Procédé d'abrasion de grains, notamment de blé dur
Le rendement de la production de semoule de qualité provenant de la mouture du blé dur est à l'heure actuelle notablement inférieur à celui de la production de farine par mouture de blé tendre.
Cette différence de rendement est due au fait que, lorsqu'on broie du blé dur de la manière traditionnelle, on recueille des grains de semoule dits vêtus qui comportent des morceaux d'écorce. Les grains, séparés par sassage, sont ensuite divisés, ce qui provoque la formation de farine mélangée d'amandes et d'enveloppes qu'il n'est plus possible de retirer, la densité et l'aptitude à la fragmentation des diverses couches étant identiques.
On sait que, dans un grain de blé, l'albumen (farine ou semoule) est entouré d'une série de couches de composition et de dureté différentes parmi lesquelles on distingue, notamment, le péricarpe (épiderme, épicarpe et endocarpe), l'enveloppe ou test, la couche nucellaire et la couche aleuronique. Cette dernière couche constitue un sous-produit intéressant, car elle contient une proportion notable de protéines. Lors du broyage du blé dur par les procédés habituels, on obtient des morceaux de couche aleuronique ou d'enveloppe auxquels adhèrent des grains de semoule qu'il est impossible de séparer ensuite sans perte supplémentaire.
On peut éliminer une grande partie des couches de certains grains, qui sont extérieures à l'albumen, en soumettant ces grains à une abrasion, en une seule opération, préalablement à leur broyage. Mais ce procédé n'est pas applicable tel quel aux grains de blé dur.
On a également proposé de conditionner les grains de blé dur en les agitant vivement après les avoir humidifiés, de façon que l'humidité pénètre dans les couches épidermiques et ramollisse les pellicules de liaison des différentes couches. Les grains sont ensuite agités rapidement de façon à détacher les enveloppes extérieures de l'amande. Mais ce procédé, qui est mis en oeuvre en continu, ne permet d'enlever qu'environ 3,7 0/o du poids initial des grains, alors que les couches extérieures à l'albumen d'un grain de blé dur représentent 15 O/o de ce grain. Ce procédé ne permet donc pas d'enlever la totalité des couches extérieures, notamment la couche aleuronique. Le broyage ultérieur de grains dépouillés entraîne encore une perte sensible de semoule.
La présente invention a pour objet un procédé de nettoyage par abrasion de grains comportant une enveloppe, qui permet au contraire de retirer cette enveloppe pratiquement complètement, sans casser les grains.
Ce procédé est applicable non seulement au blé dur, mais encore à tout grain comportant une enveloppe en plusieurs couches comme le blé tendre, l'avoine, le riz, le maïs ou l'orge.
Le procédé selon l'invention, dans lequel on humidifie les grains, est caractérisé en ce qu'on procède à l'abrasion par charges successives, par projections répétées de ces grains contre une surface abrasive jusqu'à ce que la couche d'enveloppe désirée ait été retirée, et qu'on sépare ensuite cette couche.
Lorsqu'un grain rencontre la surface abrasive, un éclat d'enveloppe est détaché du grain sous l'effet du choc. Le processus se poursuit jusqu'à ce que le grain soit finalement débarrassé de son enveloppe, pratiquement en totalité. On peut ainsi retirer d'une charge de grains jusqu'à l20/o d'issues ou même davantage sans que les grains soient cassés.
I1 y a avantage à projeter les grains contre la surface abrasive à une vitesse comprise entre S m/s et 50 m/s et à diriger ces grains sur cette surface de façon que l'angle d'attaque sur cette dernière soit compris entre 4 et 600. L'expérience montre en effet que les résultats les meilleurs sont obtenus si ces conditions sont réalisées. Il y a également avantage à ce que la surface abrasive soit garnie de grains noyés dans une surface de support et faisant saillie par rapport à cette surface, d'une distance comprise entre 0,1 et 2 mu.
Dans un mode de réalisation avantageux, on procède à l'abrasion de chaque charge en plusieurs étapes, en humidifiant la charge lors de chaque étape et en retirant des grains, après chaque étape, la partie abrasée. On peut ainsi retirer successivement les diverses couches de l'enveloppe, en particulier la couche aleuronique qui constitue le sous-produit le plus intéressant et qu'on n'avait pu isoler jusqu'à présent en grandes quantités.
Le procédé peut, par exemple, comporter trois étapes principales de façon que le péricarpe soit retiré au cours des deux premières et la couche aleuronique au cours de la troisième. Ces trois étapes sont, de préférence, suivies d'une quatrième étape de sécurité, destinée à enlever les dernières traces de la couche aleuronique.
Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, les grains doivent être humidifiés lors de l'abrasion. La proportion d'eau à ajouter aux grains est, de préférence, telle que le taux d'humidité moyen des grains abrasés soit compris entre 12,5 et 18,5 o/o. Lorsqu'on procède à l'abrasion en plusieurs étapes, la proportion d'eau ajoutée lors de chaque étape va de préférence en décroissant de la première à la dernière, le taux d'humidité final étant compris entre les limites indiquées ci-dessus.
On peut, par exemple, ajouter aux grains, lors de la première étape, une proportion d'eau comprise entre 2 et 8 O/o en poids, et ajouter à ces grains, lors de la dernière étape, une proportion d'eau comprise entre 0,5 et 3,5 o/o en poids, la proportion d'eau ajoutée lors de la ou des étapes intermédiaires étant inférieure à celle ajoutée lors de la première étape et au moins égale à celle ajoutée lors de la dernière.
L'abrasion doit être effectuée de manière que le pourcentage de grains brisés soit le plus faible possible.
Ce pourcentage doit être inférieur à environ 0,5 o/o lors de la première étape, il peut atteindre environ 0,5 à 1 o/o au cours de la deuxième étape, 1 à 2 oxo au cours de la troisième étape, plus de 3 o/o à la quatrième étape. En effet, la vitesse à laquelle les grains sont projetés sur la surface abrasive, donc leur énergie cinétique, doit aller en croissant d'une étape à l'autre, sauf éventuellement pour la quatrième, du fait que les couches internes à enlever sont plus adhérentes que les couches externes.
De toute façon, la discontinuité des opérations d'abrasion est un facteur permettant de réduire à une valeur minimale la perte de rendement, car on peut récupérer le faible pourcentage de grains brisés avant que ces grains soient entièrement pulvérisés. L'augmentation de vitesse doit être au moins de 10 0/o d'une étape à l'autre.
La durée de chaque étape peut être déterminée en mesurant la puissance nécessitée par l'abrasion, par exemple par un ampèremètre, lorsque la machine utilisée pour assurer l'abrasion est entraînée par un moteur électrique. On constate, en effet, lors d'une étape d'abrasion, que cette puissance croît, passe par un palier et décroît; cette décroissance est due à la présence des produits abrasés qui viennent s'appliquer sur la matière abrasive et entre les grains eux-mêmes, en diminuant l'efficacité de cette matière abrasive. L'étape doit être arrêtée avant que la puissance ait décru notablement.
Pour assurer l'abrasion, on utilise de préférence une machine comportant une cuve dont la paroi interne est revêtue d'une substance abrasive et dans laquelle sont disposées des pales tournantes dirigées vers le haut de la cuve. La vitesse de rotation optimale de ces pales est déterminée en fonction de la vitesse à donner aux grains, elle-même déterminée comme indiqué précédemment.
En fin de traitement, on obtient un grain débarrassé de ses enveloppes extérieures, notamment de sa couche aleuronique, et qui comporte des amorces de rupture allant de la périphérie au sillon, ce qui facilite son broyage ultérieur.
On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, avec référence au dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est une vue en coupe de la machine.
La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un grain de blé.
La fig 3 est un diagramme du procédé.
A la fig. 1, la machine comprend une cuve 1 qui possède à sa partie supérieure une ouverture de chargement pouvant être obturée par un couvercle 2 et, à sa partie inférieure, une ouverture de déchargement pouvant être obturée par un couvercle 3. Dans la cuve 1, sont disposées des pales de propulsion 4 fixées à un arbre 4a monté à rotation dans un bâti 5 et entraîné par une poulie 6, celle-ci étant elle-même entraînée, par l'intermédiaire d'une courroie, par un moteur électrique non représenté. Les pales 4 sont inclinées par rapport à la verticale de façon que leur face tournée vers l'avant, compte tenu du sens de mouvement, soit dirigée vers le haut de la cuve, l'inclinaison de ces pales étant, de préférence, comprise entre 5 et 450.
Ces pales 4 sont recouvertes d'un revêtement à la fois souple et élastique qui permet de rendre minimal l'effet brisant des chocs contre les grains à traiter.
La paroi interne de la cuve 3 est revêtue d'une matière abrasive. Cette matière dépend de la graine à traiter. Pour une petite graine, elle doit présenter un faible relief, alors que pour des tubercules le relief peut être important; pour des grains de blé dur, ce relief peut être de quelques fractions de millimètre à deux millimètre. Si la contamination, infime mais existante, des grains traités par la matière abrasive risque d'altérer la qualité des grains, il faut tenir compte de la nature de la matière abrasive; par exemple, pour le blé dur, dont un des critères de pureté, après élimination des enveloppes, est la teneur en cendres, on utilise de préférence un revêtement organique, par exemple de résine polyester, sur des éléments de silice calibrés (microbilles de verre).
Lorsque les pales 4 sont entraînées en rotation, elles projettent vers le haut sur la paroi interne de la cuve les grains qui y sont contenus. Chaque grain vient ainsi frapper la partie supérieure de la paroi de la cuve, frotte le long de cette paroi et, quand sa vitesse devient insuffisante, retombe vers le fond de la cuve, sur les grains en circulation sur ce fond, pour être finalement repris par une pale.
Comme on le voit à la fig. 2, un grain de blé est muni d'un sillon et comporte une partie intérieure 7, dite albumen ou endosperme, dont le broyage donne de la farine ou de la semoule, suivant qu'il s'agit de blé tendre ou de blé dur. Cet albumen est entouré d'une série de couches qui, à partir de l'extérieur, sont l'épiderme 8, l'épicarpe 9, l'endocarpe 10, ces trois couches constituant le péricarpe externe,
le test ou enveloppe
EMI3.1
Adjonction <SEP> d'eau <SEP> Adjonction <SEP> d'eau <SEP> Adjonction <SEP> d'eau <SEP> Toute <SEP> l'eau <SEP> Traitement <SEP> conditionnement
<tb> à <SEP> chaque <SEP> étape <SEP> à <SEP> chaque <SEP> étape <SEP> à <SEP> chaque <SEP> étape <SEP> Traitement <SEP> à <SEP> sec <SEP> ajoutée <SEP> au <SEP> début <SEP> eau-blé <SEP> 1 <SEP> h <SEP> avant <SEP> action
<tb> <SEP> Produit <SEP> récupérés
<tb> sur <SEP> extrait <SEP> sec <SEP> Vitesse <SEP> minimale <SEP> Vittese <SEP> maximale
<tb> Vitese <SEP> croissante <SEP> constante <SEP> constante <SEP> Vitesse <SEP> croissante <SEP> Vitesse <SEP> croissante <SEP> Vitesse <SEP> croissante
<tb> <SEP> % <SEP> Cendres <SEP> % <SEP> Cendres <SEP> % <SEP> Cendres <SEP> % <SEP> Cendres <SEP> % <SEP> Cendres <SEP> % <SEP> Cendres
<tb> Issues <SEP> récupérées <SEP> 12 <SEP> % <SEP> 5,10% <SEP> 3,92% <SEP>
4,17% <SEP> 11,65% <SEP> 5,20% <SEP> 2,70% <SEP> 2,96% <SEP> 7,35% <SEP> 4,89% <SEP> 5,10% <SEP> 4,45%
<tb> <SEP> Blé <SEP> cassé <SEP> récupéré <SEP> 3,35% <SEP> 2,60% <SEP> 1,96% <SEP> 2,60% <SEP> 9,65% <SEP> 2,60% <SEP> 1,18% <SEP> 2,60% <SEP> 5,55% <SEP> 2,60% <SEP> 4,25% <SEP> 2,60%
<tb> <SEP> Blé <SEP> mondé <SEP> 84,45% <SEP> 1,29% <SEP> 94,12% <SEP> 1,69% <SEP> 78,70% <SEP> 1,29% <SEP> 96,12% <SEP> 1,80% <SEP> 87,10% <SEP> 1,52% <SEP> 90,65% <SEP> 1,60%
<tb> <SEP> Bilan <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81%
<tb> <SEP> Blé <SEP> départ <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 1,81%
<tb> 11,
la couche nucellaire 12 et la couche aleuronique 13.
Dans le scutellum 14 se trouvent le germe 15 et le radicule 16. Le pourcentage moyen en poids de l'albumen est d'environ 82,5 o/o.
Pour traiter le blé dur contenu dans un bac 17 (fig. 3) on introduit ce blé dans la cuve 1 de façon que celle-ci ne soit pas complètement à moitié remplie; on place, par exemple, 50 à 75 kg de blé dans la cuve, si celle-ci a une contenance de 200 litres, et 125 à 200 kg si elle a une contenance de 500 litres. En même temps que le blé, on introduit une quantité d'eau représentant environ 3 % en poids. On fait alors tourner les pales de la cuve 1 pendant trois minutes à une vitesse d'environ 265 t/mn dans le cas d'une cuve de 200 litres, et de 210 t/mn dans le cas d'une cuve de 500 litres. Le rayon des pales 4 étant d'environ 270 mm dans le cas d'une cuve de 200 litres, et de 550 mm dans le cas d'une cuve de 500 litres, la vitesse donnée aux grains est respectivement de 10,5 m/s et de 12,1 m/s.
Le blé débarrassé de sa couche externe péricarpienne est envoyé, par l'intermédiaire d'un silo 18, à un séparateur à air 19 qui permet de séparer du blé les germes et quelques graines cassées qui sont envoyés au broyeur, la plus grande partie du péricarpe et une faible fraction de la couche aleuronique qui est envoyée dans un plansichter 20.
Le blé prénettoyé est envoyé dans un deuxième bac 17a, puis introduit de nouveau dans la cuve 1 ou dans une cuve la analogue en même temps qu'une quantité d'eau égale à environ 2 % en poids du blé. On fait tourner les pales de la cuve la pendant trois minutes à environ 350t/mn dans le cas d'une cuve de 200 litres, ou à environ 260t/mn dans le cas d'une cuve de 500 litres.
Le grain traité comporte des amorces de rupture allant de la périphérie au sillon. Puis le blé est envoyé, par l'intermédiaire d'un silo 18a, à un séparateur à air 19a qui sépare du blé un faible pourcentage de grains cassés et de grosse semoule qui est envoyé au broyeur, encore un peu de péricarpe, et un peu de couche aleuronique envoyé au plansichter 20.
Le blé passe ensuite dans un troisième bac 17b et est introduit dans une cuve lb en même temps qu'une quantité d'eau égale environ à 1,3 % en poids du blé.
On fait tourner les pales de la cuve lb pendant trois minutes à une vitesse d'environ 400 t/mn pour la cuve de 200 litres, et d'environ 300t/mn pour la cuve de 500 litres.
Après traitement, le blé est envoyé dans un séparateur à air l9b par l'intermédiaire d'un silo 18b. Le blé cassé et la grosse semoule sont envoyés au broyeur; les sous-produits constitués en majeure partie de couche aleuronique sont envoyés au plansichter 20 par l'intermédiaire d'un calibreur 21b. Le blé traité passe dans un dispositif de brossage 22b de façon à être débarrassé de la poussière de couche aleuronique qui est extrêmement grasse et collante, très riche en cendres, et qui contaminerait le blé.
Enfin, le blé brossé est envoyé dans un quatrième bac 17c et introduit dans une cuve lc en même temps qu'une quantité d'eau égale à environ 0,5 à 1 0/o en poids du blé. On fait tourner les pales de la cuve lc pendant trois minutes à environ 500 t/mn pour la cuve de 200 litres, et à environ 350 t/mn pour la cuve de 500 litres.
Après ce traitement final, le blé passe dans un silo
18c et dans une boîte à cascade 19c, est nettoyé dans un dispositif de brossage 22c et est recueilli dans un silo 23 d'où il sera par la suite envoyé au broyeur de tête.
Lors du broyage, on constate que la puissance nécessaire est inférieure à celle exigée pour broyer un blé non traité; la puissance ainsi économisée compense celle nécessitée par l'abrasion.
On a donné (page 3) le résultat d'essais comparatifs effectués respectivement, comme il vient d'être indiqué, c'est-à-dire en ajoutant de l'eau à chaque étape et en augmentant la vitesse de rotation des pales à chaque étape, en ajoutant de l'eau à chaque étape, mais en faisant tourner les pales à leur vitesse minimale, en ajoutant de l'eau à chaque étape, mais en faisant tourner les pales à leur vitesse maximale, sans ajouter d'eau et en augmentant la vitesse de rotation des pales à chaque étape, en ajoutant toute l'eau lors de la première étape et en augmentant la vitesse de rotation des pales à chaque étape, et enfin en ajoutant toute 1 eau aux grains une heure avant la première étape et en augmentant la vitesse de rotation à chaque étape.
L'examen de ce tableau montre que le procédé décrit permet de récupérer 12 0/o d'issues, la proportion du blé cassé n'étant que de 3,55 o/o ; la teneur en cendres du blé mondé montre que toute l'enveloppe a été pratiquement retirée. Ce résultat n'est obtenu que lorsque, à chaque étape, il y a adjonction d'eau et augmentation de la vitesse donnée aux grains. En particulier, si on ajoute de l'eau à chaque étape, mais en donnant aux grains une vitesse constante, la proportion d'issues récupérées n'est que 3,920/o à faible vitesse, mais à grande vitesse la proportion de blé cassé s'élève à 9,65 0/o.
D'un autre côté, si on augmente la vitesse donnée aux grains à chaque étape en ajoutant toute l'eau en début de la première étape, la proportion d'issues récupérées n'est que 7,35 0/o pour une proportion de blé cassé s'élevant à 5,55 O/o; la teneur en cendres du blé mondé montre que ce blé contient encore une certaine partie de l'enveloppe extérieure.
En résumé, le procédé décrit: - augmente le rendement en semoule d'au moins 3 O/o; - augmente la capacité des broyeurs avec diminution
corrélative des frais de fabrication; permet de sélectionner une partie des germes entiers; - permet, par calibrage des issues, d'obtenir des par
ties provenant de la couche aleuronique et compor
tant de 10 à 20 oxo de matière grasse extractive; permet d'extraire des protéines nobles et de la cel
lulose des tourteaux épuisés; - améliore la qualité des semoules et des pâtes grâce à
l'élimination plus complète des protéines de la cou
che aleuronique et des enzymes, en particulier amy
lase et protéase dont elles sont riches.