Etude et Conception dune machine de torrfaction de Crales et de Fruits Secs

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Remerciements

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Table de matires

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Chapitre I

Cadre du projet

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Dfinition: La torrfaction est lopration de grillage dune substance alimentaire sous laction du feu afin de faire dgager leau qui se trouve dans la structure de ces aliments. Histoire & Principe : Le fait de prononcer le mot torrfaction nous mne parler propos de la lgende du caf vu la relation existante entre la torrfaction et cette dernire La dcouverte de la torrfaction s'est faite par hasard, au Ymen, deux moines, Sciadli et Aydrus, sont chargs de la rcolte du caf. Par un aprs-midi pluvieux, ils reviennent avec leur rcolte compltement trempe. Pour faire scher les grains, ils les placent dans une chemine o brle un bon feu. Puis ils se rendent la prire. Quand ils reviennent, les grains sont plus que secs. Ils ont rti, mais ils sentent trs bon. Nos deux moines ont, en fait, dcouvert le principe de la torrfaction.

Comme on a prcdemment mentionn la plupart des produits agroalimentaires contiennent une telle quantit deau dans leurs compositions internes telles que le caf, le cacao et les crales etc. En fait, cela pose un problme lors dopration du broyage. Do la ncessit de torrfaction afin de dgager ces quantits deau emmagasines dans ces noix. Pour la torrfaction du caf il existe l'heure actuelle deux techniques, l'une chauffage indirect ou conduction, l'autre chauffage direct ou lit fluide. Lors du chauffage par conduction le caf est plac l'intrieur d'une boule anime d'un mouvement rotatif qui est chauffe en dessous par des rsistances lectriques (petits torrfacteurs infrieurs 12 kg) ou par du gaz ou du fuel. Avec le chauffage lit fluide - on dit aussi High-yield - le caf est torrfi dans un courant d'air chaud dont la temprature peut atteindre 350C. Cette mthode permet un change thermique meilleur ce qui permet de rduire le temps de torrfaction 2 ou 3 minutes. L'lvation de temprature favorise la production de gaz carbonique qui engendre un clatement et une dgradation plus importante des cellules.

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Produits ncessitant la torrfaction : Dans notre vie quotidienne plusieurs aliments ou produits, dont leur usage est trs frquent dans notre nourriture, sont torrfis traditionnellement c'est--dire la main tels que :

Les fculents (crales): Le bl : Le bl fait partie des trois grandes crales avec le mas et le riz. C'est, avec environ 600 millions de tonnes annuelles, la troisime par l'importance de la rcolte mondiale, et, avec le riz, la plus consomme par l'homme. Le bl est, dans la civilisation occidentale et au MoyenOrient, un composant central de l'alimentation humaine. Il a t domestiqu au Proche-Orient partir d'une gramine sauvage (gilope). Sa consommation remonte la plus haute Antiquit.

Le fenugrec : Le Fenugrec est une plante annuelle aux feuilles composes de trois folioles ovales, proches de celles du trfle qui peut atteindre 60 centimtres de hauteur. Les fleurs d'un blanc jauntre donnent des fruits qui sont des gousses de huit centimtres renfermant dix vingt graines anguleuses de couleur brun clair, forte odeur caractristique.

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Ses gousses sont mises scher, puis battues pour sortir les graines; leur saveur est amre et rappelle la saveur du cleri.

La fve : La fve est une plante annuelle. C'est une lgumineuse de la famille des Fabaces, le terme dsigne aussi la graine qui, consomme l'tat frais ou sec, est l'un des lgumes les plus anciennement cultivs. La fve et une plante herbace robuste, pouvant dpasser 1 mtre, les feuilles sont pennes et termines par une pointe, avec des folioles larges, de couleur glauque

La lentille : La lentille cultive (Lens culinaris) est une espce de plante dicotyldone annuelle appartenant la famille des Fabaceae ou lgumineuses, largement cultive pour ses graines comestibles riches en protines. Les fruits sont des gousses aplaties, courtes, contenant deux graines aplaties en forme caractristique de disque faiblement bomb. La couleur des graines varie selon les varits des plus ples (vert ple, blond, rose) au plus fonc (vert fonc, brun, violac).

Le millet : Ce sont des crales vivrires, trs petites graines, cultives principalement dans les zones sches, notamment en Afrique et en Asie. Elles sont souvent appeles aussi mil. Millet sans autre

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prcision dsigne souvent le millet commun, mais le millet le plus cultiv est le millet perle . Moins exigeantes et plus rustiques que le sorgho, ces espces sont bien adaptes aux zones tempres ou tropicales sches o la saison des pluies est brve, le sorgho, gramine cralire et fourragre, est appel aussi gros millet ou millet indien .

Lorge :

Lorge commune (Hordeum vulgare) est une crale paille, plante herbace annuelle de la famille des poaces. Elle est la plus ancienne crale cultive. Bien adapte au climat mditerranen du fait de sa rusticit, elle constituait ainsi la principale crale cultive dans l'Antiquit grecque, et consomme sous forme de galette ou de bouillie (maza). L'orge pousse aussi bien sous les tropiques qu 4.500 m daltitude au Tibet.

Le pois chiche :

Le pois chiche est une lgumineuse couramment consomme dans les rgions mditerranennes et que lon commence apprivoiser ici. Aliment aux multiples possibilits, le pois chiche est lun des principaux ingrdients de lhoummos et des falafels, deux mets traditionnels du Moyen-Orient que lon retrouve de plus en plus chez nous. 1

Le ssame : Le ssame (Sesamum indicum) est une plante de la famille des Pdaliaces, largement cultive pour ses graines. Le ssame connat un fort dveloppement dans les pays subsahariens du fait de sa culture facile et des faibles cots de production. La production des varits de couleur blanche et blanc-crme a un fort taux de croissance du fait de leur emploi traditionnel en Asie et de la croissance de la population dans ces pays, ainsi que l'utilisation de plus en plus importante en Europe en ptisserie et en boulangerie sur les pains d'agriculture biologique ou les pains pour hamburger.

Les fruits secs : Lamande :

l'amande est un fruit coque ressemblant une petite pche verte, dont la chair reste mince, dure et sche et ne devient jamais juteuse de forme ovode, recouverte d'une peau veloute au toucher, verte et duveteuse.

Larachide : 1

Larachide (Arachis hypogaea) (aussi appele cacahute, pois de terre, pistache de terre, ou pinotte, au Qubec de l'anglais peanut) est une plante de la famille des Fabaces (aussi appeles lgumineuses) originaire du Mexique et cultive dans les rgions tropicales, sub-tropicales et tempres pour ses graines olagineuses. Elle prsente la particularit denterrer ses fruits aprs la fcondation. Le terme dsigne aussi le fruit (une gousse) et la graine elle-mme, galement appels cacahute (du nahuatl tllcacahuatl qui signifie cacao de terre).

Les grains de tournesol :

Le tournesol est le nom de diverses plantes dont leurs fleurs sont orientes vers lest, ils sont exposes intensivement aux rayons du soleil levant. Ces plantes produisent des graines noires servant, dune part lextraction de lhuile et la consommation comme fruit sec dautre part.

La noisette : La noisette, parfois appele aveline , est le fruit du noisetier commun (Corylus avellana).Par mtonymie, le terme dsigne aussi la graine (ou amande) contenue dans ce fruit et qui est comestible. Ce fruit coque, de forme plus ou moins ovode, peut atteindre 3 cm de long et 2 de diamtre (certaines grosses varits arrondies, rares, peuvent avoir 3 cm de diamtre) ; il est protg avant maturit complte par une enveloppe de forme tubulaire, linvolucre,

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daspect foliac et divise en lobes irrguliers son extrmit, cet involucre est plus ou moins enveloppant selon l'espce et les varits

La noix de cajou :

La noix de cajou ou anacarde est le fruit de l'anacardier (Anacardium occidentale), arbre originaire du Nordeste brsilien et son amande comestible constitue le principal produit utilis de cette plante. C'est un akne se dveloppant en premier l'extrmit d'un pdoncule juteux et comestible lui aussi qui est un faux-fruit appel pomme de cajou. Elle peut tre consomme telle quelle ou servir en cuisine (comme l'arachide). Toutefois en Europe, elle est principalement commercialise grille et sale, en tant qu'apritif au mme titre que les cacahutes.

La pistache : La pistache est un fruit sec, produit par un arbuste de climat mditerranen, le pistachier vrai (Pistacia vera L.) de la famille des Anacardiaces. Elle se prsente sous la forme d'une petite graine de couleur verdtre et de saveur douce, loge dans une coque qui s'ouvre quand le fruit est mr. Sur le plan botanique, la pistache est une drupe, pulpe trs mince, noyau scrifi contenant une graine unique. Ce sont les cotyldons de cette graine, vert clair, couverts d'une mince pellicule rougetre, qui sont comestibles.

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Dans ce contexte, au sens de la mcanisation et afin de facilit la tche (la torrfaction), sintroduit notre projet quil sagit dtudier et de concevoir une machine de torrfaction qui rpond notre besoin.

Voil donc une description gnrale de lobjectif de notre projet qui va tre par la suite plus dtaill.

Chapitre II

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Analyse du Besoin

1. Les machines existantes : Lorsquon parle des machines de torrfaction existantes au march, on trouve une grande diversit surtout dans la torrfaction du caf et du cacao. Cette diversit est essentiellement base sur quelques critres tels que : 1

La cadence de production. Le mode fonctionnement. Les accessoires. La consommation de lnergie. Le prix. Etc.

Les critres mentionns ci dessus vont tre ensuite lobjet de notre tude.

Voil donc quelques types de torrfacteurs :

Figure -1-

Figure -2-

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Figure -3Figure -4-

Figure -5-

Critres de comparaisonTechniquesPar Conductio n Schoir

ChauffageRsistan ce lectriqu e Gaz

RemplissageAutomatiq ue Manuel

Figure -1Figure -2Figure -3Figure -4Figure -5-

2. Cahier de charge : On dsire tudier et concevoir un torrfacteur obissant aux conditions mentionnes cidessous : 1

Un tambour tournant : assurer lagitation du produit. Un dispositif de remplissage : assurer lalimentation en produit du tambour. Un moteur lectrique : gnrer le mouvement de rotation. Une variation de vitesse : commander la vitesse de tambour. Une variation de temprature : commander la temprature ambiante dans le tambour. Un systme dvacuation. Chauffage avec du Gaz de ville (Propane).

Recherche du besoin fondamental du projet : Bte Corne

A qui rend-il service ? LUtilisateur

Sur quoi agit-il ? Les crales & les fruits secs

Torrfacteur

Dans quel but existe-til ? Torrfier les crales & les fruits secs.

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Recherche des fonctions de service : Pieuvre

Utilisateur

Crales & Fruits Secs

FP

PRODUIT FS1 Energie FS2

FS3 Scurit

Esthtique

Fonction Principal : Permettre utilisateur de torrfier les crales et les fruits secs. Fonction Secondaires 1 : Consommation modre dnergie. Fonction Secondaires 2 : Plaire lil. Fonction Secondaires 3 : Permettre une utilisation en toute scurit.

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Recherche des fonctions de services : Diagramme FAST

Motorducteur + Remplir le tambour Dplacer le tampon Cble + Deux Galets

Chauffer le tambour

Brleur

Torrfier les crales & les fruits secs

Grer la temprature dans le tambour

Electrovanne + Afficheur Numrique

Agiter le contenu

Mettre le tambour en mouvement de rotation (premier sens)

Motorducteur

Evacuer le contenu

Mettre le tambour en mouvement de rotation (deuxime sens)

Motorducteur

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Changer le sens de rotation

Bote de vitesse

Analyse descendante : SADT

W.E. Commande

W.M. Gaz

Crales non Torrfis

Torrfier les Crales et les fruits secsA-0

Crales TorrfisBruit Chaleur Signalisation

Torrfacteur

W.E. Commande

W.M.

Gaz

1Torrfier le contenu

Grer le systme A1Pupitre

Information

Contenu non Torrfi

Remplir le tambour A2Dispositif de remplissage

Contenu TorrfiChaleur Bruit

A3 Compte renduTambour

A0

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