Small-scale oil extraction from groundnuts and copra/Chapter 3: Oil extraction fround groundnuts and copra/Extraction d'huile à petite échelle à partir d'arachide et de coprah/Chapitre 3 : Extraction d'huile à partir d'arachide et de coprah
Une fois les matières premières concernées (coprah ou arachide) prétraitées, l'étape suivante est la transformation de l'huile. Ce chapitre examine la transformation à différentes échelles. Cependant, compte tenu de l'accent mis par le mémorandum sur la production à petite échelle, les procédés pertinents pour cette dernière sont examinés en détail. Les broyeurs à vis de moyenne et grande taille, les installations d'extraction par solvant et les méthodes de traitement par voie humide, tous adaptés à la production à moyenne et grande échelle, ne sont donc examinés que brièvement.
Le processus global est le même, que la matière première utilisée soit du coprah ou de l'arachide. Lorsque des différences apparaissent selon le type de matière première utilisée, elles sont explicitement mentionnées à chaque étape de la transformation. La principale différence réside dans les taux d'extraction, qui dépendent davantage de la matière première que du procédé lui-même.
Les trois principales étapes du traitement de l’huile sont :
(i) Prétraitement : à savoir, les étapes précédant l'étape d'extraction telles que le nettoyage, le broyage et le brûlage.
(ii) Extraction : cette étape implique la séparation de la matière première en huile et en résidu (tourteau).
(iii) Traitements post-extraction : conditionnement de l'huile et du tourteau en vue de leur commercialisation. Le raffinage de l'huile, courant dans la production à grande échelle, n'est pas abordé dans ce mémorandum.
La séquence des étapes ci-dessus est détaillée dans un organigramme (voir tableau III.1). Les différents procédés décrits ci-dessous suivent la même séquence. Ces étapes sont décrites pour les six types d'installations suivants : micro-installation, broyeur à ghani, broyeur à vis sans fin, broyeur à vis sans fin de petite taille, broyeur à vis sans fin de taille moyenne et grande, installation d'extraction par solvant et traitement par voie humide.
TABLEAU III.1 - ÉTAPES DE TRAITEMENT
III.1 : Moulin à eau de Ghani
Les moulins à huile ghani sont originaires d'Inde, où ces broyeurs à huile indigènes ont été améliorés au fil du temps. Le ghani original, à traction animale, se compose d'un mortier en bois et d'un pilon. Le mortier est fixé au sol tandis que le pilon, attaché à un ou deux bœufs (ou buffles ou chameaux), tourne dans le mortier où les graines sont broyées par la friction et la pression générées. L'huile s'écoule par un trou au fond du mortier tandis que le résidu, ou tourteau, est récupéré. Selon la taille du mortier et le type de graines, un ghani à traction animale peut traiter de 5 à 15 kg de graines à la fois. Une version améliorée du ghani a été développée en Inde. Connu sous le nom de ghani Wardha, il est plus grand et plus efficace que le ghani traditionnel et peut broyer des charges de graines allant jusqu'à 15 kg en environ 1,5 heure, soit près de 100 kg par jour.
Le ghani à moteur remplace désormais largement le ghani à bœuf. Dans ce type de ghani, les mortiers et les pilons, voire les deux, sont en fonte. Les ghanis motorisés fonctionnent souvent par paires. La capacité de broyage d'une unité à deux ghanis est d'environ 500 à 600 kg de graines par jour. Parmi les avantages techniques des ghanis motorisés, par rapport aux ghanis motorisés, on peut citer un taux d'extraction d'huile plus élevé par unité de matière première (soit une augmentation d'environ 1 à 2 %), un rendement par unité de temps plus élevé et un encombrement réduit (au moins deux ghanis motorisés peuvent être installés dans l'espace requis pour un ghani motorisé). La qualité de l'huile produite par les ghanis motorisés est identique à celle des ghanis motorisés. Les ghanis électriques remplacent de plus en plus les ghanis à traction bovine en Inde, où le nombre de ces derniers est passé d'environ 400 000 unités au milieu des années 1950 à environ 230 000 unités au milieu des années 1970.
Les moulins à huile améliorés présentent une efficacité d'extraction d'huile assez proche de celle des presses à huile artisanales et constituent souvent une alternative viable à ces dernières, notamment en zone rurale. Si cela a été le cas en Inde et dans plusieurs pays d'Asie, rien ne garantit que les moulins à huile bénéficieront du même succès dans d'autres pays en développement. Par exemple, l'introduction des moulins à huile en Tanzanie a rencontré peu de succès. Il est donc important d'analyser toutes les conditions requises pour une adoption réussie des moulins à huile avant d'investir dans de telles unités. Par exemple, il est important de vérifier si une main-d'œuvre qualifiée est disponible en zone rurale, si la réparation et l'entretien des moulins à huile peuvent être effectués sans difficulté par le meunier ou des mécaniciens locaux, et si les moulins à huile peuvent être fabriqués localement ou importés.
III.1.1. Étapes de prétraitement
(a) Séchage correctif
Le séchage correctif peut être effectué à l'air libre ou sous un abri couvert en cas de conditions météorologiques défavorables. Un espace de séchage d'environ 20 m² est suffisant (voir figure III.1).
(b) Stockage des matières premières
La quantité de matière première utilisée nécessite des dispositions de stockage. Afin de minimiser les pertes dues aux champignons, aux insectes et aux intempéries, les structures suivantes seront nécessaires.
- toit réfléchissant
- débord de toit des murs
- ventilation réglable (volets sous les avant-toits)
- sols en béton pour un nettoyage facile
- palettes ou autres cales en bois pour maintenir les sacs hors du sol ; et
- utilisation d'insecticides textiles (10,0 g de malathron dans 5 litres d'eau, pour 100 m 2 ) sur les sacs suspects.
La taille de la zone de stockage est fonction de la quantité de stock nécessaire pour assurer une production continue (par exemple, des stocks pour une semaine ou un mois). Par exemple, l'agencement de l'usine de la figure III.3 montre une zone de stockage de 7,5 m² .
(c) Nettoyage/inspection
Le nettoyage et l'inspection sont effectués manuellement en retirant tout gros corps étranger. La balle et le sable se séparent généralement si les grains sont répartis sur un sol sec. Ce sol est de préférence en béton ; à défaut, toute surface sèche et compactée suffit. Les matières premières doivent être suffisamment propres pour éviter une usure prématurée du matériel.
Figure III.1 - Dispositions de tréteaux et de nattes au-dessus du sol de séchage
(d) Écrasement/décomposition
Le concassage peut être effectué dans un petit broyeur à marteaux motorisé. Ces équipements sont disponibles auprès des fabricants de nombreux pays en développement. La capacité doit être supérieure à 100 kg/heure et la réduction doit idéalement se faire en morceaux de moins de 0,5 cm².
Il convient de noter que le pré-broyage n'est pas traditionnellement utilisé pour l'extraction du ghani. Cependant, il est recommandé, car son utilisation améliore les rendements en huile des ghanis au-delà de ceux estimés dans ce mémorandum.
(e) Brûlant
Cette opération est omise du processus ghani.
III.1.2. Extraction de l'huile par pressage
L'unité considérée dans ce mémorandum est un moulin à double ghani, alimenté par un seul moteur de 3 CV. Chaque ghani absorbe une charge d'environ 35 kg, traitée en environ une heure par le mouvement rotatif du pilon en fer dans le bol. Ainsi, une telle unité peut traiter jusqu'à 560 kg de graines par jour. Les deux ghani peuvent également être alimentés par des moteurs séparés. Dans ce cas, des moteurs de 2 CV sont nécessaires. Les pilons des ghanis motorisés tournent à environ 10 à 12 tours par minute, contre 3 à 5 tours pour les ghanis à traction bovine.
De nombreux modèles de ghanis motorisés ont été développés et commercialisés en Inde. Bien que la plupart de ces modèles ne soient pas brevetés, il serait peu pratique d'en fournir des dessins détaillés dans ce mémorandum. Les lecteurs intéressés sont invités à s'adresser à : Appropriate Technology Development Association, PO Box 311, Ghandi Bhawan, Mahatma Ghandi Road, Lucknow-226001 (Inde). Cette institution pourra alors fournir les noms de fabricants de ghanis et/ou de particuliers disposés à fournir des dessins détaillés de ghanis destinés à la fabrication locale.
Afin de faciliter l'extraction de l'huile de coprah, il est recommandé d'ajouter 1 % de gomme d'acacia aux matières premières. Ainsi, une charge de 35 kg de coprah nécessitera 350 g de gomme d'acacia.
III.1.3. Étapes post-traitement
(a) Filtrage de l'huile
Pour éliminer les petites impuretés, la filtration peut être effectuée à l'aide d'un tissu ordinaire tendu sur un cadre sur un réservoir de capacité suffisante (Voir figure III.2)
Figure III.2 - Cadre du filtre et réservoir
(b) Règlement
L'huile filtrée doit être laissée dans le réservoir pendant quelques heures afin de permettre la décantation des éventuelles impuretés fines encore en suspension dans l'huile.
(c) Emballage
L'huile est transférée dans des bidons ou des bouteilles à l'aide d'un entonnoir, à partir d'un robinet situé sur le réservoir. Le robinet doit être fixé au-dessus de la couche de sédiments.
(d) Stockage de pétrole (produits finis)
Le stockage de la production sur plusieurs jours ne nécessitera qu'une surface de quelques m 2 .
(e) Décomposition du gâteau
Le gâteau est démoulé manuellement. Il ne nécessitera probablement que peu ou pas de broyage supplémentaire.
(f) Ensachage
Le gâteau brisé peut être chargé manuellement dans des sacs.
(g) Stockage des gâteaux (produits finis)
Un espace de stockage de quelques jours, similaire à celui du coprah, mais distinct, sera nécessaire. Sauf si une période prolongée est prévue avant l'utilisation finale du tourteau, l'utilisation d'insecticides n'est pas nécessaire. En général, le tourteau se détériore rapidement après quelques jours, s'il n'est pas correctement traité, emballé et stocké. Par conséquent, à moins qu'un système efficace de collecte des tourteaux ne soit en place dans le pays, le tourteau produit sera très probablement utilisé pour l'alimentation animale dans la zone de transformation du coprah.
III.1.4. Étapes auxiliaires
(a) Eau
Aucune disposition particulière n'est nécessaire
(b) Chaleur de procédé
L'utilisation de chaleur n'est pas indispensable pour le broyage du ghani. Cependant, il est recommandé de réchauffer le pilon vers la fin du processus d'extraction de l'huile.
(c) Électricité
Nécessaire pour alimenter un broyeur à marteaux, un ghani et des services auxiliaires.
(d) Entretien
Le propriétaire de l'usine doit être en mesure d'entretenir les générateurs d'électricité et d'effectuer les réparations courantes. Si les générateurs ne sont pas fabriqués localement, il peut être judicieux d'importer suffisamment de pièces de rechange ou de confier leur production à des ateliers locaux. Il s'agit d'une condition particulièrement importante pour le bon fonctionnement de l'usine, car la commercialisation internationale des générateurs (et des pièces de rechange) est encore peu développée. Idéalement, les pays en développement souhaitant promouvoir l'utilisation des générateurs devraient encourager la production locale de ces équipements.
III.1.5. Équipement
L'équipement suivant sera nécessaire pour une usine traitant 70 kg de matière première par heure et travaillant une journée de huit heures :
- balances mobiles, capables de peser jusqu'à 40 kg
- broyeur à marteaux de 100-200 kg/heure, avec tamis carré de 6 mm (2 cv)
- unité à double ghani, chaque ghani pouvant charger 35 kg de matière première par heure (moteur 3 cv)
- 1 cadre de filtre 60 cm * 60 cm avec des barres de 90 cm
- 1 cuve en aluminium 80 cm * 80 cm * 110 cm
Le broyeur à marteaux et l'unité Ghani pourraient devoir être importés. Leur coût est estimé entre 000 et 4 000 dollars américains.
III.1.6. Besoins quotidiens
Les besoins quotidiens du moulin considéré ci-dessus seraient :
- matière première : 500-600 kg
- gomme d'acacia : 5-6 kg pour la transformation du coprah
- carburant diesel : 9 litres
- toile filtrante : environ deux toiles par mois
- boîtes (18 kg.) : 18 boîtes
- électricité : environ 30 kWh.
III.1.7. Besoins en main-d'œuvre
Deux ou trois membres de la famille seront nécessaires à l'exploitation de l'usine. L'un des ouvriers devra posséder les qualifications nécessaires pour exploiter, entretenir et réparer l'unité de ghani.
III.1.8. Organisation des opérations
L'usine Power-Ghani est généralement une entreprise familiale et aucun plan d'étage formel n'est requis. Cependant, un plan illustrant les bonnes pratiques est présenté à la figure III.3.
III.1.9. Production journalière
La production journalière d'huile et de tourteaux est la suivante :
| 320 kg d'huile, |
213 kg de gâteau. | |
| 220 kg d'huile, |
302 kg de gâteau. |
Figure III.3 - Schéma de l'usine de Power-Ghani
III.2. Moulin à expulser les bébés
L'usine d'extrusion de lait infantile étudiée dans ce mémorandum a une capacité de 45 à 55 kg par heure. Ainsi, en travaillant sur une seule équipe de jour, ce qui est courant pour de telles petites installations, les unités peuvent traiter entre 350 et 450 kg de matière première par jour. Dans certains cas, ces unités fonctionnent sur deux ou trois équipes par jour, et peuvent alors traiter jusqu'à une tonne de matière première.
III.2.1. Étapes de prétraitement
(a) Séchage correctif
Le séchage curatif est réalisé comme dans le cas du moulin Ghani. La surface de séchage requise est de 15 m² . Elle doit inclure la structure nécessaire au cas où la zone devrait être couverte pour protéger la matière première de la pluie.
(b) Stockage des matières premières
Comme dans le cas de l’usine Ghani.
(c) Nettoyage/inspection
Comme dans le cas de l’usine Ghani.
(d) Écrasement/décomposition
Ce moulin peut utiliser un broyeur à batteur oscillant d'une capacité de 100 kg de matières par heure, d'une puissance de 2 CV et tournant à 1 400 tr/min. Le coprah doit être réduit en morceaux de 6 mm².
(e) Brûlant
Les graines oléagineuses peuvent être chauffées dans des casseroles ouvertes au-dessus d'une cheminée fermée pour économiser le combustible. Les matières premières peuvent être brassées mécaniquement, par exemple grâce à une liaison avec l'expulseur ou le broyeur (voir figure III.4).
La durée nécessaire est d'environ 20 à 30 minutes et la température de 60 à 90 °C. Les essais et les erreurs montreront les meilleures conditions en termes de rendement et de qualité de l'huile.
Figure III.4 - Brûleur de graines simple de type ouvert avec agitateur mécanique
La cuisson ou le grillage des graines oléagineuses est nécessaire pour trois raisons : faciliter l'extraction de l'huile, diminuer ou augmenter leur teneur en humidité et réduire l'usure de la presse à vis. La température et la teneur en humidité optimales dépendent du système d'extraction. Le coprah transformé par presse à vis doit présenter une teneur en humidité de 2 % à 3 % et être à environ 60 °C (températures plus élevées pour les presses modernes de grande taille). Pour les arachides, la température atteinte pendant la cuisson ne doit pas dépasser 120 °C, sous peine de nuire à la qualité des protéines. En général, la température de cuisson requise dépend du temps de cuisson, du type de technologie d'extraction de l'huile, de la teneur en humidité de la matière première et du type de graine. Toutes ces variables doivent être prises en compte simultanément lors de l'estimation de la température de cuisson.
Le brûlage des graines doit être effectué avec précaution afin d'éviter la détérioration des amandes de coprah ou d'arachide. Une surchauffe ou un échauffement excessif réduit le taux d'extraction de l'huile et produit une huile de mauvaise qualité. Les petits transformateurs ruraux n'ayant pas toujours les moyens de s'équiper d'équipements de brûlage avec contrôle automatique de la température et de l'humidité, ils doivent acquérir les bonnes conditions de cuisson grâce à l'apprentissage et à l'expérience.
III.2.2. Extraction de l'huile par pressage
Le pressage peut être réalisé par un expulseur simple, double ou double. Leur entraînement peut être assuré par un moteur électrique ou par une poulie et une courroie trapézoïdale provenant d'un moteur diesel séparé. Les expulseurs de petite capacité sont produits par divers fabricants spécialisés, notamment au Japon et en Inde.
Les opérations et les capacités précises varient d'une machine à l'autre. Cependant, les variantes de base suivantes existent :
(i) un expulseur unique capable de produire le rendement d'huile attendu en un seul passage. Un exemple d'expulseur de ce type est présenté à la figure III.5. Il présente les caractéristiques suivantes :
- capacité : 45-55 kg par heure
- puissance requise : 3 cv
- 300 tr/min ;
(ii) Un expulseur unique à pression plus faible, mais à capacité de premier passage plus élevée. La graine brûlée est introduite une fois à basse pression (étranglement largement ouvert), puis le tourteau est réintroduit à travers l'expulseur à une pression plus élevée (étranglement rétréci). La majeure partie de l'huile est extraite lors du premier passage, mais une quantité supplémentaire significative est produite lors du second. L'expulseur doit évidemment être capable de traiter l'apport journalier en deux passages. Par conséquent, la capacité de chaque passage doit être supérieure à l'apport journalier.
(iii) Un expulseur double combinant un expulseur basse pression de premier passage et un expulseur haute pression de second passage. Dans ce cas, le gâteau du premier expulseur est automatiquement acheminé vers le second ;
(iv) Un expulseur duplex utilisant des vis de pas variables et des cylindres de formes différentes. Cette disposition augmente la pression à mesure que le matériau est forcé à travers le cylindre. Les unités duplex permettent d'obtenir des rendements plus élevés et une cadence plus rapide en une seule opération. Elles sont recommandées si la machine de capacité adéquate est disponible.
Figure III.5 - Schéma d'un expulseur basse pression (2 CV)
Lors de l'utilisation d'une seule presse à huile, la décision de presser la graine une ou deux fois doit être prise en compte pour des raisons économiques. Une seconde pression augmente le taux d'extraction d'huile et génère donc des revenus supplémentaires, mais augmente également les coûts de transformation. Ainsi, une seconde pression ne sera justifiée que si l'augmentation des revenus est au moins égale à l'augmentation des coûts. En général, compte tenu du taux d'extraction relativement faible des petites presses à huile, les petites usines rurales des pays en développement jugent rentable de presser les matières premières deux fois : la première fois à basse pression – et donc à un rendement horaire élevé – et la seconde fois à pression plus élevée grâce à un réglage de la duse.
L'extraction de l'huile d'arachide dans de petites presses à huile est un travail hautement qualifié, car il est nécessaire d'ajouter des coques d'arachide aux amandes afin d'éviter la formation de beurre de cacahuète. Cet ajout est indispensable car les amandes d'arachide, contrairement au coprah, contiennent peu de fibres. Le besoin de main-d'œuvre qualifiée doit donc être pris en compte lors du choix des différents types de presses à huile.
Lors de la commande de l'équipement, l'opérateur de l'usine doit préciser le type de matière première à traiter, car l'espacement entre les barres (qui composent le cylindre de l'expulseur) dépend du type de graine oléagineuse. Par exemple, l'espacement des barres dans les sections d'alimentation et centrale de l'expulseur est environ trois fois plus important pour le coprah que pour le coton.
Les expulseurs nécessitent un entretien et des réparations périodiques, les principales pièces d'usure étant les barres de revêtement, les vis sans fin et les entretoises. La fréquence de ces entretiens et réparations dépend de la vitesse d'usure de ces équipements par l'action abrasive des matières premières et des corps étrangers (par exemple, sable, morceaux de fer). L'action abrasive des corps étrangers est particulièrement nocive et peut réduire considérablement la durée de vie de diverses pièces des expulseurs.
Les barres de ligne sont moins sollicitées que les autres pièces de l'expulseur, mais ne peuvent être réparées : elles doivent être remplacées par des barres neuves. En revanche, les vis sans fin et les entretoises peuvent être soudées et réutilisées. En général, les vis sans fin peuvent fonctionner huit à dix semaines avant qu'une réparation ne soit nécessaire, selon le type d'expulseur. Cependant, la présence de corps étrangers peut réduire ce délai à deux semaines ou moins. Il est donc essentiel que les matières premières soient aussi propres que possible compte tenu des conditions de traitement.
Les opérateurs d'usine doivent apprendre à effectuer les réparations et l'entretien de base des expulseurs ou être en mesure de faire appel à un mécanicien spécialisé à proximité. Ils doivent également disposer d'un stock de pièces détachées si celles-ci ne sont pas fabriquées localement et risquent de ne pas être disponibles rapidement. Il est essentiel que la réparation et l'entretien des expulseurs puissent être effectués rapidement afin d'éviter des coûts de traitement élevés (notamment une augmentation des coûts d'amortissement résultant d'un taux d'utilisation plus faible de l'expulseur).
Le choix de l'expulseur est une décision difficile, car le propriétaire de l'usine doit prendre en compte à la fois l'échelle de production actuelle et une éventuelle expansion de l'usine. Bien qu'aucun conseil précis ne puisse être donné sans connaître les circonstances exactes de la création de l'usine, la règle générale pour les petites usines rurales est de commencer avec un expulseur relativement bon marché, capable de traiter, en un ou deux passages, la quantité quotidienne de matières premières. Comme suggéré précédemment, la décision d'un second passage du tourteau doit être basée sur une comparaison des revenus et des coûts supplémentaires. L'agencement de l'usine doit toutefois permettre l'utilisation d'un second expulseur si une augmentation de capacité est envisagée. Le moteur principal de l'expulseur doit également être adapté à ce second expulseur. Ce dernier peut avoir une capacité supérieure au premier afin d'assurer une plus grande flexibilité opérationnelle.
III.2.3. Étapes post-traitement
(a) Filtration (huile) : Comme dans le cas du moulin Ghani. Alternativement, et lorsque cela est économiquement réalisable, le moulin peut utiliser un petit filtre-presse à chambre avec dix plaques de 18 x 18 cm, avec pompe à huile. La pompe tourne à 170 tr/min et nécessite une puissance de 0,5 CV. Une telle presse peut traiter jusqu'à 50 litres par heure et devrait donc suffire à filtrer la production quotidienne d'huile. La filtration s'effectue sur papier et toile filtrante.
(b) Décantation : Comme dans le cas du moulin de Ghani.
(c) Emballage : Comme dans le cas du moulin Ghani.
(d) Stockage de pétrole : Comme dans le cas de l'usine de Ghani.
(e) Décomposition du gâteau, ensachage et stockage du gâteau : comme dans le cas du moulin ghani.
III.2.4. Étapes auxiliaires
(a) Eau
Aucune disposition particulière n'est nécessaire.
(b) Chaleur de procédé
La quantité de chaleur produite par le procédé dépend de la technique de cuisson adoptée.
(c) Électricité
Exigences relatives à l'entraînement de l'expulseur.
(d) Entretien
Le propriétaire de l'usine doit être familiarisé avec l'entretien et la réparation des expulseurs et disposer de suffisamment de pièces de rechange pour éviter les arrêts prolongés de l'usine. Les réparations éventuellement nécessaires ont déjà été décrites plus haut dans cette section.
III.2.5. Équipement
L'équipement suivant sera nécessaire pour une usine traitant 400 kg de matière première par journée de travail de huit heures :
- balances mobiles, capables de peser jusqu'à 80 kg
- un broyeur à graines de type à batteur oscillant, 2 CV, 1400 tr/min
- un bac à graines de 100 cm de diamètre * 15 cm de profondeur, avec un agitateur à entraînement mécanique.
- Une unité d'extrusion motorisée, d'une capacité de traitement de 50 kg de matière première par heure (3 CV), doit produire un tourteau d'une teneur en huile de 7,5 à 8 %.
- un cadre filtrant, 60 * 60 cm, avec des barres de 90 cm
- un réservoir en aluminium 80 * 80 * 110 cm.
Le coût total de l’équipement qui pourrait devoir être importé est estimé à 000 USD.
III.2.6. Besoins quotidiens
Les besoins quotidiens d'une plante similaire à celle considérée ci-dessus seront :
- matières premières : 400 kg
- gazole : 9 litres
- électricité (si pas de gazole) : 30 kWh
- bois ou autre combustible local : 30 kg
- bidons (18 kg) : 14
- toiles filtrantes : trois tous les deux mois.
III.2.7. Besoins en main-d'œuvre
Deux ou trois membres de la famille devraient suffire à assurer le fonctionnement de l'unité. Le propriétaire de l'usine doit posséder les compétences nécessaires à l'exploitation, à l'entretien et à la réparation des équipements.
III.2.8. Organisation des opérations
Cette échelle correspond généralement à une entreprise familiale. Par conséquent, le plan d'étage de la figure III.6 n'est qu'une indication des bonnes pratiques.
III.2.9. Production journalière
La production journalière d'huile et de tourteaux est la suivante :
| 245 kg d'huile, |
135 kg de gâteau. | |
| 165 kg d'huile, |
215 kg de gâteau. |
Figure III.6 - Schéma d'installation d'une usine d'extrusion de lait pour bébés
III.3. Broyeur à vis sans fin pour petits emballages
La capacité de ce broyeur est le double de celle du broyeur à lait pour bébés (800 kg/jour). Par conséquent, certaines modifications du procédé décrit ci-dessus sont nécessaires pour ce type de broyeur. La capacité de ce broyeur pourrait être portée à 2,4 tonnes par jour sur un fonctionnement en trois équipes. Cela nécessitera une extension des zones de stockage des matières premières et de la production.
III.3.1. Étapes de prétraitement
(a) Séchage correctif
La méthode décrite dans les installations précédentes pourrait encore convenir. Il serait également possible d'utiliser une forme simple de séchage artificiel en sac en construisant une plateforme au-dessus des brûloirs à graines (voir figure III.7).
(b) Stockage des matières premières : Comme dans les usines précédentes. Un espace suffisant doit être prévu pour le stockage d'une semaine de matières premières (par exemple 4 tonnes).
(c) Nettoyage/inspection : Comme dans les usines précédentes.
(d) Écrasement/décomposition
Comme dans les usines précédentes, la capacité du concasseur devrait être augmentée pour permettre une exécution rapide de l'opération, libérant ainsi de la main-d'œuvre pour d'autres opérations.
(e) Brûlant
Comme dans le cas de l'expulseur de bébé. Deux unités de combustion sont utilisées côte à côte à cette échelle.
III.3.2. Extraction de l'huile par pressage
Un expulseur motorisé capable de traiter 120 à 140 kg/heure de matière première est requis. Une unité duplex est la plus adaptée à cet usage. Si un expulseur simple est utilisé, il devra avoir une puissance de 5 ch et tourner à 350 tr/min.
Figure III.7 - Plateforme de séchage du coprah au-dessus des brûleurs
Remarque : les planches mesurent 4 cm de large et sont espacées de 15 cm
III.3.3. Étapes post-traitement
(a) Filtrage (huile)
L'huile passe à travers le tamis de l'expulseur dans un petit réservoir d'où elle est pompée mécaniquement à travers un filtre-presse à petite chambre. Un filtre-presse d'une capacité deux fois supérieure à celle du Chat décrit dans le cas de l'expulseur pour bébé devrait suffire. Le résidu accumulé sur le tissu subit un second passage dans l'expulseur.
(b) Règlement
Après la filtration, il est préférable de laisser l'huile filtrée décanter pendant quelques jours. Deux cuves séparées sont utilisées à cet effet. Il est nécessaire de prévoir une vidange périodique des sédiments par des robinets situés au fond des cuves. Ces dernières doivent être inclinables pour faciliter cette opération (voir figure III.8).
(c) Emballage
À cette échelle, le même fonctionnement que celui utilisé à l'usine 2 est suffisant. Cependant, une petite pompe à pied ou motorisée faciliterait cette opération.
(d) Stockage de pétrole
Il est peu probable que l'usine puisse stocker plus de quelques jours de production, la distribution étant probablement essentiellement locale. Cependant, une partie de l'huile pourrait être commercialisée à plus grande échelle, et une capacité de stockage suffisamment importante pourrait être nécessaire.
(e) Décomposition du gâteau : Comme dans le cas de l'expulseur de bébé.
(f) Ensachage : Comme dans le cas de l'expulseur de bébé.
(g) Conservation des gâteaux : Comme dans le cas de l'expulseur de bébé.
III.3.4. Étapes auxiliaires
(a) Eau
Aucune disposition particulière n'est nécessaire, sauf si l'expulseur adopté est refroidi par eau.
(b) Électricité
L'électricité est nécessaire pour faire fonctionner l'équipement.
(c) Entretien
Comme dans les usines précédentes, au moins un opérateur doit être compétent en petites réparations mécaniques afin de réduire les dépenses.
Figure III.8 - Bassin de décantation inclinable pour le drainage des sédiments
III.3.5. Équipement
L'équipement suivant sera nécessaire pour une usine traitant 800 kg de matière première par journée de travail de huit heures :
- balances mobiles, capables de peser jusqu'à 80 kg
- plate-forme de séchage au-dessus des brûle-graines, si désiré
- un broyeur de 200 à 400 kg/h avec un tamis carré de 6 mm (4 cv)
- deux bacs à graines, 100 cm de diamètre * 15 cm de profondeur avec agitateur à entraînement mécanique (entraînement du broyeur à écoulement par courroie trapézoïdale et poulie)
- Un expulseur duplex, d'une capacité de 100 kg/heure (6 CV). La teneur en huile du tourteau doit être de 5 à 6 %. Un expulseur de 5 CV peut également convenir.
- un réservoir d'huile 75 * 75 * 90 cm
- un filtre-presse à champagne avec 12 plaques 25 * 25 cm pour filtrer jusqu'à 100 litres ou plus/heure (cela permet d'augmenter la capacité de l'expulseur), avec pompe à huile attachée
- deux décanteurs en aluminium, 100 * 100 * 120 cm (capables de contenir jusqu'à la production d'huile de deux jours), avec sorties d'huile et drainage des sédiments
- une petite pompe avec tuyau en plastique pour pomper l'huile filtrée dans des bidons.
Le coût total de l’équipement qui pourrait devoir être importé est estimé à 000 USD.
III.3.6. Besoins quotidiens
Les besoins quotidiens d'une plante comme celle considérée ci-dessus seraient :
- matières premières : 800 kg
- électricité : 75 kWh
- bois ou autre combustible local : 60 kg
- toiles filtrantes : 5 pour 2 mois
- bidons (18 kg) : 28.
III.3.7. Besoins en main-d'œuvre
Trois ouvriers. L'un d'eux doit être compétent dans les tâches simples d'entretien et de réparation, notamment la réparation des vis sans fin et des barres.
III.3.8. Organisation des opérations
Le plan d'étage de la figure III.9 est représentatif des bonnes pratiques. Si nécessaire, l'agencement peut être agrandi pour permettre une augmentation de la capacité.
Figure III.9 - Schéma d'installation pour un broyeur à expulseur de petits emballages
III.4. Broyeurs à vis de moyenne et grande taille, usines d'extraction par solvant et usines de traitement par voie humide
Les usines d'extraction d'huile, de moyenne et grande taille, suivent les mêmes étapes de traitement de l'huile que les trois usines susmentionnées. Comme on pouvait s'y attendre, leur taille implique l'utilisation d'équipements plus grands et plus sophistiqués. Les détails techniques concernant ces usines ne sont pas fournis dans ce mémorandum, celui-ci étant essentiellement consacré aux unités d'extraction d'huile à petite échelle.
III.4.1. Broyeurs à vis moyenne
La capacité économique minimale pour une huilerie de taille moyenne, fonctionnant en équipe de jour, est de trois tonnes et demie, soit 1 000 tonnes par an. Cependant, il est assez courant que ce type d'usine fonctionne en trois équipes par jour et traite huit à dix tonnes par jour, soit 2 400 à 3 000 tonnes par an. La limite supérieure est d'environ 20 tonnes par jour, soit 6 000 tonnes par an.
Certains équipements, non utilisés à petite échelle, sont nécessaires à ces grandes échelles. Il s'agit notamment de nettoyeurs de graines, d'un réservoir de tamisage séparé, d'un compresseur d'air pour le filtre-presse et de convoyeurs pour le transport mécanique de divers matériaux, dont les tourteaux d'extraction. La liste des équipements nécessaires pour une usine d'extraction d'huile de coco de 20 tonnes par jour est présentée au tableau III.2. Cette liste est tirée de la publication suivante de l'ONUDI :
ONUDI : Documents d'information sur les technologies de transformation de la noix de coco,
partie 2 sur 7, extraction de l'huile de noix de coco (Vienne, 1980), distribution limitée.
La publication ci-dessus se concentre sur les usines de transformation d'huile de moyenne et grande taille et fournit des informations techniques détaillées sur neuf unités d'extraction d'huile différentes, allant d'une usine d'extraction mécanique à presse complète de 4 tonnes de coprah par jour à une usine d'extraction par solvant complète de 150 tonnes par jour. Une usine de transformation de coprah par voie humide de 250 tonnes par jour est également décrite dans cette publication.
Tableau III.2
Liste des équipements pour une usine de transformation de coprah de 20 tonnes/jour
2 - | Balance à plate-forme, à poutre, capacité 500 kg, précision 0,1 kg pour peser le coprah en sacs. |
1 - | Bac à coprah, capacité de 20 tonnes métriques en trois compartiments, construction en acier doux, avec convoyeur inférieur. |
1 - | Pré-broyeur de coprah, horizontal, broyeur à marteaux à basse vitesse ; capacité 1 tonne/h ; avec trémie, entraînement par moteur de 10 cv. |
2 - | Broyeur à coprah, broyeur à chevilles à grande vitesse, arbre horizontal, avec trémie de 100 pi³ et tamis d'alimentation, chacun avec moteur de 15 ch ; capacité de 1 tonne/h chacun. Utilisé en alternance. |
1 - | Broyeur à rouleaux, 3 hauteurs, avec 3 jeux de rouleaux de 10" * 3", trémie de 100 pi3 et entraînement par moteur de 7,5 CV; capacité de 1 tonne/h. |
2 - | Expulseurs, vis sans fin simple, conditionneur à 4 étages, alimentateur vertical, convoyeur de distribution, bac de débordement, convoyeur de retour, chacun avec entraînement par moteur de 25 CV ; capacité de 500 kg/h chacun. |
1 - | Cuve de tamisage et de décantation, tamis stationnaire de 20 mailles sur le dessus de la cuve, cuve de 100 pi3 avec fond conique, vanne de fond de retrait des pieds; construction en acier doux. |
1 - | Pompe filtrante, centrifuge, 60 psi, capacité 15 gpm, corps en fonte, turbine en fonte, garniture en amiante graphité, type à turbine ouverte, avec entraînement par moteur de 2 cv. |
1 - | Filtre-presse à plaques et cadres, type à plaques affleurantes, distribution ouverte, 24" * 24" avec 30 plaques et 29 cadres, avec bac à huile et moule à gâteau. |
1 - | Réservoir de stockage de pétrole brut, capacité de 100 tonnes, cylindrique avec couvercle conique, jauge de profondeur, construction en acier doux. |
1 - | Broyeur à gâteaux, constitué d'un convoyeur à vis à ruban avec brise-tiges, entraînement par moteur de 3 CV. |
1 - | Bac à repas, cylindrique avec porte de déchargement à fond conique, capacité 5 tonnes métriques de gâteau, matériau en acier doux. |
1 - | Balance à plate-forme pour peser des gâteaux en sacs, capacité 500 kg, type à poutre, précision 0,1 kg. |
1 - | Balance à plate-forme pour peser l'huile de coco en fûts de 55 gallons, type à poutre ; capacité 500 kg. |
1 - | Ensemble de convoyeurs : convoyeur à vis incliné de la bodega au silo à coprah, convoyeur à vis de transfert du silo au concasseur, rotor-élévateur du concasseur au broyeur, rotor-élévateur du broyeur au rouleau, convoyeur à vis horizontal et rotor-élévateur du rouleau au cuiseur. |
1 - | Pompe de transfert d'huile pour pomper l'huile du filtre au réservoir de stockage, type centrifuge, 60 psi, boîtier et turbine CI ; capacité 15 gpm ; avec entraînement par moteur de 2 cv. |
1 - | Pompe de transfert d'huile pour pomper l'huile hors du réservoir de stockage, capacité 30 gpm, centrifuge, matériau CI, avec moteur 3 cv. |
1 - | Ensemble d'outils de fermeture de fûts pour sceller des fûts en acier de 55 gallons. |
Source : ONUDI (1980), op.cit.
Les besoins quotidiens, y compris la main-d'œuvre, pour un broyeur à expulseur moyen sont indiqués au chapitre IV.
III.4.2. Large expeller mills
Large expeller mills are larger versions of the medium expeller mills considered above. The lower economic level for such plants is 22 tonnes of raw material processed per 24 hours. The use of three duo super expellers could raise the production level to nearly 100 tonnes of raw material processed per 24 hours (three shifts)
The equipment for a plant operating at this scale would include large expellers, the equipment mentioned in connection with medium expellers (suitably scaled up) and new features such as automatic scales, a separate cooker dryer and oil cooling of the expeller
Daily requirements, including labour, for a plant at this scale are given in Chapter IV.
III.4.3. Solvent extraction plants
Even the most perfect expellers leave at least six percent of oil in the expeller cake. The above rate is normally exceeded in most expellers. It is possible to recover these losses using a solvent extraction plant. Such a plant can reduce the residual oil in cake to less than 1 percent although it is good practice to maintain a 2 percent oil in cake. However, a major drawback of this process, especially in view of the bias of this memorandum towards small-scale production, is that it is by nature suited Co large scale extraction. The range of production levels employed in solvent extraction plants is between 50 to 200 tonnes per day. Other drawbacks include the high investment costs, the need for highly skilled labour, low employment generation and danger of explosions if the plant is not kept in perfect condition. While solvent extraction plants may not constitute a viable rural industry, a number of these plants (depending on the national volume of oil seeds processed each year) may be profitably established for the processing of both oil seeds and the cake produced by small oil extraction units. This will, however, require a good cake collection system and a sufficient supply of oil seeds in order to maintain the solvent extraction plants running at sufficiently high capacity utilisation rates.
There are two main groups of solvent extraction plants:
- batch extraction
- continuous extraction.
Common to all extraction plants is their minimal need of operators for supervision. However, the operators that are needed require long and careful training.
III.4.4. Wet-processing (for copra only)
The technique of wet-processing involves the mechanical conversion of fresh coconut meat into a milky water-based emulsion which is separated into oil and protein by centrifugation. If a solid protein product is desired, a further drying stage is necessary.
Le traitement par voie humide est motivé par la récupération des protéines contenues dans le coprah. Ces dernières ont tendance à être dénaturées par le procédé conventionnel de mouture du coprah. De plus, ce procédé entraîne des pertes d'huile dues à la détérioration lors du séchage, aux attaques d'insectes ou de rongeurs lors du stockage, ou à une extraction incomplète de l'huile par des moyens mécaniques plutôt que chimiques. Évidemment, ces pertes peuvent être minimisées par un traitement minutieux.
Le traitement par voie humide présente de nombreux inconvénients. Son principal inconvénient, du point de vue de ce mémorandum, réside dans son inadéquation économique à une production à petite échelle. De plus, les procédés par voie humide entraînent une perte d'huile rarement inférieure à 10 %. Un autre inconvénient est l'utilisation de noix de coco fraîche, ce qui implique généralement des coûts de transport plus élevés que ceux de la mouture du coprah.
