OA18171A

OA18171A - Device for the fermentation and solar drying of cocoa beans

Info

Publication number: OA18171A
Application number: OA1201600257
Authority: OA
Inventors: N'GORAN Yao Mrs; Aka Stéphane KOFFI
Original assignee: Université Félix Houphouët-Boigny; Institut National Polytechnique Houphouët- Boigny
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2018-08-17

Abstract

L'invention est un dispositif (figure 1) pour fermenter et sécher les fèves de cacao à l'aide d'une source d'énergie renouvelable en l'occurrence le solaire thermique (1). Ce dispositif est composé de trois parties : un fermenteur (7) et figures 2,3 et 4, un séchoir (2), (3) et figures 5, 6, 7 et 8) et un dispositif de mesures numériques (1), (4), (5), (8), (9). Le fermenteur de forme cylindrique dont le fond est percé d'un trou, comportant un mécanisme de basculement (11), (12), deux grilles tissées en rotin (14), deux couvercles étanches en bois (15) et un mécanisme de compression (10), (13), permet de faciliter le processus de fermentation par compression/décompression en phase alcoolique et brassage des fèves. Le séchoir (figure 5) se divise en deux grandes parties : un collecteur (17) pour le chauffage de l'air et une chambre de séchage (18) pour l'exposition des fèves de cacao fermentées à la chaleur. Le dispositif de mesures est un ensemble d'instruments (1), (4), (5), (8), (9) qui permet d'effectuer des mesures aussi bien sur le fermenteur que sur le séchoir. The invention is a device (Figure 1) for fermenting and drying cocoa beans using a renewable energy source, in this case solar thermal (1). This device is composed of three parts: a fermenter (7) and figures 2, 3 and 4, a dryer (2), (3) and figures 5, 6, 7 and 8) and a digital measuring device (1), (4), (5), (8), (9). The cylindrical-shaped fermenter whose bottom is pierced with a hole, comprising a tilting mechanism (11), (12), two woven rattan grids (14), two waterproof wooden lids (15) and a compression mechanism (10), (13), facilitates the fermentation process by compression / decompression in the alcoholic phase and brewing of the beans. The dryer (Figure 5) is divided into two large parts: a manifold (17) for heating the air and a drying chamber (18) for exposing the fermented cocoa beans to heat. The measuring device is a set of instruments (1), (4), (5), (8), (9) which allows measurements to be carried out both on the fermenter and on the dryer.

Description

L'invention est un dispositif (figure 1) pour fermenter et sécher les fèves de cacao à l'aide d'une source d'énergie renouvelable en l'occurrence le solaire thermique (1). Ce dispositif est composé de trois parties : un fermenteur (7) et figures 2,3 et 4, un séchoir (2), (3) et figures 5, 6, 7 et 8) et un dispositif de mesures numériques (1), (4), (5), (8), (9). Le fermenteur de forme cylindrique dont le fond est percé d'un trou, comportant un mécanisme de basculement (11), (12), deux grilles tissées en rotin (14), deux couvercles étanches en bois (15) et un mécanisme de compression (10), (13), permet de faciliter le processus de fermentation par compression/décompression en phase alcoolique et brassage des fèves. Le séchoir (figure 5) se divise en deux grandes parties : un collecteur (17) pour le chauffage de l'air et une chambre de séchage (18) pour l'exposition des fèves de cacao fermentées à la chaleur. Le dispositif de mesures est un ensemble d'instruments (1), (4), (5), (8), (9) qui permet d'effectuer des mesures aussi bien sur le fermenteur que sur le séchoir.The invention is a device (Figure 1) for fermenting and drying cocoa beans using a renewable energy source, in this case solar thermal (1). This device is composed of three parts: a fermenter (7) and figures 2, 3 and 4, a dryer (2), (3) and figures 5, 6, 7 and 8) and a digital measuring device (1), (4), (5), (8), (9). The cylindrical-shaped fermenter whose bottom is pierced with a hole, comprising a tilting mechanism (11), (12), two woven rattan grids (14), two waterproof wooden lids (15) and a compression mechanism (10), (13), facilitates the fermentation process by compression / decompression in the alcoholic phase and brewing of the beans. The dryer (Figure 5) is divided into two large parts: a manifold (17) for heating the air and a drying chamber (18) for exposing the fermented cocoa beans to heat. The measuring device is a set of instruments (1), (4), (5), (8), (9) which allows measurements to be carried out both on the fermenter and on the dryer.

Fig. 1Fig. 1

O.A.P.I. - B.P. 887, YAOUNDE (Cameroun) - Tel. (237) 222 20 57 00 - Site web: http:/www.oapi.int - Email: oapi@oapi.int fO.A.P.I. - B.P. 887, YAOUNDE (Cameroon) - Tel. (237) 222 20 57 00 - Website: http: /www.oapi.int - Email: oapi@oapi.int f

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DESCRIPTION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF THE INVENTION

Dispositif de fermentation et de séchage solaire de fèves de cacaoDevice for the fermentation and solar drying of cocoa beans

L’invention concerne un dispositif amélioré de fermentation et de séchage solaire de fèves de cacao afin de procurer un revenu additionnel aux producteurs à travers les bonnes pratiques de fermentation et de séchage des fèves.The invention relates to an improved device for the fermentation and solar drying of cocoa beans in order to provide additional income to producers through good fermentation and drying practices of the beans.

Il existe plusieurs variétés de cacaoyers (forastero, criollo, trinitario) dont les fèves seront sélectionnées par les chocolatiers pour leurs qualités gustatives variables suivant la variété et le lieu de production.There are several varieties of cocoa trees (forastero, criollo, trinitario) whose beans will be selected by chocolate makers for their variable taste qualities depending on the variety and the place of production.

• Le forastero (80-90 % de la production mondiale) originaire d'Amazonie mais principalement cultivé en Afrique, Brésil et Équateur, le plus rustique.• Forastero (80-90% of world production) originating in the Amazon but mainly cultivated in Africa, Brazil and Ecuador, the most rustic.

• Le criollo (1-5 % de la production mondiale), originaire du Venezuela, cultivé en Amérique latine (Caraïbes, Antilles, Mexique, Venezuela, Colombie), le plus fin et aromatique, doux et légèrement amer.• The criollo (1-5% of world production), originating in Venezuela, cultivated in Latin America (Caribbean, Antilles, Mexico, Venezuela, Colombia), the finest and aromatic, sweet and slightly bitter.

• Le trinitario (10-20 % de la production mondiale), issu du croisement des deux précédents, apparu au XVIIIe siècle sur l'île Trinidad pour pallier les pertes importantes causées par les ouragans dans les cultures de criollo, plus fragile. Cultivé en Amérique hispanophone, Trinidad, en Afrique principalement au Cameroun et en Asie, arômes fins mais moins intenses que le criollo.• Trinitario (10-20% of world production), resulting from the crossing of the two previous ones, appeared in the 18th century on Trinidad island to compensate for the significant losses caused by hurricanes in the more fragile criollo crops. Cultivated in Spanish-speaking America, Trinidad, in Africa mainly in Cameroon and in Asia, fine aromas but less intense than the criollo.

• Le nacional, forastero produit en Équateur, avec des arômes plus fins qu'un forastero courant.• The national, forastero produced in Ecuador, with finer aromas than a common forastero.

La production de cacao était en 2006 selon FAOstat de 4,06 millions de tonnes, en hausse constante depuis 2003 après avoir stagné entre 3 et 2,2 millions de tonnes de 1995 à 2002. Elle est pour la plus grande part issue de petits planteurs (95 %, soit 6,5 millions de producteurs) : en Afrique, ces planteurs représentent l'essentiel de la production (90 % des plantations font moins de 10 ha, en Asie ils côtoient les grandes plantations, ces dernières dominent au Brésil. Les pays émergents (comme le Brésil et la Malaisie) ou les pays grands producteurs traditionnels (Côte D'Ivoire, Ghana) délaissent peu à peu cette , ς culture, jugée pas assez rentable par rapport a l'heveaculture qui tend a la supplanter. Ainsi, parasites et maladies font perdre selon une estimation de 1999 environ 30 % de la production mondiale.Cocoa production was 4.06 million tonnes in 2006 according to FAOstat, steadily increasing since 2003 after stagnating between 3 and 2.2 million tonnes from 1995 to 2002. Most of it comes from small growers (95%, or 6.5 million producers): in Africa, these planters represent the bulk of production (90% of plantations are less than 10 ha, in Asia they are found alongside large plantations, the latter dominating in Brazil. Emerging countries (such as Brazil and Malaysia) or large traditional producer countries (Côte D'Ivoire, Ghana) are gradually abandoning this, ς crop, considered not profitable enough compared to the heveaculture which tends to supplant it. Thus, parasites and diseases cause a loss according to an estimate of 1999 about 30% of world production.

TraitementTreatment

Le traitement post-récolte du cacao est de plus en plus souvent réalisé par des groupements de petits planteurs ou dans des plantations industrielles. Ce traitement comporte deux opérations principales qui conditionnent la qualité du produit : la fermentation, puis le séchage.The post-harvest treatment of cocoa is increasingly carried out by groups of small farmers or in industrial plantations. This treatment comprises two main operations which condition the quality of the product: fermentation, then drying.

a. La fermentationat. Fermentation

Différentes techniques de fermentation sont utilisées. Au niveau traditionnel, la fermentation est effectuée de façon empirique et aléatoire et dépend souvent du savoirfaire du producteur soit en tas, soit dans des caisses tapissés et recouverts de feuilles de bananiers. Cette technique facilite le brassage et offre un bon déroulement de la fermentation, mais la qualité du cacao n’est pas reproductible.Different fermentation techniques are used. At the traditional level, fermentation is carried out empirically and randomly and often depends on the know-how of the producer either in heaps or in boxes lined and covered with banana leaves. This technique facilitates brewing and provides a smooth fermentation process, but the quality of the cocoa is not reproducible.

D’autres techniques de fermentation plus améliorées existent :Other more improved fermentation techniques exist:

- en caisse T60 avec 3 compartiments ou plateaux, sur plateforme de séchage (très pratique pour les fermentations à courte durée ~ 4 jours, mais les fèves obtenue seront peu fermentées et le risque de moisissure est plus grand),- in a T60 case with 3 compartments or trays, on a drying platform (very practical for short-term fermentations ~ 4 days, but the beans obtained will be slightly fermented and the risk of mold is greater),

- en fût inox cylindrique (le brassage se fait par rotation du fermenteur et injection d’air, la mise en oeuvre est coûteuse) ou- in cylindrical stainless steel barrels (stirring is done by rotating the fermenter and injecting air, the implementation is expensive) or

- sur plateaux, les uns sur les autres de 10 cm de profondeur chacun (l’espace entre les plateaux permet à l’air de passer ce qui dispense de brassage, 4 jours suffisent, mais, son coût de fabrication empêche les petits producteurs de l’utiliser).- on trays, one on top of the other, each 10 cm deep (the space between the trays allows air to pass through which eliminates the need for brewing, 4 days is sufficient, but its manufacturing cost prevents small producers from use it).

b. Le séchage.b. Drying.

Il existe deux méthodes principales : le séchage solaire passif (circulation naturelle de l’air) et le séchage actif ou artificiel (circulation forcée de l’air).There are two main methods: passive solar drying (natural air circulation) and active or artificial drying (forced air circulation).

Le séchage solaire naturel, utilisé surtout dans les petites plantations, est la technique la plus ancienne et la plus répandue. Il donne, dans la plupart des cas, de bons résultats, mais nécessite de grandes surfaces. Les fèves sont étalées sur des nattes, soit posées sur le sol, soit surélevées à 1 m environ et chargées à raison de 15 à 25 kg/m². Certains planteurs utilisent des aires en ciment. Cela présente le risque de surchauffer la coque et de la faire éclater. De plus, le ciment, même bien fait, se fissure et permet aux moisissures de s'y fixer. La nuit, le cacao peut être rassemblé de façon à éviter des reprises trop importantes en eau surtout en fin de séchage. Les nattes traditionnelles peuvent être remplacées par des bâches de séchage en polyéthylène noir traitées contre les rayons UV. Dans les grandes plantations, des dispositifs mécaniques simples facilitent les manutentions. De grandes claies roulantes montées sur rails et à différents niveaux sont utilisées («séchoirs autobus»). Dans d'autres cas, ce sont des toits mobiles qui viennent recouvrir les claies ou plates-formes fixes.Natural solar drying, used especially in small plantations, is the oldest and most widespread technique. It gives, in most cases, good results, but requires large areas. The beans are spread out on mats, either placed on the ground or raised to about 1 m and loaded at the rate of 15 to 25 kg / m ² . Some planters use cement areas. This presents the risk of overheating the shell and causing it to burst. In addition, the cement, even well made, cracks and allows mold to attach to it. At night, the cocoa can be gathered in order to avoid too much water uptake, especially at the end of drying. Traditional mats can be replaced by black polyethylene drying tarpaulins treated against UV rays. In large plantations, simple mechanical devices facilitate handling. Large rolling racks mounted on rails and at different levels are used (“bus dryers”). In other cases, they are movable roofs which cover the racks or fixed platforms.

Le séchage artificiel devient nécessaire, lorsque la période de récolte correspond avec celle de la saison des pluies (il est difficile d'arriver à une teneur en eau finale de 7,5 %) ou dès que les quantités à traiter sont importantes. Il faut distinguer le séchage artificiel intégral du séchage artificiel intervenant après un pré-séchage ou un séchage solaire, conduisant à différents types de séchoirs directs, indirects ou mixtes. Dans les séchoirs directs, le produit se trouve directement sous la surface de captation avec les risques de surchauffe. Dans les indirects, l’air est chauffé dans un compartiment puis convoyé sur le produit se trouvant dans un autre et dans les mixtes, l’air est en plus réchauffé au niveau du produit. Ces séchoirs peuvent être réalisés en boîte, en armoire (à différents niveaux ou casiers) ou en tunnel (comme une serre). Ils se répartissent en séchoirs non mécaniques et séchoirs mécaniques qui comprennent : les séchoirs statiques; les séchoirs rotatifs et les séchoirs verticaux ou séchoir à grains.Artificial drying becomes necessary when the harvest period corresponds to that of the rainy season (it is difficult to achieve a final water content of 7.5%) or when the quantities to be treated are large. A distinction must be made between full artificial drying and artificial drying occurring after pre-drying or solar drying, leading to different types of direct, indirect or mixed dryers. In direct dryers, the product is located directly under the collection surface with the risk of overheating. In the indirect, the air is heated in one compartment and then conveyed to the product in another and in the mixed, the air is also heated at the level of the product. These dryers can be made in a box, cabinet (at different levels or racks) or tunnel (like a greenhouse). They are divided into non-mechanical dryers and mechanical dryers which include: static dryers; rotary dryers and vertical dryers or grain dryers.

1) Séchoirs statiques, plateformes constituées par un treillis métallique ou une tôle perforée sous laquelle est pulsé de l'air chaud provenant d'un générateur à échangeur, sont alimentés soit au fuel, soit au bois. Le fuel est de plus en plus utilisé pour des raisons1) Static dryers, platforms made up of a metal mesh or a perforated sheet under which hot air from an exchanger generator is pulsed, are supplied either with fuel oil or with wood. Fuel is used more and more for reasons

I,I,

de commodités d'emploi et de réglage de température, d'un coût peu élevé à l'achat, mais peu économiques à l'usage. Néanmoins ce type de séchoir est surtout utile lorsque le produit à sécher sort de fermentation, en complément au séchage solaire ;convenience of use and temperature control, inexpensive to purchase, but not very economical to use. However, this type of dryer is especially useful when the product to be dried comes out of fermentation, in addition to solar drying;

2) Séchoirs rotatifs se composent d'un cylindre (en aluminium) perforé et compartimenté, monté sur un châssis, et animé d'un mouvement de rotation. Le séchage complet dure environ 30 heures, cependant il est conseillé de procéder à un pré-séchage solaire des fèves pendant 24 heures pour éviter de colmater les perforations des grilles. Le séchage final en séchoir rotatif sera alors achevé en 20 heures. On leur reproche : un investissement élevé pour la capacité de séchage, un rendement calorifique faible, une puissance installée élevée/kg de cacao traité et un remplissage et une vidange malaisés.2) Rotary dryers consist of a perforated and compartmentalized cylinder (in aluminum), mounted on a frame, and driven by a rotating movement. Complete drying takes around 30 hours, however it is advisable to pre-dry the beans for 24 hours to avoid clogging the perforations of the grids. The final drying in a rotary dryer will then be completed in 20 hours. They are criticized for: a high investment in drying capacity, a low calorific efficiency, a high installed capacity / kg of cocoa processed and difficult filling and emptying.

3) Séchoirs verticaux, ou séchoir à grains, sont souvent intéressants dans les ateliers de reconditionnement et dans les entrepôts, car ils permettent : un débit important, un rendement thermodynamique généralement plus élevé, un travail en continu, une homogénéisation plus grande du produit, un contrôle plus aisé des températures et une possibilité de recyclage de l'air. Il faut cependant noter à son désavantage : un montant élevé de l'investissement, un risque de corrosion rapide et des risques d'incendie.3) Vertical dryers, or grain dryers, are often interesting in reconditioning workshops and in warehouses, because they allow: a high throughput, a generally higher thermodynamic efficiency, continuous work, greater homogenization of the product, easier temperature control and the possibility of air recycling. However, it should be noted to its disadvantage: a high amount of investment, a risk of rapid corrosion and the risk of fire.

Dans certains cas, les fèves sont lavées avant d'être séchées, afin de les débarrasser de restes de mucilage.In some cases, the beans are washed before being dried in order to get rid of the remains of mucilage.

En somme, la qualité des fèves dépend des processus de fermentation et de séchage. Cependant, il ressort des investigations de terrain que nos producteurs actuels ne disposent pas d’outils pour réaliser ces deux opérations qui soient identiques et reproductibles.In short, the quality of the beans depends on the fermentation and drying processes. However, it emerges from field investigations that our current producers do not have the tools to carry out these two operations, which are identical and reproducible.

La présente invention a pour but de produire un dispositif pour fermenter et sécher les fèves de cacao à l’aide d’une source d’énergie renouvelable en l’occurrence le solaire thermique qui soit efficace et qui n’entrave pas les réactions chimiques présentes durant la fermentation et permette une reproductibilité et une répétabilité de ces opérations.The present invention aims to produce a device for fermenting and drying cocoa beans using a renewable energy source, in this case solar thermal, which is efficient and which does not hinder the chemical reactions present. during fermentation and allows reproducibility and repeatability of these operations.

Conformément à l’invention ce but est atteint avec un dispositif composé de trois parties : un fermenteur, un séchoir et un dispositif de mesures numériques.According to the invention this aim is achieved with a device composed of three parts: a fermenter, a dryer and a digital measuring device.

LE FERMENTEURTHE FERMENTER

Il se compose d’un tronc (a) de forme cylindrique (réalisé avec deux contreplaqués en bois séparés par de la fibre de coco utilisée comme isolant), de deux couvercles tissés en rotin, de deux couvercles étanches en contreplaqué, d’un dispositif de compression des fèves en contreplaqué avec manche, d’un râteau et d’un mécanisme de basculement.It consists of a trunk (a) of cylindrical shape (made with two wooden plywoods separated by coconut fiber used as insulation), two woven rattan lids, two waterproof plywood lids, a device bean compression plywood with handle, rake and tilting mechanism.

Le fermenteur (en position verticale) est rempli jusqu’à sa mi-hauteur de fèves de cacao. Une compression est faite pour chasser les poches d’air ainsi qu’une partie de l’eau présent dans la pulpe. Après 24h, la compression est enlevée et une rotation du fermenteur permet d’effectuer un brassage. Une autre compression est réalisée de la même manière durant 24h. Après cette phase, le fermenteur est mis en position horizontale et les couvercles étanches du haut et du bas sont retirés, une rotation (brassage) est faite et les couvercles étanches sont remis. Il reste dans cette position horizontale et, chaque 24h, les couvercles étanches sont retirés et une rotation est faite et ceci durant 4 jours. Chaque rotation correspond à un brassage de sorte à une bonne répartition de l’air et ainsi permettre une homogénéisation des réactions chimiques en cours.The fermenter (in an upright position) is filled to its halfway point with cocoa beans. Compression is done to expel the air pockets as well as some of the water present in the pulp. After 24 hours, the compression is removed and a rotation of the fermenter allows stirring. Another compression is carried out in the same way for 24 hours. After this phase, the fermenter is placed in a horizontal position and the top and bottom tight lids are removed, a rotation (stirring) is made and the tight lids are put back. It remains in this horizontal position and, every 24 hours, the airtight lids are removed and a rotation is made and this for 4 days. Each rotation corresponds to a stirring so as to a good distribution of the air and thus allow a homogenization of the chemical reactions in progress.

LE SÉCHOIRDRYER

Il se divise en deux grandes parties : un collecteur pour le chauffage de l’air et une chambre de séchage pour l’exposition des fèves de cacao fermentées à la chaleur.It is divided into two main parts: a manifold for heating the air and a drying chamber for exposing the fermented cocoa beans to heat.

Le collecteur dont la réalisation est classique est constitué au-dessus d’un vitrage en verre, en dessous de feuilles de contreplaqué et à mi-hauteur de feuilles de tôles en aluminium. De même, la chambre de séchage est un séchoir indirect vertical ou séchoir à grains équipé d’une cheminée. À ce dispositif classique s’ajoutent des déflecteurs situés sous les claies dans la cage de séchage qui oriente l’air chauffé venant du collecteur et des ventilateurs placés dans la cheminée réalisée en feuille de tôle. Cet air passe sous les claies chargées de fèves fermentées pour ressortir par la cheminée selon une convection naturelle ou une ventilation forcée. Au cours de la convection naturelle, la face extérieure de la cheminée (peinte en noir), exposée au soleil, va créer une dépression thermique audessus de la dernière claie. Ainsi donc, l’air dans la cheminée atteignant des températures supérieures à celles au-dessus de la claie va sortir par le haut de la cheminée. La ventilation forcée consiste à faire tourner les ventilateurs qui assurent le débit d’air nécessaire au séchage.The collector, the construction of which is conventional, consists above a glass window, below sheets of plywood and halfway up sheets of aluminum sheets. Likewise, the drying chamber is a vertical indirect dryer or grain dryer equipped with a chimney. In addition to this classic device, there are deflectors located under the racks in the drying cage which direct the heated air coming from the collector and the fans placed in the chimney made of sheet metal. This air passes under the racks loaded with fermented beans to exit through the chimney according to natural convection or forced ventilation. During natural convection, the outer face of the chimney (painted black), exposed to the sun, will create a thermal depression above the last hurdle. Thus, the air in the chimney reaching temperatures higher than those above the hurdle will exit through the top of the chimney. Forced ventilation consists of turning the fans which provide the air flow necessary for drying.

Le fermenteur et le séchoir sont montés l'un proche de l’autre de sorte à faciliter le transvasement des fèves du fermenteur vers les claies de la chambre de séchage sans trop se déplacer.The fermenter and the dryer are mounted close to each other so as to facilitate the transfer of the beans from the fermenter to the racks of the drying chamber without moving too much.

LE DISPOSITIF DE MESURESTHE MEASUREMENT SYSTEM

Le dispositif de mesures est un ensemble d’instruments qui permet d’effectuer des mesures aussi bien sur le fermenteur que sur le séchoir. Il comprend des capteurs de température, un pH-mètre, et une balance de 60 kg pour des mesures dans le fermenteur ; un anémomètre à fils chaud pour la mesure de la vitesse de l’air circulant dans le séchoir et collecteur, un thermo-hygromètre pour la mesure de la température et de l’hygrométrie de l’air circulant dans le séchoir et collecteur, des thermocouples de type K pour la mesure de la température de la vitre et de la tôle de la cheminée, un dessiccateur pour la mesure de la teneur en eau d’un échantillon de fèves à chacune des étapes et une balance de 250 kg fixée sous les claies pour la mesure de la perte de poids durant le séchage. Des prélèvements de fèves sont effectués à des intervalles de temps réguliers entre 6h et 144h pour suivre l’activité pendant la fermentation et le séchage. Des cut-tests et des mesures de la vitesse de l’air et de pertes de poids sont également faits durant la phase de séchage. Alimentation du dispositifThe measuring device is a set of instruments which allows measurements to be taken on both the fermenter and the dryer. It includes temperature sensors, a pH meter, and a 60 kg scale for measurements in the fermenter; a hot wire anemometer for measuring the speed of the air circulating in the dryer and collector, a thermo-hygrometer for measuring the temperature and hygrometry of the air circulating in the dryer and collector, thermocouples type K for the measurement of the temperature of the glass and the chimney plate, a desiccator for the measurement of the water content of a sample of beans at each stage and a 250 kg scale fixed under the racks for the measurement of weight loss during drying. Bean samples are taken at regular time intervals between 6h and 144h to monitor activity during fermentation and drying. Cut-tests and measurements of air speed and weight loss are also done during the drying phase. Device power

Tous les équipements électriques (ventilateurs, appareils de mesure, ordinateur d’acquisition de données, lampes pour éclairer la salle de travail et durant les manipulations de nuit) sont alimentés par un générateur solaire composé de 6 panneaux tAll electrical equipment (fans, measuring devices, data acquisition computer, lamps to illuminate the work room and during night operations) are powered by a solar generator made up of 6 panels t

r solaires (100 Wc), 6 batteries (100 Ah chacune) et 1 convertisseur 12-24Vcc/220Vac avec un disjoncteur pour la sécurité.r solar (100 Wp), 6 batteries (100 Ah each) and 1 converter 12-24Vcc / 220Vac with a circuit breaker for safety.

Dispositif de fermentation et de séchage solaire de fèves de cacao, conformément à l’invention présente les avantages suivants :Device for the fermentation and solar drying of cocoa beans in accordance with the invention has the following advantages:

• Contribution à l’amélioration de la qualité du cacao par un suivi contrôlé de tous les paramètres intervenant dans l’application de bonnes pratiques agricoles et de traitement post-récolte (traçabilité).• Contribution to improving the quality of cocoa through controlled monitoring of all parameters involved in the application of good agricultural practices and post-harvest treatment (traceability).

• Mise à disposition de données fiables en vue de contribuer à l’élaboration et à la mise en oeuvre d’une norme pour la durabilité du cacao.• Providing reliable data to assist in the development and implementation of a standard for cocoa sustainability.

• Contribution à la valorisation des sous-produits issus du traitement post-récolte du cacao tel que le cortex de cacao et les jus de fermentation des fèves de cacao, qui ne font pas encore l’objet de valorisation commerciale.• Contribution to the valorization of by-products resulting from the post-harvest treatment of cocoa such as cocoa cortex and the fermentation juices of cocoa beans, which are not yet the subject of commercial valorization.

• Contribution à la réduction de la pénibilité du travail trop encore manuel des producteurs et à la lutte contre l’exploitation des enfants dans les champs.• Contribution to reducing the arduousness of the still manual labor of producers and to the fight against the exploitation of children in the fields.

L’invention est décrite selon les schémas joints à cet effet selon lesquels :The invention is described according to the accompanying diagrams according to which:

- La figure 1 représente une vue globale de l’installation du dispositif- Figure 1 shows an overall view of the installation of the device

- La figure 2 est une vue d’ensemble du fermenteur- Figure 2 is an overview of the fermenter

- La figure 3 représente la coupe longitudinale du fermenteur- Figure 3 shows the longitudinal section of the fermenter

- La figure 4 est une vue du fermenteur en position horizontale- Figure 4 is a view of the fermenter in horizontal position

- La figure 5 représente une vue d’ensemble du séchoir (collecteur et chambre de séchage)- Figure 5 shows an overview of the dryer (collector and drying chamber)

- La figure 6 est la chambre de séchage- Figure 6 is the drying chamber

- La figure 7 représente les déflecteurs vus de dessus- Figure 7 shows the deflectors seen from above

- La figure 8 représente les déflecteurs vus de dessous- Figure 8 shows the deflectors seen from below

Préparation :Preparation:

Les cabosses sont ouvertes une à une pour en extraire les fèves (opération d’écabossage). Un tri est effectué pour enlever les fèves gâtées, pas mûres ou endommagées ainsi que les impuretés qui se sont glissées lors de l’écabossage.The pods are opened one by one to extract the beans (podding operation). Sorting is carried out to remove spoiled, unripe or damaged beans as well as any impurities that have crept in during poding.

Prétraitement :Pretreatment:

Les fèves sont soumises à un prétraitement qui consiste à les introduire avec des morceaux de feuilles de bananier dans le fermenteur qui se trouve incliné à 45°.The beans are subjected to a pretreatment which consists in introducing them with pieces of banana leaves into the fermenter which is inclined at 45 °.

Fermentation :Fermentation:

Le processus de fermentation démarre une fois les fèves dans le fermenteur (7) et figuresThe fermentation process starts once the beans are in the fermenter (7) and figures

2,3 et 4 et les couvercles (14), (15) mis en place. Une compression est alors faite à l’aide îo du dispositif (10), (13) prévu pour chasser l’air et l’eau présent à l’intérieur. Après 24h, la compression est desserrée et on procède à deux rotations du fermenteur (une dans chaque sens) pour brasser les fèves. Ensuite, une seconde compression est faite durant 24h avant de la retirer totalement. Le fermenteur mis alors en position horizontale (figure2, 3 and 4 and the covers (14), (15) in place. Compression is then made using the device (10), (13) provided to expel the air and water present inside. After 24 hours, the compression is released and the fermenter is rotated twice (one in each direction) to stir the beans. Then, a second compression is made for 24 hours before removing it completely. The fermenter then placed in a horizontal position (figure

4), les couvercles étanches (15) de chaque extrémité sont retirés pour ne laisser que les is couvercles tissés en rotin (14), on effectue encore deux rotations du fermenteur pour le brassage. Cette dernière opération se répétera une fois par jour durant trois jours. Les fèves ainsi fermentées sont retirées du fermenteur par l’opérateur, transvasées et étalées sur les claies (21) du séchoir dans une couche d’environ 2 cm à l’aide du râteau, pour le séchage.4), the waterproof lids (15) at each end are removed to leave only the woven rattan lids (14), two more rotations of the fermenter are carried out for brewing. This last operation will be repeated once a day for three days. The beans thus fermented are removed from the fermenter by the operator, decanted and spread on the racks (21) of the dryer in a layer of about 2 cm using the rake, for drying.

Séchage :Drying:

Le processus de séchage démarre après avoir placé les claies (21) dans la chambre à sécher (18), fermé le séchoir et ouvert les entrée et sortie du collecteur (17). Les dispositifs d’aspiration (19) par ventilation (20) et d’orientation à l’aide des ailettes (22), (23), (24) de l’air chaud issu du collecteur permettent d’ajuster la température à l’intérieur du séchoir.The drying process starts after placing the racks (21) in the drying chamber (18), closing the dryer and opening the inlet and outlet of the collector (17). The suction devices (19) by ventilation (20) and orientation using the fins (22), (23), (24) of the hot air coming from the collector make it possible to adjust the temperature to the inside the dryer.

Afin d'éviter un endommagement des fèves, la température de l'air de séchage ne doit pas excéder les 65° C. Chaque 24h, l’opérateur remue les fèves avec l’arrière du râteau. Le processus de séchage est terminé une fois que la teneur en humidité finale d'équilibre 7% est atteinte, ou lors d'une pression sur les fèves entre le pouce et l’index. Dans des conditions normales (ciel dégagé), le processus de séchage prend environ 3 à 4 jours. Les fèves séchées sont retirées pour être conditionnées dans des sacs en jute pour la vente.To avoid damaging the beans, the temperature of the drying air should not exceed 65 ° C. Every 24 hours, the operator stirs the beans with the back of the rake. The drying process is completed once the final equilibrium moisture content of 7% is reached, or when the beans are pressed between thumb and forefinger. Under normal conditions (clear sky), the drying process takes about 3-4 days. The dried beans are taken out to be packaged in jute bags for sale.

Claims

1- Device for the fermentation and solar drying of cocoa beans (figure 1), characterized in that it is composed of three parts: a fermenter (7) and figures 2, 3 and 4, a dryer (2), ( 3) and Figures 5, 6, 7 and 8 and a digital measuring device (1), (4), s (5), (8), (9).

2- Device for fermentation and solar drying of cocoa beans (Figure 1), according to claim 1 characterized in that the fermenter consists of a cylindrical trunk (Figures 2 and 4) isolated from the outside temperature by coconut fiber, two pairs of waterproof and insulating covers (14), (15), a bean compression device with handle (10), (13), a rake and a tilting (11), (12).

3- Device for fermentation and solar drying of cocoa beans (Figure 1), according to claim 1 characterized in that the dryer (Figure 5) is divided into two large parts: a collector (17) for heating the air and a drying chamber (18) for exposing the fermented cocoa beans to heat.

4- Device for fermentation and solar drying of cocoa beans, according to claim 1 characterized in that the digital measuring device is a set of instruments (1), (4), (5), (8), ( 9) which allows measurements to be made both on the fermenter and on the dryer.

ABRIDGED DESCRIPTIVE

Device for the fermentation and solar drying of cocoa beans

The invention is a device (Figure 1) for fermenting and drying cocoa beans using a renewable energy source, in this case solar thermal (1).

5 This device is made up of three parts: a fermenter (7) and figures 2, 3 and 4, a dryer (2), (3) and figures 5, 6, 7 and 8) and a digital measuring device (1) , (4), (5), (8), (9).

The cylindrical-shaped fermenter whose bottom is pierced with a hole, comprising a tilting mechanism (11), (12), two woven rattan grids (14), two waterproof wooden lids (15) and a compression mechanism (10), (13), makes it possible to facilitate the fermentation process by compression / decompression in the alcoholic phase and brewing of the beans.

The dryer (Figure 5) is divided into two main parts: a manifold (17) for heating the air and a drying chamber (18) for exposing the fermented cocoa beans to heat.

is The measuring device is a set of instruments (1), (4), (5), (8), (9) which allows measurements to be taken on both the fermenter and the dryer.