Transformation des Productions Agricoles en Afrique ... · Mangues trop mûres Lavage Eau +...
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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, …)