Banc de cuisson-extrusion faible-coût (IAAL-USTL)

Banc de cuisson-extrusion
faible-coût (IAAL-USTL)
Application à la fabrication de farines précuites pour :
• les projets de développement
• l’aide alimentaire d’urgence
Les partenaires
• AREMI - USTL (Atelier Régional de Microinformatique Industrielle Université des Sciences et Technologies de Lille)
+ conception mécanique du banc
• IAAL - USTL (Institut Agro-Alimentaire de Lille)
+ animation du projet et mise en œuvre des essais
• IUT A - USTL : Département GMP (Génie Mécanique et Productique)
+ fabrication et assemblage des différentes pièces mécaniques
• Lycée Baggio : BTS Electrotechnique
+ réalisation des différents câblages et réglages électriques
Les collaborations techniques
et les aides consenties
• la société ABB
• l'ANVAR Nord Pas de Calais
• le Conseil Régional Nord Pas de Calais, Direction des Relations et de
la Solidarité Internationales
• le GRET, Groupement de Recherche et d'Echanges Technologiques
• l’agence NOVELECT Nord Pas de Calais
• l’ORSTOM - Montpellier, laboratoire de Nutrition Tropicale
• la société SETREM - INOTEC
Plans du banc de cuisson-extrusion
Profil gauche
Face avant
Les caractéristiques techniques (1)
Moteur Leroy-Somer
7,5 KW, 1500 tours/min
Variateur électronique
programmable ABB à contrôle
direct de couple (11,5 KW) +
lecture en ligne du couple et de
la puissance instantanés
Doseur volumétrique KTron à vis simple
d’extraction + pâle de
dévoutage
Courroie trapézoïdale
crantée + jeu de poulies
(réduction 1/3)
Vis d’extrusion à profondeur de chenal variable (rapport L/D = 3.25) ; fourreau à
rainurage hélicoïdal; filière à orifice central (diamètre = 3 mm) ; entrefer vis/filière =
3,5 mm, réglable par insertion de bagues d’allonge
Les caractéristiques techniques (2)
Les conditions opératoires
• système autogène (génération interne de chaleur par cisaillement)
• possibilité de travailler à sec des graines entières (ex : graines de maïs,
teneur en eau = 14 %) ou des farines de granulométrie variable ; pas
besoin de séchage ultérieur des extrudats (teneur en eau inférieure à 10 %)
- température : environ 150 °C
- temps de traitement : inférieur à 5 sec.
- vitesse de rotation de la vis d’extrusion : 0 à 500 tpm
- débit d’extrusion : entre 20 et 50 kg/h
- pression à l’intérieur du fourreau : jusqu’à 50 bars
Les applications envisagées
• appareil pilote pour laboratoires de R&D
• production à la ferme d’aliments pour le bétail
• fabrication de farines infantiles en PVD (Pays en Voie de Développement)
à partir des disponibilités locales
• production de farines précuites pour l’aide alimentaire d’urgence (camps
de réfugiés)
+ Prix envisagé pour un prototype industrialisé : < 100 KF
Besoins énergétiques de l’enfant en période de sevrage
apport minimal de matières sèches
Besoins énergétiques
pour un enfant de 7 mois
765 kcal / jour
Alimentation au sein
500 ml de lait / jour, à 70 kcal / 100 ml
(540 ml en Afrique, 500 ml au Viet Nam)
350 kcal / jour
Farine infantile
+
765 - 350 =
415 kcal / jour
un repas = 170 ml max. (150-200)
si deux repas / jour : 340 ml / jour
Densité énergétique des bouillies
415 / 340 = 122 kcal / 100 ml
Valeur calorique des farines précuites
~ 4 kcal / g base sèche
(4 pour glucides et protéines, 9 pour graisses)
Matière sèche des farines infantiles
> 30 g. d.b. / 100 ml
!
Viscosité max. des bouillies ingérables par l’enfant : 1.6 Pa.s
!
Densité énergétique des farines infantiles
Influence de la matière sèche sur la viscosité
L’alimentation des enfants en période de sevrage avec des bouillies
- instantanées ou bouillies - est limitée par :
le volume (170 ml max.) et la consistance des bouillies (1.6 Pa.s max.)
Moyens pour augmenter la densité énergétique par diminution
de la viscosité des bouillies :
• addition de graisses
• hydrolyse de l’amidon :
3 synthèse endogène d’amylases (germination)
3 addition d’amylases exogènes
3 traitements thermo-mécaniques sévères : cuisson-extrusion
Procédés de fabrication de farines précuites
avec différentes options pour la supplémentation en vitamines / minéraux
(Supplément
Minéro-vitaminique)
SMV
Grillage
Mouture
Cuisson-Extrusion
SMV
Mélange
+ cuisson
Mouture
Séchage
cylindre
Mouture
SMV
SMV
Mélange
Farine précuite
Mélange
Diagramme de fabrication
des farines infantiles vietnamiennes
Graines entières de soja Riz
Grains de
Haricots Mongo maïs entier Sésame Sel
1 - Séchage
2 - Décorticage
Décorticage
3 - Vannage
Vannage
Ecorces
Ecorces
Haricots
décortiqués
Soja
décortiqué
Pesée
4 - Mélange
5 - Cuisson-extrusion
6 - Refroidissement / séchage
Autres ingrédients :
poudre de viande séchée,
champignons, carottes, levure,
malt, ...
7 - Broyage
8 - Mélange
9 - Ensachage
Fabrication de farines infantiles au Viêtnam
Projet FaSeVie (GRET / ORSTOM) - 1995
Sel
Sésame
Soja
Maïs
Riz
Matières premières
Préconditionnement du soja
(humidification + séchage) (1)
Fabrication de farines infantiles au Viêtnam
Projet FaSeVie (GRET / ORSTOM) - 1995 (Suite)
Décorticage du soja (2)
Vannage manuel
du soja décortiqué (3)
Fabrication de farines infantiles au Viêtnam
Projet FaSeVie (GRET / ORSTOM) - 1995 (Suite)
Mélange des ingrédients (4)
Extrusion (5)
+ refroidissement / séchage (6)
Fabrication de farines infantiles au Viêtnam
Projet FaSeVie (GRET / ORSTOM) - 1995 (Suite)
Broyage (7)
Ajout minéraux/vitamines (8)
Fabrication de farines infantiles au Viêtnam
Projet FaSeVie (GRET / ORSTOM) - 1995 (Suite)
Ensachage (9)
Farines infantile
Production de farines précuites
pour l’aide d’urgence
Camp de réfugiés (ex-Zaïre, 1995)
Malnutrition infantile
Kwashiorkor
Marasme
Production de farines précuites
pour l’aide d’urgence (suite)
Stockage avant distribution
(Goma, 1995)
Distribution générale
(Goma, 1995)
Production de farines précuites
pour l’aide d’urgence (suite)
Huile (15g)
Haricots (50g)
Maïs (250g)
Sel (5g)
Ration individuelle hebdomadaire
1500 kcal/jour (Goma, 1995)
Préparation ménagère
du repas (Goma, 1995)
Production de farines précuites pour l’aide d’urgence (suite)
Production centralisée de farine précuite, capacité > 5 T/jour (Kenya)
Nettoyage
Sanitaires
Pesée
Broyage
Transporteur à vis
Stocks
(matières
premières)
Mélangeur vertical
Elévateur à vis
Trémie d’alimentation
Extracteur à vis
Stocks
(produits finis)
Cuiseur-extrudeur
Découpe
Transporteur à vis
Ventilateurs
Stocks
(matières
premières)
Broyage
Transporteur pneumatique
Trémie tampon
Mélangeur horizontal
Pesée
Empaquetage
Atelier
Bureaux
Quai de chargement /
déchargement