverise against the walls of the grinding chamber. The effectiveness of the hammers is increased by the multiplication of the angles of attack. In general, the hammers are reversible, that is to say that we can turn them back, so as to change the working parts, which increases their lifetime (see image 21).
The hammers can also be fixed or mobile. The first are firmly attached to the rotor, while the latter can rotate around their fixation axis (see image 22).
The advantage of the rotor with fixed hammers is its ease of construction. However, if a foreign body passes the grinding chamber by accident, it will create more damage than when the hammers were mobile, or they "fade" in passing.
The reversible hammers may grind an average of 450 kg of grain before being changed(after "Du grain à la farine: le décorticage et la mouture des céréales en Afrique de l'ouest, François, M., GRET").
The grid
Its role is to pass only fine enough particles, ie whose diameter is smaller than the diameter of the grid perforations. Depending on the desired particle size, this perforation diameter can vary from 0.5 to 3 mm, and even up to 5 mm for maize with large broken grains. The diameters larger than 1 mm are used for the production of meal or broken rice. The diameters of less than 1 mm are used for bread flour (0.5 mm) or rolls flour (granulation of the flour: 0.7-0.8 mm) for granulated products, like couscous, for example.
The carcass
The carcass is made up of the grinding chamber, the hopper and the feet. It can be cast or made from sheet metal parts, assembled together by welding and mechanical assembling.
Cast carcasses give an inertia to the whole, keeping down the vibrations which are the cause of cracks in the weakest parts of the motor and grinder. Moreover, the soundproofing is better. However, cast iron is a brittle material and the disadvantage of this is that it breaks or cracks easily, the repairs are difficult because we cannot perform welding on cast iron.
The assembled metal carcas mills are more likely to vibrate and are less well soundproofed. In return, they have three significant qualities: lightness and therefore the ease of transport, the overall lower price, and finally, the benefit of local manufacturing and repair.
C. Performance
Rotation speed and power
The speed of rotation of the hammers must be at least 1500 rpm, an engine is mandatory. Below this speed, grinding is no longer possible because the grains are not thrown against the walls with enough speed to be pulverised.
In general, the rotational speed is 3000 rpm. Some manufacturers (notably Electra) use a speed up to 6000 rpm, the obtained flour can then be very fine, but the energy expenditure is increased.
The power supply, in turn, can vary from 5 to 15 hp, the 9-11 hp range being the most common.
Throughput
The throughput is influenced by various factors:
- The grid:
- The larger the diameter of the perforations, the higher the speed is, but the less fine the flour is
- The more holes per m2, the greater the throughput.
- The thinner the grid is, the higher the throughput, but the the more fragile the grid is
- The humidity contence:
- The humidity contence is a factor that strongly determines the throughput: a 1% increase in moisture contents causes a throughput decrease of 10%. On the other hand, too wet seeds clog the grid and stop the functioning of the mill. The humidity contents depends on the maximum diameter of the grid perforations.
- The engine power and the rotation speed of the hammers:
- these two factors can also influence the throughput. More higher the speed, the more the throughput increases. For flour, the hammer rotation speed is recommended to be between 3500 and 4000 rpm, it drops to 1800 rpm for meal.
- The nature of the product to grind: a contents of fat and sugar that passes a certain threshold (5 to 8 per cent) may cause clogging of the grid.
Overall, the efficiency is most often between 150 and 400kg/h.
In general, the flow can be significantly affected by these factors. It should therefore take the rates advertised in the documentation of the manufacturers very carefully into account. Are they obtained for a coarse grinding, for meal, for flour? Dry or slightly humid ? With which engine power?
D. Artisanal manufacturing
One advantage of the hammer mill is that they can be manufactured locally in workshops equipped with welding stations, using the available materials in urban environments and most rural areas. Artisans manufacture them in all the countries where they have been imported. Often, artisans are more available than personnel of import firms, they can devote more time to train villagers and they also ensure a monitoring specifically to devices.
This type of mill is affordable, easy and inexpensive to maintain. However, in the case of a diesel engine, the cost is high and the maintenance is difficult. The possibility of local manufacturing, and therefore maintenance and repair, the ease of regulation, the regularity of flour, the lower cost of purchase and the maintenance are the main strengths of this type of mill. Its main drawbacks are, as already mentioned, its higher energy consumption and low versatility; oilseeds and very wet grains are poorly tolerated.
E. Special case: the bicycle-mounted mill and the pedalling grinder
These mills have been developed by the TDRI, Tropical Development Research Institute, England.
These two devices (see image 23) are both very similar. In the first case, the mill is mounted on a bicycle, while in the second case, the bicycle has been replaced by a wooden frame.
The mill itself is based on a principle which is very similar to the conventional hammer mill. The operator pedals at a "normal but still supported" speed. The wheel then drives the axis of the mill at a speed of 5000 rpm (which corresponds for operator to a speed of about 25 km/h). An arm (hammer, or "rotor", see image 24 below) is attached to this axis and the grain is grinded when struck by the end of this arm. A easily removable grid (or "screen" in image 24 below), allows one to choose the fineness of the flour depending on the desired size of the meshes. For a given effort, the throughput depends on the desired fineness. According to TDRI, the mill works best for hard and brittle grains like maize, millet, sorghum and soybeans.
Bicycle-mounted mill and pedalling grinder. After "A pedal-operated grain mill, Rural Technology Guide 5, Pinson G. S., Tropical Products Institute, London, 1978, 32 p., ISBN : 0-85954-076-6"
Construction details of the drivetrain of the grinder. After "A pedal-operated grain mill, Rural Technology Guide 5, Pinson G. S., Tropical Products Institute, London, 1978, 32 p., ISBN : 0-85954-076-6"
About these mills, it is worth noting the following (after "Traitement des céréales, UNIFEM, New-York, USA, 1989, 75 p., Coll.: Manuel de technologies du cycle alimentaire, n° 3 , p.35,), a case study in Tanzania:
- The TDRI mill was originally designed to be used on the bicycles of the villagers. But if they do have bicycles, they can not use the mill. To proceed to the testing, bicycles have been provided. The results were not satisfactory because the villagers believed that for the grinding of the maize they had wasted a good bicycle. They removed the mill and used the bike for other purposes. It is important to note that the shelling of the grain is a task for the women and that the men do not see the need to facilitate their work using a bicycle.
- Women were generally not prepared to use a bicycle. Traditionally, it are the men who use them and the villagers were embarrassed to use this device. They were so reluctant to use bicycles, that some even put themselves on their knees to turn the pedals by hand.
- We attempted to circumvent these social difficulties by introducing a pedal mill mounted on a wooden frame made by the Arusha Appropriate Technology Project. But this initiative failed because the frame was not strong enough and it was very uncomfortable when pedaling.
- Neither TDRI models are still used today, and the villagers seem to show no interest in pursuing this experience. The quality of the flour produced by the mill is quite satisfactory, but the efficiency is very low. Again maize is the most difficult grain to treat and it requires two or three grindings. It takes 2 to 4 hours to produce one kilo of maize flour.
It showed that the TDRI mills were not appropriate for Tanzania. "
The list of equipment, as well as the plans and the construction stages of the mills are available in the reference No. 21 and in the documentation provided in conjunction with this document. Unfortunately, no information is given on the quality of the obtained flour, throughput and the average price of construction.
References
- ↑ The standard for the manufacturing of American sieves has been used for determining the fineness index