Transformation industrielle

Table des mati�res - Pr�c�dente - Suivante

Il existe beaucoup de machines pour la transformation du sorgho blanc dur, mais il n'existe malheureusement pas de processus industriel qui se soit r�v�l� enti�rement satisfaisant pour fabriquer des produits blancs � partir de sorghos et de mils color�s.

Les grains de c�r�ales peuvent �tre moulus humides sous forme de fine bouillie aqueuse, g�n�ralement pour produire de l'amidon, ou sous forme � peu pr�s s�che (souvent un peu humidifi�e), et le produit est alors g�n�ralement une farine (grossi�re ou fine). Au Texas, une usine de mouture du sorgho � l'�tat humide a fonctionn� de fa�on intermittente des ann�es 40 aux ann�es 70 (Rooney, 1992), mais elle est aujourd'hui ferm�e. Aucun mil n'a jamais �t� moulu commercialement de cette fa�on pour produire de l'amidon. Les technologies d�crites ci-dessous sont toutes pour la mouture � sec ou � l'�tat semi-humide.

Dans les proc�d�s industriels, une fois que le grain a �t� nettoy�, la premi�re op�ration consiste g�n�ralement � s�parer les d�chets (qui normalement ne sont pas utilis�s pour la consommation humaine) de la partie comestible. Ces d�chets se composent du p�ricarpe et parfois du germe. Leur �limination est souvent appel�e d�corticage.

Apr�s l'�limination des d�chets, la partie comestible est souvent moulue pour r�duire la taille des particules. Il existe g�n�ralement toute une gamme de techniques et de machines que l'on peut utiliser pour r�duire la taille des particules si l'on souhaite un produit plus fin. Certains des premiers travaux de recherche et d�veloppement sur la technologie de mouture du mil chandelle et du sorgho ont �t� lanc�s sous l'�gide de la FAO en 1964, d'abord en laboratoire au S�n�gal et plus tard � une �chelle semi-industrielle au Soudan. La conclusion a �t� que la technologie de mouture du bl� n'est pas la meilleure pour la mouture du sorgho et du mil (Perten, 1977).

La plupart des op�rations industrielles qui peuvent se faire sur le grain non trait� peuvent aussi se faire sur du grain pr�par� d'une fa�on ou d'une autre, par exemple du grain que l'on a fait germer puis s�cher au degr� voulu.

Trois types de machines peuvent �tre utilis�es pour la mouture du sorgho et des mils � l'�chelle commerciale: d�cortiqueuses par abrasion (abrasion du p�ricarpe, c'est-�-dire �limination progressive des d�chets en partant de l'ext�rieur), machines pour retirer le p�ricarpe (par frottement) et broyeurs � cylindres (qui d�coupent l'endosperme de l'int�rieur du p�ricarpe).

D�corticage abrasif

Les d�cortiqueuses par abrasion fonctionnent en abrasant le p�ricarpe fibreux. Il est �vident que les couches externes de l'enveloppe sont �limin�es en premier; les couches int�rieures, qui dans de nombreuses vari�t�s contiennent les facteurs qu'il est le plus n�cessaire d'�liminer, sont les derni�res � �tre abras�es. Si toutes les parties de tous les grains pouvaient �tre abras�es au m�me rythme, le d�corticage par abrasion serait un moyen efficace d'�liminer le p�ricarpe. Or, les diff�rentes parties de chaque grain sont abras�es � des rythmes tr�s diff�rents, et il y a perte d'endosperme (en particulier lorsque les grains sont endommag�s), m�me lorsque le grain n'est que l�g�rement abras�. En outre, les grains non sph�riques, par exemple ceux du mil chandelle, tendent � �tre abras�s beaucoup plus vite � certains endroits qu'� d'autres.

Lorsque du sorgho blanc dur, non contamin� par des graines � testa rouge, est d�cortiqu� dans une d�cortiqueuse par abrasion, tout p�ricarpe laiss� sur le grain est difficile � voir et lorsque le grain perl� est moulu, la pr�sence du p�ricarpe passe largement inaper�ue. Cela dit, l'aptitude des d�cortiqueuses abrasives � produire un produit suffisamment blanc diminue fortement lorsque les niveaux de contamination par des graines � enveloppe color�e augmente. Lorsque les graines contaminantes ont un testa rouge (color� en profondeur et qui est pratiquement la derni�re couche � �tre abras�e), l'aptitude de la d�cortiqueuse � produire un produit suffisamment blanc diminue encore plus nettement. Le probl�me est aggrav� par le fait que de nombreuses graines contaminantes sont relativement tendres et que l'endosperme expos� est rapidement �limin�. De ce fait, les rendements de mouture tombent souvent � des niveaux beaucoup trop faibles.

Les d�cortiqueuses produisent ce qui visuellement est un produit tr�s acceptable avec un bon rendement lorsque le grain est bien adapt� au d�corticage abrasif. Cependant, si le grain � moudre ne comporte pas toujours une tr�s forte proportion de graines dures, blanches, sph�riques et d'une taille assez r�guli�re, il convient d'effectuer une analyse tr�s s�rieuse de l'�conomie de l'utilisation d'une d�cortiqueuse abrasive en se basant sur les taux de r�cup�ration obtenus par des moutures exp�rimentales.

M�me si les d�cortiqueuses sont bien adapt�es aux op�rations � petite �chelle, ce sont des machines qui se sont souvent r�v�l�es trop importantes pour le syst�me dans lequel elles �taient introduites. Il existe de nombreux exemples d'un succ�s partiel soit en raison du manque d'approvisionnement en grains de haute qualit� n�cessaires pour qu'elles fonctionnent convenablement, soit faute de demande locale suffisante du produit. Les tr�s petites unit�s ont toutes les chances de donner un moins bon rendement que les plus grandes.

La plupart des d�cortiqueuses sont d�riv�es d'un prototype sorti par le Laboratoire r�gional de la Prairie (PRL) au Canada. Ce type de d�cortiqueuse a l'�norme avantage d'�tre relativement peu co�teux � installer et relativement simple � entretenir et � faire fonctionner. Bassey et Schmidt (1989) ont d�crit le d�veloppement de ce type de d�cortiqueuse et son utilisation en Afrique. Plus r�cemment, cette machine a �t� introduite en Inde.

En 1976, un prototype de d�cortiqueuse a �t� mis en place � Maiduguri, au Nig�ria. Une unit� plus importante destin�e � traiter de 5 � 10 tonnes de sorgho par jour a �t� install�e � Pitsane dans le sud du Botswana en 1978, mais la demande du produit �tait insuffisante pour pouvoir faire fonctionner l'�quipement � pleine capacit�. Le Centre national de recherches agronomiques (CNRA) de Bambey, au S�n�gal, a commenc� en 1979 � utiliser une d�cortiqueuse PRL pour le sorgho et les mils. Sa capacit� d�passait elle aussi la demande.

La FAO a fourni au Food Research Centre (FRC) du Soudan une usine pilote comportant une d�cortiqueuse fabriqu�e en Allemagne, apr�s comparaison par le FRC de d�cortiqueuses de plusieurs fabricants diff�rents. Le FRC d�cortique actuellement le sorgho blanc pour un march� urbain local. Il a aussi produit du sorgho perl� � titre de substitut du riz (Badi, Perten et Abert, 1980); bien que le produit doive �tre cuit beaucoup plus longtemps que le riz, il a �t� bien accept�. Parmi les cinq vari�t�s de sorgho les plus populaires cultiv�es au Soudan, deux (Feterita et Mayo) ne conviennent pas au d�corticage abrasif.

James et Nyambati ( 1987) ont d�crit la pr�paration industrielle du sorgho brun et blanc perl� au Kenya � l'aide d'une d�cortiqueuse qui pouvait moudre le sorgho en lots ou en continu, mais ils ont constat� qu'il �tait difficile d'obtenir suffisamment de sorgho convenant � la transformation. Le produit �tait vendu � 60 pour cent du prix du riz et tr�s bien accept� par les consommateurs. De la farine �tait �galement produite � partir du grain perl�.

Diverses modifications ont �t� apport�es � la conception du PRL en fonction de conditions particuli�res. Une variante de la d�cortiqueuse PRL a �t� mise au point au d�but des ann�es 80 par Palyi et test�e au Canada. Le BR 001-2 Palyi Hanson peut moudre 3 tonnes � l'heure. En Gambie, une d�cortiqueuse PRL a �t� test�e sur une p�riode d'un an pendant laquelle elle a d�cortiqu�e 50 tonnes de mil chandelle sous direction locale, apr�s quoi des modifications ont �t� apport�es � la conception. En 1986, le Centre rural d'innovation industrielle ( RIIC) a apport� une modification � la machine, lui permettant de traiter de petites quantit�s de grain (Bassey et Schmidt, 1989). En 1989, environ 35 d�cortiqueuses RIIC avaient �t� install�es au Botswana, mais pour une raison ou une autre elles ne sont plus toutes utilis�es pour la mouture du sorgho ou des mils. A leur tour, les organismes locaux de certains des principaux pays vers lesquels le mod�le RIIC avait �t� export� (notamment le Zimbabwe et le S�n�gal) ont jug� n�cessaire de modifier cette conception pour en am�liorer le fonctionnement avec du grain local.

Au Zimbabwe, des d�cortiqueuses ont �t� mises en place dans cinq lieux ruraux pour �valuation. Un groupe local de recherche, Environment Development Activities, a produit une version modifi�e qui peut traiter une tonne de grain en 8 heures. Au S�n�gal, une modification locale a �t� �valu�e dans 10 villages. Des d�cortiqueuses fond�es sur une deuxi�me conception locale (appel�e la mini-SISMAR/ISRA), qui peut moudre environ 600 kg de grain en 8 heures, ont alors �t� introduites.

Des �quipements de conception RIIC ont �t� introduits � Morogoro, en R�publique-Unie de Tanzanie, en 1982. Bien que la premi�re unit� ait �chou�, quatre syst�mes pilotes ont �t� mis en place localement pour �valuation. En 1982, un moulin dot� d'une d�cortiqueuse RIIC a �t� mis en place en Ethiopie, mais les approvisionnements en grain �taient insuffisants en raison de la s�cheresse.

Il y a eu aussi un effort intensif pour introduire des d�cortiqueuses RIIC dans l'Andhra Pradesh. Le d�corticage a am�lior� la qualit� de la farine de sorgho et de mil, de sorte qu'on a pu l'utiliser de mani�res nouvelles (Geervani et Vimala, 1993).

Les sorghos � haut rendement introduits au Mali �taient tendres et ne pouvaient �tre d�cortiqu�s dans des d�cortiqueuses type PRL (Scheuring et al., 1983).

Un certain nombre de grosses d�cortiqueuses ont �t� install�es � travers le monde, avec un rendement de 1 � 2,5 tonnes � l'heure. Il s'agit en g�n�ral d'unit�s � axe vertical munies de disques abrasifs qui ont �t� soigneusement choisis pour r�aliser un degr� optimal d'abrasion. On commence par nettoyer le grain pour en enlever le sable, la poussi�re et autres impuret�s. Un aspirateur �limine le son abras� au travers d'un tamis. Le son est parfois encore s�par� en son fin (essentiellement du p�ricarpe) et un m�lange de germe, de grains bris�s et de son grossier. Une d�cortiqueuse de 1 tonne � l'heure fabriqu�e en Suisse a fonctionn� pendant plusieurs ann�es au Zimbabwe pour pr�parer une farine grossi�re de sorgho qui passait ensuite dans un moulin � farine de bl�. Une unit� de 2,5 tonnes � l'heure fabriqu�e en Allemagne a �t� install�e au Soudan. D'autres grandes unit�s seraient en exploitation au Nig�ria. Comme pour les petites unit�s, il faut du sorgho de haute qualit� pour obtenir un produit suffisamment blanc dans ces grandes d�cortiqueuses. Or, il n'est pas fr�quent que l'on dispose de quantit�s suffisantes de sorgho de haute qualit� pour maintenir les grands moulins en fonctionnement � plein r�gime.

Techniques de frottement

Munck, Bach Knudsen et Axtell ( 1982) ont d�crit un nouveau processus de mouture industrielle mis au point au Danemark, qui ne comporte pas de mouture abrasive. Le d�corticage est r�alis� par un rotor en acier faisant tourner la masse de grains dans une chambre g�n�ralement cylindrique. Lorsque le grain est suffisamment tremp�, le p�ricarpe est �limin� par frottement d'une graine contre l'autre. Lorsque le grain est trop sec, cependant, comme cela a �t� le cas dans une usine au Soudan, les composants int�rieurs du moulin subissent une forte abrasion. Les fragments d'enveloppe et d'endosperme sont s�par�s dans un cyclone et les particules d'endosperme moulues dans un moulin non commercial. Ces unit�s ont une capacit� de 2 tonnes de sorgho � l'heure. Le syst�me aurait un rendement de 80 pour cent de farine d'une blancheur comparable � celle obtenue par mouture traditionnel le, mais cela exige un grain dont les sp�cifications sont analogues � celles exig�es pour un d�corticage abrasif efficace.

Broyeurs � cylindres

Le bl� est le plus souvent moulu par des broyeurs � cylindres. Ce sont les plus efficaces pour s�parer les constituants des c�r�ales. Deux types de cylindres sont utilis�s: les cylindres annel�s qui s�parent l'endosperme du p�ricarpe (en le coupant de l'int�rieur), et les cylindres lisses, qui broient progressivement les morceaux d'endosperme en une farine de plus en plus fine. Normalement, le grain passe par un certain nombre de broyeurs, souvent 20 ou plus. La technologie de mouture du bl� convient pour moudre de grandes quantit�s de grain, mais elle exige d'importants investissements et une grande exp�rience du fonctionnement et de l'entretien de l'�quipement. Pour toutes ces raisons, elle ne convient pas pour moudre le sorgho et les mils en tr�s petites quantit�s. Les broyeurs � cylindres sont cependant tr�s efficaces pour s�parer la partie comestible des c�r�ales des d�chets et ils peuvent le faire pour le sorgho et les mils quelles que soient les caract�ristiques physiques du grain - qu'il soit tendre, color� ou bris�. Cette technologie pourrait donc avoir sa place l� o� l'on a besoin de produits de haute qualit� obtenus � partir de quantit�s relativement importantes de grains de qualit� m�diocre ou moyenne, particuli�rement lorsqu'un moulin � bl� aune capacit� exc�dentaire.

Pour r�sister au stress du broyage par cylindres, le p�ricarpe du sorgho et des mils doit �tre beaucoup plus humide que celui du bl�. Les premiers efforts pour moudre le sorgho et les mils par cette technique ont toujours �chou� parce que le grain �tait sec lorsqu'on voulait le moudre. Il se d�faisait, le p�ricarpe se brisant en petits morceaux qui �taient trop cassants pour permettre la s�paration de l'endosperme. Avec des techniques traditionnelles de trempage, Perten (1983) n'a pas pu r�ussir une s�paration efficace des d�chets du sorgho ou des mils de l'endosperme. Il en a conclu que le sorgho et les mils sont plus difficiles � moudre que le bl� et qu'ils produisent une farine plus grossi�re et beaucoup plus sombre contenant des niveaux �lev�s de mati�re grasse et de cendres.

L'utilisation de niveaux d'humidit� beaucoup plus �lev�s que ceux qui sont utilis�s pour le bl� a �t� signal�e pour la premi�re fois parAbdelrahman, Hoseney et Varriano-Marston (1983) pour le mil chandelle et par Cecil (1986, 1992) pour d'autres mils et le sorgho. Le terme de mouture semi-humide a �t� adopt� pour cette nouvelle technique. Pour les mils, il faut �quilibrer 10 pour cent d'eau environ dans le grain pendant 4 heures avant qu'il ne soit pr�t � �tre moulu; pour le sorgho, il faut ajouter environ 20 pour cent d'humidit� et conditionner le grain pendant 6 heures. Les mati�res humides coulent presque aussi facilement que les produits du bl� normalement tremp�s, et on n'a rencontr� aucun probl�me de blocage en plusieurs heures de mouture de 2 tonnes � l'heure de sorgho rouge dans un moulin commercial. Dans les premi�res exp�rimentations, on a obtenu des rendements relativement faibles de farine fine, mais les travaux ult�rieurs ont produit un gruau � faible teneur en fibres et en tanin � partir de sorgho rouge dans un moulin commercial comportant six passages, avec un rendement de 72 pour cent (compar� au rendement g�n�ral de 70 pour cent du bl�). Dans un moulin de laboratoire comportant trois passages, on a obtenu un rendement de 84 pour cent de gruau � partir de sorgho blanc commercial du Botswana et 83 pour cent de gruau � partir du sorgho blanc du Lesotho. Tous les gruaux contenaient tr�s peu de fibres.

La mouture semi-humide pr�sente plusieurs avantages, notamment l'ex cellente s�paration des d�chets de la partie comestible et la possibilit� d'utiliser les �quipements de mouture de bl� commerciaux existants et �prouv�s, sans avoir � modifier le montage des moulins. A partir de vari�t�s color�es � fortes teneurs en tanin, on peut produire une farine blanche pratiquement sans tanin, qui a meilleur go�t et meilleur aspect et qui est nutritionnellement sup�rieure � la farine qui contient du tanin. Des m�langes de sorgho ou de mil, des vari�t�s tendres, des graines mal form�es et des m�langes de sorgho avec d'autres grains (y compris du bl�) peuvent tous �tre moulus ensemble si n�cessaire. Le mouillage de l'endosperme I' attendrit de telle sorte qu'il faut tr�s peu d'�nergie pour le moudre. La mouture du mil chandelle par la technique semi-humide, contrairement au d�corticage abrasif, peut aider � �liminer les substances qui causent le goitre (Klopfenstein, Leipold et Cecil, 1991).

Les moulins � bl� inutilis�s ou sous-utilis�s peuvent servir moyennant des adjonctions minimes, et on peut les reconvertir � la mouture du bl� en quelques minutes. Ou bien encore, on peut moudre n'importe quel type de sorgho en m�me temps que du bl�. Pendant une p�riode d'environ cinq jours, 0,6 tonne de sorgho rouge et 14 tonnes de bl� � l'heure ont �t� moulues ensemble sans difficult� dans un moulin commercial au Zimbabwe.

La mouture semi-humide a pourtant certains inconv�nients. Bien qu'il ne soit pas tr�s difficile ou tr�s co�teux dans un syst�me commercial de s�cher les produits de ce type de mouture, ils sont g�n�ralement trop humides pour pouvoir �tre stock�s longtemps. Dans la mouture semi-humide, la croissance microbiologique pourrait �tre plus vigoureuse que dans la mouture conventionnelle du bl�, mais une attention raisonnable port�e � l'hygi�ne r�duira ce probl�me au minimum. La mouture semi-humide ne convient pas pour des op�rations � tr�s faible �chelle. Enfin, bien qu'on ait montr� qu'il est possible de proc�der � la mouture semi-humide du sorgho sans aucune difficult� dans les �quipements commerciaux, la technique n'a pas encore fait ses preuves pendant une p�riode prolong�e.

R�duction de taille

Beaucoup de moulins pourraient �tre utilis�s pour r�duire la taille des particules obtenues par d�corticage, mais le type le plus g�n�ralement utilis� (et probablement aussi le plus simple � employer et le moins cher � installer) est un moulin � marteau. Ce type de moulin est disponible dans toutes les dimensions. Il se compose de lames �mouss�es tournant rapidement dans un cylindre qui comporte un orifice couvert par un tamis. La taille des trous du tamis d�termine la taille des particules de la farine, mais les petits trous r�duisent le d�bit du moulin et s'ils sont trop petits ils peuvent provoquer une surchauffe.

Si l'on utilise les broyeurs � cylindres pour s�parer l'endosperrne des d�chets, la taille des particules est g�n�ralement r�duite dans les broyeurs � cylindres lisses.

Chapitre 4 - Composition chimique et valeur nutritive

Le contenu en �l�ments nutritifs des fractions de grains de sorgho et de mil chandelle est donn� au tableau 16. Le son de sorgho est faible en prot�ines et cendres et riche en fibres. La fraction germe du sorgho est riche en cendres, prot�ines et huile, mais tr�s pauvre en amidon. Plus de 68 pour cent de la mati�re min�rale totale et 75 pour cent de l'huile du grain complet se situent dans la fraction germe, dont la contribution � la teneur en prot�ines du grain n'est que de 15 pour cent. Le germe de sorgho est �galement riche en vitamines du complexe B. L'endosperme, partie la plus importante du grain, est relativement pauvre en mati�res min�rales, cendres et huile. Il contient en revanche 80 pour cent des prot�ines du grain entier, 94 pour cent de l'amidon et de SO � 75 pour cent des vitamines du complexe B.

Le son de mil chandelle est �galement faible en mati�res min�rales, comme celui du sorgho, mais il est remarquablement riche en prot�ines ( 17,1 pour cent). Dans le mil chandelle, la fraction germe est relativement importante: 16 pour cent contre 10 pour cent dans le sorgho. Elle est �galement riche en huile (32 pour cent), prot�ines ( 19 pour cent) et cendres (10,4 pour cent). Pratiquement toute l'huile (87 pour cent) du grain complet se situe dans la fraction germe, qui repr�sente �galement plus de 72 pour cent du total de la mati�re min�rale. La concentration de sels min�raux plus forte dans le germe et le son que dans l'endosperme est caract�ristique des grains de c�r�ales (MacMaster, Hinton et Bradbury, 1971). La teneur totale en mati�re grasse du mil chandelle est relativement plus �lev�e que dans les autres mils et le sorgho, en raison de la dimension du germe, de sa forte teneur en huile et des niveaux relativement plus �lev�s de mati�re grasse dans la fraction son.

TABLEAU 16 - Contenu en �l�ments nutritifs de la graine enti�re et de ses fractions^a

a Les valeurs entre parenth�ses repr�sentent le pourcentage de valeur de la graine compl�te.
b N x 6,25.
Sources: Hubbard Hall et Earle 1950 (sorgho): Abdelrahman. Hoseney et Varriano-Marston. 1984 (mil chandelle).

Table des mati�res - Pr�c�dente - Suivante