Transformation des Productions Agricoles en Afrique

Opportunités d’intégration de source énergétique Biomasse

Formation et Sensibilisation à la Biomasse Energie

28 novembre / 9 décembre 2005

Michel RivierMichel Rivier

Activité de transformation de la mangue

Manguesfraîches

Tri de la maturitépour traitement

PeséeMangues trop mûres

Lavage

Eau + Désinfectant

Pesée

Constitution des lots

Mûrissement

Mangues pas assez

mûres

Mangues à maturitéoptimum

Eau usée

Manguesfraîches

Tri de la maturitépour traitement

PeséeMangues trop mûres

Lavage

Eau + Désinfectant

Pesée

Constitution des lots

Mûrissement

Mangues pas assez

mûres

Mangues à maturitéoptimum

Eau usée

Identification du diagrammeIdentification du diagrammede transformationde transformation

Lavage

Eau + Désinfectant

Épluchage

ÉpluchuresPesée

Tranchage

Noyaux

Mangues à maturitéoptimum

Eau usée

Mangues épluchées

Pesée

Lavage

Eau + Désinfectant

Épluchage

ÉpluchuresPesée

Tranchage

Noyaux

Mangues à maturitéoptimum

Eau usée

Mangues épluchées

Pesée

Identification du diagrammeIdentification du diagrammede transformationde transformation

Tranches

Mise en claies

Séchage

Pesée

Tri

Pesée

Q1 Q2 Q3

Conditionnementpar type

d’emballageConditionnement

Emballagesimportés

Emballageslocaux

Produitfini

Stockage

Tranches

Mise en claies

Séchage

Pesée

Tri

Pesée

Q1 Q2 Q3

Conditionnementpar type

d’emballageConditionnement

Emballagesimportés

Emballageslocaux

Produitfini

StockageIdentification du diagrammeIdentification du diagramme

de transformationde transformation

Lavage20 minutes

Eau 70 litres +Désinfectant

Épluchage240 minutessoit 4 heures

Tranchage50 minutes

Tranches40 kg

« Morceaux »10 kg

Séchage20/24 heures

Mangues à maturitéoptimum

100 kg

Mangues épluchées

72 kg

ProduitFini8 kg

ProduitFini2 kg

Gaz 7 kg

Lavage20 minutes

Eau 70 litres +Désinfectant

Épluchage240 minutessoit 4 heures

Tranchage50 minutes

Tranches40 kg

« Morceaux »10 kg

Séchage20/24 heures

Mangues à maturitéoptimum

100 kg

Mangues épluchées

72 kg

ProduitFini8 kg

ProduitFini2 kg

Gaz 7 kg

Identification du diagrammeIdentification du diagrammede transformationde transformation

100 kg mangues

70 kg mangues épluchées

30 kg épluchuresPotentiel biomasse :

Biogaz / méthanisation

50 kg pulpe de mangues

Dont 83 % tranches

20 kg noyauxPotentiel biomasse :

Solide pour chaudière

10 kg mangues séchées

La température de thermomètre sec ou température sèche d'un air est celle normalement mesurée. Elle est nommée « température sèche » ; la différencier de la températures humide ci dessous.

La température humide est la température que prend, à l’équilibre, une faible quantité d’eau liquide placée dans une grande quantité d’air que l’on souhaite caractériser. Elle est inférieure ou égale à la température sèche. Elle peut être déterminée en utilisant un diagramme enthalpique de l’air humide. Elle peut être déterminée en plaçant un thermomètre enrobé d’un coton humide dans l’air.

« Principe qui est utilisé pour refroidir l'eau dans les villages à partir des jarres poreuses. Le même principe permet de refroidir l'eau des outres que les camionneurs placent face au vent pendant le voyage. »

L'humidité relative d'un air est le rapport entre la masse de vapeur d'eau contenue dans cet air et la masse maximale de vapeur d'eau que peut contenir l'air. Lorsque l'air atteint son humidité maximale, on dit qu'il est saturé.Un air parfaitement sec (contenant 0 g d'eau) a une humidité relative de 0 %.Un air saturé a une humidité relative de 100 % (c'est presque le cas d'un air atmosphérique avant une pluie).Lors du séchage, l'air a d'autant plus de capacité à absorber l'eau contenue dans les produits que son humidité relative est faible.

« A Ouagadougou, l'humidité relative peut être aussi faible que 10 % pendant la période allant de janvier à mars. En août, elle atteint régulièrement 80, 90 voir 100 % quand il pleut ».

La teneur en eau d'un produit est le rapport entre la masse d'eau contenue dans ce produit et la masse totale du produit. Elle est parfois appelée humidité relative du produit.

La pulpe de mangue fraîche a une teneur en eau de 85 % en moyenne. Cela signifie que la pulpe contient 85 % d'eau et 15 % de matière sèche ou que dans 100 g de pulpe de mangues on a 85 g d'eau et 15 g de matière sèche.

Le niveau requis pour la teneur en eau des mangues en conservation est de 12 à 15 %. Au-delà, elles ne sont pas stables (elle peuvent « moisir »). En dessous de ces valeurs, il y a une incidence sur la rentabilité de l'entreprise de séchage (« on perd trop de poids et donc de l'argent »).

Pour sécher, il faut que l’air soit plus sec que le produit. On utilise en général de l’air dont l'humidité relative est inférieure à 50 %.

L'air atmosphérique est parfois trop humide pour permettre d’obtenir un produit sec. Par ailleurs, son humidité relative dépasse 60% pour une quantité d’eau ajoutée faible. Le chauffage permet de réduire fortement l’humidité relative d’un air et augmente sensiblement la quantité d’eau qu’il peut recevoir avant qu’il ne puisse plus sécher efficacement les produits.

Le diagramme de l’air humide permet de représenter et de quantifier ces phénomènes.

Exemples :En période sèche, un air à 35°C et 20%HR permet d’obtenir des mangues sèches mais son humidité relative atteindra 60% dès qu’il se sera chargé d’environ 5 grammes d’eau. Si on le chauffe à 70°C, il pourra fixer environ 16 grammes d’eau avant d’atteindre 60%HR.

En période humide, l'air à 35°C et 80 % d'humidité relative est trop humide pour le séchage. Si on chauffe cet air à 70°C, son humidité relative passe à 14 % d'humidité relative. L'air ainsi chauffé est efficace pour le séchage.

La première partie d'un séchoir correspond toujours au système de chauffage de l'air. La seconde partie est la chambre de séchage où sont exposés les produits à sécher et où l'air chauffé sera pulsé et judicieusement réparti sur les produits.

En résumé, on peut dire :L’air extérieur est en règle générale « froid » et possède une « faible capacité évaporatoire » ;

Après chauffage, il est « chaud » et sa « capacité évaporatoire est élevée » ;

Après passage sur les produits à sécher, il est « tiède » et sa « capacité évaporatoire est faible ».

Séchoir en convection naturelle

Semelle maçonnée

Box de 2 cellules

« Casque »

Cheminée

Ventilation forcée dans un séchoirVentilation forcée dans un séchoir

Augmentation de la vitesse de séchage par l’amélioration de l’échange de chaleur air / produit

Amélioration du rendement thermique

Amélioration de l’homogénéité du séchage

Augmentation de la vitesse de séchage par l’amélioration de l’échange de chaleur air / produit

En 1ère phase de séchage, le produit reste bien humide en surface et sa température est égale à la température humide

Le flux de chaleur entre l’air et le produit s’écrit :

Q = h S (Ts –Th)

Coeff. d’échange h = K * v 0,8

(Vitesse x 2 ; h x 1,7)

Amélioration du rendement thermique

Elle se fait grâce à la possibilité de recirculation de tout ou

partie de l’air de séchage

Amélioration de l’homogénéité du séchage

Brassage de l’air et équilibrage des flux d’air

Entréed’air

Ventilateur(1500 m3/h)

Verscheminée (500m3/h)

Exemples de séchoir ventilé

Coût de l’énergie *

3759559,59,4518,3Mixte

Solaire / Gazoil

62158131,537Ventilé

1002541110,7Convection naturelle

Coût relatif

Coût(Fcfa / kg de

mangues sèches)

Quantité demangues sèches(kg)

Électricité(kWh)

Gasoil(litre)

Gaz(kg)Séchoir

** Gaz : 262 Fcfa / kg gaz ; PCI : 45600 kJ / kgGasoil : 423 Fcfa / litre ; PCI : 40800 kJ / kg ; densité 0,81Électricité : 145 Fcfa / kWh électrique

Coût de l’énergie *, rendement énergétique et ratio qualité

Convection naturelle Mixte

Rendement thermique 20% 14%

Coût d’énergie consommée (Fcfa / 1kg de mangue séchée)

254 955

Qualité du produit fini

% de la qualité 1

Variable

90 % + ☺

Ventilé

34%34%

158158

90 % +90 % +☺

** Gaz : 262 Fcfa / kg gaz ; Gasoil : 423 Fcfa / litre (densité 0,81) ; Électricité : 145 Fcfa / kWh

M eau x Lv eau (M gaz (ou gasoil) x PCI gaz (ou gasoil)) (+ W elec)

M eau : quantité d'eau évaporée (kg) Lv : chaleur latente d'eau (2250 kJ/kg)

M : quantité de gaz ou de gasoil consommée (kg) PCI gasoil : pouvoir calorifique inférieur du gasoil (40800 kJ/kg) ; densité 0,81

PCI gaz : pouvoir calorifique inférieur du gaz (45600 kJ/kg) W elec : consommation électrique (kJ)

Cahier des charges d’un séchoir ventilé :

Sécher des mangues : de 85 % à 13 % (H2O en BH), de façon homogène, en respectant goût et couleur

Être rentable pour l’entreprise : prise en compte de l’investissement, du temps de retour sur investissement et de lamarge dégagée

Être « pilotable » par les opérateurs : gestion des phases de séchage

Être adapté aux énergies locales : disponibilité et coût

Être aux normes de sécurité : particulièrement incendie

Être fabricable localement : pour prix de revient, diffusion et maintenance

Sortie cheminée

Veine de recyclage

Admission

air neuf

Ventilateur

Brûleur

Volet de réglage de débit d'extraction

Porte

Volet de réglage de débit de recyclage

220 V

220 V24 V

Relais

DétendeurRobinet sécurité

Thermocouple Interrupteur

Thermostat

Manomètre

Robinet avec

gicleur

5,3 €5,3 €Th°

Th°

35 €35 €

1,7 €1,7 €

4,5 €4,5 €

(g) (g) (g) (g) (g) % kW

53 080 42 464 33 971 0

34 576 18 504 1 200 76,1% 6,0

27 963 25 117 1 800 68,9% 4,6

21 910 31 170 2 400 64,1% 4,5

Rendt global

Puissance globale

Mangues en pulpe au départ

Mangues après 2h32 min soit 152 min

Eau à perdre au

total

Eau à perdre

phase 1

Eau perdue depuis début

Gaz consommé

Mangues après 4h55 min soit 295 min

Mangues après 6h43 min soit 403 min

12 heures de séchage(20/24 h en convection naturelle)

0,4 kg de gaz par kg mangue séchée(0,7 kg en convection naturelle)

Rendement de séchage 60 %(20 % en convection naturelle)

Organes de contrôle-commande et Outils de découpe validés

Nb de permutations réduit

Écha

ngeu

rÉc

hang

eur

Sortie cheminée

Veine de recyclage

Admission

air neuf

Ventilateur

Brûleur

Volet de réglage de débit d'extraction

Porte

Volet de réglage de débit de recyclage

Chaudière

Gestion de la température (inertie Gestion de la température (inertie thermique ; régulation)thermique ; régulation)

Gestion des phases de séchageGestion des phases de séchage

Activité de transformation des céréales

Farines

Malaxage

"Passage forcé" sur tamis

Nettoyage et tamisage

Roulage

Eau

Tamisage(s)

Cuisson vapeur

Grumeaux de Bouillie

Séchage

Grumeaux de Dégué

Couscous

Séchage

Diagramme de transformation

des "produits roulés"

Le roulage

La cuisson vapeur

Intérêt Biomasse et couplage solaire

Opération similaire pour la pré cuisson du fonio

Le séchage

Traditionnel sur des nattes, sur des sacs ; en extérieur ou sous des

ventilateurs ; pb en saison humide

Le séchage

Solaire en séchoir type coquillage ; convection naturelle ;

Principe pas adapté (couche épaisse) ; faible débit ; pb en saison humide

Le séchage

Solaire en séchoir tente ; convection naturelle ;

faible débit ; pb en saison humide

Le séchage

En séchoir type Atesta ; convection naturelle ;

Principe pas adapté (couche épaisse) ; faible débit

Le séchage

Séchoir en convection forcée

Le séchage

Séchoir en convection forcée

Le séchage

Séchoir en convection forcée

Le séchage

Séchoir en convection forcée

Le séchage

Arrivée d’air

Cellule 1 Cellule 2 Cellule 3

Position 1Position 2Position 3Position 4

Position 1Position 2Position 3Position 4

Position 1Position 2Position 3Position 4

Arrivée d’air

Cellule 1 Cellule 2 Cellule 3

Position 1Position 2Position 3Position 4

Position 1Position 2Position 3Position 4

Position 1Position 2Position 3Position 4

Position 1Position 2Position 3Position 4

Position 1Position 2Position 3Position 4

Position 1Position 2Position 3Position 4

Conduite « facile »Temps de séchage réduit (3 à 5 heures)Débit de 15 à 30 kg / h sur 3 cellulesHaut rendement de séchage (70 - 90%)

Intégration d’une source d’énergie biomasse en étude

Activité de transformation des viandes et poissons :

séchage ; cuisson et fumage

Le fumage traditionnel

Le fumage traditionnel

Systèmes divers d’éloignement du foyer

Couches de produits successives séparées par des tiges en bois

Pieux de soutainementde la grille en fer

Poisson superposés les uns sur les autres

Grille soutenant lesproduits

Plaque de tôle pour forcer le fumage

Boîte de conserve

Foyer faitd’un tuyau

Générateur de fuméerelié au fumoir par untuyau

Couvercle

Le fumage traditionnel

Four Côte d’Ivoire avec son chargement de claies

Le fumage traditionnel

Four en maçonnerie

L’amélioration des techniques de séchage - fumage

L’amélioration des techniques de séchage - fumage

L’amélioration des techniques de cuisson - séchage - fumage

Technique traditionnellesur l’île de la Réunion

L’amélioration des techniques de cuisson - séchage - fumage

L’amélioration des techniques de cuisson - séchage - fumage

L’amélioration des techniques de cuisson - séchage - fumage

L’amélioration des techniques de cuisson - séchage - fumage

Autres activités de transformation des

productions agricoles locales

Force motrice : décortiqueurs, broyeur

Moteur vapeur (balles de riz, …)

Besoin d’énergie thermique : séchage, pasteurisation, cuisson, étuvage. Exemple : karité, utilisation sous produits

de la mangues (pulpe, jus, confiture, …)