MISE AU POINT D’UNE BATTEUSE-VANNEUSE DE SORGHO

Texte intégral

(1)REPUBLIQUE DU BENIN &&&&& MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE &&&& UNIVERSTITE D’ABOMEY- CALAVI (UAC) &&&& ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI (EPAC) DEPARTEMENT : Génie Mécanique et Energétique (GME) OPTION : Machinisme Agricole (MA). RAPPORT DE FIN DE STAGE POUR L’OBTENTION DE LA LICENCE PROFESSIONNELLE. Thème : MISE AU POINT D’UNE BATTEUSE-VANNEUSE DE SORGHO. Rédigé et Soutenu par :. Sous la Supervision de :. Francisco Norbert AGOUNKPE. Dr Ir. Roger AHOUANSOU Chercheur au PTAA / INRAB. Année Universitaire: 2012 – 2013 2e Promotion.

(2) Rapport de fin de stage. Dédicaces. Licence professionnelle. Je dédie ce travail :. . A mon grand-père Martin AGOUNKPE et ma grand-mère Geneviève TCHINCOUN, vous qui m’avez tout donné en m’inculquant depuis l’enfance que seul le travail bien fait rend l’âme libre et fière.. . A mon père Ange AGOUNKPE et à ma mère Marie DANON, qui m’ont donné la vie.. . A mes tantes et oncles, en particulier Auguste et Rachel AGOUNKPE pour leur sens de solidarité familiale.. . A mes frères et sœurs qui sont ma source d’inspiration.. . A tous mes amis, en particulier Corence KOTINGAN, Paul METONOU et Carole A. K. SANYA, de qui j’ai beaucoup reçu.. Que ce rapport soit un modeste témoignage de nos efforts et qu’il soit les prémices d’une émergence dans notre vie.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page ii.

(3) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Remerciements. Je tiens à remercier tous ceux qui m’ont aidé dans mes travaux, notamment :. . Les Responsables de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) qui ont tout mis en œuvre pour assurer notre formation ;. . Le Dr Ir. Roger H. AHOUANSOU, mon maître de mémoire à qui j’exprime toute ma reconnaissance pour avoir accepté de me conduire. dans la. réalisation de ce projet, lui qui malgré son emploi du temps chargé, est resté disponible et patient.. . Le Dr Ir. Alphonse QUENUM dont la disponibilité, la rigueur et surtout l’humour nous ont accompagnés tout au long de notre formation.. . Le Dr Ir. Toussaint KOSSOU, pour ses conseils et sa simplicité.. . Tout le corps enseignant de l’EPAC, en particulier les enseignants du Département de Génie Mécanique et Energétique (GME), pour tous leurs efforts à nous offrir. une formation de qualité. Qu’ils trouvent ici le. témoignage de notre profond respect et de notre reconnaissance.. . A toute la communauté des sœurs du monastère cistercien Notre Dame de l’Etoile de Parakou, pour leurs soutiens inaltérables à chaque moment de ma vie.. Que tous ceux qui m’ont aidé dans mes recherches et qui n’ont pas retrouvé leur nom dans cette rubrique soient rassurés de mon salut militant.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page iii.

(4) Rapport de fin de stage. Résumé. Licence professionnelle. Les panicules de sorgho sont battues pour avoir les grains de sorgho et les grains de sorgho sont transformés pour servir dans l’alimentation humaine. Le battage de la panicule de sorgho permet d’obtenir des grains et. de la grappe.. L’opération de battage constitue l’une des plus pénibles du processus de transformation du sorgho. Mais jusqu’à nos jours, cette opération est réalisée manuellement par les producteurs. La présente étude a permis de caractériser les grains de sorgho et de concevoir un équipement pouvant battre les panicules de sorgho pour l’obtention des grains. L’étude s’est basée sur la caractérisation de deux variétés de sorgho récoltées dans un champ situé à N’Dali dans le nord du Bénin. Au terme de notre étude, une batteuse motorisée adaptée à toutes les variétés de sorgho cultivées au Bénin et dans l’Afrique de l’Ouest est mise au point. La conception de cet équipement contribuera à accroître la production du sorgho au Bénin. Elle permettra de réduire la pénibilité liée au battage de sorgho, le temps, la main d’œuvre et augmentera le rendement. Mots Clés : Panicules de sorgho, grains de sorgho, batteuse motorisée.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page iv.

(5) Rapport de fin de stage. Abstract. Licence professionnelle. Panicles of sorghum are threshed to have grains of sorghum and the grains of sorghum are transformed to serve in human food. The beating of sorghum panicle permits to get the grains and the cluster. The beating operation constitutes one of the most laborious of sorghum transformation process. But until our days, this operation is achieved by hand by the producers. The present survey intends to characterize the grains of sorghum and to conceive equipment capable to beat the panicles of sorghum for obtaining grains. The survey is based on the characterization of two sorghum varieties harvested in a situated field of N’ Dali in the north of Benin. At the end of our study, a motorized thresher adapted to all cultivated varieties of sorghum in Benin and West Africa is bringing into focus. The conception of this equipment will contribute to increase the production of sorghum in Benin. It will permit to reduce the hardness bound to the beating of sorghum, the time, and the implementation and will increase the output. Key words: Panicles of sorghum, grains of sorghum, motorized thresher.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page v.

(6) Rapport de fin de stage. Table des matières Dédicaces. Licence professionnelle. ................................................................................................................. ii. Remerciements ............................................................................................................. iii Résumé. ............................................................................................................... iv. Abstract. ................................................................................................................ v. LISTE DES SIGLES .................................................................................................... ix LISTE DES ABREVIATIONS..................................................................................... x LISTE DES TABLEAUX............................................................................................ xi LISTE DES FIGURES................................................................................................ xii INTRODUCTION......................................................................................................... 1 PREMIERE PARTIE : .................................................................................................. 2 1. Généralités sur le sorgho...................................................................................... 3 1.1. Origine, botanique et écologie du sorgho......................................................... 3 1.1.1. Origine ........................................................................................................... 3 1.1.2. Botanique et écologie .................................................................................... 3 1.2. La production des grains de sorgho.................................................................. 5 1.2.1. Plantation et récolte ....................................................................................... 5 1.2.2. Différentes technologies de battage .............................................................. 6 1.2.2.1. Battage manuel ........................................................................................... 6 1.2.2.2. Battage mécanique ..................................................................................... 6 1.2.2.3. Technologie intermédiaire.......................................................................... 7 1.2.3. Stockage......................................................................................................... 8 1.2.4. Production du sorgho au Benin ..................................................................... 9 1.3. La gamme de variations morphologiques de sorgho........................................ 9 1.4. Technologie de fabrication de quelques produits issus du sorgho ................. 11 1.4.1. Etapes de transformation ............................................................................. 11. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page vi.

(7) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. 1.4.2. Diagramme technologique........................................................................... 13 1.5. Equipements de production et de transformation du Sorgho ......................... 16. DEUXIEME PARTIE ................................................................................................. 18 2. Présentation du cadre de travail ......................................................................... 19 2.1. Présentation de l’EPAC (structure de provenance) ........................................ 19 2.1.1. Historique .................................................................................................... 19 2.1.2. Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC......................................................... 19 2.1.3. Vocation de l’EPAC .................................................................................... 20 2.2. Présentation de l’URFMAN (structure d’accueil).......................................... 20 2.2.1. Mission ........................................................................................................ 21 2.2.2. Références techniques ................................................................................. 22 2.2.3. Localisation géographique........................................................................... 23 TROISIEME PARTIE : .............................................................................................. 24 3. Etude et conception de la batteuse motorisée de sorgho ................................... 25 3.1. Caractérisation physique et mécanique du sorgho ......................................... 25 3.1.1. Matériels et méthodes.................................................................................. 25 3.1.1.1. Matériels ................................................................................................... 25 3.1.1.2. Méthodes .................................................................................................. 26 3.2. Résultats et discussion .................................................................................... 33 3.2.1. Caractérisation des grains............................................................................ 33 3.2.1.1. Masses et teneur en eau ............................................................................ 33 3.2.1.2. Dimensions des grains et des panicules ................................................... 34 3.2.1.3. Angle statique et dynamique au repos ..................................................... 35 3.2.1.4. Coefficient de frottement et force de brisure des grains de sorgho ......... 35 3.2.1.5. La force de détachement du grain de sorgho ........................................... 36 3.3. Proposition et description de la batteuse proposée......................................... 37 3.4. Dimensionnement ........................................................................................... 42 3.4.1. Chaine cinématique ..................................................................................... 42 3.4.2. Couple et vitesse de rotation nécessaire sur l’arbre à palettes. .................. 43 Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page vii.

(8) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. 3.4.3. Calcul de la puissance utile théorique ......................................................... 49 3.4.5. Calcul et choix du moteur............................................................................ 50 3.4.6. Paramètres de la chaîne cinématique........................................................... 51 3.4.7. Choix de la section et calcul de la courroie de transmission....................... 53 3.4.8. Estimation du poids des poulies .................................................................. 59 3.4.9. Dimensionnement de l’arbre II.................................................................... 60 3.4.9.1. Sollicitation sur l’arbre............................................................................. 60 3.4.9.2. Diamètre de l’arbre................................................................................... 67 3.4.10.. Choix du roulement .................................................................................. 68. 3.4.10.1.. Calcul des roulements à contact radial.................................................. 69. 3.4.10.2.. Calcul de la charge équivalente............................................................. 70. 3.4.10.3.. Calcul de la durée de vie ....................................................................... 70. 3.4.11.. Calcul de la clavette ................................................................................. 71. 3.4.12.. Montage des roulements........................................................................... 73. 3.4.13.. Fixation latérale des bagues ..................................................................... 74. 3.4.14.. Maintenance et entretien .......................................................................... 74. 3.4.15.. Estimation du coût de la machine ............................................................ 75. CONCLUSION ........................................................................................................... 77 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................... 78 REFERENCES WEBOGRAPHIQUES : ................................................................... 78 ANNEXES. .............................................................................................................. 80. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page viii.

(9) Rapport de fin de stage. LISTE DES SIGLES. Licence professionnelle. UAC. : Université d’Abomey-Calavi. EPAC. : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi. GME. : Génie Mécanique et Energétique. URFMAN. : Unité de Recherche et de Formation en Machinisme Agricole de Niaouli. PTAA. : Programme Technologies Agricoles Alimentaires. INRAB. : Institut National des Recherches Agricoles du Bénin. FAO. : Food and Agricultural Organization. FCFA. : Francs de la Communauté Financière Africaine. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page ix.

(10) Rapport de fin de stage. LISTE DES ABREVIATIONS bs. : Base sèche. °C. : Degré celsius. cm. : Centimètre.. CV. : Cheval-Vapeur.. g. : gramme.. h. : Heure. J. : Joule. kg. : Kilogramme.. l. : Litre. m. : Mètre. mm. : Millimètre. m3. : Mètre cube. %. : Pourcent. Wh. : Wattheure. Tr/mn. : Tour par minute. Pa. : Pascal. rd. : Radian. s. : Seconde. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Licence professionnelle. Page x.

(11) Rapport de fin de stage. LISTE DES TABLEAUX. Licence professionnelle. Tableau 1.. Classification et répartition géographique du sorgho ........................... 10. Tableau 2.. Taux d’humidité des grains et masse d’un grain de sorgho ................ 33. Tableau 3.. Dimensions des grains et panicules de sorgho ..................................... 34. Tableau 4.. Volume, masse et masse volumique des panicules .............................. 35. Tableau 5.. Valeurs des angles statique et dynamique au repos des grains............ 35. Tableau 6.. Angle de frottement au repos () et force de brisure (N) ...................... 36. Tableau 7.. Tableau récapitulatif des paramètres cinématiques .............................. 52. Tableau 8.. Valeurs des efforts tranchants et moment fléchissant .......................... 62. Tableau 9.. Valeurs des efforts tranchants et moments fléchissants ....................... 63. Tableau 10. Devis estimatif de la machine............................................................... 76. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page xi.

(12) Rapport de fin de stage. LISTE DES FIGURES. Licence professionnelle. Figure 1.. Différents types de battage manuel (bâtons et tonneaux)....................... 6. Figure 2.. Schéma de préparation du tchapalo et du tchoukoutou ........................ 13. Figure 3.. Schéma de fabrication de la farine panifiable de sorgho...................... 14. Figure 4.. Schéma de préparation de « kome » à partir du Sorgho....................... 15. Figure 5.. Tamis étagé ........................................................................................... 16. Figure 6.. Encrage de l’EPAC au sein de l'UAC................................................... 19. Figure 7.. Plan de situation géographique de l’URFMAN.................................... 23. Figure 8.. Schéma du cône obtenu ........................................................................ 30. Figure 9.. Schéma du triangle................................................................................ 31. Figure 10.. Batteuse-vanneuse de sorgho................................................................ 37. Figure 11.. Couvercle .............................................................................................. 37. Figure 12.. Grille ..................................................................................................... 38. Figure 13.. Arbre à palette....................................................................................... 38. Figure 14.. Goulotte................................................................................................. 39. Figure 15.. Châssis .................................................................................................. 39. Figure 16.. Palier ..................................................................................................... 40. Figure 17.. Moteur à essence................................................................................... 40. Figure 18.. Système de vannage.............................................................................. 41. Figure 19.. Schéma illustrant la sollicitation engendrée sur l’arbre à palettes........ 47. Figure 20.. Schéma de transmission par courroie ................................................... 54. Figure 21.. Schéma des sollicitations sur la courroie.............................................. 57. Figure 22.. Diagrammes des efforts tranchants et moments fléchissants de l’arbre II. plan OXZ. .............................................................................................................. 65. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page xii.

(13) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Figure 23.. Diagrammes des efforts tranchants et moments fléchissants de l’arbre II. plan OXY. .............................................................................................................. 66. Figure 24.. Dessin d’une clavette ............................................................................ 71. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page xiii.

(14) Rapport de fin de stage. LISTE DES PHOTOS. Licence professionnelle. Photo 1.. Plant de sorgho........................................................................................ 4. Photo 2.. Panicule dense......................................................................................... 4. Photo 3.. Panicule lâche ......................................................................................... 4. Photo 4.. Battage traditionnel du sorgho................................................................ 5. Photo 5.. Batteuse mécanique à pédale .................................................................. 7. Photo 6.. Batteuse mécanique motorisée................................................................ 8. Photo 7.. les variétés de sorgho rencontrées dans l’Afrique de l’ouest ............... 11. Photo 8.. Moulin à céréales .................................................................................. 17. Photo 9.. Panicules égrenées ................................................................................ 25. Photo 10.. Grains de sorgho de couleurs rouge et blanche .................................... 25. Photo 11.. Prise de la masse des grains.................................................................. 27. Photo 12.. Prise de dimension du grain.................................................................. 27. Photo 13.. Prise du volume spécifique ................................................................... 28. Photo 14.. Volume eau + grains pour la détermination du volume réel ................ 29. Photo 15.. Dispositif de mesure du coefficient de frottement................................ 30. Photo 16.. Dispositif de détermination de l’angle statique au repos...................... 31. Photo 17.. Dispositif de détermination de l’angle dynamique............................... 31. Photo 18.. Dispositif de détermination de la charge de brisure ............................. 32. Photo 19.. Détermination de la force de détachement ........................................... 33. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page xiv.

(15) Rapport de fin de stage. INTRODUCTION. Licence professionnelle. Le Sorgho (Sorghum bicolor) appelé abôkun en fon est la culture céréalière la plus importante derrière le blé, le riz, le maïs et l’orge. Les principaux pays producteurs de sorgho sont le Nigeria, le Soudan, le Burkina Faso, l’Éthiopie, le Mali et l’Égypte. Le sorgho est une plante vigoureuse, principalement cultivée comme culture annuelle. L’intérêt grandissant qu’on lui porte en Afrique est dû à sa plus grande résistance à la sécheresse que la plupart des autres cultures (à l’exception du millet) : il a la capacité d’entrer en dormance pendant les périodes de sécheresse pour ensuite se réveiller à la saison des pluies. C’est aussi une culture de subsistance à faible rendement (500 à 900 kg/ha). Cela s’explique par les pratiques de production inappropriées, les dommages occasionnés par les maladies et les insectes, l’action de l’herbe parasite et la sécheresse. Le sorgho est bien adapté aux marchés locaux. Les résidus de la récolte du sorgho entrent dans l’alimentation du bétail. Le sorgho de fourrage est l’une des meilleures cultures pour l’ensilage, du fait de son rendement élevé et de ses tiges juteuses et sucrées. Dans les régions où il ne gèle pas, le sorgho continu à taller et produit de nouvelles feuilles vertes pour les pâturages tant que l’humidité du sol persiste. Au Benin, la toute première opération que subit le sorgho après la récolte est le battage. Elle reste encore traditionnelle (manuelle) malgré sa pénibilité. La connaissance de la matière première (grain de sorgho), à travers son origine botanique et écologique, sa production, sa gamme de variation morphologique ainsi que les procédés utilisés pour sa transformation, ont fait l’objet de la première partie de ce mémoire. La deuxième partie a été consacrée à la présentation des différentes structures (de provenance et d’accueil) à travers leurs historiques, leurs localisations et leurs missions. La troisième et dernière partie du document, s’est axée sur les points cruciaux de la conception de la batteuse de sorgho.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 1.

(16) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. PREMIERE PARTIE :. GENERALITES SUR LE SORGHO. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 2.

(17) Rapport de fin de stage. 1. Généralités sur le sorgho 1.1.. Licence professionnelle. Origine, botanique et écologie du sorgho. 1.1.1. Origine Le sorgho cultivé aujourd'hui provient de son ancêtre sauvage appartenant à la sous-espèce verticilliflorum. La plus grande variation dans le genre Sorghum s'observe dans la région qui comprend l'Ethiopie, le Soudan et l'Afrique orientale du quart nord-est de l'Afrique (Doggett, 1970). Il apparaît que le sorgho est arrivé d'Ethiopie en Afrique orientale aux environs de 200 après J.-C. ou même avant. Il a été adopté et transporté dans les pays de savane de l'Afrique orientale et australe par les Bantous, qui utilisaient le grain essentiellement pour faire de la bière. Les Bantous, qui ont probablement commencé leur expansion à partir de la région du sud du Cameroun vers le premier siècle après J.-C., se sont déplacés le long de la frontière sud de la ceinture forestière du Congo et ont atteint l'Afrique orientale peutêtre avant 500 après J.-C. Les sorghos actuels d'Afrique centrale et australe sont très proches de ceux de la République-Unie de Tanzanie et plus éloignés de ceux de l'Afrique de l'Ouest, les forêts équatoriales ayant constitué un obstacle efficace à cette expansion. Le sorgho forme le groupe des mils, avec les millets, céréales qui ont en commun la petitesse de leurs grains. Le sorgho a les grains relativement les plus gros d’où son nom de « gros mil », les millets étant désignés sous le terme de « petit mil ». Ce genre Sorghum comprend de très nombreuses espèces et variétés classées par Snowden selon les caractères de leurs inflorescences. 1.1.2. Botanique et écologie Le sorgho cultivé est une plante annuelle formée. d’une touffe de tiges. rectilignes pouvant atteindre 0,80 à 5m de hauteur. Les feuilles alternées, longuement engainantes sur la tige, ont une longueur de 50 à 80cm et une largeur maximale de 5 à 10 cm (photo 1).. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 3.

(18) Rapport de fin de stage. Photo 1.. Licence professionnelle. Plant de sorgho. L’inflorescence termine la tige qui a achevé son développement normal. C’est une panicule rameuse de formes et dimensions variables suivant les variétés, dense et compacte quand ses ramifications sont courtes, lâche lorsque celles-ci sont longues (photo 2 et 3).. Photo 2.. Panicule dense. Photo 3.. Panicule lâche. Les dernières ramifications portent les grains de forme globuleuse plus ou moins aplatis, de coloration variant du blanc au jaune, rouge ou brun plus ou moins foncé. A maturité, les glumes, qui sont aussi diversement colorées, peuvent enfermer complètement le grain ou s’entrouvrir pour le laisser apparaitre. Ce dernier a la constitution de tous les grains de céréales. Le péricarpe, qui comprend plusieurs assises de cellules, est soudé au tégument de la graine proprement dit. Le grain a des dimensions variables suivant l’espèce et la variété mais toujours relativement petit. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 4.

(19) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Le poids de 1000 grains s’établit généralement entre 25 et 50 g. Pour donner une bonne production, la plante exige des sols assez. fertiles et une pluviométrie. d’environ 400mm. Dès qu’elle a formé son système radiculaire (première racine), elle est douée d’une assez grande résistance à la sécheresse (CIRAD). 1.2.. La production des grains de sorgho. 1.2.1. Plantation et récolte Le sol est préparé en fin de saison sèche : les herbes, les feuilles, les tiges de mil restées sur place depuis la précédente récolte sont brûlées, du fumier animal est apporté. La terre est rassemblée en buttes. Le temps des semailles débute avec les premières pluies : le grain est jeté dans des poquets faits au bâton à fouir. Deux à quatre sarclages sont pratiqués durant le développement de la plante et la terre est ramenée en buttes autour des pieds. En début de végétation, les pieds manquants sont remplacés par de nouveaux semis ou par repiquage de plants prélevés sur les touffes les plus denses. Certaines variétés, sont repiquées sur les sols lourds qui conservent leur humidité suffisamment longtemps après la saison des pluies pour permettre le développement complet de la plante et la maturation des grains. Les premières récoltes, celles du sorgho précoce, commencent en septembre-octobre, mais c’est généralement en décembre qu’elles atteignent leur maximum. Les sorghos repiqués sont récoltés plus tard en février - mars. Le sorgho récolté est mis à sécher puis laissé en panicules, soit battu sur des aires à l’aide de longs bâtons coudés (photo 4).. Photo 4. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Battage traditionnel du sorgho Page 5.

(20) Rapport de fin de stage. 1.2.2. Différentes technologies de battage. Licence professionnelle. Le battage est une opération post-récolte qui consiste à séparer le sorgho de la panicule. C’est une opération très importante dans la production du sorgho car un battage mal fait peut produire des brisures, endommager des grains, incorporer du sable ou des cailloux ou mélanger les variétés de sorgho, ce qui va occasionner des problèmes lors de la transformation. Le battage est fait manuellement ou mécaniquement. 1.2.2.1. Battage manuel Il existe plusieurs méthodes de battage manuel. Dans certaines zones, les gerbes sont piétinées ; ailleurs, elles sont mises dans des sacs qui sont projetés contre des troncs d’arbre. Quant aux bottes, elles sont battues contre des tonneaux ou des troncs d’arbres, ou simplement battues au sol avec des longs bâtons coudés. Le battage manuel exige beaucoup de temps et de main d’œuvre. Il est lent et donne un rendement faible en égrenage. Le battage au sol entraîne un apport de sable et de cailloux dans le sorgho. Il faut évoquer aussi les pertes de grains qui engendrent une réduction de la production (CORAF/ WECARD, 2011).. Figure 1.. Différents types de battage manuel (bâtons et tonneaux).. 1.2.2.2. Battage mécanique Le battage mécanique peut être réalisé à l’aide de moissonneuses-batteuses qui assurent un battage efficace. Dans les zones où les champs ont de petites superficies. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 6.

(21) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. ou un rendement faible, il est difficile d’employer des moissonneuses-batteuses, ce qui entraîne une utilisation limitée de ces machines. 1.2.2.3. Technologie intermédiaire Il existe toutefois une technologie intermédiaire pour battre le sorgho. Elle implique l’utilisation de batteuses de céréales semi-motorisées ou entièrement motorisées. Ces batteuses sont déjà utilisées dans plusieurs zones de l’Afrique subsaharienne, notamment dans les zones de culture de grande quantité de sorgho. Parmi ces technologies, nous mentionnons la batteuse à pédale (photo 5). La pédale actionne un cylindre rotatif hérissé de boucles métalliques ou de dents. En tenant les gerbes à la main et en appuyant les panicules contre le tambour en rotation, on obtient le battage du sorgho. Le rendement avoisine 500 kg par jour. Cela permet un gain de temps et moins de main d’œuvre par rapport au battage manuel. Cependant, son utilisation pour le sorgho peut avoir comme risque de blesser l’utilisateur lorsque la tige de la panicule n’est pas assez longue. Elle convient très bien au battage du riz.. Photo 5.. Batteuse mécanique à pédale. Il existe une amélioration de la batteuse de riz à pédale (figure 6). La pédale est remplacée par un moteur, de sorte que l’opérateur se tient debout et présente l’extrémité des gerbes ou des bottes sur le tambour. Cette machine donne un rendement plus élevé, requiert moins de main d’œuvre, mais elle est toujours adaptée à de petites exploitations.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 7.

(22) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Photo 6. Batteuse mécanique motorisée 1.2.3. Stockage Grains et panicules sont stockés dans des greniers, sortes de silos ou de grandes jarres en argile pétrie et séchée à laquelle on incorpore quelquefois de la paille ou du sable et des graviers (Lupien, 1990). La récolte est généralement bien protégée des. rongeurs et des termites si le fond du grenier a été soigneusement balayé et recouvert de cendre végétale. De la cendre peut également être répandue au dessus des produits stockés ou même mélangée aux grains destinés à être semés. On voit aussi certaines ethnies aménager un poulailler sous le grenier (les poules mangent les insectes) ou y faire du feu périodiquement. Le grenier est souvent hermétiquement fermé par une dalle en argile et son accès n’est autorisé qu’à un nombre limité de personnes. Malgré toutes ces précautions, des prédateurs autre que les rongeurs ou les termites peuvent endommager plus ou moins gravement la provision de sorgho selon les régions, les années, l’emplacement du grenier, la date de la récolte, de son battage et de son engrangement( Irat, 1967). Par ailleurs, pour protéger son contenu de l’humidité, le grenier est fréquemment construit sur un socle de pierre et s’il n’est pas à l’intérieur d’une case, il est recouvert d’un toit de chaume et parfois entouré de nattes ou de paille (CORAF/WECARD, 2011).. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 8.

(23) Rapport de fin de stage. 1.2.4. Production du sorgho au Benin. Licence professionnelle. Dans le Nord Benin, le sorgho a le pourcentage le plus élevé dans le système de culture des zones ayant des conditions moins favorables à la production agricole (de 43% à 58%). Dans les zones de conditions favorables de production, la proportion du sorgho est surtout élevée. Dans le Centre Bénin, l'importance du sorgho est décroissante (avec 5%) et dans le Sud, le sorgho n'est nullement cultivé à cause de l'humidité excessive. Bien que la superficie absolue sous culture de sorgho dans toutes les zones demeure plus ou moins identique dans le temps, son pourcentage est décroissant à cause de l'expansion de la superficie totale cultivée. 1.3.. La gamme de variations morphologiques de sorgho. La gamme de variations morphologiques de sorgho est grande, la raison est profondément liée au fait que la distribution et la variation d’espèces sauvages étroitement apparentées sont aussi extrêmement étendues et grandes. Selon Snowden (1936), le nombre d’espèces connexes assimilables monte à un total de 52 comprenant 17 espèces sauvages, 28 espèces cultivées, 7 issues de croisement entre les espèces sauvages et celles cultivées (Favier, 1977). Plus tard, à travers les études, il a été établi que le sorgho et les espèces apparentées peuvent être classés en trois espèces à savoir, le Sorghum bicolor [nombre de chromosomes : 2n = 20], le Sorgho vivace de Sorghum halapense [2n = 20, 2n = 40], et le Sorgho vivace de Sorghum propinquium [2n = 20], parmi lesquels le Sorghum bicolor et le Sorghum propinquium peuvent s’entre-féconder et sont donc considérées être à l’origine de l’évolution des espèces cultivées. Le Sorghum bicolor est classé en trois sous-espèces (Favier, 1977).. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 9.

(24) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Tableau 1. Classification et répartition géographique du sorgho Espèces. Répartition géographique. Nom. Nom de sous. Nom de. commun. espèce. famille. Type sauvage arundinaceum. aethiopicum. La savane et quelques champs en Afrique de l’ouest. arundinaceum. Côte de la Guinée et les champs tropicaux de Congo. Verticilliflorum. Un peu partout. virgatum. Généralement dans le désert et parfois le long des voies d’eau. Type de. bicolor. durra. Dans la ceinture soudanaise de l’ouest vers l’Afrique de l’est. culture kafir. /. Caudatum. Le soudan central, l’Ouganda le Tchad, le nord du Cameroun et le nord du Nigeria. Bicolor. En Afrique et en Inde. Guinea. L’Afrique de l’ouest et la grande vallée du rift de l’est. Type de. drummondii. /. Haut de l’Ethiopie et l’Inde. mauvaise herbe. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 10.

(25) Rapport de fin de stage. Photo 7. 1.4.. Licence professionnelle. les variétés de sorgho rencontrées dans l’Afrique de l’ouest. Technologie de fabrication de quelques produits issus du sorgho. Plusieurs produits consommables sont faits à base du sorgho. On peut citer le Tchoukoutou (bière traditionnelle), le Tchapalo, l’Ablo, le couscous précuit, les amuses gueule, le Kome et la farine panifiable de sorgho. Dans cette rubrique, nous présenterons la technologie de transformation du sorgho grain en Tchoukoutou et en Tchapalo, du sorgho en farine panifiable et du sorgho en Kome. 1.4.1. Etapes de transformation  Germination Après lavage, les grains de sorgho sont trempés pendant 10 heures de temps puis mis dans un panier et couverts avec un tissu. On arrose chaque matin et ceci pendant trois (3) à quatre (4) jours ; tout dépend de l’évolution de la germination.  Séchage Une fois les grains germés, on les étale sur une bâche exposée au soleil, jusqu’à ce qu’elle soit totalement sèche. Le séchage peut être aussi effectué avec des séchoirs mécaniques. Il suffira alors de contrôler le niveau de séchage.  Cuisson Le sorgho germé et séché est moulu ; on obtient une semoule. Cette semoule est trempée dans de l’eau au fond d’une marmite. La marmite est choisie proportionnellement à la quantité de la semoule. La semoule ne doit de préférence Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 11.

(26) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. pas dépasser la moitié de la marmite pour que l’eau soit suffisante pour la cuisson. Le mélange est laissé au feu pendant un bon moment afin de bien bouillir. Le temps de cuisson peut prendre une demi-journée si la quantité est grande.  Refroidissement La marmite comportant eau et semoule déjà cuite est laissée à l’air libre jusqu’à refroidissement total. Il est de préférence conseillé de laisser la marmite au dehors jusqu’au petit matin pour s’assurer d’un bon refroidissement. On extrait l’eau qui subit une seconde préparation et la boisson est prête.  Le Tchapalo est près juste après refroidissement. Il suffit d’y ajouter un peu de sucre et il est prêt pour la consommation.  Le Tchoukoutou quant à lui est obtenu après ajout de levures à l’eau extraite ; le tout laissé fermenter pendant trois jours.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 12.

(27) Rapport de fin de stage. 1.4.2. Diagramme technologique. Figure 2.. Licence professionnelle. Schéma de préparation du tchapalo et du tchoukoutou. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 13.

(28) Rapport de fin de stage.  Transformation du sorgho en farine panifiable. Licence professionnelle. La farine panifiable sert dans la préparation de plusieurs aliments comme le pain, le couscous, le biscuit, les amuse-gueules et autres.. Figure 3.. Schéma de fabrication de la farine panifiable de sorgho (ITRA, 2007). Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 14.

(29) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle.  Technologie de transformation du sorgho en kome. Figure 4.. Schéma de préparation de « kome » à partir du Sorgho (ITRA, 2007). Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 15.

(30) Rapport de fin de stage 1.5.. Licence professionnelle. Equipements de production et de transformation du Sorgho. Dans cette rubrique, nous parlerons de quelques uns des équipements de notre domaine de formation, qui entrent dans la transformation du sorgho.  La batteuse de sorgho Elle a pour rôle de battre les panicules de sorgho afin d’obtenir les grains de sorgho. Son principe de fonctionnement sera définit un peu plus bas dans le document.  Le Tamis Le triage peut être effectué à l’aide de tamis spécialement conçu pour ce fait.. Figure 5.. Tamis étagé. Le tamis ci-dessus fonctionne sur le principe d’un système bielle-manivelle. Une fois le moteur mis en marche, il transmet son mouvement de rotation à l’arbre de transmission (manivelle) via une courroie. La bielle étant en liaison avec la manivelle et les tamis, elle est animée d’un mouvement de translation qu’elle communique aux tamis qui à leur tour effectuent des mouvements de va-et-vient. Les trois tamis étagés sont de divers calibres. Le premier est de Φ 7, donc capable de laisser passer les grains de sorgho car, le grain de sorgho ne dépasse généralement pas 7mm de longueur (Source : enquêtes sur terrain) ; et de retenir les déchets de plus grandes Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 16.

(31) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. dimensions. Le deuxième tamis est de Φ 3 ; il retient les grains de sorgho et laisse passer les déchets comme la poussière et les grains de sable. Le mouvement des tamis est communiqué au sorgho ce qui facilite le nettoyage.  La mouture La mouture grossière ou fine s’effectue avec le moulin à céréales.. Photo 8. Moulin à céréales Le moteur en marche met la meule mobile en mouvement grâce à la courroie venant du moteur et s’appliquant sur la poulie à l’extrémité droit. Le sorgho une fois admis entre les meules est broyé en fonction de l’écart admis entre les deux meules. Cet écart est contrôlé par l’action du volant situé à l’extrémité gauche du moulin.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 17.

(32) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. DEUXIEME PARTIE. PRESENTATION DU CADRE DE TRAVAIL. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 18.

(33) Rapport de fin de stage. 2. Présentation du cadre de travail. Licence professionnelle. L’Ecole Polytechnique d’Abomey Calavi (EPAC) et l’Unité de Recherche et de Formation en Machinisme Agricole de Niaouli (URFMAN) sont des entités qui s’occupent de la mécanisation agricole (activités pré et post-récolte). Elles accompagnent la politique de l’Etat Béninois dans le domaine de la promotion de la mécanisation agricole. 2.1.. Présentation de l’EPAC (structure de provenance). 2.1.1. Historique Fruit de la coopération bénino-canadienne,. le Collège Polytechnique. Universitaire (CPU), devenu Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) depuis 2004, est l’une des entités pédagogiques de l’Université d’Abomey-Calavi (UAC). Située à Abomey-Calavi, dans le département de l’Atlantique, elle est dirigée par le Professeur Félicien AVLESSI. 2.1.2. Ancrage de l’EPAC au sein de l’UAC. Figure 6. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Encrage de l’EPAC au sein de l'UAC Page 19.

(34) Rapport de fin de stage. 2.1.3. Vocation de l’EPAC. Licence professionnelle. La vocation de l’EPAC est de former des cadres supérieurs pour le Bénin, la sous-région voire l’Afrique. C’est une haute école de référence, reconnue par le Conseil Africain et Malgache pour l’Enseignement Supérieur (CAMES). Elle forme des ingénieurs et des techniciens dans plusieurs domaines. Dans la dynamique et la vision prospective qui les caractérisent, les autorités ont eu de bonnes raisons de créer la filière « Mécanisation Agricole » depuis 2009. Cette initiative s’accorde bien aux besoins en ressources humaines qualifiées nées de la volonté de modernisation de notre agriculture qui passe entre autres par sa mécanisation. 2.2.. Présentation de l’URFMAN (structure d’accueil). L’INRAB est un établissement public à caractère scientifique et technique doté d’une personnalité judiciaire et légale. La déconcentration, la décentralisation et une meilleure approche des besoins du monde rural en technologies et en informations, guident l’INRAB dans son développement et dans ses activités de recherche. Le Centre de Recherche Agricole d’Agonkanmey, centre à vocation nationale de l’INRAB, s’investit, à travers le Programme Technologie Agricole Alimentaire (PTAA) à mettre au point des technologies pour répondre aux contraintes liées à la faible mécanisation agricole et au faible développement des équipements de stockage, transformation et conservation des produits agricoles. Sis à l’intérieur du lycée technique de Porto-Novo, ce programme est créé avec les statuts de l’INRAB adoptés en 1992. Le PTAA dispose d’un laboratoire pour des analyses microbiologiques et physico-chimiques sur les céréales, oléagineux, fruits et légumes. Sous tutelle du Programme Technologique Agricole Alimentaire (PTAA) du Centre de Recherches Agricoles d’Agonkanmey (CRA-A), l’Unité de Recherche et de Formation en Machinisme Agricole de Niaouli (URFMAN) est une entité de l’Institut National des Recherches Agricoles du Bénin (INRAB). L’URFMAN, qui dépend du PTAA, est le bras opérationnel de l’INRAB en mécanisation agricole. Il Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 20.

(35) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. est créé pour accompagner l’Etat béninois dans sa politique de modernisation de l’agriculture. béninoise.. L’URFMAN. est. au. service. des. producteurs. et. transformateurs du Bénin et de la sous-région. L’URFMAN est située dans l’enceinte du Centre de Recherche Agricole Sud (CRA-Sud) à Niaouli dans la commune d’Allada. Elle est organisée en quatre sections :  Section de fabrication mécanique  Section de construction métallique  Salle de contrôle hydraulique  Salle de cours Notre stage s’est déroulé au sein de la structure du Programme Technologique Agricole Alimentaire (PTAA), précisément au siège de l’Unité de Recherche et de Formation en Machinisme Agricole de Niaouli (URFMAN). 2.2.1. Mission Le PTAA a pour mission de réduire les pertes post-récoltes ; améliorer la qualité des produits agricoles, réduire la pénibilité du travail et valoriser les produits locaux. Il contribue à l’augmentation des revenus aux producteurs en :  développant des technologies post-récoltes de transformation et de conservation ;  développant les produits dans le domaine de la transformation ;  mettant au point des équipements de production et de transformation agricole (Mécanisation). L’URFMAN a pour mission essentielle de répondre aux besoins en équipements des transformateurs et producteurs ; générer des technologies à travers l’expérimentation en mécanisation pré et post-récolte ; et former les fabricants d’équipements, les mécaniciens et utilisateurs à la fabrication des équipements pré et post-récolte.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 21.

(36) Rapport de fin de stage. 2.2.2. Références techniques. Licence professionnelle. Actuellement, l’URFMAN s’investit dans le développement et l’adaptation d’équipements post-récoltes, notamment :  les équipements de transformation du manioc : trancheuse de manioc, râpeuse, presse à vis;  les équipements de transformation du maïs : égreneuse à maïs ;  les équipements de transformation de l’arachide : moulin à mouture humide d’arachide, malaxeur-extracteur d’huile d’arachide ;  les équipements de transformation des fruits de palme : dépulpeur, presse à huile palmiste, défibreuse, clarificateur, déshydrateur ;  les équipements de transformation de la noix de karité ;  les équipements de transformation du riz : batteuse et décortiqueuse, etc. En tant que centre de formation, l’URFMAN applique une méthodologie d’apprentissage qui met l’accent d’une part, sur l’acquisition de connaissances théoriques et technologiques et d’autre part, sur les travaux pratiques avec des outils et matériels pédagogiques professionnels permettant d’aboutir à la maîtrise des compétences nécessaires à l’exercice de la profession. Comme référence en matière de formation, nous pouvons énumérer :  Formation du technicien de l’Institut de Technologie Alimentaire du Sénégal (ITA) Monsieur NDIAYE Youssouf, qui a séjourné à l’URFMAN, dans le cadre d’un stage de formation ;  Dans le cadre de la collaboration entre l’URFMAN et l’EPAC, dix (10) étudiants de la filière Machinisme Agricole ont suivi leur stage de formation. Ce stage est réalisé sur la base d’un programme validé par l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) et l’URFMAN ;  stage de fin de formation de quatre étudiants de l'Institut Universitaire et Technologique de Lokossa fait à l'URFMAN pour l'obtention du diplôme de Licence Professionnelle. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 22.

(37) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle.  Formation des transformatrices et fabricants au Département de Technologie Alimentaire (DTA) de Ouagadougou à l’utilisation et la maintenance du rouleur-calibreur.. Il faut souligner que les équipements utilisés à l’URFMAN lors des prestations sont à la hauteur des ambitions légitimes des apprenants quant à leur qualité et similitude avec ceux utilisés dans les entreprises. Quel que soit le type de formation, une attestation précisant la teneur du stage (thème, durée) sanctionne le cursus suivi. 2.2.3. Localisation géographique. Figure 7.. Plan de situation géographique de l’URFMAN. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 23.

(38) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. TROISIEME PARTIE :. ETUDE ET CONCEPTION DE LA BATTEUSE MOTORISEE DE SORGHO. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 24.

(39) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. 3. Etude et conception de la batteuse motorisée de sorgho 3.1.. Caractérisation physique et mécanique du sorgho. 3.1.1. Matériels et méthodes 3.1.1.1. Matériels  Matériel végétal Le matériel végétal utilisé est constitué d’échantillons de sorgho prélevés dans les champs à N’Dali lors de nos visites. Quelques panicules ont été prises et égrenées à la main afin de poursuivre les travaux de laboratoire. Pour pouvoir évaluer la différence entre les échantillons qui se distinguent par la couleur, le choix de l’étude a porté sur les grains de couleur « rouge » et ceux de couleur « blanche ».. Photo 9.. Photo 10.. Panicules égrenées. Grains de sorgho de couleurs rouge et blanche. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 25.

(40) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle.  Matériels de laboratoire. La caractérisation du sorgho a été effectuée au sein du laboratoire du PTAA. Le matériel de laboratoire utilisé est composé :  d’une balance électronique de précision «DENVER INSTRUMENT Max 230 g d=0.1 mg » ;  d’un pied à coulisse ;  d’une éprouvette graduée ;  des dispositifs de détermination d’angle statique et dynamique au repos,  du dispositif de mesure de la charge de brisure ;  et enfin, du dispositif de mesure du coefficient de frottement de la matière sur les tôles. 3.1.1.2. Méthodes  Evaluation massique et détermination de la teneur en eau des grains A l’aide de la balance électronique on détermine la masse de 100 grains de chaque échantillon. Cinq (5) grammes de chaque échantillon sont mis à l’étuve pendant 48 heures afin de déterminer la teneur en eau des grains ; 03 essais ont été effectués. Enfin, 150 g de grains de chaque échantillon sont prélevés pour servir à déterminer les volumes réels et spécifiques. La teneur en eau se détermine avec la formule :. B (bs) = avec :. (m0 − m) *100 m. (%). (1). - m0 : masse initiale de l’échantillon humide (g) ; - m : masse de l’échantillon après évaporation d’eau (g). Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 26.

(41) Rapport de fin de stage. Photo 11.. Licence professionnelle. Prise de la masse des grains.  Evaluation des dimensions des grains Deux (2) panicules de chaque variété ont été manuellement égrenées et le nombre de gains issu de chaque panicule, compter un à un. Cent (100) grains de chaque échantillon ont été pris au hasard et leurs dimensions (longueur, largeur et épaisseur) ont été mesurées à l’aide d’un pied à coulisse. Les panicules quant à elles ont été mesurées avec un centimètre. La longueur, la largeur et l’épaisseur des grains, donnent une idée de leur forme et de leur grosseur ; la prise de ces valeurs est utile à la détermination des différentes caractéristiques de l’équipement à concevoir, surtout dans le choix du diamètre de la grille.. Photo 12. Prise de dimension du grain. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 27.

(42) Rapport de fin de stage . Licence professionnelle. Evaluation volumique des grains.  Volume spécifique Pour déterminer le volume spécifique, une masse de 150 g de chaque échantillon a été versé dans une éprouvette graduée. Après avoir tassé ce dernier, on lit le volume occupé par l’échantillon. Le volume spécifique des grains est le volume de l’échantillon mesuré tel qu’il se loge dans un récipient de volume connu, avec le vide inter-granulaire naturel.. Photo 13.Prise du volume spécifique  Volume réel et masse volumique Ici, il s’agit de déterminer le volume réel de 150 g prélevé dans chaque échantillon. En se basant sur le principe d’Archimède, on rempli l’éprouvette d’une quantité d’eau précise, on y ajoute les 150 g d’échantillon prélevé et on note le volume de l’ensemble (eau + échantillon). Ce volume est celui qu’occuperait l’échantillon s’il était liquide. Il permet de déterminer la densité des grains. La masse volumique (ρ) est calculée par la formule : = Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. (2). Page 28.

(43) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Photo 14. Volume eau + grains pour la détermination du volume réel  Evaluation du coefficient de frottement La méthode du plan incliné a été utilisée pour calculer le coefficient de frottement et l’angle maximal au repos sur tôle noire, tôle perforée de diamètre 8 mm et tôle inoxydable. L’appareil est constitué d’un cadre métallique mobile autour d’un axe passant par sa largeur inférieure. Un dispositif permet de lui imprimer progressivement un mouvement de rotation. Le cadre mobile peut porter différentes surfaces sur lesquelles le produit peut mouvoir. La graine étant posée sur la surface dans sa position horizontale, on relève le cadre à l’aide de son dispositif de relevage. La surface est relevée lentement jusqu’au moment où la graine qui y est posée bouge. L’angle maximal au repos ρ est déterminé par la formule :. =. (3). Le coefficient de frottement statique recherché est donc la tangente de l’angle maximal déterminé :. μs = tanβ. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. (4). Page 29.

(44) Rapport de fin de stage. Photo 15.. Licence professionnelle. Dispositif de mesure du coefficient de frottement  Evaluation de l’angle statique au repos. La détermination de l’angle statique au repos est une opération qui consiste à utiliser un dispositif de treuil. Ce dispositif est constitué d’un axe autour duquel s’enroule une corde liée à un cylindre creux en tôle dans lequel on introduit l’élément concerné. Après l’avoir rempli, nous avons monté le cylindre à l’aide de la manivelle. L’élément introduit se déverse dans un plateau en formant ainsi un cône. Puis on mesure le diamètre et la hauteur du cône formé, ce qui nous permettra de déterminer l’angle au sommet.. Figure 8.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. =. (5). Schéma du cône obtenu. Page 30.

(45) Rapport de fin de stage. Photo 16.. Licence professionnelle. Dispositif de détermination de l’angle statique au repos  Evaluation de l’angle dynamique au repos. Cet angle est obtenu d’un dispositif de forme cubique muni d’une porte. On y verse les grains après verrouillage de la porte, jusqu’à le remplir. On ouvre ensuite la porte, de façon rapide, laissant ainsi les grains s’écouler librement. Dans leur mouvement, les grains décrivent une forme triangulaire illustrée par la figure cidessous ; Ce qui permet de déterminer l’angle au sommet de cette dernière.. Figure 9.. Photo 17.. =. (6). Schéma du triangle. Dispositif de détermination de l’angle dynamique. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 31.

(46) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle.  Evaluation de la charge de brisure. L’effort à la rupture est la caractéristique qui influence le plus directement la brisure. La mesure de la force de rupture des grains de sorgho a été réalisée par la méthode de l’évaluation de la résistance à la compression avec un dispositif constitué d’une presse et d’une balance. On prélève au hasard 20 grains de sorgho par échantillon. La force nécessaire à la brisure des grains a été déterminée suivant la position d’équilibre. Le grain est disposé sur le plateau de la balance, et on agit sur la presse qui communique l’effort appliqué au grain jusqu’à la brisure. La masse appliquée pour écraser le grain détermine l’effort de brisure. La valeur maximale de la mesure sur chaque grain représente la force à l’écrasement des grains de sorgho.. Photo 18.. Dispositif de détermination de la charge de brisure.  Evaluation de la force de détachement du grain de sorgho La détermination de la force de détachement du grain se fait à l’aide d’une balance. Cette balance doit être d’une sensibilité remarquable, d’où le choix d’une balance de capacité maximale de 12,5 kg, d = 0,5 kg. L’une des extrémités de la balance est accrochée à une pointe fixe et à l’autre, est accroché une panicule de sorgho. On arrache lentement le grain de sorgho afin de pouvoir lire la dénivellation. L’opération est répétée plusieurs fois (20 au moins).. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 32.

(47) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Photo 19. Détermination de la force de détachement 3.2.. Résultats et discussion. 3.2.1. Caractérisation des grains 3.2.1.1. Masses et teneur en eau Le tableau 2 présente la teneur en eau (ou taux d’humidité) des grains de sorgho, ainsi que la masse d’un grain de sorgho de chaque variété. Tableau 2. Taux d’humidité des grains et masse d’un grain de sorgho Variétés. Taux d’humidité (% bs). Masse (mg). Blanc. 12,31. 42,50. Rouge. 12,25. 38,20. Les résultats obtenus montrent que le taux moyen d’humidité des grains de sorgho blanc (12,31 %bs) est légèrement supérieur au taux moyen d’humidité des grains de sorgho rouge (12,25 % bs) et que les grains de sorgho blanc sont un peu plus gros que ceux de couleur rouge.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 33.

(48) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. 3.2.1.2. Dimensions des grains et des panicules. Le tableau 3 présente les dimensions des grains de sorgho. Les résultats montrent que les grains blancs sont plus gros que les rouges. Ainsi, les longueurs, largeurs et épaisseurs des grains blancs sont supérieurs à ceux des grains rouges respectivement de 3,1 %, 6,6 % et 9,7 %. Par contre les panicules des grains rouges portent plus de grains. Les résultats obtenus orientent a choisir une grille de diamètre 7mm afin de permettre aux grains de passer à travers la grille sans aucune difficulté. Les dimensions des panicules quant à elles nous aident à fixer d’une part, le diamètre intérieur du bac au sein duquel s’effectue le battage et d’autre part l’écart entre les batteurs. Tableau 3. Dimensions des grains et panicules de sorgho Dimensions des grains (mm). Dimensions des panicules (mm) Nombre. échantillons Longueur Largeur Epaisseur Longueur Largeur Epaisseur. de grains. Blanc. 5,41. 4,32. 2,47. 300. 125. 120. 1302. Rouge. 5,15. 4,05. 2,25. 320. 110. 110. 1348. Moyenne. 5,28. 4,185. 2,36. 310. 117,5. 115. 1325. Le tableau 4 quant à lui présente les valeurs relatives aux volumes et à la masse des panicules. Ces valeurs nous aident à déterminer le nombre de panicules que peut contenir notre équipement sans empêcher l’arbre à palettes d’effectuer librement son mouvement de rotation. Le volume spécifique a été déterminé en disposant délicatement les panicules dans un carton de papier A4 de marque Gold. Chaque panicule occupe un volume de 842,056 cm3. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 34.

(49) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Tableau 4. Volume, masse et masse volumique des panicules Volume. Volume réel. Masse. Masse. Masse. spécifique. (cm3). (g). volumique. volumique. spécifique en. réelle en. kg/cm3. kg/cm3. 18,40.10-5. 70,44.10-5. (cm3). 842,05. 220. 154,97. 3.2.1.3. Angle statique et dynamique au repos Les valeurs des angles statique et dynamique au repos des grains de sorgho variété bicolor sont consignées dans le tableau 5. Tableau 5. Valeurs des angles statique et dynamique au repos des grains Variétés de sorgho. Angle statique au repos. Angle dynamique au repos. α ().  (). Blanc. 29. 23. Rouge. 31. 22. Il ressort de ce tableau que les valeurs de l’angle statique au repos des grains de sorgho sont au dessus de celles de l’angle dynamique au repos. Toutefois, l’angle statique au repos des grains de sorgho blanc (29°) est inférieur à celui des grains rouges (31°), tandis que l’angle dynamique au repos de ce dernier (22°) est inférieur à celui des grains blancs (23°). 3.2.1.4. Coefficient de frottement et force de brisure des grains de sorgho L’angle de frottement au repos est l’angle à partir duquel, le grain peut se déplacer de lui même. Sa valeur est celle dont on doit au minimum incliner les surfaces planes si elles doivent être un canal de sortie pour les grains après le battage. Dans le cas contraire, les grains de sorgho risquent de se stationner dans l’équipement. La force de brisure quant à elle, nous aide à connaitre la valeur limite à ne pas dépasser pour éviter de briser le grain. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 35.

(50) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Tableau 6. Angle de frottement au repos () et force de brisure (N) Variétés. angle de frottement. Coefficient de. de sorgho. au repos (). frottement. Blanc. 28. Rouge. 28. Force de brisure (N). 68,67 0,53 69,726. Ce tableau nous montre que l’angle de frottement au repos des grains de sorgho blanc et rouge sont identiques (28°) et leur coefficient de frottement également (0,53). La force de brisure des grains blancs est cependant relativement inférieure à celle des grains rouges. 3.2.1.5. La force de détachement du grain de sorgho Pour détacher un grain de sorgho (blanc ou rouge) de la panicule, il faut une masse comprise entre 0,5 et 1 kg donc une force allant de 4,91 à 9,81 N. La force de détachement est la principale force dont la connaissance est nécessaire pour la conception de notre batteuse de sorgho. En effet elle nous permettra de connaitre la vitesse de rotation minimale de l’arbre pouvant fournir une force capable d’arracher le grain de sorgho sans le briser. Cette force doit être comprise entre 10 (force minimal de détachement du grain) et 68 N (force de brisure). Mais il faut en effet noter que la force de détachement est fonction de la teneur en eau du grain, c’est-àdire que plus le grain est sec, plus vite il se détachera et plus petite sera la force. Par mesure de sécurité la valeur de la force de détachement sera fixée. à 40 N.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 36.

(51) Rapport de fin de stage 3.3.. Licence professionnelle. Proposition et description de la batteuse proposée. La batteuse proposée, sera semblable à :. Figure 10.. Batteuse-vanneuse de sorgho. Elle sera donc constituée :  D’un couvercle. Figure 11. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Couvercle Page 37.

(52) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle. Ouvrage mécano-soudé à l’intérieur duquel se déroule l’opération; il loge. l’arbre à palette. Réalisé en tôle noire, Il est destiné à recevoir et traiter la quantité de panicule. Il est en une pièce avec la trémie et la canalisation de sortie.  La grille. Figure 12.. Grille. Obtenu par roulage de la tôle perforée de diamètre 7 mm avec un écart de 10mm entre deux perforations. Elle est ensuite soudée dans le châssis pour maintenir sa position.  D’un arbre à palette. Figure 13.. Arbre à palette. Comme l’indique son nom, l’arbre est muni de palettes qui assurent le battage des panicules de sorgho et dans le même temps, convoie les tiges vers la sortie. Les palettes sont soudées sur l’arbre sur une longueur bien déterminée de façon à favoriser le battage complet de la panicule. A l’extrémité gauche de l’arbre sont soudés quatre fers plats qui ont pour rôle de projeter les tiges vers l’extérieur après battage.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 38.

(53) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle.  D’une goulotte. Figure 14.. Goulotte. Obtenue par pliage d’une tôle noire, elle permet de recueillir les grains après le battage. La goulotte est montée en dessous de l’équipement où se trouve l’orifice. Elle est placée de façon à ce qu’on puisse varier l’angle d’inclinaison. . D’un châssis. Figure 15.. Châssis. Le châssis est une construction mécano-soudée. Il est réalisé principalement avec des cornières en fer pour garantir la stabilité. Il sert à assurer le maintien de la machine à une hauteur acceptable pour l’utilisateur et à fixer la machine au sol pour éviter tout mouvement gênant.. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 39.

(54) Rapport de fin de stage. Licence professionnelle.  De quatre paliers. Figure 16.. Palier. Les paliers assurent le guidage en rotation et supportent l’arbre tournant. Ceux utilisés sont des paliers auto-aligneurs avec corps en fonte pour hautes températures. Les corps en fonte permettent surtout de supporter des charges élevées et ont un taraudage pour visser un graisseur afin de lubrifier les roulements. L’exécution spécifique de la bague extérieure du roulement et de l’alésage du palier permet à la bague extérieure du roulement de se positionner de façon à compenser les défauts d’alignement de l’arbre.  D’un moteur à essence. Figure 17.. Moteur à essence. Le moteur thermique a pour fonction d’entraîner en rotation l’axe principal de la batteuse par l’intermédiaire des courroies, des poulies et du réducteur dont il assure le fonctionnement. Rédigé par Francisco N. AGOUNKPE. Page 40.