Small Scale Vegetable Oil Extraction/Oil extraction/fr
Transformation commerciale des oléagineux
Les paragraphes suivants visent à donner au lecteur une idée de l'ampleur et du nombre d'opérations nécessaires à l'extraction d'huile de graines oléagineuses à l'échelle industrielle, et de leur lien avec les petites exploitations. La principale différence réside dans le fait que les huileries industrielles raffinent l'huile avant de la commercialiser comme produit alimentaire. Il convient de souligner que les huiles non raffinées de bonne qualité, produites artisanalement, n'ont rien à envier aux huiles raffinées et sont même, dans bien des cas, préférées des consommateurs car elles conservent la saveur de la graine.
Les figures 1 et 2 sont des diagrammes de flux illustrant diverses opérations courantes de transformation des oléagineux. Ces derniers sont acheminés vers les usines de transformation par route, rail et bateau. En général, une usine industrielle peut traiter environ 8 000 tonnes d'oléagineux par mois. Les oléagineux sont souvent stockés pendant plusieurs mois avant transformation et doivent être conservés à un taux d'humidité suffisamment bas pour éviter leur détérioration par les moisissures qui se développent en milieu humide. Le taux d'humidité est mesuré sur les lots de graines dès leur arrivée à l'usine. Les usines sont équipées de leurs propres laboratoires pour effectuer ces analyses. Si nécessaire, les graines sont ensuite séchées, idéalement à l'aide de séchoirs spéciaux, jusqu'au taux d'humidité requis pour un stockage sûr.
Les semences sont stockées dans des silos spéciaux, souvent équipés de ventilateurs permettant la circulation de l'air et le maintien d'un taux d'humidité et d'une température constants. Cette ventilation est essentielle pour éviter une humidité localisée excessive, propice au développement de moisissures. Un silo de 10 m de diamètre et 36 m de hauteur est nécessaire pour stocker 2 000 tonnes de semences. Le transport des semences des silos vers les équipements de transformation de l'usine est assuré par des convoyeurs, à vis ou à bande.
À l'usine, les graines subissent plusieurs étapes de transformation avant l'extraction de l'huile. Elles sont nettoyées pour éliminer les impuretés, la terre, le sable et les particules métalliques. Elles sont ensuite pesées afin de contrôler précisément le rendement en huile et en tourteau. L'enveloppe ou le tégument est souvent retiré de l'amande. Ce procédé, appelé décortication, permet non seulement d'augmenter la teneur en huile de la matière première entrant dans la machine d'extraction, mais aussi d'obtenir un tourteau plus riche en protéines. La réduction de la taille des graines est parfois suivie d'un laminage pour produire des flocons qui sont ensuite conditionnés. Lors du conditionnement,
Figure 1 Étapes générales de l'extraction des oléagineux (le processus réel varie selon les graines et la méthode choisie)
Figure 2 Schéma de flux d'une usine de production d'huile végétale par pression à froid (Avec l'aimable autorisation d'Anderson International Corp., Cleveland, États-Unis) : la graine est chauffée et souvent traitée à la vapeur afin de rompre les cellules oléifères et de maximiser l'efficacité d'extraction de l'huile.
L'huile est extraite des particules de graines traitées dans des presses à vis continues. Dans les très grandes installations, cette opération sert de prétraitement avant l'extraction par solvant. L'extraction par solvant permet d'extraire l'huile des graines floconnées ou des tourteaux en les traitant avec un solvant soluble dans l'huile. Le solvant est ensuite éliminé par la chaleur et le vide pour obtenir l'huile brute. Les presses à vis laissent un résidu d'huile d'environ 5 à 8 % dans le tourteau. L'extraction par solvant, quant à elle, élimine la quasi-totalité de l'huile, n'en laissant qu'environ 0,5 % dans le résidu. Les presses à vis des grandes usines peuvent généralement traiter entre 10 et 100 tonnes de graines oléagineuses en 24 heures. La capacité de traitement des extracteurs par solvant varie entre 100 et 1 000 tonnes par 24 heures.
L'huile brute issue de l'expulseur est tamisée puis décantée dans des cuves avant d'être filtrée par un filtre-presse. Les résidus de graines provenant des cuves de décantation sont appelés « fools ». Les résidus des tamis et du filtre-presse, ainsi que les « fools », sont retraités dans l'expulseur en les mélangeant à de la matière première oléagineuse fraîche ou à du tourteau. Le tourteau est fréquemment repassé dans l'expulseur pour en extraire davantage d'huile.
Comme mentionné précédemment, l'huile est un mélange de triglycérides qui, par hydrolyse, produisent des acides gras et du glycérol ou des glycérides partiels. L'hydrolyse des graines oléagineuses est due à l'action d'enzymes présentes dans les graines, lesquelles s'activent lorsque les graines sont endommagées par une manipulation brutale. La présence d'acides gras peut conférer à l'huile un goût désagréable et la rendre impropre à la consommation. Les enzymes sont détruites par la chaleur, ce qui explique également pourquoi les graines oléagineuses sont traitées thermiquement avant d'être extraites.
Le raffinage du pétrole brut se déroule en trois étapes principales : la neutralisation, le blanchiment et la désodorisation. Ces étapes permettent respectivement d'éliminer les acides gras, la couleur et les arômes indésirables. Chacune de ces opérations implique un chauffage du pétrole. Le raffinage peut être réalisé par étapes dans une installation discontinue (voir figure 3) ou en continu. La neutralisation des acides gras est effectuée par mélange du pétrole avec une solution de soude caustique. Cette solution réagit avec les acides gras pour produire du savon, qui peut être éliminé par lavage à l'eau. Cette solution savonneuse, appelée base de savon, peut être utilisée pour la fabrication du savon. Le pétrole est ensuite blanchi par ajout d'une argile en poudre appelée « terre à foulon ». Cette opération élimine les pigments colorés et produit un pétrole clair. La désodorisation est réalisée par passage de vapeur sous haute pression à travers le pétrole sous vide, afin d'éliminer les impuretés et les odeurs présentes au début du raffinage, ainsi que celles produites par les étapes de neutralisation et de blanchiment. On obtient ainsi un pétrole au goût neutre.
Figure 3 Usine de traitement du pétrole ; un schéma typique (Avec l'aimable autorisation de De Smet Rosedowns, Hull, Royaume-Uni)
Le tourteau d'oléagineux est vendu aux fabricants d'aliments pour animaux qui le mélangent à d'autres ingrédients pour confectionner des rations destinées aux animaux d'élevage.
Transformation artisanale des oléagineux
Diverses techniques à petite échelle permettent aux populations rurales de transformer localement leurs graines oléagineuses. Le choix du système le mieux adapté aux spécificités locales doit être mûrement réfléchi. Ces spécificités incluent l'échelle de production requise, la disponibilité d'une source d'énergie et d'autres facteurs. Pour une production à petite échelle (jusqu'à 100 kg de graines par pouce carré), plusieurs options sont possibles : petits extracteurs motorisés, presses mécaniques manuelles ou à traction animale, et procédés simples d'extraction de l'huile à l'eau.
Les cinq méthodes de transformation des oléagineux de base suivantes sont disponibles et vont de celles adaptées à un usage domestique à celles plus appropriées aux petites usines :
- méthodes d'extraction du pétrole utilisant l'eau ;
- méthodes manuelles utilisant le pétrissage ;
- presses manuelles ;
- ghanis; et
- expulseurs.
Le ghani est, en fait, une version mécanisée de la méthode de pétrissage.
psi | kg/cm² | |
Presse à pont manuel | 500 | 35 |
Petite presse hydraulique | 1810 | 125 |
Presse à bélier | 2800 | 190 |
petite expulsion | 2500 | 170 |
Expulseur de taille moyenne | 5000 | 540 |
Presse à froid commerciale à pleine pression | 20 000 | 1380 |
Les pressions reflètent généralement les niveaux d'efficacité d'extraction d'huile obtenus avec les différents types d'équipements. Cependant, l'ajout d'une certaine proportion d'eau aux graines oléagineuses broyées peut améliorer l'efficacité d'extraction d'huile à basse pression.
Les étapes générales de transformation des graines oléagineuses sont illustrées à la figure 1, mais la pratique varie selon la nature de la graine. Cette section décrit ces procédés et les principaux équipements utilisés. Dans la mesure du possible, des descriptions complètes des procédés sont fournies au chapitre 4, consacré à chaque type de graine oléagineuse.
Décoration
Certaines graines oléagineuses possèdent une coque extérieure dure qu'il est nécessaire d'enlever avant transformation. Ce procédé s'appelle le décorticage. L'amande de palmiste est un exemple de graine qui doit être décortiquée avant transformation. L'extraction d'huile d'autres graines oléagineuses qui peuvent être transformées sans décorticage préalable, comme le tournesol, peut être facilitée par l'élimination d'une partie de leur enveloppe avant transformation.
des graines
Il est essentiel de vanner et de tamiser les graines oléagineuses avant l'extraction afin d'éliminer un maximum de saletés, de poussière, de sable et de petits cailloux. La présence de sable entraîne une usure prématurée des composants essentiels des presses à graines, tels que les cages, les vis sans fin et les étrangleurs. L'utilisation de graines oléagineuses propres pour l'extraction prolongera considérablement la durée de vie de la presse avant le remplacement des pièces.
de la taille
En général, les petites graines oléagineuses (comme le sésame ou le colza) peuvent être transformées directement, tandis que les plus grosses (comme le coprah ou les noix de karité) doivent être moulues au préalable. À l'échelle domestique, le broyage se fait généralement au mortier et au pilon (Planche I), tandis que les plus grandes quantités peuvent être moulues dans un moulin à maïs villageois (Planche II). Des hachoirs à viande manuels peuvent également être utilisés dans certains cas. Le moulin à marteaux est le type de moulin mécanique le plus couramment utilisé pour les petites exploitations.
continue
Le laminage des graines améliore généralement l'extraction d'huile en augmentant leur surface de contact tout en préservant les canaux d'écoulement de l'huile. Les flocons doivent être très fins, de préférence inférieurs à 0,1 mm. Le laminage avant traitement dans une presse à pont permettrait d'accroître les rendements en huile de 10 % pour les amandes de palmiste, les arachides et les tournesols (fiche d'information de l'UNATA).
du conditionnement
Le conditionnement, ou « cuisson », des graines oléagineuses consiste à les chauffer en présence d'eau. Cette eau peut être naturellement présente dans la graine ou ajoutée. Les transformations induites par le conditionnement sont complexes ; elles comprennent notamment la coalescence des fines gouttelettes d'huile contenues dans la graine en gouttes suffisamment grosses pour s'écouler facilement. De plus, des températures de traitement plus élevées améliorent la fluidité de l'huile en réduisant sa viscosité.
Les graines oléagineuses sont presque toujours conditionnées avant l'extraction à grande échelle. Les presses à petite échelle minimisent le besoin de prétraitement grâce à une vitesse de rotation relativement élevée de la vis sans fin, qui cisaille la graine lors de son passage dans la presse et produit un échauffement par friction à l'intérieur du cylindre. Ceci facilite l'extraction de l'huile en augmentant la température de la graine. Cependant, même avec une presse à petite échelle, l'extraction d'huile est optimisée par le chauffage et/ou le traitement à la vapeur des graines avant l'extraction. Le traitement thermique est essentiel pour certaines graines à faible teneur en fibres, comme les arachides ; elles doivent être chauffées et humidifiées avant l'extraction, sans quoi la machine produira une pâte huileuse au lieu d'huile et de tourteau.
Certaines entreprises qui fabriquent des équipements de transformation à petite échelle pour les oléagineux désignent leurs conditionneurs de graines sous le nom de « brûleurs de graines ». Cette appellation est trompeuse, car les graines oléagineuses brûlées produisent des huiles à la couleur foncée caractéristique et au goût de brûlé, généralement indésirables. L’Institut des ressources naturelles (NRI) a mis au point un conditionneur de graines oléagineuses peu coûteux, basé sur une petite bétonnière (voir planche III).
de pétrole
Méthodes d'extraction par voie humide
Dans les méthodes d'extraction par voie humide, l'eau est utilisée pour extraire l'huile des graines oléagineuses. Il convient de distinguer les méthodes par voie humide des méthodes d'extraction assistée par l'eau. Les méthodes par voie humide impliquent l'utilisation d'une quantité d'eau relativement importante afin que les graines oléagineuses soient en suspension et que l'huile extraite remonte à la surface.
Les méthodes assistées par l'eau consistent à ajouter une petite quantité d'eau aux graines oléagineuses avant l'extraction de l'huile par malaxage manuel. Ces méthodes seront abordées plus loin. Elles ne sont pas classées comme méthodes humides car toute l'eau utilisée est absorbée par les graines oléagineuses et aucune couche d'eau distincte n'est visible.
La méthode d'extraction d'huile comestible par flottation à l'eau chaude (HOOF) est traditionnellement utilisée dans les zones rurales de nombreux pays en développement. On utilise généralement des graines oléagineuses décortiquées. Les amandes sont chauffées et broyées au mortier. La poudre obtenue est ensuite mise en suspension dans de l'eau bouillante et portée à ébullition pendant au moins 30 minutes. L'huile libérée remonte à la surface. On ajoute parfois de l'eau après l'ébullition pour compenser l'évaporation et favoriser la remontée de l'huile. Celle-ci est ensuite délicatement prélevée à l'aide d'une écumoire et chauffée sur le feu pour éliminer l'humidité résiduelle.
L'avantage de la méthode HWF par rapport à d'autres techniques de transformation des oléagineux à petite échelle, comme celles utilisant des presses à huile ou des ghanis, réside dans sa simplicité. Le matériel nécessaire (pilon et mortier, marmites, etc.) est facilement disponible. Cependant, les rendements en huile sont généralement faibles et le procédé peut s'avérer long et fastidieux. Cela est particulièrement vrai si l'on utilise les méthodes traditionnelles au pilon et au mortier pour broyer l'amande. De plus, une longue durée d'ébullition entraîne une consommation de combustible importante.
La méthode décrite ci-dessus peut être appliquée à la plupart des graines oléagineuses avec un succès variable. Les huiles issues de la noix de coco et du palmier à huile peuvent être transformées par des méthodes traditionnelles qui utilisent l'eau naturellement présente dans la graine (voir chapitre 4).
Méthodes manuelles utilisant le pétrissage
Tout comme pour le procédé de flottation à l'eau, l'extraction d'huile par pétrissage ne nécessite que de simples ustensiles domestiques. Cette méthode, traditionnellement utilisée pour la transformation des arachides dans les villages d'Afrique de l'Ouest, est décrite en détail au chapitre 4. On ajoute de l'eau à la pâte d'arachide, puis on remue et on pétrit le mélange à la main jusqu'à ce que l'huile se sépare. L'eau joue un rôle essentiel, bien que mal compris, dans ce processus d'extraction. On pense qu'elle déplace l'huile des surfaces hydrophiles, ou « aimant l'eau », de la graine moulue.
Presses manuelles
La planche IV et les figures 4 à 10 illustrent une sélection des différents types de presses manuelles utilisées pour la transformation des oléagineux. À l'exception de la presse à piston, elles conviennent à tous les types d'oléagineux. Pour obtenir un rendement optimal en huile, la pression exercée sur les oléagineux préparés doit être appliquée lentement et augmentée progressivement.
La presse à coin
La presse à coins, actionnée manuellement ou par la force du vent ou de l'eau, était largement utilisée pour presser les graines oléagineuses à la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle, en Occident comme en Extrême-Orient. Le principe de fonctionnement typique d'une presse à coins de cette époque est illustré à la figure 4. La figure 5 présente la conception d'une presse à coins utilisant des arbres comme supports d'extrémité (Broadright, 1979). Les coins doivent être en bois très dur et il est préférable de les enfoncer à l'aide d'un maillet en bois. Deux coins doivent être utilisés, un de chaque côté, et enfoncés simultanément afin d'éviter d'éjecter les sacs et les coins de la presse.
Figure 4 Principe de fonctionnement d'une presse à coin
La presse à planche
La presse à planches est le dispositif de pressage mécanique le plus simple utilisé pour la transformation des oléagineux. Elle se compose de deux longues pièces de bois articulées à une extrémité. Les graines préparées, placées dans un récipient tressé adapté, sont pressées entre les planches par application d'une pression aux extrémités non articulées. La planche IV montre une presse à planches utilisée au Népal pour l'extraction d'huile de colza.
Figure 5 Conception d'une presse à coin (Broadright, 1979)
presses à cage
Les presses à cage sont devenues la base de nombreuses opérations de transformation à petite échelle ces dernières années et sont parfois appelées presses à vis, mais il convient d'éviter cette appellation afin d'éviter toute confusion avec l'expulseur à vis continu. Il existe plusieurs modèles de presses à cage, dont quatre sont présentés sur les figures 6 à 9. Dans une variante du modèle illustré à la figure 9, le vérin hydraulique est monté au-dessus de la cage de pressage. Cette conception est déconseillée en raison du risque de contamination de l'huile et du gâteau de pressage par une fuite d'huile hydraulique.
La presse à tambour représentée sur la figure 6 a été conçue par le Centre de conseil technologique (TCC) de Kumasi, au Ghana. Il s'agit d'une évolution de la presse à tambour « Duchscher », fabriquée au Luxembourg et largement utilisée au Nigéria pour l'extraction d'huile de palme. La cage de la presse du TCC est composée de deux demi-coquilles articulées d'un côté et verrouillées par une goupille de l'autre. Ce système permet d'ouvrir facilement la cage pour décharger le tourteau après le pressage. Cette conception rend la presse particulièrement adaptée au traitement des fruits de palmier, mais la position centrale de la vis sans fin à l'intérieur de la cage la rend inadaptée au pressage d'autres oléagineux.
Figure 6 Presse à bordure (conception TCC)
Dans une presse à pont, la plaque de pression est fixée à la base d'une tige filetée (souvent appelée à tort broche) qui coulisse dans un écrou logé dans le « pont » du bâti entourant la cage. La tige filetée est actionnée par une traverse unique qui fournit deux leviers.
La figure 7 présente la presse à cage de type pont utilisée par NRI. Sa conception intègre une butée à billes permettant à la tige filetée de tourner facilement contre le plateau de pression. La presse d'origine utilisait une cage de 24 cm de diamètre et était conçue pour produire les pressions relativement faibles requises pour l'extraction des fruits du palmier à huile. Afin d'adapter la presse à une utilisation à plus haute pression et de permettre son utilisation pour une gamme de graines oléagineuses, le diamètre de la cage a été réduit à environ 15 cm, de même que le diamètre du plateau de pression. Cette réduction du diamètre de la cage a augmenté la pression maximale exercée sur la graine, passant de 14 kg/cm² (200 psi) avec la cage de plus grande taille à 34 kg/cm² (500 psi) avec la cage de plus petite taille. L'augmentation de pression obtenue peut être illustrée comme suit.
La surface de la plaque de pression pour la cage la plus grande est de :
3 x 12 cm x 12 cm = 452 cm²
La pression maximale pouvant être exercée sur cette plaque est de 14 kg/cm². Par conséquent, la force maximale exercée à l'extrémité de la tige filetée sur la plaque de pression est de :
14 x 452 = 6328 kg, un peu plus de 6 tonnes
La surface de la plaque dans la cage la plus petite est :
- 14 x 7,5 cm x 7,5 cm = 176 cm²
La pression maximale disponible dans la cage la plus petite est donc :
6328 kg/cm² = 36 kg/cm²
Figure 7 Presse à pont (conception NRI)
Étant donné que la hauteur des deux cages est de 200 mm, la capacité de la cage de 150 mm est de 3,5 l et celle de la cage de 240 mm de diamètre est de 9,01 l. Ainsi, l'augmentation de la pression sur les graines oléagineuses due à la diminution du diamètre de la cage entraîne une réduction de la capacité de la cage et, par conséquent, une diminution de la quantité de graines oléagineuses pouvant être traitées.
La presse à ciseaux. Cette presse (figure 8) a été conçue par l'Institut d'innovation de la production (IPI) de Dar es Salaam, en Tanzanie, dans le cadre d'un ensemble complet d'équipements pour le traitement manuel des graines de tournesol. On estime que ce type de presse peut exercer une force de 80 tonnes.
Presse à ciseaux en forme de 8 (conception IPI)
La presse hydraulique. Une forme simple de ce type de presse est illustrée à la figure 9. Elle a été développée par KIT pour le traitement des noix de karité et était basée sur un cric de camion de 30 tonnes exerçant une pression maximale de 125 kg/cm² sur la graine. La capacité de la cage est de 8 lb.
Figure 9 Presse hydraulique (conception KIT)
La presse à bélier
Le prototype de presse à piston a été conçu en 1985 par Carl Bienlenberg, ingénieur chez Appropriate Technology International (ATI). La figure 10 illustre le fonctionnement de cette presse. Un long levier pivotant actionne un piston d'avant en arrière à l'intérieur d'une cage cylindrique constituée de barres métalliques espacées pour permettre le passage de l'huile. À une extrémité de la course du piston, un orifice d'entrée de la trémie à graines s'ouvre pour permettre l'introduction des graines dans la cage. Lorsque le piston avance, l'orifice se ferme et les graines oléagineuses sont comprimées. L'huile est alors extraite des graines et s'écoule par les interstices de la cage. Les graines comprimées sont ensuite expulsées par une ouverture circulaire située à l'extrémité de la cage. La largeur de cette ouverture, réglable grâce à un cône de pression ajustable, détermine la pression de fonctionnement de la presse. Sa conception lui permet d'atteindre des pressions supérieures à celles de la plupart des presses à cage manuelles, et comparables à celles des petites presses à expulser. La presse à piston a un faible débit de semences mais présente l'avantage d'un fonctionnement en continu.
Figure 10 La presse RAM ATI
La presse à bélier a été mise au point en Tanzanie spécifiquement pour le traitement d'une variété de tournesol à coque fine et à haute teneur en huile, appelée « Record ». Actuellement, cette technique est appliquée au coprah, aux arachides et au sésame. La presse à bélier d'origine, de type Nand Singh, était dotée d'une grande cage et nécessitait généralement deux personnes pour fonctionner. Elle a depuis été remplacée par deux versions plus petites, la CAPU et la CAMARTEC (voir annexe 2), qui ne requièrent qu'un seul opérateur. La presse CAPU a été conçue par des ingénieurs de l'Unité de promotion des artisans, tandis que la presse CAMARTEC est le fruit du travail du Centre de mécanisation agricole et de technologie rurale. La presse CAMARTEC est une petite machine conçue pour être facile à utiliser par les femmes. Le développement de la presse à bélier a été décrit dans le bulletin n° 24 de l'ATI, publié en août 1992.
Ghani
Un ghani (aussi appelé « chekku » ou « kol ») est un mortier et un pilon servant à broyer les graines oléagineuses en fines particules et à en extraire l'huile. Les ghanis sont largement utilisés dans le sous-continent indien pour la transformation des graines de moutarde, de sésame, du coprah et des arachides. Le mortier, généralement en bois, est fixé au sol. Le pilon peut être en bois ou en pierre. L'actionnement est généralement assuré par un bœuf tiré par un long levier qui fait tourner le pilon à l'intérieur du mortier (voir planche V). Une quantité de graines oléagineuses est introduite dans le mortier. Lorsque le bœuf actionne le levier, le pilon broie les graines. Une fois les graines broyées, on ajoute de l'eau. L'eau se mélange aux graines broyées, libérant ainsi l'huile qui est expulsée par le pilon à travers un orifice au fond du mortier ; l'huile est ensuite recueillie dans un récipient. Lorsque l'opérateur du ghani estime avoir obtenu un bon rendement d'huile à partir des graines, il arrête la machine et retire le tourteau. Une nouvelle fournée de graines est alors placée dans le mortier et le processus est répété. Un ghani typique, tiré par un bœuf, peut traiter environ 10 kg de graines toutes les 2 heures. Le bœuf se fatigue généralement après 3 à 4 heures de travail et est remplacé.
Les ghanis électriques, appelés « ghanis motorisés » en Inde, remplacent progressivement les ghanis à traction animale, dont l'entretien devient de plus en plus coûteux. Dans ces ghanis motorisés (voir figures 11 et 12), le pilon ou le mortier est maintenu fixe. Ils fonctionnent généralement par paires : l'un est en fonctionnement pendant que l'autre est vidé. Le débit habituel est d'environ 100 kg de graines par jour.
Le ghani présente plusieurs avantages : il offre un rendement en huile satisfaisant d’environ 60 %, peut être fabriqué localement et son coût d’utilisation est faible. L’huile produite au ghani est généralement appréciée pour sa qualité. De plus, il ne nécessite aucun équipement de pré-broyage pour les petites graines oléagineuses comme les arachides, le colza, le sésame et le tournesol, et convient parfaitement à une utilisation par de petits groupes villageois.
Figure 11 Ghani électrique avec pilon stationnaire
Figure 12 Power ghani avec mortier stationnaire
Expulseurs
Principe de fonctionnement
Les presses à oléagineux produisent de l'huile et du tourteau en continu, contrairement aux presses à pont qui fonctionnent par lots. Les composants essentiels d'une presse à oléagineux de petite taille sont illustrés à la figure 13. La presse est entraînée par un moteur électrique ou un moteur diesel. Au cœur de la machine se trouve une vis sans fin motorisée qui tourne à l'intérieur d'une cage ajustée. Les graines oléagineuses sont introduites en continu dans la presse par une trémie et sont broyées lors de leur passage dans la cage par la vis sans fin. La pression est exercée sur le système en réduisant l'ouverture à l'extrémité de la cage par laquelle le tourteau est évacué de la presse. L'huile extraite s'écoule de la cage par de petits orifices.
Figure 13 Schéma d'un expulseur typique à petite échelle (CeCoCo Type 52)
Le frottement généré à l'intérieur du cylindre de l'expulseur finira par entraîner l'usure de l'extrémité de la vis sans fin, des barres ou anneaux du cylindre et du clapet. Le remplacement de ces pièces sera nécessaire à intervalles réguliers, en fonction du type et de la quantité de graines oléagineuses traitées et du degré de contamination des graines. L'usure rapide est particulièrement problématique lors de l'expulsation de graines de tournesol non décortiquées et sales. La disponibilité et le coût des pièces d'usure sont des facteurs importants à prendre en compte lors de la mise en place d'une petite installation d'expulseur.
Mode de fonctionnement général des presses à étranglement réglable
Démarrage de la presse
- Avant de mettre en marche l'entraînement de la presse, vérifiez que tous les dispositifs de sécurité sont en bon état et que la machine a été lubrifiée conformément aux instructions du fabricant. Assurez-vous que le réglage du limiteur de débit permet l'évacuation des tourteaux par la sortie de la presse.
- Mettez en marche la presse et vérifiez que la vis sans fin tourne correctement. Commencez ensuite à introduire très progressivement les graines oléagineuses à la main dans la trémie. La presse à vis n'extraira l'huile correctement que lorsque le cylindre sera chaud. La température de fonctionnement requise varie selon le type de graines oléagineuses traitées, mais elle se situe généralement entre 60 et 100 °C. Certaines graines oléagineuses (comme le coprah) contiennent des fibres qui créent la friction nécessaire au chauffage du cylindre. Les graines oléagineuses plus tendres (comme les arachides et les graines de sésame) doivent d'abord être chauffées et conditionnées afin d'atteindre une température de fonctionnement satisfaisante (voir le chapitre 4 pour plus de détails sur le conditionnement des graines oléagineuses). Lors de l'extraction des graines plus tendres, le temps nécessaire pour atteindre la température de fonctionnement peut être considérablement réduit en alimentant la presse avec précaution et à la main avec du tourteau émietté de la graine traitée. À mesure que la température du cylindre augmente, les graines doivent être mélangées au tourteau dans des proportions croissantes, jusqu'à ce que seules les graines oléagineuses soient finalement introduites dans la presse. Dans certaines circonstances, il est avantageux d'utiliser systématiquement un mélange de graines oléagineuses et de tourteaux.
- Lorsque les graines s'écoulent librement de la sortie du tourteau pendant quelques minutes, on peut réduire progressivement le débit pour augmenter la pression à l'intérieur de la presse et améliorer la qualité du tourteau ainsi que le débit d'huile. L'épaisseur optimale du tourteau pour une presse à petite échelle est généralement de 1 à 2 mm.
- Le réglage du débit s'effectue par la vis sans fin située côté alimentation de la machine. En tournant les poignées dans le sens antihoraire, le bouchon conique de la vis sans fin s'enfonce axialement dans l'alésage conique de la bague de réglage, réduisant ainsi l'épaisseur du gâteau. En tournant la vis sans fin dans le sens horaire, le bouchon conique se rétracte et l'épaisseur du gâteau augmente. Le contre-écrou (le cas échéant) doit être desserré pour permettre le déplacement de la vis de réglage et revissé après chaque intervention.
- Tant que le cylindre n'a pas atteint sa température de fonctionnement, une quantité importante de sédiments peut se former avec l'huile. Pour limiter ce phénomène, il convient d'alimenter la presse lentement en graines oléagineuses pendant la phase de préchauffage. Cependant, certaines graines oléagineuses ne produisent pas une grande quantité de sédiments lors du démarrage. Dans ce cas, le débit d'alimentation peut être augmenté plus rapidement jusqu'à l'obtention de conditions de fonctionnement optimales. Une fois ces conditions stabilisées, les sédiments peuvent être progressivement mélangés aux graines oléagineuses alimentant la presse.
Fonctionnement normal de la presse : Une fois les conditions de fonctionnement optimales atteintes, l'objectif est de produire un tourteau de la meilleure qualité possible, tout en respectant le débit requis de la presse. Il est possible de traiter certaines graines oléagineuses sans limiter leur débit d'alimentation. Autrement dit, avec le tiroir de commande d'alimentation de la trémie complètement ouvert, la presse continue de fonctionner de manière uniforme et régulière, en aspirant les graines oléagineuses de la trémie pleine.
Il arrive cependant que l'alimentation de la presse doive être dosée. Ce dosage peut s'avérer nécessaire pour le traitement des graines fibreuses telles que les amandes de palme et le coprah. En effet, la puissance requise est alors bien supérieure à celle nécessaire pour traiter des graines plus tendres, et le débit d'alimentation doit être limité afin de ne pas dépasser la puissance admissible par le groupe motopropulseur. Dans ce cas, pour éviter une alimentation manuelle fastidieuse, la presse peut être alimentée par un dispositif de dosage tel qu'un vibrateur à débit variable ou une vis sans fin, à partir d'une trémie ou d'un silo de stockage.
Le dosage est également nécessaire lorsque les amandes de palme, le coprah et autres grosses graines sont concassées ou grossièrement broyées avant d'être introduites dans la presse. Dans ces conditions, elles ne s'écoulent pas facilement et régulièrement dans la zone d'alimentation de la presse et doivent donc être dosées manuellement ou, de préférence, à l'aide d'un système d'alimentation vibratoire. Certaines graines nécessitent un second pressage pour une extraction optimale de l'huile. Là encore, le tourteau issu du premier pressage peut ne pas s'écouler correctement d'une trémie d'alimentation pleine et doit être dosé dans la presse.
Les amandes de palme sont décrites ci-dessus comme étant généralement concassées ou grossièrement moulues avant transformation, mais, avec précaution, elles peuvent être pressées entières à partir d'une alimentation libre. Cependant, une alimentation dosée peut être nécessaire pour recycler le tourteau issu de la première pression.
Lors de l'alimentation à partir d'une trémie pleine, les caractéristiques d'écoulement de certains matériaux à travers la presse peuvent être exceptionnellement bonnes, entraînant une capacité de presse supérieure aux besoins. Dans ce cas, la teneur en huile résiduelle dans le tourteau a tendance à être élevée. On peut généralement obtenir une teneur en huile plus faible et plus acceptable en dosant les graines dans la presse à un débit réduit.
Méthodes de clarification du pétrole
L'huile végétale fraîchement extraite peut contenir des résidus de graines en suspension, ce qui lui donne un aspect trouble. La quantité de matières solides dans l'huile brute dépend du procédé de transformation des graines oléagineuses et du type de graines utilisées. L'huile extraite par pression à froid contient une quantité importante de résidus. L'huile issue de pressoirs manuels et de procédés traditionnels en contient moins. Pour obtenir une huile clarifiée, il est nécessaire d'éliminer les matières solides de l'huile brute. Les méthodes de clarification de l'huile sont décrites ci-dessous.
Clarification par règlement
Les huiles fraîchement extraites sont laissées au repos pendant plusieurs jours dans un petit fût ou un seau afin de permettre aux matières solides de se déposer. Après décantation, l'huile surnageante, claire, peut être versée ou siphonnée, laissant les débris végétaux au fond du récipient. Ces résidus solides sont appelés « pieds ».
Récupération du pétrole des pieds
Le pétrole peut être récupéré des sédiments déposés par :
(a) filtration à travers un matériau finement tissé dans un récipient;
b) Chauffer les pieds avec une petite quantité d'eau dans un récipient métallique. Cela provoque la coagulation des matières solides. Le mélange est porté à ébullition pour éliminer l'eau, laissant un mélange d'huile partiellement séparée et de solides coagulés. Ce mélange est ensuite filtré à travers une mousseline pour obtenir une huile clarifiée. Les solides retenus sur la mousseline peuvent être pressés à la main dans un linge pour en extraire toute trace d'huile.
Clarification de l'huile par ébullition dans l'eau
Un mélange d'huile fraîchement extraite est chauffé à feu vif avec de l'eau (10 % du poids de l'huile). L'huile mousse lorsque la majeure partie de l'eau s'est évaporée. On peut alors la verser, laissant les solides coagulés au fond du récipient. Un opérateur expérimenté obtiendra un résidu solide contenant peu d'huile. Si ce résidu est particulièrement huileux, on peut l'essorer dans un chiffon pour en récupérer davantage.
L'huile récupérée par ébullition contient parfois une petite quantité de fines particules végétales qui peuvent être éliminées par filtration à travers un morceau de tissu étalé sur un seau.
Opération de clarification et d'expulsion du pétrole
L'huile brute issue d'une presse à huile contient généralement une quantité importante de sédiments, de l'ordre de 10 à 15 %. Un récipient de collecte d'huile pratique (illustré à la figure 14) est fabriqué à partir d'un fût d'huile de 200 litres (45 gallons). Les particules grossières qui se séparent dans le récipient de collecte primaire peuvent être ajoutées en petites quantités aux résidus frais pour retraitement, tandis que les sédiments fins, une fois isolés (généralement par décantation ou par filtration sous pression), sont de préférence utilisés comme engrais ou mélangés au tourteau.
L'installation d'un filtre-presse dans toute petite unité d'extraction par pression mérite d'être envisagée. La conception des filtres-presses a été décrite par Thieme (1968).
Figure 14 Récipient de collecte et de sédimentation du pétrole
L'importance de la qualité dans la transformation à petite échelle
La détérioration de l'huile entraîne généralement une augmentation du taux d'acides gras libres, une altération de la couleur et des modifications de la saveur. Bien que les huiles de mauvaise qualité puissent être purifiées ou raffinées à l'aide d'équipements à grande échelle, cela engendre des pertes de matière. De plus, comme il est difficile de réaliser à petite échelle toutes les étapes de raffinage possibles avec des équipements industriels, il est essentiel de garantir la production d'une huile de haute qualité. Les étapes à suivre sont détaillées ci-dessous.
- Dans la mesure du possible, achetez des semences de bonne qualité, exemptes de moisissures.
- Conserver les graines dans un endroit propre et sec.
- Traiter les semences selon le principe du « premier entré, premier sorti », c'est-à-dire que les semences les plus anciennes sont traitées en premier.
- S'il est nécessaire de moudre les graines avant l'extraction de l'huile, ne moudre que la quantité requise pour chaque journée de production. L'huile contenue dans les graines moulues se détériore rapidement ; il est donc déconseillé de stocker les graines moulues.
- Clarifiez le pétrole brut issu de l'extraction dès que possible après sa production et stockez-le dans des récipients propres et secs. La présence de matières solides dans les huiles entraîne inévitablement leur détérioration.
- Les bouteilles et les récipients utilisés pour la vente d'huile doivent être propres et secs. Ils doivent être maintenus aussi pleins que possible et hermétiquement fermés afin de limiter le contact avec l'oxygène de l'air.
Références
ANON. (1984) Un moulin à huile américain ancien décrit dans un nouveau livre. Oil Mill Gazetter, 89(5).
ANON. (1987) Une étude des ghanis villageois aidés par le Khadi and Village Industries Board. Indian Coconut Journal, mars 1987 : 11-13.
BEAUMONT, JH (1981) Un moulin à barres manuel pour décortiquer les graines de tournesol. Guide technologique rural TPI 9. Chatham, Royaume-Uni : Natural Resources Institute.
BEAUMONT, JH (1981) Un moulin à disque manuel pour décortiquer les graines de tournesol. TPI Rural Technology Guide 10. Chatham, Royaume-Uni : Natural Resources Institute.
BEAUMONT, JH (1981) Un van à commande manuelle. Guide des technologies rurales TPI 11. Chatham, Royaume-Uni : Natural Resources Institute.
BLAKE, JA (1982) Évaluation d'une presse à la ferme : pp. 247-251. Dans : Actes de la Conférence internationale sur les huiles végétales et végétales comme carburants, Fargo, ND, août 1982. St Joseph, MI : American Society of Agricultural Engineers.
BRACE, HW (1960) Histoire du broyage des semences en Grande-Bretagne. Essex, Royaume-Uni : Anchor Press Ltd.
BROADRIGHT, JH (1979) Une presse à coin pour l'extraction d'huile. Appropriate Technology. 6(2): 24-25.
CHUNGU, AS, KAUNDE, OK et PROTZEN, E.Th.P. (1987) Développement d'équipements de transformation des oléagineux à l'échelle villageoise et familiale. Communication présentée à l'atelier de consultation d'experts sur l'expression et l'utilisation des huiles végétales rurales dans la région du SADCC, Zanzibar, novembre 1987.
DIETZ, HM, METZLER, R. et ZARATE, C. (1989) Traitement du pétrole à l'échelle villageoise : revue de l'état actuel des presses à vis et stratégies pour son amélioration. Eschborn, Allemagne : GATE.
GILLING, J. et CROPLEY J. (1993) Évaluation des besoins pour le développement agricole : questions pratiques liées à la collecte de données informelles, série socio-économique NRI 1. Chatham, Royaume-Uni : Natural Resources Institute.
GITTINGER, JP (1982) Analyse économique des projets agricoles. 2e éd. Baltimore, États-Unis : Johns Hopkins University.
HEAD, SW, HAMMONDS, TW et HARRIS, RV (1989) Expériences avec les petites presses à huile dans les pays en développement. Dans : Symposium sur la transformation des huiles comestibles, Rugby. Institution des ingénieurs chimistes.
HEAD, S W., HARRIS, RV et SWETMAN, AA (1990) Un conditionneur d'oléagineux peu coûteux. Appropriate Technology, 17(2) : 28-30.
KARNATAKA STATE KHADI AND VILLAGE INDUSTRIES BOARD (1984) Actes du séminaire régional sur l'industrie des huiles villageoises. Inde.
KHAN, LM et MANNA, MA (1981) Expression de l'huile à partir de graines oléagineuses. Document numéro MCR-81-509 présenté à la réunion de la région Mid-Central de l'American Society of Agricultural Engineers de 1981, Ramada Inn, St Josephs, Missouri, mars 1981.
OKURA NAGATSUNE (1836) Sur la fabrication du pétrole. Une traduction anglaise de l'édition japonaise originale a été publiée en 1974 par Olearius Editions, New Brunswick, États-Unis.
OTTO, J. (1992) La presse à béliers de Tanzanie : une technologie qui a fait ses preuves s'améliore. Food Chain, (5) : 6-7.
PINSON, GS, MELVILLE, DJ et COX, DRS (1991) Décortication des graines oléagineuses tropicales et des noix comestibles. Bulletin des ressources naturelles 42. Chatham, Royaume-Uni : Institut des ressources naturelles.
SIVAKUMARAN, K. et GOODRUM, JW (1988) Traitement en laboratoire des graines oléagineuses par une petite presse à vis. Journal of the American Oil Chemists' Society, 65(6) : 932-935.
THIEME, JG (1968) Transformation de l'huile de coco. Document de développement agricole FAO n° 89. Rome : FAO.
ONUDI (1986) Manuel pour la préparation des études de faisabilité industrielle. Vienne : ONUDI.
VADKE, VS et SOSULSKI, FW (1988) Mécanismes d'expression de l'huile de canola. Journal of the American Oil Chemists' Society, 65(7) : 1169-1176.
| Auteurs | Éric Blazek |
|---|---|
| Licence | CC-BY-SA-3.0 |
| Citer comme | Eric Blazek (2006–2024). « Extraction d'huile végétale à petite échelle / Extraction d'huile » . Appropedia . Consulté le 23 novembre 2025 . |