CODEART asbl

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ETUDE D’UN PRESSOIR A HUILE DE PALMES
DERIVE DU PRESSOIR COLIN
REF. CODEART : PROJET T101
REF. ISF : P87
ESSAIS DU 2 et 3 mai 2002
Table des matières
PRELIMINAIRES ................................................................................................. 4
Analyse du problème ........................................................................................ 5
Hypothèses ........................................................................................................... 6
Modifications proposées en vue de remédier au bourrage
intempestif............................................................................................................ 6
DEUXIÈME SERIE ESSAIS .................................................................................... 7
Essais de cuisson des noix de palmes ........................................................ 7
Remarques préliminaires .................................................................................. 7
Equipement de cuisson ..................................................................................... 7
Processus de cuisson ......................................................................................... 7
Paramètres initiaux ............................................................................................ 8
Paramètres de cuisson ...................................................................................... 8
Observation et commentaires.......................................................................... 8
Essais de Pressage ............................................................................................ 9
Essais N° 1 ............................................................................................................ 9
Configuration de la presse................................................................................ 9
Paramètres initiaux ............................................................................................ 9
Paramètres d’essais ......................................................................................... 10
Résultats obtenus............................................................................................. 10
Rendements ...................................................................................................... 11
Observation et commentaires........................................................................ 11
Essais N° 2 .......................................................................................................... 12
Configuration de la presse.............................................................................. 12
Paramètres initiaux .......................................................................................... 12
Rendements ...................................................................................................... 13
Essais N° 3 .......................................................................................................... 14
Configuration de la presse.............................................................................. 14
Paramètres initiaux .......................................................................................... 14
Rendements ...................................................................................................... 15
Essais de clarification ...................................................................................... 16
Equipement de clarification ............................................................................ 16
ESSAIS DE CLARIFICATION ......................................................................... 17
Rendement ........................................................................................................ 18
Essais de combustion des résidus de pressage.......................................... 18
Essais de pressage des noix de palmiste..................................................... 19
Proposition de modifications et d’essais complémentaires............. 19
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G:\Mes documents tech\T - PROJET CODEART (T)\102-01-1-01 PRESSE BASSE PRESSION HUILE DE PALME\000BDERNIERE VERSION\RAPPORT DES ESSAIS REVU 2007\070328-Rapports de Paul P remis à jour.doc
Amélioration du cuiseur .................................................................................. 19
Amélioration de la presse ............................................................................... 20
Modification de la trémie ............................................................................. 20
Modification du panier.................................................................................. 20
Modification de la commande de serrage du ressort ............................. 20
Modification du bâti.......................................................................................... 21
Conception d'un outillage d'assemblage du panier ................................... 21
Amélioration du clarificateur .......................................................................... 21
Conclusions......................................................................................................... 23
Recommandations pour l’usinage et l’assemblage ............................. 23
Usinage des flasques de la presse ................................................................ 23
Usinage de la vis sans fin ............................................................................... 23
Assemblage et soudage du panier ................................................................ 23
Assemblage du bâti de la presse................................................................... 24
Assemblage de la presse ................................................................................ 24
Liste des figures en annexe ......................................................................... 25
Figures et diagrammes.................................................................................... 25
Schéma des modification proposées......................................................... 25
Photos ............................................................................................................. 25
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PRELIMINAIRES
Dans le cadre de la collaboration entre ISF et CODEART, une ASBL de
droit belge située à Hombourg, une presse à huile de palme a été
construite en 2001.
Lors de ces premiers essais, la configuration suivante a été
expérimentée :
Diamètre externe de la vis sans fin ou diamètre interne du panier :
160mm
Diamètre du tube porte vis sans fin : 75mm
Longueur totale de la vis sans fin : 680mm
Longueur de la vis sans fin amont : 307mm
Longueur de la vis sans fin aval : 354mm
Pas de vis : 84mm
Distance entre les deux portions de la vis sans (zone des
couteaux) : 20mm
Longueur du manchon cylindrique portant les couteaux : 120mm
Nombre de couteaux : 3 couteaux placés à 120°
Longueur du panier : 420mm
Section des barres du panier : 20X10mm
Ecartement entre barres (correspondant à la section de passage de
l’huile) : 1mm
Longueur du manchon cylindrique terminal : néant
Longueur entre extrémité de la vis sans fin et extrémité du panier
(correspondant au tampon de matière pressée, avant évacuation) :
100mm
Pression maximale du ressort (à l’écrasement complet) : 715
kg/30mm(voir courbe de tarage en annexe)1
Moteur d’entraînement de la presse : moteur électrique triphasé
Puissance nominale du moteur d’entraînement : 4kw (coefficient a =
0,78)
Couple de démarrage du moteur : moteur asynchrone classique
Vitesse de rotation du moteur : 1440 t/m
Réducteur (solidaire du moteur) : réduction 25,6
Vitesse nominale de rotation à la sortie du réducteur : 60t/m
Démultiplication par engrenage à chaîne : 15/30 dents
1
ESSAIS DE CHARGE DU RESSORT « VOLUTE »
FLECHES (mm)
CHARGE (Kg)
10
20
30
257
475
715
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Vitesse à vide de la vis sans fin : 30 t/m
Les premiers essais (voir rapport sur les essais du 14 mai 2001) n’ont pas
permis de déterminer une plage de paramètres d’utilisation correspondant
à un fonctionnement stable.
En effet, un blocage de la matière dans le dernier tronçon de la presse,
juste avant le cône de sortie a systématiquement nécessité l’arrêt des
essais.
Analyse du problème
La formation d’un tampon de tourteau à la sortie de la presse est
indispensable pour obtenir une mise en pression des noix de palme dans
le corps du cylindre de pressage. D’ailleurs, la raison d’être du cône
terminal est de créer un obstacle à l’écoulement de la masse de matière
dans le corps de la presse, par un freinage adéquat.
Mais la matière constitutive de ce tampon doit rester suffisamment
malléable pour permettre une évacuation continue des matières
résiduelles, après pressage.
En principe, le tourteau évacué est constitué principalement de fibres et
noix de palmiste. Normalement, les noix de palmiste évacuées doivent
rester entières et ne pas être broyées.
Or le tampon observé lors des premiers essais comportait outre les fibres,
de nombreuses noix de palmiste broyées, le tout aggloméré dans un
magma extrêmement compact, très abrasif et manifestement trop sec
pour permettre une évacuation normale des résidus de pressage. A ce
stade le tampon se transforme en bouchon.
De plus, dès l’apparition du bouchon, l’huile évacuée à l’extrémité du
panier devient sombre et contient manifestement de matières solides
provenant du broyage des coques des noix de palmiste. Ces résidus de
coques de noix de palmiste polluent l’huile extraite et sont difficiles à
extraire lors de la phase de clarification. De ce fait l’huile récoltée, dans
ces conditions, n’est pas de qualité optimale.
Chaque fois, l’élimination de ce bouchon a nécessité le démontage du
système de mise en tension du cône et de celui-ci.
La compacité de la matière constitutive du bourrage a nécessité l’emploi
d’un burin et d’un marteau, pour briser le bouchon de tourteau
Des essais ont été effectués avec différentes mises sous tension initiale du
ressort comprimant le cône de sortie, mais ont tous aboutis au même
résultat, c’est-à-dire la formation d’un bouchon compacte bloquant
l’évacuation des résidus de pressage.
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D’autre part, une montée de la puissance absorbée par le moteur
d’entraînement de la presse est évidemment observée lors de ces
blocages.
Lors de ces essais aucune plage de régimes de fonctionnement continu,
dans des conditions de pressage satisfaisantes n’a pas put être déterminé.
De plus les interruptions intempestives du processus de pressage sont
néfastes pour la productivité du système.
Enfin, à terme le caractère très abrasif du tourteau obtenu dans ces
conditions risque en plus d’entraîner une usure prématurée de la presse.
Hypothèses
Il semble que la formation d’un bouchon de tourteau résulte d’une
longueur trop importante de la zone terminale d’évacuation des déchets.
Un freinage excessif des fibres et des noix de palmiste entraîne une
montée en pression suffisante pour provoquer l’éclatement des noix de
palmiste. Ces débris, très abrasifs augmentent encore la friction dans le
manchon terminal.
Or, dans la configuration adoptée pour ces premiers essais, la vis sans fin
n’est plus active à ce niveau et la matière n’est plus poussée que par un
nouvel arrivage de tourteau s’agglomèrent en une masse de plus en plus
compacte. La friction devient alors telle que toute possibilité d’évacuation
du tourteau, par l’espace entre le cône et le manchon terminal, devient
impossible et qu’un démontage devient indispensable.
A ce stade, la compacité du tourteau nécessite un débouchage à coups de
burin.
Modifications proposées en vue de remédier au bourrage
intempestif
En vue de résoudre le problème de bourrage et de déterminer une plage
de fonctionnement continue tout en permettant l’extraction d’une huile de
qualité et avec un niveau de performance satisfaisant, il a été proposé de
réduire de 150 à 200 mm la longueur du panier.
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DEUXIÈME SERIE ESSAIS
Essais de cuisson des noix de palmes
Remarques préliminaires
1-Contrairement à ce qui est pratiqué sur places, les noix ont été livrées
égrappés.
En conséquence, les opérations de d’égrappage n’ont pas put être
expérimentées lors des essais du 5 mai 2002.
2-En vue de conserver la fraîcheur des noix et surtout d’éviter toute
fermentation nuisible au processus de pressage les noix ont été congelées
dès leur livraison, ce qui explique la durée anormalement longue de la
cuisson. Toutefois, les observations faites en cours de cuisson n’ont
montré aucune altération des noix due à la congélation et après cuisson
les noix étaient dans le même état que lors des essais de l’année
précédente.
Equipement de cuisson
L’équipement de cuisson est constitué deux fûts à huile en tôle, emboîtés
l'un dans l'autre (diamètre : 600mm, hauteur : 120mm)
A environ 30 cm du fond du fût, une ouverture est pratiquée pour
permettre la vidange de l’eau de cuisson et des résidus éventuels. Ce bec
peut également servir de trop plein en cours de cuisson.
Une grille amovible, en fils d’acier, à mailles suffisamment fines (10 mm X
10mm) pour ne pas laisser passer les noix de palmes, est disposée à
environ 30 cm du fond du fût.
Un simple couvercle ferme le dispositif et évite l’évaporation inutile de
l’eau.
Le fût repose sur un support (en l’occurrence des blocs de béton).
Une source de chaleur adéquate est positionnée sous le fût.
Lors des essais un brûleurs à gaz butane (réchaud de grande puissance –
dia des 2 cercles de flamme sont de 125 et 145mm) a été utilisé (mais
toute autre source de chaleur, comme un brûleur à pétrole, un foyer à
combustible solide, etc. peut être utilisée à condition que la puissante
dégagée soit suffisante pour chauffer le volume de noix aux environ de 70
à 80°C.
Une isolation thermique, constituée, pour ces essais, d’une simple bande
de fibres de verre, enveloppant le fût complète l’installation.
Processus de cuisson
De l’eau est introduite dans le fond du fût, sous la grille.
Une quantité suffisante de noix de palme est placée au-dessus de la grille
(en principe jusqu’à remplir le fût).
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L’ébullition de l’eau provoque la cuisson à la vapeur des noix.
Une durée suffisamment longue de cuisson des noix est nécessaire pour
opérer les transformations facilitant l’extraction par pressage à chaud.
Paramètres initiaux
Pour les essais effectués lé 5 mai 2002 environ 90 Kg de noix ont été
chargés dans le fût.
Comme signalé antérieurement, ces noix avaient été congelées pour
éviter leur dégradation éventuelle entre la date de livraison et la date des
essais.
Paramètres de cuisson
Puissance calorifique du réchaud : environ 12 kW.
Durée de cuisson : environ 5 heures
Température de fin de cuisson, observée dans la partie supérieure
de la charge : environ 100°C
Observation et commentaires
Les noix sont devenues relativement moles et grasses au contact.
L’odeur dégagée est agréable.
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Essais de Pressage
Essais N° 1
Configuration de la presse
Lors de cet essai, la configuration suivante a été expérimentée :
Diamètre externe de la vis sans fin ou diamètre interne du
panier : 160mm
Diamètre du tube porte vis sans fin : 75mm
Section de passage des produits pressés : pi x (1602752)/4=15688mm2=157cm2
Longueur totale de la vis sans fin : 680mm
Longueur de la vis sans fin amont : 307mm
Longueur de la vis sans fin aval : 254mm
Pas de vis : 84mm
Distance entre les deux portions de la vis sans (zone des
couteaux) : 20mm
Manchon cylindrique porte couteaux. Le manchon cylindrique porte
couteaux a été supprimé pour réduire la longueur de la zone du
tampon Trois portes couteaux ont été soudés directement en place
dans le panier à 50mm de l’extrémité aval du panier
Nombre de couteaux : 3 couteaux placés à 120°
Longueur du panier : 450mm
Section des barres du panier : 20X10mm
Ecartement entre barres (correspondant à la section de passage de
l’huile) :1,5mm
Longueur du manchon cylindrique terminal : 75mm
Longueur entre extrémité de la vis sans fin et extrémité du manchon
cylindrique terminal (zone du tampon de tourteau) : 104mm
Moteur d’entraînement de la presse : moteur électrique triphasé
Puissance nominale du moteur d’entraînement : 4kw (coefficient a =
0,78)
Couple de démarrage du moteur : moteur asynchrone classique.
Vitesse nominale de rotation du moteur : 1440t/m
Réducteur (solidaire du moteur): rapport de réduction : 25,6
Démultiplication : 15/30 dents
Pré tension initiale du ressort (longueur du ressort : 76,7mm,
correspondant à l’écrasement initial de 0mm, c’est-à-dire vis serrée
en contact du ressort, sans effort additionnels) : 0 Kg
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Longueur du manchon cylindrique d’extrémité : 75mm
Paramètres d’essais
Presse lancée à vide, sans matière ni tampon de tourteau
Vitesse de rotation de la vis sans fin, en cours de pressage : non
mesurée
Poids de noix chargées au cours de l’essais : 31,5 Kg
Température des noix au moment du chargement dans la presse :
environ 80°C
Puissance électrique presse tournant à vide: courrant mesuré sur
une phase :2,3 Amp
Calcul de la puissance consommée à vide: P= racine
3x380x2,3x0,8 = 1,2 kW soit environ 0,87 ch
Puissance électrique presse tournant en charge :
Courrant moyen mesuré sur une phase : 3,3Amp
Courrant maximum mesuré sur une phase : 4Amp
Puissance moyen : P= racine3x380x3,3x0,8= 1,7 kW soit
environ 1,2 ch
Puissance maximum : P=racine3x380x4x0,8= 2,1 kW soit
environ 1.5 ch
Distance initiale à vide mesurée entre la face plane du cône et la
face interne de la bride porte vis de pression : 86,7mm
Distance en charge mesurée entre la face plane du cône et la face
interne de la bride porte vis de pression : 54,7mm
Flèche du ressort mesurée en charge : 86,7-54,7=32,0mm
Tension du ressort, correspondant à une flèche de 32mm :±780kgs
Estimation de la contre pression crée dans le bouchon de
tourteau :780 :15,7=49,7kgs/cm2
Durée totale de l’essais : 3,45 min
Résultats obtenus
Un pressage continu a été observé, avec un écoulement continu d’huile et
une évacuation régulière du tourteau.
Mais il faut toutefois noter que l’évacuation du tourteau se fait par à
coups, en fonction de le taille des noix de palmiste à évacuer.
L’huile recueillie est de bonne qualité, de couleur ambrée (à chaud) et de
bonne fluidité.
Il faut toutefois noter un léger passage de fibre dans la dernière partie du
panier.
Le tourteau semble encore contenir une certaine quantité de matière
grasse.
Lors de cet essai, il a été noté que les noix de palmiste, évacuées avec le
tourteau étaient entières.
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Après arrêt du moteur et démontage du cône d’extrémité, le tampon de
tourteau a été enlevé facilement.
D’autre part, les effets de torsion qui avaient été observés lors des
premiers essais n’ont pas été visibles au cours de cet essai.
Rendements
Sur 31,5 Kg de noix chargées dans la presse, 12,6 Kg d’huile brute ont été
récupérés ainsi que 15,2 Kg de tourteau (tampon inclus).
Il reste donc 31,5-(12,6+15,2)=3,7Kg de matière coincée dans les organe
de la presse.
Le temps de pressage de ces 31,5Kg de noix a été de 3,45min.
On peut en conclure que une capacité horaire de pressage d’environ
500Kg/h a été atteinte.
Le rendement en huile brute a été de 12,6/31,5=0,4 soit 40%
L’huile extraite ne s’écoule pas dans la première longueur du panier, ce
qui semble indiquer que la pression atteinte dans la presse ne devient
suffisante pour extraire l’huile des noix qu’à partir d’un parcours de 6 150
à 200mm au-delà du début du panier.
On peut conclure qu’il serait préférable de remplacer le premier tronçon
de la presse par d’un manchon cylindrique plein, mais équipé des trois
couteaux, comme dans le premier design.
La réduction de longueur devant se faire sur le panier lui-même.
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Essais N° 2
Identique à la configuration du première essais sauf :
Pré tension initiale du ressort (longueur du ressort :76,7mm,
correspondant à l’écrasement initial de 0mm, c’est-à-dire vis serrée
en contact du ressort, sans effort additionnels) : 0 Kg
Presse lancée à vide, sans tampon de tourteau mais avec la matière
(3,7Kg) encore contenu dans la presse après le premier essai.
mesurée
environ 80°C
une phase :2,8 Amp.
Calcul de la puissance consommée à vide: P=racine
3x380x2,8x0,8= 1,5 kW soit environ 1,1 ch
Courrant moyen mesuré sur une phase: 4,4Amp
Courrant maximum mesuré sur une phase: 4,6Amp
Puissance moyen : P=racine3x380x3,5x0,8= 1,85 kW soit
environ 1,35 ch
Puissance maximum : P=racine3x380x4,6x0,8= 2,4 kW soit
environ 1,75 ch
Tension du ressort, correspondant à une flèche de
28,5mm :±690kgs
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Résultats obtenus
Les résultats obtenus sont analogues à ceux du premier essai
Toutefois le tourteau obtenu cette fois est beaucoup plus sec et ne semble
plus contenir beaucoup de matière grasse.
Rendements
récupéré ainsi que 14,8 Kg de tourteau.
Toutefois, lors de cet essai, le tampon a été laissé en place en vue de
l’essai suivant.
En tenant compte des 3,7Kg de matière laissés dans la presse lors du
premier essais, il reste donc après le deuxième essais 3,7+32,7(15,8+14,8)=5,8 Kg de matière coincée dans les organes de la presse
(tampon d’extrémité inclus).
Le temps de pressage de ces 32,7 Kg de noix a été de 2,15min.
Le rendement en huile brute a été de 15,8/32,7=0,48 soit 48%
Les observations sont analogues à celles du premier essai.
Toutefois, l’augmentation du rendement corrobore l’observation effectuée
sur l’état du tourteau qui est plus sec que lors du premier essai.
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Essais N° 3
Identique à la configuration du deuxième essais :
Pré tension initiale du ressort (longueur du ressort : 57,0mm,
correspondant à un écrasement initial de 30 mm, c’est-à-dire vis
serrée avec un effort initial de : 715 Kg
Presse lancée avant remplissage, mais avec tampon de tourteau et
avec la matière encore contenue dans la presse après le deuxième
essai soit un total de 5,8 Kg
mesurée
environ 70°C
une phase :3,2 Amp
Calcul de la puissance consommée à vide
P=v3*380*3,2*0,8= 1,7 kW soit environ 1,2 ch
Courrant moyen mesuré sur une phase :4,2Amp
Courrant maximum mesuré sur une phase :5,3Amp
Puissance moyen : P=racine3x380x4,2x0,8 = 2,2 kW soit
environ 1,6 ch
Puissance maximum : P=racine3x380x5,3x0,8= 2,8 kW soit
environ 2 ch
Distance en pré-charge mesurée entre la face plane du cône et la
Flèche du ressort mesurée en pré-charge : 86,7-58,5=28,5mm
Pré-tension du ressort, correspondant à une flèche de
28,5mm :±690kgs
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Tension du ressort, correspondant à une flèche de 32mm :±1040kgs
Résultats obtenus
Les résultats obtenus sont analogues à ceux du deuxième essai.
Le tourteau obtenu cette fois est encore plus sec et ne semble plus
contenir beaucoup de matière grasse.
Cependant, certaines noix de palmiste sont brisées, ce qui indique
que la pression est trop importante et que la pré-tension du ressort est
trop forte pour obtenir un fonctionnement optimal.
L’augmentation de la puissance consommée par le moteur montre que la
pré-tension du ressort entraîne des efforts plus importants dans la presse.
Toutefois, aucun blocage du tampon n’a été observe et le fonctionnement
a été continu comme lors des deux premiers essais.
Le réglage idéal se situe donc à un niveau de pré-tension du ressort
compris entre 300 Kg et 500 Kg, correspondant à une contre pression
dans le bouchon de tourteau de l’ordre de 40 à 50 kg.
Au-delà, les noix de palmiste sont susceptibles de se briser. Les coques
brisées de noix de palmiste constituent des particules abrasives qui ont
une tendance très nette a former un bouchon l’agglomération en une
masse très compacte. Cette masse est susceptible de bloquer l’évacuation
du tourteau est perturbée et nécessiter un arrêt de la presse. Compte
tenu de la compacité de cette masse, le débouchage peut être difficile.
Rendements
récupérés ainsi que 9,8 Kg de tourteau évacué par l’extrémité de la
presse, auxquels il faut ajouter 3,6 Kg de tourteau retirés au niveau du
tampon, après démontage du cône terminal.
En tenant compte des 5,8 Kg de matière laissés dans la presse après le
deuxième essais, il reste donc après le troisième essais (5,8+25,7)(15,8+9,8+3,6)=2,3 Kg de matière coincée dans les organes de la presse.
Le temps de pressage de ces 25,7 Kg de noix a été de 1,35min.
Le rendement en huile brute a été de 15,8/25,7=0,61 soit 61%. Mais ce
calcul ne tient pas compte des noix présentent à la fin du deuxième essais
et le rendement calculé ici est vraisemblablement trop élevé.
Pour obtenir des valeurs plus exactes du rendement et de la capacité de
production de la presse, il faudrait effectuer des essais en continu sur de
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beaucoup plus grandes quantités de noix. Toutefois, même si les valeurs
calculées suite aux essais ci-dessus ne sont pas totalement exactes, elles
indiquent clairement que la capacité de production de la presse
développée par l’association ISF-CODEART et les rendements en huile
brute obtenus sont très encourageants.
Essais de clarification
Le but de la clarification est de purifier l’huile brut de pressage de toutes
les impuretés qu’elle contient : morceaux de fibres, pulpe de la chaire de
noix, etc.
Le procédé utilisé est basé sur une décantation à chaud de l’huile brute de
pressage.
Il est en effet nécessaire de réchauffer l’huile brut de pression en vue de
cette décantation, car l’huile de palme a tendance à se figer à moins de 40
degré centigrade, ce qui rend impossible toute séparation des différents
composants de l’huile brute de pressage.
De plus, une cuisson à plus de 70°C a l’avantage de stériliser l’huile
raffinée obtenue, par effet thermique sur les éventuels éléments
susceptibles de rancir rapidement l’huile.
Equipement de clarification
Le clarificateur utilisé lors de ces essais, était composé d’un fût à huile
d’environ 80 cm de haut et de 60 cm centimètres de diamètre. Ce fût est
équipé à sa base d’un robinet de section suffisante pour permettre
l’évacuation de l’eau de chauffe et des résidus de clarification : pulpes,
fibres, etc.
Un tube plongeant sous la masse en cours de cuisson, permet de
réalimenter la masse en ébullition par le dessous, sans perturber la
décantation qui s’opère en surface.
Un récipient collecteur, placé au centre du fût, est destiné à recueillir
l’huile clarifiée.
Dans la version expérimentée, ce récipient était constitué d’un simple
cylindre en tôle, équipé d’un fond plat et ne comportait pas d’évacuation
de l’huile clarifiée par le bas. L’huile clarifiée a dû être prélevée au moyen
d’une simple louche, avec l’inconvénient que des particules de matière
entraînées lors du passage de l’huile clarifiée au-dessus du bord du
récipient collecteur ont été prélevées avec l’huile clarifiée.
Dans une version ultérieure, il est prévu de remplacer ce cylindrique par
un récipient cylindrique terminé par un cône relié à un tuyau d’évacuation
de l’huile clarifiée traversant la paroi du fût principal. Ce tuyau sera munis
d’un robinet afin de permettre un soutirage, par le bas, de l’huile clarifiée,
ceci afin d’éviter d’entraîner les éventuelles impuretés qui seraient
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passées avec l’huile clarifiée, par-dessus le bord du récipient collecteur.
Dans ce cas, il suffit d’éliminer régulièrement les particules non désirables
de la surface au moyen d’une simple épuisette.
Lors des essais, le chauffage était assuré par une rampe de brûleurs à
gaz, mais tout autre moyen de chauffage peut évidemment être utilisé,
comme par exemple un brûleur à pétrole, un foyer à combustible solide,
etc.
Une simple bande de fibres de verre, enveloppant le fût fait office
d’isolation thermique.
Lors de la décantation d’huile clarifiée, plus légère, remonte au-dessus de
la masse. Dès que la couche d’huile clarifiée devient suffisante il est
possible de la recueillir dans le récipient central, simplement en ajoutant
de l’eau par le tube plongeur, à fin d’augmenter le niveau de façon à ce
que l’huile clarifiée puisse s’écouler doucement dans le récipient
collecteur. Ce processus doit toutefois être effectué avec précaution pour
éviter tout débordement intempestif, qui aurait pour résultat d’entraîner
des résidus solides dans le récipient collecteur.
ESSAIS DE CLARIFICATION
Le clarificateur a été chargé en eau de façon à ce que le niveau soit de 5 à
8 cm inférieur à celui du bord supérieur du récipient collecteur.
28,4 Kg d’huile brute de pressage ont été introduits dans l’eau en cours de
chauffe.
Cette huile à environ 20°C était figée et compte tenu du diamètre
insuffisant de conduit de remplissage a dû être introduite par le dessus.
Trois heures ont été nécessaires pour l’amener à une température
d’environ 75 °C
Dès que l’huile a commencé à se fluidifier, une écume de couleur
jaune/brun est remontée à la surface. Une opération d’écumage manuelle
à l’aide d’une écumoire de ménage a été entreprise.
Après écumage, de l’huile fluide et de couleur ambrée a commencé à
surnagé la surface de l’eau.
Quand la quantité d’huile a été jugée suffisant (épaisseur de la couche
d’huile estimée à 620mm) pour permettre une décantation, le niveau de
l’huile a progressivement été élevé, jusqu’à atteindre le niveau du bord
supérieur du récipient collecteur, par addition d’eau dans le clarificateur.
L’huile clarifiée s’est alors lentement écoulée par-dessus du bord supérieur
du récipient collecteur.
Toutefois, des particules de matière indésirable ont également été
entraînées avec l‘huile et ont surnagé au-dessus de la surface de l’huile
contenue dans le récipient collecteur.
Un écumage manuel de la surface de l’huile clarifiée a été nécessaire.
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De l’huile d’une belle couleur ambrée et d’une grande pureté a été
collectée dans le récipient collecteur.
Après refroidissement, cette huile se fige sous l’aspect d’une cire
jaune/orange, assez consistante.
Rendement
Les 28,4 Kg d’huile brute de pressage traité ont permis de récolter 21,4
Kg d’huile clarifiée soit un rendement de clarification de 75%.
Ces 28,4 Kg d’huile brute de pressage proviennent du pressage de 64,2
Kg de noix de palme, soit un rendement global de 33%, par rapport au
produit de base.
Toutefois, le rendement réel est plus élevé car d’une part l’équipement de
collecte de l’huile clarifiée n’a pas permis de récolter toute l’huile clarifiée,
d’autre part, les quantités relativement faibles de matières traitées n’ont
pas permis de réaliser un processus continu de clarification et une assez
importante partie de l’huile clarifiée est restée dans le compartiment
bouilleur du clarificateur. Avec des quantités plus importantes les pertes
inhérentes au processus de clarification auraient été relativement moins
importante.
Néanmoins, les résultats obtenus sont prometteurs et démontrent que le
système est fonctionnel.
Essais de combustion des résidus de pressage
L’objectif des essais de combustion des résidus de pressage était d’évaluer
la possibilité de récupérer les résidus de pressage en vue fournir un
combustible d’appoint, utilisable pour les opérations de cuisson et de
clarification
Ces résidus de pressage constitués de tourteau représente environ 55%
du poids des noix traitées et pourraient le cas échéant constituer une
source de combustible solide d’autant plus appréciable que les difficultés
d’approvisionnement en combustible sont importants dans certaines
régions déshéritées et que le problème de déforestation devient souvent
dans ces mêmes régions.
L’essai de combustion a simplement constitué en une évaluation
sommaire de la possibilité d’obtenir une combustion régulière au départ
de tourteau brut de pressage.
A cet effet, une combustion sur une grille métallique a été expérimentée,
avec des déchets de pressage brut.
La mise à feu de ces déchets a été laborieuse, compte tenu de la forte
teneur en eau du tourteau, humidité provenant du procédé de cuisson.
La conclusion de cet essai sommaire est qu’il est possible d’alimenter un
foyer à combustible solide avec les résidus du pressage des noix de
palme, mais à condition de procéder à un séchage préalable du tourteau.
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Une étude de rendement de l’opération de récupération de ces résidus
devrait être entreprise pour évaluer avec précision le pouvoir calorifique
de ce genre de combustible.
D’autres usages du tourteau, comme l’alimentation d’animaux de petit
élevage pourraient également être envisagés.
Essais de pressage des noix de palmiste
Moyennant le choix d’un réglage adéquat de la tension du ressort, la
pression exercée sur le tourteau notamment dans la partie terminale de la
presse, n’est pas suffisante pour briser la coquille des noix de palmiste
contenues dans les noix de palme.
Or, ces noix de palmiste peuvent également être pressées pour obtenir
une huile de qualité utilisable notamment en cosmétologie.
Toutefois, l’extraction d’huile de palmiste suppose d’une part la séparation
des noix palmiste de la pulpe et des fibres présentes dans le tourteau,
d’autre part le pressage des noix de palmiste au moyen d’une presse
haute pression.
L’exploitation de cette ressource nécessiterait des développements
complémentaires, qui ne sont pas envisagés dans le cadre de la présente
étude.
Proposition de modifications et d’essais complémentaires
Amélioration du cuiseur
REMARQUE IMPORTANTE : Si des fûts de récupération sont utilisés pour
fabriquer le cuiseur, il est impératif de les débarrassés de toutes traces de
peinture. Avant mise en service, ce type d’équipement doit faire l’objet
d’un nettoyage rigoureux, afin d’éviter toute possibilité de contamination
de l’huile par des composants nuisibles à la santé des consommateurs.
Le cuiseur expérimenté ne permet pas de travailler en continu, car le
chargement et l’évacuation de noix de palme s’effectue par le haut du fût.
Or les noix du fond de la charge sont cuites plus rapidement que celles du
dessus de cette charge.
Le remplacement de la grille horizontale par une grille inclinée et la
création d’une trappe d’évacuation au bas de cette grille permettrait de
soutirer les noix cuites par le fond de la charge. Une ré-alimentation par le
dessus permettrait ensuite de rétablir la charge
Dans ce cas, il serait intéressant de remplacer la grille en fils par une tôle
perforée ou mieux par une tôle comportant des fentes allongées pour le
passage de la vapeur, mais de section telle que les noix de palme ne
puissent pas les traverser ni s’y accrocher.
Cette tôle pourrait être incurvée en forme de demi-entonnoir de façon à
faciliter au maximum le flux des noix.
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Pour des installations de pressage semi-industrielles comportant de
nombreux cuiseurs, il serait intéressant d’envisager une production de
vapeur dans une chaudière séparée des cuiseurs. La distribution de
vapeur étant alors assurée par des conduites isolées. Une telle installation
offrirait un meilleur rendement et permettrait un travail en continu.
Amélioration de la presse
Modification de la trémie
La fixation de la tôle cintrée constituant la trémie doit être améliorée par
la fixation par soudage de plats cintrés sur les faces intérieurs des deux
flasques en tôle forte. Ces plats doivent épouser la forme de la trémie tout
en permettant facile de cette tôle.
Modification du panier
Créer une zone de mise en pression des noix de palme, à la sortie de la
trémie.
Pour créer cette zone, un manchon cylindrique plein d’environ 100mm
sera placé à la sortie de la trémie. Ce manchon sera équipé de trois
orifices filetés, destinés à recevoir les couteaux, orifices disposés à
l’aplomb de la discontinuité de la vis sans fin (en fait ceci constitue un
retour au design initial).
La zone de pressage sera raccourcie. A cet effet le panier, constitué de
barres de section rectangulaire sera ramené à une longueur d’environ
300mm.
La zone de pressage sera suivie d’une zone tampon constituée d’un
manchon cylindrique plein, destiné à recevoir le tourteau après pressage.
La fonction de cette zone est de créer un tampon de tourteau assez
important pour permettre une élévation de la pression dans la zone de
pressage mais assez fluide pour permettre une évacuation régulière du
tourteau à travers l’espace défini par le cylindre du manchon et le cône de
pressage.
L’optimalisation de cette zone tampon est essentielle pour le bon
fonctionnement de la presse et les essais ont montré qu’une longueur de
100mm permet d’obtenir des résultats satisfaisants.
Modification de la commande de serrage du ressort
Les bras de levier de la vis de serrage du ressort doivent être agrandis
(rayon ± 300mm).
L’expérience a montré qu’il serait également judicieux de compléter ces
bras par un volant tubulaire, afin d’éviter l’utilisation de rallonges et le
risque de briser l’appareil par des efforts trop importants.
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Modification du bâti
La géométrie du bâti doit être re-dessinée en vue de faciliter l’écoulement
de l’huile (élimination ou repositionnement des éléments de structure sur
la trajectoire de l’huile).
Des supports supplémentaires doivent être prévus pour mieux solidariser
l’extrémité du panier au châssis.
Les tiges filetées utilisées sur le prototype doivent être remplacées par des
tirants permettant un montage plus facile, avec un respect systématique
de l’écartement des éléments à assembler.
Conception d'un outillage d'assemblage du panier
L'assemblage du panier est une opération délicate car l'écartement entre
toutes les barres doit être identique et correspondre à l'écartement
sélectionné.
Cette opération est difficile car à ce stade, les barres ne sont pas fixées.
Pour cette raison, un touret de montage a été conçu (voir plans en
annexe) pour faciliter l'assemblage et la soudure des barres sur les brides
d'extrémité du panier.
Le réglage de l'inter distance entre barres est réalisé grâce à deux
couronnes de positionnement pourvues chacune d'un nombre d'écrous de
positionnement identique au nombre de barres. Ces écrous sont disposés
radialement et l'angle entre deux écrous voisin correspond à 360° divisé
par le nombre de barres. Chaque écrou est terminé par un petit pointeau
cylindrique.
Chaque barre est munie à ses deux extrémités d'un petit trou cylindrique,
destiné à recevoir le pointeau de l'écrou correspondant à sa localisation.
Lorsque toutes les barres sont positionnées, des colliers de serrage sont
mis en place. Ensuite, les écrous sont desserrés et les couronnes de
positionnement sont écartées de façon à permettre le soudage des barres
sur les couronnes terminales.
Un petit outil d'aide au forage des trous de positionnement dans les barres
vient compléter l'outillage destiné à faciliter la réalisation des paniers.
Ces outils ont été conçus de façon à être réutilisables un grand nombre de
fois.
Amélioration du clarificateur
Les principales améliorations à apporter au clarificateur sont :
Installation d’un récipient collecteur d’huile clarifiée composé d’une
partie cylindrique et terminée par un cône relié à un tuyau
d’évacuation de l’huile clarifiée traversant la paroi du fût principal.
Ce tuyau sera raccordé à un tuyau traversant la paroi du fût, celui-ci
sera muni d’un robinet afin de permettre un soutirage aisé de l’huile
clarifiée par le bas. Un système de raccord rapide permettra de
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solidariser le tuyau de soutirage du récipient collecteur avec le tuyau
traversant le fût.
Augmentation de la section d passage du tube plongeur, afin de
permettre une alimentation facile en huile brute (éventuellement
figée).
Installation éventuelle d’une alimentation en eau avec robinet, dans
le bas du fût (non indispensable)
Installation d’un manchon en fin treillis au sommet de récipient
collecteur devrait être essayé en vue de
Afin de permettre un nettoyage aisé du fût, tous les équipements internes
seront amovibles.
A cette fin le récipient collecteur sera monté sur des pieds permettant un
positionnement aisé dans le fût mais ne sera pas soudé à celui-ci.
Le fond du fût étant soumis à une détérioration relativement rapide par
suite du contact avec les flammes du système de chauffage, le fait que les
éléments internes soient amovibles constitue un avantage non
négligeable, car ces éléments peuvent alors être facilement récupérés et
repositionné dans un nouveau fût.
REMARQUE IMPORTANTE: Si des fûts de récupération sont utilisés pour
fabriquer le cuiseur, il est impératif de les débarrassés de toutes traces de
peinture. Avant mise en service, ce type d’équipement doit faire l’objet
d’un nettoyage rigoureux, afin d’éviter toute possibilité de contamination
de l’huile par des composants nuisibles à la santé des consommateurs.
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Conclusions
La deuxième série d’essais a permis :
De vérifier la faisabilité de la cuisson des noix de palme avec un
équipement de base assez simple et facile à réaliser dans de régions
où les équipements industriels sont réduit.
de définir une plage de fonctionnement continu de la presse tout en
garantissant des rendements similaires voir meilleurs que ceux
décrits dans la littérature. Les modifications proposées devraient
aboutir à un équipement performant tout en étant facile à réaliser
et à entretenir dans des régions où les équipements industriels sont
limités.
de vérifier la faisabilité de la clarification de l’huile par barbotage
dans de l’eau chauffée à ±80°C et par décantation dans un
équipement facile à réaliser.
Recommandations pour l’usinage et l’assemblage
Usinage des flasques de la presse
Les trois flasques de la presse seront découpées hors de tôles épaisses,
fraisées à la forme rectangulaire.
Les trous pour les tirants seront percés sur une foreuse à colonne.
Les trois flasques seront assemblées provisoirement par quatre boulons
puis l’ensemble sera monté sur un tour.
Les orifices correspondant aux logements des roulements et du passage
de la vis sans fin seront usinés en veillant à obtenir la meilleure
concentricité possible.
Usinage de la vis sans fin
La spirale de la vis sans fin sera soudée sur le tube porte vis.
Après soudage, une opération de rectification du diamètre extérieure de la
vis sera nécessaire. Pour procéder à cette opération, le tube sera
positionné sur un tour, avec contre-pointe et une passe sera effectuée
tout le long de la vis jusqu’à obtention du diamètre extérieur correcte.
Assemblage et soudage du panier
L’assemblage du panier est une opération relativement difficile car il faut
assembler toutes les barres avec un écartement bien précis.
Pour faciliter cette opération, un touret de montage a été conçu. Ce touret
est composé d’un support, d’un axe, de trois flasques de montage (deux
flasques pour positionner les brides d’extrémité du panier et une bride
central) et de deux brides de positionnement des barres.
Les brides de positionnement des barres ont un diamètre interne
légèrement supérieur au diamètre extérieure du panier et sont munies
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d’autant de trous forés radialement qu’ y a de barres. Chaque trou radial
est muni d’un filetage destiné à recevoir un pointeau de centrage des
barres.
Les trois flasques sont enfilées sur l’axe ainsi que les deux brides de
positionnement des barres et les deux brides d’extrémité du panier.
Les barres sont munies aux deux extrémités de trous de centrage. Ces
trous de centrage sont forés au moyen d’un outillage (pince) permettent
de garantir un positionnement précis.
Les barres sont enfilées entre les flasques d’assemblage et les brides de
positionnement des barres. Lorsque toutes les barres sont introduites, les
flasques sont serrées au moyen de deux tiges filetées, de façon à réduire
les jeux longitudinaux, puis les pointeaux sont boulonnés à travers chaque
bride de façon à centrer chaque extrémité de chaque barre dans une
position angulaire précise, afin d’obtenir l’écartement souhaité. Les
écartements sont alors vérifiés au moyen d’une jauge d’épaisseur calibrée.
Ensuite des colliers de serrage sont installés entre les deux brides de
positionnement des barres, de façon à bloquer fermement les barres sur
les flasques de montage. Une des brides de positionnement des barres est
alors déboulonnée et glissée sur le côté de façon à dégager la zone à
souder (cette bride sera positionnée contre le support de l’axe, aussi loin
que possible pour éviter les projections de soudage et sera protégé de ces
projections par un drap humide ou une tôle mince). Le soudage extérieur
des barres sur la bride d’extrémité correspondante est alors effectué en
faisant tourner le touret autour de son axe.
Quand toutes les barres d’une extrémité du panier sont soudées, on
procède de la même façon pour l’autre extrémité.
Ensuite ont déposera le panier du touret et ont procédera aux opérations
de soudage interne des barres sur leurs brides d’extrémités respectives.
Après soudage, le panier sera positionné sur un tour en vue de rectifier les
diamètres intérieurs et extérieurs au niveau des soudures.
Assemblage du bâti de la presse
Le bâti de la presse est constitué de profilés assemblés par soudage.
Assemblage de la presse
Les deux flasques principales de la presse (correspondant à la zone de la
trémie) seront assemblées sur le bâti par boulonnage des cornières sur le
bâtit, la goulotte sera fixée entre les deux flasques. Ensuite l’axe de la vis
sans fin sera positionné. Le pignon d’entraînement de la vis sera
positionné. La flasque externe sera ensuite mise en place ainsi que les
tirants qui solidarisent les trois flasques.
La vis sans fin sera montée sur son axe.
Le manchon avec les couteaux et la bride correspondant, puis le panier et
la bride correspondante ainsi que le manchon terminal ainsi que la bride
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terminale seront montés et fixés par les tirant s longs et solidarisés par
boulonnage de la cornière sur le bâtit.
Ensuite le cône, le ressort et la bride avec la vis de réglage de pression
seront montés.
Puis la trémie sera installée.
Enfin, l’ensemble sera raccordé au moteur.
Liste des figures en annexe
Figures et diagrammes
Courbe de tarage du ressort
Schéma des zones de pressages
Plans modifiés de la presse
Plans du touret de montage et soudure des panier
Plans de la pince de forage des extrémités de barres pour panier
Schéma des modification proposées
Schéma de cuiseur
Schéma modifié du clarificateur
Photos
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CODEART asbl
RESSORT VOLUTE UTILE
CCI' 1101)-0 1241173-40
'I'.V.A.: TZI: 4 1J.583.056
ESSAIS DE CHARGE
CODEART
VlrM MMNlref: 2002101 72310480/1
Essais de charge sur volute HL:87 mm
Flecha mm
Charge Kgs
A 1 Ressort s p l r a l e : 8x40
Mot i e r e
Designations
Rp Nb
Code
I
EBB
Dote Creo:
CUDEART
Dess i ne
Renploce
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Destinotoires
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PRESSE A HUILE
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27/04/2000
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PH/O2 1
SPECIFICATIONS ARE SCIBST TO CHAW€ WITHOUT NOTICE
CODEART asbl
ESSAI PRESSAGE 2 et 3 MAI 2002
CODEART asbl
ESSAI PRESSAGE 8 JUIN 2004
CODEART asbl
ESSAI DE CUISSON 14 MAI 2001
CODEART asbl
RAPPORT D’ESSAI DE LA PRESSE
CONTI NUE A VIS
14 MAI 2001
ESSAI DE LA PRESSE A HUILE DE PALME
CONTINUE A VIS DE CODEART/ ISF
14 MAI 2001
Par TOURE Diaretou et LOOZEN Roger, membres ISF
Introduction
I.
Procédés d’extraction de l’huile de palme
I.1. Stérilisation et cuisson
I.2. Egrappage
I.3. Pressage
I.4. Clarification
II.
Principes de fonctionnement de la presse Colin
II.1. Schéma
II.2. Rôle des différents éléments
III.
Essai de la presse CODERAT / ISF du 14 mai 2001
III.1. Cuisson et stérilisation
III.2. Pressage
III.3. Problèmes rencontrés lors du pressage
III.4. Analyse des spécifications données par les constructeurs
IV.
Conclusions
Rapport essai de la presse mono–vis à huile de palme CODEART / ISF – 14 mai 2001
Introduction
Le palmier à huile (Elaeis Guineensis) est une sous espèce de palmier originaire d’Afrique.
Ses fruits ovoïdes, qui se présentent sous forme de régime, sont de trois types dont seulement
deux sont transformables. Le fruit de type DURA contient 70% de noix et 30% de pulpe, répartie
n 16.5% d’huile, 7.5% de solide et 6% d’eau. Le fruit de type TENERA est pour sa teneur en huile
beaucoup plus intéressant puisque ses 74% de pulpe comprennent 47.5% d’huile, 13.5% de solide et
13% d’eau ; le reste, 26%, est la noix.
DURA
TENERA
Peau
Pulpe
Coque
Amande
-
Le palmier à huile produit :
de l’huile de palme, extraite de la pulpe,
de l’huile de palmiste, extraite de l’amande,
du vin de palme, provenant de la fermentation de la sève.
Les propriétés de l’huile de palme sont les suivantes :
- sa grande richesse en acides gras saturés (50%),
- la quasi-absence de cholestérol
- sa forte teneur en carotène,
- cette huile est protéinée ; ces caractéristiques font que l’huile de palme est énormément
utilisée en cuisine, du moins en Afrique.
- elle présente, ainsi que l’huile de palmiste, des propriétés intéressantes pour la cosmétique
(elle contient 50% d’acides oléique et linoléique, et une forte teneur en carotène). Beauté
du teint et soin de la peau.
I. Procédé de l’extraction de l’huile de palme
Il existe plusieurs étapes très différentes pour l’extraction de l’huile des noix de palme.
I.1. Stérilisation et cuisson
La première étape, après la cueillette, consiste en la cuisson et la stérilisation des
régimes de noix. Les objectifs de la cuisson/stérilisation sont :
1
-
inactiver la lipase ou enzyme du fruit qui déstructure les graisses ; cette enzyme est
thermolabile ;
coaguler les matières azotées et mucilagineuses pour empêcher la formation
d’émulsions dans l’huile brute au cours de l’épuration ;
améliorer l’extraction grâce à un bon égrappage des régimes et à la rupture des cellules
oléifères du mésocarpe.
En conclusion, la stérilisation tue tous les germes et/ou microorganismes et
empêche l’action des enzymes présentes dans les fruits mûrs et qui augmentent les acides
gras libres contenus dans l’huile (la teneur en acides gras libres augmente si les fruits sont
détériorés ou moins frais. La cuisson est nécessaire pour ramollir et ouvrir les cellules qui
contiennent l’huile ; elle permet de détacher la pulpe de la noix.
En pratique, la stérilisation se fait par cuisson des régimes de noix à la vapeur. Les
noix sont placées dans un cuiseur, au-dessus du feu et pourvu d’une grille qui supporte les
fruits et délimite un volume d’eau bouillante. Les noix sont ainsi cuites pendant un minimum
de 2h30. Ci joint un exemple de dispositif de cuisson.
I.2. Egrappage
Dans le milieu agricole, la cueillette des noix de palme se fait par grappe ou régime.
Il convient donc, avant de presser les fruits, de les séparer de la grappe. C’est ce que l’on
fait après cuisson afin de faciliter la séparation noix - tige du régime. On peut le faire à la
main, mais il est plus commode d’employer une égrappeuse. Cela permet un gain de temps
considérable. La majeure partie des fruits sont séparés des régimes et pour les quelques
noix récalcitrantes qui restent, la finition peut être faite à la main.
I.3. Pressage
Les noix égrappées sont versées sans attendre dans le pressoir, afin que la chaleur
qu’elles contiennent rende l’extraction encore meilleure et plus facile. La presse comporte
deux sorties : une sortie pour l’huile brute, provenant de la pression de la pulpe contenant
l’huile de palme, et une seconde évacuation pour le tourteau, qui comprend les fibres
dépouillées d’huile et le noyau (qui contient la noix de palmiste). Le tourteau peut être trié
pour en conserver les noyaux contenant les amandes palmistes, afin d’en extraire l’huile
ultérieurement.
Dans le processus traditionnel de pressage, ce n’était ni aussi simple, ni aussi
rapide. Après leur cuisson, les noix étaient pilées dans des mortiers (ou dans des pressoirs
manuels), puis les pulpes pétries à la main. L’huile extraite qui surnage est recueillie dans un
fût. Elle est ensuite clarifiée afin de la débarrasser de ses impuretés et puis traitée pour
pouvoir être conditionnée.
I.4. Clarification de l’huile brute
Traditionnellement, pour clarifier l’huile de palme, l’huile brute (qui content l’huile
de palme pure, de l’eau, des fibres, des particules et des boues) est chauffée. On la laisse
ensuite décanter pour récupérer l’huile fine prête à la consommation.
2
Avec un clarificateur (voir schéma ci-après), on arrive au même résultat : le
principe repose également sur l’utilisation de la cuisson. On chauffe de l’eau dans un fût.
Quand l’eau est suffisamment chaude, on verse l’huile brute dans l’entonnoir du
clarificateur. Les masses lourdes sont entraînées par leur poids vers le bas et l’huile légère
remonte. On la récupère dans un récipient à robinet qui permet de l’évacuer directement
dans un fût pour le conserver. Si l’huile est destinée à la vente donc à la conservation, il est
nécessaire de la chauffer pour supprimer les résidus d’eau qu’elle contient encore.
II.
Principe de fonctionnement de la presse à huile Colin
Le schéma de la presse est à la figure ci-dessous. La presse que nous allons tester s’inspire
de celle ci.
Presse Colin à deux vis
Le pressoir Colin est un pressoir à vis horizontale. Sa principale caractéristique est la
présence d’une double vis d‘Archimède ; la première vis sans fin appelée vis de bâti, amène les noix
en les poussant vers le cylindre perforé. Un pas de vis réduit et une vitesse de rotation assez
rapide de cette première vis évitent les problèmes de refoulement dans la trémie
d’approvisionnement et créent les conditions favorables à une bonne compression dans le cylindre.
La matière arrive ainsi dans la seconde vis sans fin, la vis de cylindre où s’effectue le pressage
proprement dit. Cette vis de cylindre se caractérise par un pas de vis plus large et contraire à
celui de la vis de bâti, une vitesse de rotation moins rapide que celle de la vis de bâti mais de sens
3
inverse. Le pas contraire permet à la matière d’avancer dans la même direction que celle poussée
par la première vis en dépit du sens de rotation. Mais à l’endroit de séparation des deux vis, il y a
une rupture de sens qui évite à la matière de faire corps avec la vis. Les mouvements de rotation
inverses des vis créent des frictions entre les noix, les pulpes, la vis et le cylindre. La pulpe est
alors arrachée du noyau de la noix. Les cellules oléifères sont mises à nu et la compression permet
à l’huile d’être libérée.
Le fait que la vis de bâti ait un pas réduit et une vitesse de rotation rapide permet
d’obtenir une pression supérieure à celle obtenue par la vis de cylindre poussant un volume de
matière supérieur. Cette pression est prolongée par l’effet du cône de sortie. Au début du
processus, ce cône est complètement fermé. Lorsque les premières matières sont suffisamment
compressées, on dévisse légèrement ce cône, mais en lui faisant quand même exercer une pression
par le ressort de cône placé derrière. La pression exercée par ce ressort est réglée par un écrou à
trois bras qui se visse sur l’arbre central solidaire de la vis de cylindre. Ce ressort est
indispensable et doit être d’une course suffisante afin d’éviter tout risque de bourrage chronique.
Le cylindre dans lequel tourne la vis de cylindre est perforé et subit au fur et à mesure de
son utilisation une usure assez forte due aux frottements de la matière et à la pression qui
s’exerce sur ces parois. Pour le renforcer, le cylindre est entouré de cinq colliers : trois frettes
centrales et deux colliers d’extrémité.
Le diamètre intérieur du cylindre est assez réduit ; cela permet à l’huile, compte tenu du
diamètre de l’arbre, de ne pas avoir beaucoup de chemin à parcourir pour s’échapper de la masse de
matière compressée. L’avancée de cette matière est assurée par le mouvement continu des vis et
par l’introduction régulière de noix dans la trémie d’approvisionnement.
L’huile s’écoule à travers le cylindre perforé tandis que le tourteau est éjecté par
l’extrémité du pressoir.
Dans la presse que nous utilisons pour notre expérience, on n’emploie qu’une seule vis ; dans
ce cas, des couteaux ont été prévus pour rendre la coupure qui existait dans le modèle Colin
originel par la présence des deux vis de pas contraires et de sens de rotation inverses. D’autre
part, ce sont des barreaux distants de 1.5mm qui permettent l’écoulement de l’huile brute, et non
des trous comme dans la presse Colin originelle.
III. Essai du pressoir à huile CODEART/ISF - 14 Mai 2001
La presse à huile de palme réalisée par CODEART/ISF s’inspire de la presse Colin à deux
vis dont nous avons expliqué le fonctionnement ci avant. Cependant, notre presse est un pressoir
mono–vis. Sa construction est d’ailleurs basée sur des plans reçus gracieusement par le GRET de
Paris.
Quels sont les éléments dont on a besoin pour extraire de l’huile de palme des noix ?
- Pour la cuisson / stérilisation, nous avons besoin d’un grand fût, avec une grille jouant le
rôle de tamis pour la cuisson des noix à la vapeur. Il est indispensable que le tout soit
fermé afin de ne réduire les pertes d’énergie pendant la cuisson au minimum.
4
-
-
Pour le pressage, il faut prévoir un récipient pour recueillir l’huile brute et un second
pour recueillir le tourteau contenant les fibres de palme dépouillées de l’huile qu’elles
contiennent, et l’amande de palmiste (dont on pourra par ailleurs extraire de l’huile de
palmiste).
Pour la clarification, il faut un fût dans lequel on intègre un robinet pour évacuer l’huile.
Le processus de clarification a été expliqué plus haut. Il s'agit de verser l'huile brute
dans un fût contenant de l'eau chauffée et d'attendre la décantation : l'huile plus
légère se sépare des boues et autres substances plus lourdes et remonte vers le haut
du fût tandis que les matières lourdes tombent vers le fond du fût. L'astuce est de
prévoir des ouvertures pour récupérer l'huile fine et évacuer les boues au fur et à
mesure de la clarification.
III.1. Cuisson des noix de palme
La cuisson se fait dans un cuiseur (figure 1). Le dispositif permet la cuisson des noix
à la vapeur. Les 80kgs de noix de palme sont ainsi cuites pendant 3h30 (de 10h30 à 14h),
avec, on le remarque, peu de perte d’eau (les 50l peuvent permettre de cuire à la vapeur
les 80kgs de noix).
Dans ce cas particulier, nous avons occulté l’étape de l’égrappage puisque les noix
que l’on nous a envoyées étaient déjà égrappées.
III.2. Pressage des noix cuites
Dans un premier temps, nous versons une vingtaine de kilogrammes de noix cuites
dans la trémie d’approvisionnement de la presse. Tout de suite, de l’huile brute, résultat du
pressage des noix, s’écoule à travers le cylindre, et dans un premier temps, le tourteau est
éjecté par l’extrémité du pressoir. Ce qui est prévu par le fonctionnement normal de la
presse. Dans l’huile brute, on reconnaît déjà les couleurs et l’odeur de l’huile de palme. On
constate que le tourteau est très sec, comme de la paille. On comprend donc que dans
certains villages africains, ce tourteau soit recyclé pour servir de combustible pour les
cuissons suivantes ou la clarification de l’huile brute extraite.
III.3. Problèmes rencontrés
Cependant, au bout de quelques instants de ce fonctionnement normal, un problème
apparaît: le tourteau commence à être éjecté par le cylindre en passant au travers des
barreaux écartés de 1,5mm et d’où devrait sortir l’huile brute. La présence d’un bouchon
dans le dernier quart du tambour, où il n’y a plus de vis, semble être la cause de cette
expulsion anormale. La matière semble bourrer la partie sans vis du tambour, et le tourteau
ne pouvant plus passer par l’extrémité du pressoir, sort par là où il peut, c’est-à-dire par le
cylindre. La conséquence malheureuse est que l’on se retrouve avec un mélange d’huile brute
et de tourteau, diminuant alors l’efficacité de la presse.
D’autre part, la pression est tellement élevée au niveau du ressort que le tourteau
reste bloqué dans le cylindre. On voit également que les coques des amandes palmistes ont
éclaté et les noyaux mis à nu. Pour débourrer la presse, nous avons dû retirer
complètement le cône de pression pour libérer la sortie. Cela n’a pas suffit parce que le
bouchon était bien installé ; il a fallu employer un marteau et un burin pour le retirer.
5
III.4. Analyse des documents théoriques
L’étude des spécifications données par les constructeurs, et les résultats de notre
premier essai nous conduisent aux conclusions suivantes :
- la manière d’utiliser la presse est un facteur déterminant sur les performances de la
machine. Il nous semble qu’il faille en effet veiller au départ à avoir une ouverture du
cône suffisante, soit par exemple 10mm. Progressivement, on ferme l’ouverture de la
presse en déplaçant le cône. Le bouchon de pulpe pourra se constituer progressivement.
Quand la pulpe semble suffisamment sèche, on arrête l’avancée du cône. Il faut donc
rechercher un équilibre entre la pression dans le bouchons de pulpe. Cette pression est
crée par la poussée de la vis et limitée par l’ouverture du cône. Si le cône est trop
fermé nous obtiendrons une montée en pression avec les conséquences que nous avons
observées.
- Remarquons que selon la théorie des constructeurs, le cône doit être fermé au départ
et on devra attendre la sortie des premières matières pour l’ouvrir progressivement.
- la dimension des barreaux 10x20mm (20 mm de hauteur donc en position radiale) ne
semble pas exagérée quand on voit la déformation qu’ils subissent lors du pressage. Les
2 frettes de maintien sont écartées actuellement de 13 cm.
- Le courant maximal absorbé par le moteur durant les essais était de 15.5A, ce qui
3 ⋅U ⋅ I ⋅ cosϕ ce qui donne
correspond à une puissance d’entraînement de ( P =
P = 3 ⋅ 380 ⋅15.5 ⋅ 0.8 = 8kW ) 8kW soit 11ch. La puissance du moteur est de 4kW. La
-
valeur élevée de la puissance est due au phénomène de bourrage du cylindre et ne peut
donc pas être prise en considération.
On peut d’ailleurs comparer les paramètres que l’on pense essentiels pour le
fonctionnement de ces trois presses différentes : la presse Colin qui est une presse
manuelle, la presse APICA, inspirée de Colin et la presse CODEART/ISF modifiée pour
nous, toutes deux des presses motorisées:
Presse Manuelle
Presse Colin (deux vis)
140
Longueur du bouchons
ou distance entre fin de
vis et fin de cylindre
pour le bourrage (mm)
Longueur du cylindre de
390
pressage (mm)
Diamètre du cylindre
155
(mm)
Longueur de vis dans le
250
cylindre (mm)
250 (pas de couteaux et
Longueur de vis qui
le plan de changement
peut effectuer l’effort
de vis correspond au
de compression (*1)
début du cylindre)
(mm)
Pas de vis (mm)
Ouverture du cylindre
105/65 (double vis)
22%
6
Presses Motorisées
Presse mono-vis
APICA /GRET
(dimensions retirées
des plan reçu de J.C.
Barnaud)
148
Presse mono-vis
CODEART / ISF
400
400
158
160
245
416
182 (245-182=63mm )
350 (416-350=66mm)
96 (mono-vis)
10.7%
84 (mono-vis)
12.8%
144
Type de perforation du
cylindre
Vitesse de rotation
(tour/min)
Puissance
d’entraînement
Trous de diamètre 4mm
6
Manuelle, 2 hommes
soit….
Barreaux distants de
1.5mm
25
Barreaux distants de
1.5mm
28
2,2 kW
4 kW
(*1) Nous considérons ici la longueur devant les couteaux pour les deux machines GRET et
CODEART/ISF. C’est en effet que après ces couteaux que la compression peut débuter.
Cette comparaison conduit aux observations suivantes :
o Les dimensions fonctionnelles semble à première vue assez proches. Ce qui
diffère essentiellement entre notre presse et les deux autres presses est la
longueur de la partie de vis qui se trouve dans le cylindre. Dans notre cas nous
avons une longueur de 416 contre 250mm pour les 2 autres machines.
Probablement que la longueur de vis dans le cylindre joue-t-elle un rôle
important.
o Dans la presse mono-vis GRET (ce que nous avons recopié), pour assurer le
dépulpage des noix avant leur pressage, les constructeurs ont installé trois
couteaux situés à 120° les uns des autres, qui vont jusqu’au cylindre qui
supporte la vis. Une rupture a donc été opérée dans la vis pour permettre
l’installation de ces couteaux. D’près Jean Claude BARNAUD, concepteur des
plans de la presse de la GRET, l’influence de ces couteaux serait négligeable et
donc ces couteaux pourraient être supprimés.
o D’autre part, pour éviter que le produit à presser n’adhère de façon plus
importante à la paroi de la vis qu’au cylindre, les ingénieurs du GRET avaient
prévu des barreaux en retrait par rapport au diamètre intérieur du cylindre.
Dans la construction de notre presse, nous avons réalisé cet effet en plaçant
quatre barreaux formant un angle de 90° entre deux successifs et distants de
4mm de la surface intérieure du cylindre. Nous pensons, suite aux résultats
obtenus par l’essai, que ces barreaux ne sont pas nécessaires au bon
fonctionnement de la presse, et qu’ils pourraient même constituer un handicap.
En effet, ce retrait offre une surface d’opposition à l’avancement donc
perpendiculaire à l’axe de la vis égale à quatre fois 4mm x 12mm dans laquelle
viennent se loger des fibres du tourteau qui n’ont pas été éjectées du bon côté.
Ces barreaux en retrait contribuent donc de façon très importante au blocage
du bouchon dans le dernier quart du cylindre.
o Par rapport au pressoir Colin ou APICA, nous avons dans notre presse utilisé
des barreaux longitudinaux plutôt que des orifices ronds forés dans le cylindre
d’acier. Outre le fait que le degré d’ouverture de notre presse est environ 50%
inférieur à celui de la presse Colin, nous offrons au produit à presser des lignes
continues dans lesquelles les fibres peuvent se bloquer solidement au fur et à
mesure du pressage. Nous avons d’ailleurs eu beaucoup de mal à nettoyer les
rainures (de 1.5mm par lesquelles est sensée passer l’huile brute) et malgré
l’emploi d’un nettoyeur haute pression, des fibres y sont encore incrustées. Par
contre, avec la presse Colin et ses trous de diamètre 4mm, nous ne rencontrons
pas ce problème. Il semblerait donc que l’emploi d’une presse à barreaux
longitudinaux crée une adhésion suffisante entre le produit à presser et le
cylindre de pressage et le retrait de certains barreaux ne paraît pas
nécessaire.
7
IV. Conclusion
Ce que l’on peut dire après une première utilisation de la presse est qu’elle fonctionne ; elle
permet bien d’extraire de l’huile de palme des noix par pression de celles-ci. Cependant, divers
facteurs rendent son fonctionnement non optimal : bourrage du cylindre au-delà de la dernière vis
avec pour conséquence l’expulsion de tourteau par la partie réservée à l’huile brute. Une des causes
peut être le fait que nous n’avons pas trouvé l’équilibre entre la pression exercée par la vis qui
tente de pousser les noix vers le cylindre, et la pression inverse exercée par le cône et le bouchon
de pulpe. Il semble que le volume important de la zone de bourrage joue un rôle. Lors de notre
prochain essai, nous essaierons de voir quelle influence la longueur du bouchon a sur les
performances de la presse. Nous travaillerons donc avec un panier dix centimètres moins long, avec
des écarts de 1.5mm entre les tiges. Une autre manière de diminuer la longueur de bourrage est
d’enlever les couteaux puisque ceux-ci n’ont aucune influence sur l’utilisation de la presse (d’après
le constructeur M. BARNAUD).
Il serait donc utile de penser à des moyens de résoudre ces problèmes pour le
prochain essai :
- Le bouchon est obligatoire pour pouvoir bien effectuer la séparation des matières mais
il n’en faut pas trop parce qu’alors le bourrage est plus important ;
- Le ressort permet d’exercer une certaine pression, indispensable pour le pressage.
Comme dans tout phénomène physique, il existe des limites et des optima ; il y a donc
une pression optimale au-delà de laquelle le rendement obtenu n’est pas meilleur.
Cependant, cette pression est ici trop élevée, et en conséquence, de la matière reste
bloquée dans le cylindre. On constate d’ailleurs que les amandes de palmistes sont
écrasées, alors qu’il faut une force très importante pour y parvenir. En effet, lors de
l’extraction de l’huile de palmiste, il est nécessaire de concasser les amandes avant de
les presser, alors qu’ici, déjà lors de l’extraction de l’huile de palme, on arrive à casser
les amandes.
Les modifications proposées dans l’état actuel au niveau fonctionnel de la presse
sont :
- Essai 1 : Remettre les 4 barreau qui ont été placé en retrait au même niveau que les
autres afin de ne pas offrir un blocage excessif à l’avancement du bouchon.
- Essai 2 : Retirer les couteaux et vérifier leur non utilité.
- Essai 3 : Raccourcir la longueur du bouchon devant le cône en retirant le morceau de
cylindre portant les couteaux et le remplacer par un morceau de longueur inférieure de
environ 50mm. La longueur du bouchon sera ainsi également réduite de la même
longueur.
- Essai 4 ; raccourcir encore ce bouchons de 40mm supplémentaire.
Les essais seront quantifiés : mesure de la quantité de noix introduite. Pesés du tourteau
et de l’huile brute, mesure du débit.
8
-
-
Au niveau pratique, il serait intéressant de :
prévoir des gouttières d’écoulement permettant de récupérer l’huile brute directement
dans un récipient approprié, afin de ne subir aucune perte, et de recueillir le tourteau
dans un autre récipient bien séparé ;
modifier le chambrage du cône, afin de donner une meilleure assise au ressort ;
rallonger les tiges filetées dans le but de faciliter le travail de réduction de pression
du ressort lors de l’ouverture de la presse ;
rallonger le châssis pour donner un appui supplémentaire dans le cylindre ;
fixer la trémie d’alimentation ;
On prévoira aussi une frette supplémentaire dont une sera soudée aux barreaux afin de
réduire leurs déformations.
prévoir un raccord électrique avec une fiche et un inverseur de sens du courant.
Prévoir des cuvettes et des seaux en suffisance (bidons à lait, bidons de traite) (tarer
au préalable) ;
Prévoir l’enregistrement vidéo des expériences afin de revoir le comportement de la
presse et de pouvoir le montrer à des personnes intéressées.
Prévoir un petit racloir pour pouvoir évacuer l’huile brute et le tourteau,
Prévoir une tôle déflecteur pour bien séparer l’huile et le tourteau ;
Nous ferons également un essai de clarification sur l’huile brute produite par l’essai du 14
mai afin de vérifier le bon fonctionnement de la méthode de clarification et du clarificateur.
On observera aussi la quantité d’huile perdue lors de la cuisson et qui se retrouvera sur
l’eau de cuisson sous les noix.
Diarétou touré et Roger Loozen, le 31 mai 2001.
Annexe :
Schéma de la cuve de cuisson ;
Schéma du clarificateur.
9

CODEART asbl

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