FR3131183A1 - Installation de traitement de larves d’arthropodes, et notamment d’insectes et plus specifiquement de larves de dipteres. - Google Patents

Installation de traitement de larves d’arthropodes, et notamment d’insectes et plus specifiquement de larves de dipteres. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne une installation de traitement de larves d’arthropodes, et notamment d’insectes et plus spécifiquement de larves de diptères broyées caractérisée en ce que la séparation des phases solides et liquides est réalisée par un système de décantation permettant de séparer trois phases (12) : la sortie de la phase solide est reliée à un sécheur de farine (60) une première sortie de liquides alimente un circuit d’eau de colle, une deuxième sortie de liquides alimente le circuit de collecte d’huile, caractérisée en ce que ledit circuit d’eau de colle alimente un équipement de traitement de larves broyées comprenant le circuit de dilution des larves broyées et/ou un évaporateur d’eau de colle et/ou un sécheur de farine. Figure de l’abrégé : figure 1

Description

INSTALLATION DE TRAITEMENT DE LARVES D’ARTHROPODES, ET NOTAMMENT D’INSECTES ET PLUS SPECIFIQUEMENT DE LARVES DE DIPTERES. Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine de l’élevage industriel d’arthropodes, notamment d’insectes et plus spécifiquement de diptères à des fins de production d’aliments.
L’invention se rapporte plus particulièrement au domaine de l’élevage d’arthropodes, notamment d’insectes et plus spécifiquement de diptères, en particulier à la mouche soldat noir.
Les arthropodes ont un certain nombre de caractéristiques qui les rendent bien adaptés à une utilisation dans l'alimentation animale. Les arthropodes contribuent à une teneur élevée en protéines, tout en étant riches en autres nutriments bénéfiques tels que les graisses, les minéraux et les vitamines. Les niveaux de concentration de protéines dans les farines d'insectes destinées à l'alimentation animale varient entre 55% et 75%. Les insectes sont caractérisés par un taux de conversion alimentaire plus élevé et peuvent donc devenir une source d'alimentation très précieuse pour les animaux d'élevage. Les insectes sont un composant naturel de l'alimentation des animaux tels que les poissons carnivores et la volaille (par exemple, les insectes peuvent fournir jusqu'à 70% des besoins alimentaires de la truite).
Par ailleurs, ces produits présentent également un profil nutritionnel bien équilibré pour répondre aux besoins alimentaires de l'homme.
Ces considérations ont conduit au développement de la production automatisée en grande série d’aliments issus de l’élevage d’arthropodes, et plus particulièrement d’insectes, dans des sites industriels organisés en espaces complémentaires spécialisés dans la ponte, l’éclosion, l’élevage, la collecte des animaux matures et leur traitement pour extraire les composés d’intérêt.
Ces sites industriels doivent être optimisés pour permettre l’industrialisation en grands volumes de larves. Une des étapes critiques concerne le traitement des larves vivantes afin de les valoriser, notamment les larves de la mouche soldat noir Hermetia Illucens. Les larves sont valorisées sous forme de farine de protéine et d’huile de qualité. Le milieu d’élevage dans lequel évolue les larves à la fin de leur cycle de croissance, appelé frass, est également valorisé. Le frass est constitué d’un mélange des déjections des larves et des résidus du substrat non consommé, séché et fermenté.
Cette étape de traitement intervient après des étapes de production des œufs en conditions industrielles, de collecte des œufs pondus par les insectes femelles et la concentration de larves en vue de leur élevage car il convient de les regrouper de façon aussi homogène que possible, par lots de larves néonates ayant toutes le même stade de maturité dans un lot donné. Généralement, la ponte s’effectue dans une cage confinant les mouches dans un espace fermé dans laquelle sont disposés des collecteurs présentant des surfaces de ponte, par exemple des plaques rainurées, sur lesquelles les femelles déposent les œufs. Ces collecteurs sont récupérés pour ensuite permettre l’éclosion des œufs donnant lieu à des larves néonates qui sont ensuite injectées sur un milieu nutritif dans des modules d’élevage. Ces larves néonates sont ensuite élevées dans des modules multi-étagés de croissance pour atteindre la maturité.
Ces larves sont enfin dévitalisées puis transformées en une pâte riche en éléments nutritifs par des étapes de broyages et de traitements thermiques. Cette pâte peut ensuite faire l’objet de traitements additionnels, en dernier lieu cette pâte subit une étape d’extraction des composés d’intérêt, notamment les protéines et les substances huileuses avec une installation objet de la présente invention.
 État de la technique
On connait dans l’état de la technique différentes solutions visant à séparer les composés d’intérêt des pâtes obtenues à partir de larves.
La demande de brevet belge BE1025664 décrit un procédé de séparation de larves en une fraction de pulpe et une fraction liquide, comprenant les étapes consistant à introduire des larves vivantes dans un appareil de broyage tout en ajoutant de l'eau, à broyer les larves au moyen de vis contrarotatives et à séparer la biomasse broyée de larves en une fraction de pulpe et une fraction liquide.
Le brevet français FR3060947 concerne un procédé de traitement d'insectes comprenant la séparation des cuticules de la partie molle des insectes, puis la séparation de la partie molle des insectes en une fraction huileuse, une fraction solide et une fraction aqueuse. Il décrit également des poudres, en particulier une poudre susceptible d'être obtenue par le procédé de traitement d'insectes selon l'invention, et l'utilisation de ces poudres dans l'alimentation. Ce procédé implique la séparation des cuticules de la partie molle des insectes qui ne présente pas d’intérêt pour un traitement appliqué à une pâte de larves hygiénisées.
On connaît aussi l’article « Larvae Mediated Valorization of Industrial, Agriculture and Food Wastes: Biorefinery Concept through Bioconversion, Processes, Procedures, and Products » auteurs Harish Karthikeyan Ravi , Antoine Degrou, Jérôme Costil , Christophe Trespeuch, Farid Chemat and Maryline Abert Vian décrivant que le mélange de pulpe de larve comporte naturellement trois fractions : (a) fraction aqueuse (b) fraction lipidique et (c) fraction solide. Cet article décrit un procédé de traitement comportant une hydrolyse enzymatique. Le mélange de pâte est passé dans un "Décanteur à trois phases" pour séparer les fractions aqueuses, lipidique et solide.
Inconvénients de l’art antérieur
Les solutions de l’art antérieur mettent généralement en œuvre un traitement par hydrolyse enzymatique, qui présente un facteur de risque pour les processus industriels, car l'hydrolyse de l'eau peut conduire à un risque d'explosion si l'hydrogène et l'oxygène se recombinent. D’autre part, l’utilisation importante d’enzymes augmente considérablement les coûts de production.
Les solutions de l’art antérieur nécessitent souvent des installations complexes et sujettes à pannes ou à encrassement du fait de multiples étapes de transfert de composés intermédiaires d’un poste de traitement au suivant par des mécanismes de transfert devant fonctionner dans des environnements défavorables (humidité, matières collantes, ...).
Beaucoup de ces solutions nécessitent par ailleurs une consommation d’eau importante.
Solution apportée par l’invention
L’invention concerne selon son acception la plus générale une installation de traitement de larves d’arthropodes, et notamment d’insectes et plus spécifiquement de larves de diptères broyées caractérisée en ce que la séparation des phases solides et liquides est réalisée par un système de décantation permettant de séparer trois phases :
  • la sortie de la phase solide est reliée à un sécheur de farine,
  • une première sortie de liquides alimente un circuit d’eau de colle,
  • une deuxième sortie de liquides alimente le circuit de collecte d’huile,
caractérisée en ce que le circuit d’eau de colle alimente un équipement de traitement, en particulier de traitement thermique, de larves broyées comprenant le circuit de dilution des larves broyées et/ou l'évaporateur d’eau de colle et/ou le sécheur de farine. .
Avantageusement, ladite installation présente en outre les caractéristiques suivantes :
  • la sortie de la phase solide est directement reliée à un sécheur de farine par une goulotte disposée sous la sortie dudit système de décantation permettant de séparer trois phases pour un transfert par gravité ;
  • ledit sécheur de farine fonctionne sous vide ;
  • ledit sécheur de farine comporte en amont un sas de transfert étanche formé par deux vannes s’ouvrant et se fermant alternativement afin de maintenir le vide dans le sécheur de farine ;
  • ledit sécheur de farine maintenu sous vide est isolé de l’aval du process par une écluse faisant l’étanchéité. ;
  • ledit sécheur de farine comporte au niveau de la sortie des disques munis de pelles d’extraction pour diriger la farine vers la sortie ;
  • ledit sécheur de farine est alimenté en outre par du concentrat provenant d’un évaporateur d’eau de colle et/ou de l’eau de colle sortie du système de décantation permettant de séparer trois phases ainsi que par un conduit d’injection d’antioxydant.
Avantageusement, l’installation comporte un condenseur comprenant un échangeur à plaques pour la condensation des buées évaporées de la farine au cours du séchage et un moyen d’évacuation des condensats.
Avantageusement, ladite installation présente en outre les caractéristiques suivantes :
  • elle comporte un équipement pour concentrer l’eau de colle à 30 à 50% de matière sèche pour former un concentrat réinjecté en amont d’un sécheur de farine pour être mélangé au gâteau du système de décantation permettant de séparer trois phases et être séché dans ledit sécheur de farine ;
  • elle comporte une vanne à trois voies commandant la circulation de l’huile provenant de ladite seconde sortie de liquides vers un recycle dans une cuve (11) en amont dudit système de décantation permettant de séparer trois phases ou vers une cuve tampon, ladite vanne étant pilotée par un moyen de mesure de qualité de l’huile provenant dudit système de décantation permettant de séparer trois phases ;
  • ledit moyen de mesure de qualité de l’huile provenant dudit système de décantation permettant de séparer trois phases est un turbidimètre ;
  • elle comporte des moyens de régulation thermique pour assurer que la température de la pâte de larves broyées en entrée du système de décantation permettant de séparer trois phases est comprise entre 80°C et 95°C.
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, se référant aux dessins annexés sur lesquels :
la représente le diagramme des traitements de préparation de la pâte faisant l’objet des traitements de séparation selon l’invention ;
la représente le diagramme des traitements de séparation selon l’invention ;
la représente la vue schématique d’un décanteur à trois phases mis en œuvre pour la séparation selon l’invention ;
la représente la vue schématique d’un broyeur à marteau selon l’invention.
Principe général de l’invention
La présente invention concerne la valorisation des composés d’intérêts d’une pâte de larves broyées obtenue après l’application à des larves d’arthropodes, préférentiellement d’insectes et plus particulièrement de diptères, notamment de mouches soldats noires, de traitements de dévitalisation des larves vivantes, et d’hygiénisation de cette pâte lorsque le procédé choisi pour la dévitalisation se fait à des températures trop basses pour assurer la destruction de toutes les bactéries. L’hygiénisation de cette pâte peut se faire notamment dans un échangeur thermique d’hygiénisation qui a pour fonction de monter le produit à la température cible du traitement thermique, puis dans un chambreur qui maintient le produit à la bonne température pendant la durée souhaitée.
Le traitement de cette pâte, objet de la présente invention, consiste en particulier à la séparer en trois phases : une phase solide, une phase de liquide lourd et une phase de liquide léger.
Prétraitement des larves vivantes matures
Préalablement à cette séparation objet de la présente invention, les larves arrivées à maturité font l’objet d’un ou plusieurs prétraitements consistant à les dévitaliser par un traitement thermique en milieu aqueux, à broyer les larves dévitalisées et à les mélanger avec de l’eau pour préparer une pâte nutritive, puis à hygiéniser cette pâte.
Avant l’étape de dévitalisation, les larves sont habituellement séparées du frass (constitué d’un mélange des déjections des larves et des résidus du substrat non consommé, séché et fermenté) via deux étapes de séparation granulométrique. La première étape se fait à l’aide d’un tamis trampoline qui permet de séparer les larves vivantes du frass pulvérulent. La deuxième étape se fait à l’aide d’un crible circulaire qui permet de séparer les larves vivantes des éventuelles boulettes de frass agglomérées.
Les larves tombent par gravité dans une cuve parallélépipédique ce qui évite l’utilisation d’installations complexes nécessitant l’utilisation de pompes ou de systèmes de déplacement motorisés. Les larves sont mélangées à de l’eau dans une proportion contrôlée en fonction du débit de larves mesuré sur le tapis peseur. L’eau est utilisée pour plusieurs raisons.
  • En premier lieu, l’eau sert de vecteur de transport pour permettre de manipuler et transférer les larves plus facilement par pompage.
  • L’eau sert aussi de vecteur thermique pour dévitaliser les larves thermiquement.
  • L’eau sert encore à finir de nettoyer les larves et constitue une troisième étape de purification. En effet, les larves sont relativement humides en surface et des « grains » de frass peuvent se retrouver collés à leurs surfaces. Dans ce cas, l’étape de tamisage par le tamis trampoline n’est pas efficace car ce frass collé reste solidaire des larves. Dans de l’eau, le frass peut se décoller et passer en phase aqueuse.
Les larves vivantes et le frass résiduel sont plongés dans une cuve contenant de l’eau chaude. Le contenu de cette cuve, le mélange larves, eau et frass résiduel, est transféré dans un échangeur (1) grâce à une pompe à membrane pour porter le mélange à une température comprise entre 55° et 95°C (préférence entre 75 et 80°C) afin de dévitaliser les larves. Le mélange larves dévitalisées, eau et frass résiduel est ensuite déversé sur un tamis-égoutteur (2) séparant les larves dévitalisées et les effluents chargés (eau et frass résiduel). Les larves sont transférées vers un broyeur (3). Les effluents chargés sont évacués vers le compartiment sale d’une cuve de décantation (4) séparant le frass qui est transféré vers une presse à frass (5) puis vers un équipement de de valorisation (10) du frass. L’eau purifiée obtenue en sortie de la presse à frass peut être alors réinjectée dans le compartiment propre de la cuve de décantation pour concentrer le frass résiduel dans le compartiment sale. De l’eau propre est également soutirée du compartiment propre de la cuve de décantation pour être réinjectée dans la cuve de mélange.
Les larves dévitalisées et nettoyées provenant du tamis-égoutteur (2) sont transférées dans deux broyeurs en série (3) à l’aide d’une pompe à rotor excentré.
Transfert de la pâte de larves dévitalisées
Une pompe à rotor excentré (7) transfère les larves broyées depuis le bac de lancement (6) de 4 m3, alimenté par les broyeurs (3), au travers d’un échangeur thermique (8) puis d’un chambreur (9) et d’un refroidisseur (10) jusqu’à une cuve tampon (11) d’une contenance de 15 m3par exemple.
Dilution des larves
Juste en amont du deuxième des deux broyeurs en série (3), de l’eau est introduite pour diluer les larves. Le débit de larves est mesuré en entrée de zone de transformation, en amont de l’adjonction d’eau, par un débitmètre électromagnétique (13). Le débit d’eau est aussi mesuré par un débitmètre électromagnétique (16). Un ratio de dilution est maintenu.
En fonction du débit réel de larves broyées, le débit d’eau est ajusté pour maintenir le ratio de dilution cible (entre 20 et 50%). Le ratio de dilution est choisi par rapport à la qualité de la séparation des phases dans le séparateur triphasique appelé également décanteur trois phases (12) et aux pertes de charge dans les tuyauteries et équipements. Le ratio est paramétrable par l’opérateur.
L’eau ajoutée aux larves vient de deux sources différentes.
  • D’une part, l’eau utilisée est de l’eau de colle récupérée en sortie du décanteur trois phases (12). La température de l’eau de colle est supérieure à 70°C. L’eau de colle qui est ajoutée sort directement du décanteur trois phases et fait donc partie du même lot de production.
  • D’autre part, l’eau utilisée provient d’un réseau ECP (Eau Chaude Process, réseau distribuant de l’eau chaude sur tout le site industriel à partir du chauffage d’eau adoucie). La température de l’ECP est de 55°C.
Deux vannes pilotées (17, 18) commandent le débit respectif de ces deux sources pour optimiser la consommation énergétique. Au démarrage de la ligne, c’est l’eau provenant du réseau ECP qui est ajoutée dans les larves en amont du deuxième broyeur (3). La bascule du réseau ECP vers l’eau de colle produite par le décanteur trois phases (12) se fait à la fin du démarrage de la ligne
L’utilisation de l’eau de colle produite par le décanteur trois phases (12) permet :
  • une optimisation énergétique en mélangeant de l’eau chaude à environ 70°C aux larves broyées ;
  • une optimisation de la consommation d’eau.
En utilisant de l’ECP, de l’eau est ajoutée au système alors qu’en utilisant de l’eau de colle, il n’y a pas d’eau supplémentaire introduite dans le système ce qui permet de réduire la quantité d’eau de colle produite. Ceci constitue également une importante optimisation énergétique puisque l’eau de colle est évaporée puis séchée. Séparation de la pâte de larves broyées
Après les différents traitements permettant de passer des larves vivantes à une pâte de larves nettoyée des résidus de frass et hygiénisée, on procède à la séparation des substances d’intérêt présents dans cette pâte.
L’étape principale de séparation est réalisée via un décanteur trois phases centrifuge (12) composé d’un bol (30) en rotation au centre duquel une vis (31) est également en rotation. Il permet de séparer mécaniquement la pâte formée de larves broyées et d’eau introduite via un conduit d’alimentation (35) du bol (30), en 3 phases.
  • Phase 1 : le gâteau dégraissé, qui est encore à environ 50% d’humidité. Il est envoyé vers un sécheur à disques sous vide et est déversé par gravité via une première sortie (32).
  • Phase 2 : l’eau de colle, qui est un liquide chargé en protéines solubles, qui est évacuée par un conduit (33) dans une cuve de récupération elle-même reliée à une pompe de relevage.
  • Phase 3 : l’huile, très pure (<1% d’impuretés) qui s’écoule du bol (30) et qui est envoyée vers le conditionnement par un conduit (34).
La température en entrée du décanteur à trois phases (12) est au minimum de 80°C pour une séparation efficace des trois phases et de préférence inférieure à 95°C.
La vitesse du bol et la vitesse différentielle c’est-à-dire la différence entre la vitesse du bol (30) et celle de la vis (31) sont réglées pour viser un compromis rendement/pureté et :
  • maximiser la récupération des protéines dans le gâteau et dans l’eau de colle ;
  • maximiser la pureté de la protéine pour avoir le meilleur taux de protéine afin de permettre un bon dégraissage du gâteau et de l’eau de colle ;
  • de manière secondaire, limiter l’humidité dans le gâteau pour réduire les coûts énergétiques de séchage du gâteau.
Une solution de réglage consiste à démarrer en maximisant la vitesse du bol (30) et d’ajuster la vitesse différentielle pour trouver le meilleur compromis pureté/rendement.
Un autre réglage permettant d’optimiser la séparation entre l’huile et l’eau de colle et donc de minimiser la quantité d’eau dans l’huile consiste à régler manuellement une turbine sur le décanteur trois phases pour caler l’interface huile/eau sur le disque de séparation interne de la machine.
Les paramètres sont préréglés au démarrage et peuvent ensuite être pilotés en fonction des analyses qualité des produits séparés par les trois sorties (32 à 34) du décanteur à trois phases, notamment en fonction du taux d’humidité et de matière grasse.
Traitement de la farine
Le terme farine désigne le gâteau issu du décanteur trois phases auquel peuvent être ajoutés de l’eau de colle ou le concentrat issu de l’évaporation de l’eau de colle, le tout étant ensuite séché et broyé.
Le gâteau en sortie de décanteur trois phases (12) tombe par gravité dans une goulotte (62) située entre la sortie des solides du décanteur trois phases et l’alimentation du sécheur (60). Le gâteau étant un produit difficile à manipuler et les équipements de manutention difficiles à nettoyer, la méthode gravitaire permet d’assurer le transfert entre le décanteur (12) de manière efficace et économique.
Le sécheur de farine (60) fonctionne sous vide. Entre le décanteur trois phases (12) et le sécheur (60), deux vannes (61) s’ouvrent et se ferment alternativement afin de maintenir le vide dans le sécheur (60). Ces deux vannes (61) ne sont jamais ouvertes en même temps et forment un sas de transfert étanche. Dans cette goulotte (62) arrivent également deux autres produits :
  • le concentrat sortie évaporateur (50) ou de l’eau de colle sortie du décanteur trois phases (12) ;
  • une injection d’antioxydant.
L’ajout d’eau de colle ou de concentrat d’eau de colle n’est pas indispensable pour produire de la farine, mais cela permet d’obtenir une farine de meilleure qualité.
Ajout d’antioxydant dans la farine
L’antioxydant est ajouté en amont du séchage de la farine afin de garantir une bonne conservation de celle-ci. Le passage dans le sécheur (60) permet de bien mélanger l’antioxydant à la farine.
La concentration en antioxydant dans la farine après séchage est fixée à 800 ppm. Une pompe d’envoi d’antioxydant pompe l’antioxydant dans un bidon d’antioxydant pour l’envoyer vers la goulotte (62) entre le décanteur trois phases (12) et le sécheur (60). Le débit de la pompe d’antioxydant est réglé par un automate en fonction de la concentration définie et du débit en entrée de sécheur (60). Le débit d’eau de colle et le débit de concentrat sont mesurés par des débitmètres. Le débit de gâteau est estimé par l’automate en fonction du débit de pâte de larves broyées en entrée du décanteur trois phases (12).
Séchage de la farine
Le gâteau en sortie du décanteur trois phases (12) présente encore 50% d’humidité. De la même manière le concentrat d’eau de colle est également entre 50 et 70% d’humidité. Une étape de séchage assurée par un sécheur à disques sous vide (60), comportant un rotor sur lequel sont présents des disques tourne dans une enceinte fermée. Ces disques présentent des pelles décrites ci-après.
La vapeur du réseau circule dans les disques pour les chauffer. La vapeur se condense et les condensats vapeur en sortie du sécheur sont envoyés vers la chaudière via le réseau condensats. Il n’y a pas de contact entre la vapeur et la farine.
La farine circule entre les disques. Des pelles situées sur les disques permettent de faire avancer la farine à vitesse plus ou moins élevée en fonction de la forme des pelles.
L’humidité de la farine diminue au fur et à mesure que le produit avance dans le sécheur. L’humidité en entrée est environ entre 50 et 60%, en sortie l’humidité de la farine est entre 5 et 7%. La vitesse des disques est monitorée en continu.
Une prise d’échantillon est située au niveau de la sortie du sécheur (60). Des échantillons de farine sont pris par l’opérateur toutes les 10 ou 20 minutes pour analyse de l’humidité hors ligne sur une balance dessicatrice. Lorsque l’humidité diminue en dessous de 10%, les échantillons sont pris toutes les 5 minutes. Alternativement, un capteur de mesure d'humidité situé dans le sécheur au niveau de la sortie permet de monitorer l'humidité en continu. L'extraction de la farine peut alors se faire automatiquement selon l'humidité.
Une fois l’humidité cible située entre 5% et 7% atteinte, l’opérateur ouvre la vanne qui est située sur la sortie farine du sécheur (60). La forme des pelles situées sur les disques au niveau de la sortie permet de diriger la farine vers la sortie située sur le côté du sécheur. Les pelles sont larges et plates, perpendiculaires aux disques afin de remonter la farine depuis le fond du sécheur vers la sortie.
Quatre types de pelles sont exploitées dans le sécheur, neutres pour le brassage, positives pour l'avancement de la farine, négatives pour améliorer le séchage et les pelles d'extraction pour pousser et extraire la farine du sécheur de farine.
Les buées évaporées de la farine sortent en haut du sécheur (60). Elles sont condensées dans un échangeur à plaques avec de l’eau froide. Cette eau est refroidie dans un aéro-refroidisseur situé sur le toit du bâtiment de transformation. En sortie du condenseur, les condensats sont séparés des buées non condensées et réutilisés ou envoyés aux eaux usées.
Les buées non condensées sont aspirées par une pompe à vide qui permet de faire le vide dans le sécheur. Le vide est de 400 mbar. A cette pression, la température d’ébullition de l’eau est de 75°C. Cela permet d’avoir une température relativement basse dans le sécheur afin de préserver les qualités de la farine, et notamment de ne pas dégrader la digestibilité.
Le sécheur (60) est isolé des équipements en amont et en aval qui ne sont pas sous vide. En amont du sécheur (60), l’isolement est fait par les 2 vannes qui ne peuvent pas être ouvertes simultanément. En aval, une écluse permet de faire étanchéité.
Refroidissement de la farine
La sortie sécheur se fait par gravité et non par une vis comme dans l’art antérieur, pour limiter le risque de condensation et contamination bactérienne, ainsi que les risque d’encrassement.
La farine en sortie de sécheur (60) tombe dans une écluse puis dans un transport pneumatique calorifugé (63) qui l’achemine vers le refroidisseur (64). Le transfert en sortie de sécheur se fait par transport pneumatique (63) et non par une vis comme dans l’art antérieur, pour limiter le risque de condensation et contamination bactérienne. La farine est refroidie à la température ambiante plus 10°C.
L’air ambiant est aspiré sur le pourtour du refroidisseur (64) et circule à contre-courant dans la couche de farine. L’air chaud est filtré et rejeté à l’extérieur du bâtiment.
Lorsque qu’une couche de farine est refroidie à la température cible, des clapets situés sous la couche de farine s’ouvrent automatiquement pour que la farine s’écoule gravitairement vers le broyeur (65) situé sous le refroidisseur.
Structure du broyeur (65)
La farine est broyée dans un broyeur à marteaux (65) illustré par la . Des marteaux (70) situés sur un rotor frappent la farine au travers d’une grille (71) de 2mm de taille de mailles par exemple. La granulométrie de la farine en sortie de broyeur est donc dans cet exemple de 2mm.
Des aimants sont installés à l’alimentation du broyeur afin de protéger le broyeur d’éventuels corps étrangers métalliques qui l’endommageraient. Après chaque fin de production, l’opérateur peut démonter ces aimants et les nettoyer, puis les remettre en place. Ce démontage et nettoyage des aimants permet :
  • d’évaluer si des matières métalliques ont été arrêtées et si oui d’identifier rapidement les causes en amont du process ;
  • d’éviter que l’aimant soit « plein » et perde en efficacité.
Le ventilateur (72) du broyeur permet d’acheminer la farine par transport pneumatique jusqu’à la trémie tampon (66) de 3 m3située en aval. En amont de cette trémie, sur la tuyauterie, un deuxième aimant est installé afin de capter les éventuelles particules métalliques générées pendant le broyage.
Conditionnement farine
La farine est conditionnée dans des conteneurs (67) de type « big-bag » (nom commercial) de 500 kg, aptes au contact alimentaire. Une station de remplissage est située sous la trémie tampon (66) de 3 m3. Cette trémie tampon (66) permet de stocker la farine pendant que l’opérateur change de conteneur (67). La station de remplissage est sur pesons, qui sont câblés sur l’automate.
L’opérateur installe d’abord un conteneur (67) vide sur la station de remplissage. Il lance le gonflage du conteneur (67). Une fois le gonflage terminé, l’opérateur appuie sur un autre bouton pour mettre le conteneur (67) en extension, puis sur un dernier bouton qui envoie un signal à l’automate central indiquant que le conteneur (67) est prêt à recevoir la farine.
La séquence de remplissage du conteneur (67) est alors lancée automatiquement. La consigne cible de poids rentrée dans l’automate est de 500 kg. Le tarage du conteneur (67) vide est fait, puis l’écluse située en fond de trémie tampon et le fond vibrant de la trémie démarrent. Le remplissage s’arrête quand le poids cible est atteint (arrêt de l’écluse et du fond vibrant). L’opérateur récupère le conteneur (67), et le transporte dans la zone de stockage des produits finis. Il peut ensuite installer un nouveau conteneur (67) s’il reste de la farine dans la trémie tampon (66).
Il est aussi proposé de stocker la farine en vrac dans des silos et la commercialiser en camion vrac.
Gestion de l’eau de colle
L’eau de colle produite par le décanteur trois phases (12) est composée d’eau contenue dans les larves, d’eau éventuellement ajoutée dans le process (résidu de l’égouttage en abattage et/ou dilution des larves avec de l’eau chaude process), mais aussi d’un peu de matière grasse et de solide dissout.
La récupération de l’eau de colle comme moyen de dilution est ciblée ici. Les avantages sont principalement de diminuer la consommation d’eau de dilution et d’économiser de l’énergie car il n’est pas nécessaire de la chauffer à 80°C.
La séparation par décantation n’étant pas parfaite, une partie des solides et des matières grasses se retrouvent dans l’eau de colle. Les solides qui passent dans l’eau de colle sont souvent des protéines de bonne qualité, très solubles. Il y a donc un intérêt très fort à les revaloriser pour augmenter le rendement global de la ligne et augmenter la qualité de la farine.
Comme décrit ci-dessus, une partie de l’eau de colle est recyclée en amont de la séparation pour optimiser la séparation ainsi que minimiser la consommation d’eau chaude.
Une autre partie de l’eau de colle peut également être directement introduite en faible quantité dans le sécheur pour être séchée en combinaison avec le gâteau. Cette étape est facultative et non nécessaire au bon déroulé du procédé.
De manière générale, l’eau de colle est acheminée vers un évaporateur deux effets (50) (c’est-à-dire avec deux étages d’évaporation dans deux échangeurs à plaques spécifiques). L’évaporateur (50) permet de passer d’un pourcentage de matière sèche de 5% à entre 30% et 50%. Dans le premier effet, l’eau de colle est préconcentrée. Puis dans le second effet, la concentration atteint la valeur cible. La concentration est estimée via une mesure de la densité, utilisée comme image de la quantité de matière sèche.
Optimisation énergétique de l’évaporation
Pour assurer la concentration de l’eau de colle, une quantité importante d’eau est évaporée. De l’énergie doit donc être apportée.
L’évaporateur (50) a été conçu pour fonctionner avec deux sources d’énergie possibles :
  • de la vapeur vive ;
  • la récupération des buées (i.e. l’eau évaporée de l’eau de colle), recomprimée mécaniquement pour leur apporter davantage d’énergie.
La recompression mécanique des buées est possible dès que la production de buées par évaporation est supérieure au point de charge minimale (« turndown ») du compresseur appelé MVR (Mechanical Vapor Recovery). Avant ce point, de la vapeur vive est utilisée pour chauffer le 1ereffet, et les buées extraites du 1ereffet chauffent le 2èmeeffet. Au-delà de ce point, les buées du 1eret du 2èmeeffet sont récupérées et recomprimées pour fournir l’énergie requise. En mode MVR, il n’y a pas de vapeur vive utilisée sauf au démarrage de l’évaporateur (50).
Le basculement entre mode MVR et mode vapeur vive se fait avec un jeu de joints à lunettes à tourner pour modifier les circuits de vapeur et de buées. La bascule se fait donc nécessairement hors production. Ces deux modes permettent de faire fonctionner l’évaporateur (50) sur une large étendue de débits d’eau de colle.
Optimisation de la qualité du produit
Afin de limiter le couple temps/température appliqué sur l’eau de colle, l’évaporateur (50) est mis sous vide afin que l’évaporation se produise à une température inférieure à 100°C. Une pompe à vide permet de maintenir le vide de 400 mbar dans les échangeurs pour assurer une température d’environ 75°C au cours du process.
Récupération du concentrat
Après évaporation, l’eau de colle est concentrée à environ 30 à 50% de matière sèche pour former un concentrat. Le concentrat est soutiré par une pompe (51) depuis la cuve de stockage du concentrat de l'évaporateur vers le sas à l'alimentation du sécheur. Le concentrat est transféré uniquement quand le décanteur trois phases est en fonctionnement. Le concentrat étant un produit collant, il ne peut pas être séché seul dans le sécheur à disques au risque d'encrasser les disques. Il est mélangé au gâteau à hauteur de 20% maximum de concentrat par rapport au débit de gâteau pour éviter l’encrassement.
Production de l’huile
L’huile sortie du décanteur à trois phases s’écoule depuis le bol (30) dans le conduit (34) par gravité vers une petite cuve tampon (40) de 100L d’où elle est aspirée pour la transférer par une pompe (41) vers une cuve de stockage (44) de capacité de 30m3. Elle est ensuite conditionnée dans des conteneurs à enveloppe souple ou rigide (47) de type IBC (en anglais « Intermediate Bulk Container ») ou expédiée en camion citerne alimenté par une pompe à rotor excentré.
Qualité de l’huile
Au refoulement de la pompe (41), une sonde de turbidité permet de s’assurer que l’huile envoyée vers la cuve de stockage (44) est pure. Cette sonde mesure la turbidité, c’est-à-dire l’opacité, ce qui permet d’obtenir une valeur d’humidité. Lorsque le turbidimètre détecte un taux d’humidité supérieur à un seuil compris entre 0,3% et 1%, alors l’huile est recyclée dans la cuve (11) située en amont du décanteur à trois phases (12).
L'huile chargée en eau est recyclée en amont du décanteur trois phases, elle est mélangée à la pâte de larves broyées dans la cuve agitée (11) pour être de nouveau séparée dans le décanteur.
Une vanne (43) trois voies pilotées par le turbidimètre (42) commande le transfert de l’huile soit vers le réservoir de stockage (44), soit vers la cuve (11) de recyclage de l’huile.
Au démarrage de la ligne, la vanne 3 voies (43) est ouverte en position recyclage de l’huile vers la cuve (11) et fermée vers le stockage (44) : avant stabilisation du décanteur à trois phases (12), l’huile est chargée en eau, donc recyclée via la cuve tampon (11) et non envoyée au stockage vers la cuve (44).
Lorsque l’huile est pure, la vanne 3 voies (43) se ferme vers la cuve (11) et s’ouvre vers la cuve de stockage de l’huile (44).
A l’alimentation de la cuve de stockage (44), ou en aval de la cuve de stockage, au niveau du conditionnement en IBC ou en camion-citerne, un aimant (46) et un filtre permettent de piéger d’éventuels corps étrangers métalliques.
En fin de production, une injection d’air comprimé est faite au refoulement de la pompe (41). Cela permet de pousser l’huile vers la cuve de stockage (44) pour vider les tuyauteries.
Maintien en température de l’huile
La cuve tampon (40) située en sortie de décanteur trois phases (12) est calorifugée. Les tuyauteries d’huile sont toutes tracées électriquement et calorifugées afin de s’assurer que l’huile reste liquide dans les tuyauteries et ne fige pas. L’huile se fige en effet à une température relativement basse, de l’ordre de 30°C.
La cuve de stockage de (44) est maintenue en température par une double enveloppe dans laquelle circule de l’eau chaude sans contact avec le produit. Le maintien en température permet d’éviter que l’huile ne fige dans la cuve (44).
Une boucle d’eau chaude circule dans la double enveloppe de la cuve. L’eau a une température de 58°C, elle est chauffée dans un échangeur à plaques grâce à de l’eau à 60°C et circule en permanence dans le circuit via une pompe.
Conditionnement de l’huile
Une pompe de conditionnement (45) soutire l’huile depuis la cuve de stockage (44) de 30 m3pour la transférer vers un conteneur IBC (47) de 1m3. Les conteneurs IBC utilisés pour le conditionnement de l’huile sont aptes au contact alimentaire.
Un opérateur met en place un conteneur IBC vide sur un transpalette avec balance intégrée, fait la tare, puis place dans ce conteneur un flexible connecté au refoulement de la pompe de conditionnement (45).
La pompe de conditionnement (45) fonctionne à un débit de 2m3/h, le remplissage d’un conteneur IBC (47) dure donc 30 minutes. Le premier opérateur vérifie le poids du conteneur IBC (47) sur la balance. Il est également possible d'utiliser une deuxième pompe soutirant depuis la cuve de stockage et refoulant vers un camion citerne. Un flexible est connecté au refoulement de cette pompe vers le camion citerne garé à l'extérieur du bâtiment.
Ajout d’antioxydant dans l’huile
Pour éviter l’apparition d’une odeur ou d’un goût rance et afin de garantir la bonne conservation de l’huile, de l’antioxydant est ajouté dans les IBC (47) d’huile, notamment un antioxydant de type tocophérols.
La concentration en antioxydant dans l’huile est fixée à 800 ppm. Au démarrage du remplissage du conteneur en huile, l’opérateur valide sur la supervision la quantité totale d’antioxydant devant être ajoutée pour un conteneur rempli d’huile. La pompe d’antioxydant pompe alors automatiquement l’antioxydant depuis le bidon jusqu’au conteneur simultanément au remplissage du conteneur en huile, pour favoriser le mélange et l’homogénéité du produit fini.
Alternativement l’huile est envoyée dans le conditionnement IBC. Une fois terminé, l'huile est pesée dans le conditionnement et l'antioxydant est ajouté dans le conditionnement directement selon la quantité d'huile pesée et la concentration désirée. L’ensemble est ensuite agité pour mélanger l'antioxydant.
De la même manière, l’antioxydant est ajouté dans la tuyauterie d’huile dans le cas d’un remplissage de camion citerne.

Claims (12)

  1. - Installation de traitement de larves d’arthropodes, et notamment d’insectes et plus spécifiquement de larves de diptères broyées caractérisée en ce que la séparation des phases solides et liquides est réalisée par un système de décantation (12) présentant trois sorties :
    • la sortie de la phase solide est reliée à un sécheur de farine (60)
    • une première sortie de liquides alimente un circuit d’eau de colle,
    • une deuxième sortie de liquides alimente le circuit de collecte d’huile,
    caractérisée en ce que ledit circuit d’eau de colle alimente un équipement de traitement de larves broyées comprenant le circuit de dilution des larves broyées et/ou un évaporateur d’eau de colle et/ou un sécheur de farine.
  2. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisée en ce que la sortie de la phase solide est directement reliée à un sécheur de farine (60) par une goulotte (62) disposée sous la sortie dudit système de décantation permettant de séparer trois phases (12) pour un transfert par gravité.
  3. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit sécheur de farine (60) est du type fonctionnant sous vide.
  4. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit sécheur de farine (60) comporte en amont un sas de transfert étanche formé par deux vannes (61) s’ouvrant et se fermant alternativement afin de maintenir le vide dans le sécheur de farine (60).
  5. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 3 caractérisée en ce qu’elle comporte une écluse d’isolation étanche dudit sécheur de farine (60) maintenu sous vide par rapport à l’aval du process.
  6. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit sécheur de farine (60) comporte au niveau de la sortie des disques munis de pelles d’extraction pour diriger la farine vers la sortie.
  7. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit sécheur de farine (60) est relié à un évaporateur (50) d’eau de colle et/ou de l’eau de colle sortie dudit système de décantation (12) et à un conduit d’injection d’antioxydant.
  8. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte un condenseur comprenant un échangeur à plaques pour la condensation des buées évaporées de la farine au cours du séchage et un moyen d’évacuation des condensats.
  9. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte un équipement de concentration de l’eau de colle à 30 à 50% de matière sèche pour former un concentrat réinjecté en amont d’un sécheur de farine et un moyen de mélange dudit concentrat au gâteau du système de décantation (12).
  10. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’elle comporte une vanne à trois voies (43) dont l’entrée est reliée à ladite seconde sortie de liquides et l’une des sorties est reliée à une cuve (11) en amont dudit système de décantation (12) et une autre sortie est reliée à une cuve tampon (44), ladite installation comportant en outre un moyen de mesure de qualité de l’huile provenant dudit système de décantation (12) délivrant une signal de pilotage de ladite vanne (43).
  11. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit moyen de mesure de qualité de l’huile provenant dudit système de décantation permettant de séparer trois phases (12) est un turbidimètre.
  12. - Installation de traitement de larves broyées selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens de régulation thermique pour assurer que la température de la pâte de larves broyées en entrée du système de décantation permettant de séparer trois phases (12) est comprise entre 80°C et 95°C.
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