&&&&&
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
&&&&
UNIVERSITE 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 DU DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE
Rédigé par : Sous la Supervision de : Amed A. GNANCADJA Dr. Naïmoulaï CHITOU Présenté publiquement devant le jury composé de :
3
ePromotion/Machinisme agricole Thème :
ETUDE ET CONCEPTION D’UNE DECORTIQUEUSE DE NOIX POMME SAUVAGE.
Année Universitaire: 2013 – 2014
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page i
Table des matières
... iii
Dédicaces ... iv
Remerciements LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ... v
LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX ... vi
LISTE DES PHOTOS ... vii
RESUME ...viii
ABSTRACT... ix
... 1
INTRODUCTION GENERALE I. PRESENTATION DES STRUCTURES ... 4
1. Présentation de La Structure de Provenance (l’EPAC) ... 4
1.1. Historique ... 4
1.2. Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC ... 4
1.3. Vocation de l’EPAC ... 5
2. Présentation du lieu de stage et sa situation géographique ... 5
2.1. Chronogramme D’exécution Du Travail ... 5
2.2. Présentation du lieu de stage ... 6
3. Les travaux effectués ... 9
CHAPITRE 1. Généralités sur les noix de pomme sauvage ... 12
Introduction ... 12
1. Description Botanique de la pomme sauvage ... 14
1.1. Dénomination ... 14
1.2. Description de l’arbre ... 16
1.3. Description du fruit ... 17
1.4. Importance et usages ... 18
1.5. La récolte des fruits (Ramassage) ... 19
1.6. La post-récolte ... 19
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page ii
1.7. Les produits finis de la pomme sauvage ... 21
1.8. Contraintes liées à ce secteur ... 23
1.9. Commercialisation de la pomme sauvage ... 24
Conclusion ... 29
CHAPITRE 2. Etude et conception d’une décortiqueuse ... 30
Introduction ... 30
2.1. Problématique ... 30
2.2. Cahier de charge fonctionnel... 32
2.3. Aperçu des technologies déjà existantes. ... 36
2.4 . Dimensionnement de la décortiqueuse ... 37
2.5 Dimensionnement des portes lames ... 44
2.6 Exécution graphique de la décortiqueuse ... 54
2.7 Coût du bureau d’études ( ) ... 57
2.8 Analyse de fabrication ... 57
2.9 Evaluation du besoin en matériaux ... 64
2.10 Evaluation du coût des accessoires et pièces standards ... 66
2.11 Evaluation du coût de l’usinage ( ... 66
2.12 Coût total de réalisation de la décortiqueuse prototype ... 68
Conclusion Générale ... 69
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 70
ANNEXES ... 72
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page iii
Dédicaces
Je dédie ce mémoire :
A l’ETERNEL le DIEU TOUT PUISSANT qui m’a comblé de ses grâces et qui a béni mes efforts durant tout le cursus de ma formation.
A mon père Sadikou GNANCADJA, toi qui malgré la distance entre où tu habites du Benin, m’as accompagné spirituellement durant toute mon cursus.
A ma mère Nimata BOSSOUKPE, toi qui as fourni tous les efforts pour me mettre sur le chemin d’un avenir meilleur. Ce travail est le fruit de tes efforts.
A mes oncles et tantes, qui de près ou de loin m’encouragent pour la réussite de ma vie professionnelle.
A mes frères et sœurs : Machoudi, Djibril, Saliou, Kazim, que ce travail vous motive à mieux faire que moi.
A tous les parents, amis, cousins et cousines.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page iv
Remerciements
Nos sincères remerciements vont à:
Dieu tout puissant
Pr Félicien AVLESSI, directeur de l’EPAC
Dr Gédéon CHAFFA, chef du Département de Génie Mécanique et Energétique;
Tout le corps enseignants de l’EPAC particulièrement les enseignants du Département de Génie Mécanique et Energétique (GME), pour leur contribution à notre formation.
Dr Naïmoulai CHITOU, mon maitre de mémoire qui a accepté de conduire ce mémoire, et dont la disponibilité, la rigueur, l’esprit critique m’a beaucoup édifié dans l’élaboration de ce rapport.
Dr Alphonse QUENUM, mon maitre de stage qui a accepté de m’accueillir dans sa structure, l’incarnation de l’enseignant modèle ;
Tous ceux qui ont participé à ce jury d’avoir jugé ce travail.
Gildas KOTAN, Adrien ZOHOUN respectivement chef atelier et chef atelier adjoint de CCMUF
Wilfried QUENUM un exemple de tourneur et de fraiseur qui m’a montré qu’on peut toujours mieux faire.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page v
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
UAC Université d’Abomey Calavi
CPU Collège Polytechnique Universitaire EPAC Ecole Polytechnique d’Abomey Calavi
CCMUF Centre de Conception en Mécanique Usinage et Forge INRAB Institut National des Recherches Agricoles du Benin
CAMES Conseil Africain et Malgache pour l’Enseignement Supérieur JP Jauge de Profondeur
TP Tour Parallèle
FU Fraiseuse Universelle PC Pied à Coulisse AC Atelier de Contrôle TG Tolérance Générale
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page vi
LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX
Figure 1 : Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC Figure 2 : Situation géographique de CCMUF Figure 3 : Diagramme du procédé de fabrication Figure 4 : Schéma fonctionnel de la machine Figure 5 : Chaine cinématique de la machine
Figure 6 : Représentation des différentes sollicitations sur l’arbre Figure 7 : Sollicitation sur le plan Xoz
Figure 8 : Sollicitation sur le plan Xoy Figure 9 : Schématisation de la vis Figure 10 : Effort sur la vis
Tableau 1 : Chronogramme d’exécution du travail Tableau 2 : Noms vernaculaires de la pomme sauvage
Tableau 3 : Valeur nutritive pour 100g d’amande de pomme sauvage Tableau 4 : Critères de qualité des amandes, de la pâte et de la poudre Tableau 5 Efforts tranchant ; moment fléchissant de charge
Tableau 6 : Dimensions moyennes des noix de pomme sauvage.
Tableau 7 : Efforts tranchant moments fléchissant (plan vertical).
Tableau 8 : Efforts tranchant ; moment fléchissant
Tableau 9 : Classification des pièces par mode d’obtention Tableau 10 : tableau des prix horaire de chaque poste
Tableau 11 : tableau récapitulatif des coûts d’usinage par pièce.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page vii
LISTE DES PHOTOS
Photo 1 : Tour Parallèle
Photo 2 : Fraiseuse Universelle Photo 3 : La meuleuse
Photo 4 : La cisaille manuelle Photo 5 : Tournage d’une portée Photo 6 : Moule à béton
Photo 7: Quelques travaux effectués
Photo 8 : Description du pommier sauvage Photo 9 : la pomme sauvage
Photo 10 : Bois et amande de l’I. gabonensis Photo 11 : Coupe d’une pomme sauvage
Photo 12 : Séchage des noix de pomme sauvage
Photo 13 : Opération de friture des amandes pour obtention de la pate Photo 14 : Pâte contenue dans les moules de récupération
Photo 15 : Poudre du pommier sauvage
Photo 18 : Extracteur d’amande … technologie camerounaise
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page viii
RESUME
Ce document rédigé dans le cadre des travaux de fin d’étude présente la conception d’une décortiqueuse des noix de pomme sauvage destinée à faciliter la décortication des noix de pomme sauvage en réduisant les peines des transformateurs. Les systèmes mécaniques généralement utilisés pour décortiquer les noix de pomme sauvage sont : un distributeur de noix et les lames qui sont portées par deux vis sont donc soumis au cisaillement. Une analyse de ces différents systèmes et la prise en compte des exigences du cahier de charges ont permis l’obtention d’une solution pour la décortiqueuse. Cette solution consiste à réaliser un distributeur de noix qui se compose d’une cuillère solidaire à l’arbre mené qui à chaque tour amène cette cuillère à prendre une noix dans la trémie et à la jeter dans le canal de positionnement. Les lames montées sur leurs supports vont servir de tranchant pour rompre les noix. La description de la décortiqueuse ainsi que le dimensionnement de ses différents organes facilitent l’exécution graphique de ce dernier. Ces différents éléments sont nécessaires à la mise en œuvre de ladite machine et à l’estimation de son coût de réalisation.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page ix
ABSTRACT
This document, written in the context of the end of study work presents the design of a shelling of crab apple nut to facilitate the decortication of the wild apple walnut reducing sentences transformers. Mechanical systems typically used to shell the crab apple are nuts: walnuts a distributor and blades which are carried by two screws are sheared. An analysis of these systems and the inclusion of charges of specification requirements have allowed obtaining a solution to the huller. This solution consists in providing a nut distributor which consists of a spoon secured to the output shaft that each turn brings the spoon to take a nut in the hopper and throw into the positioning channel. The blades mounted on their supports will serve sharp to break nuts. The description of the huller and the design of its various bodies facilitate the graphic execution of the latter. These different elements are necessary for the implementation of said machine and the estimation of its production cost.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 1
INTRODUCTION GENERALE
Les études réalisées sur l’utilisation et l’importance des espèces fruitières en Afrique tropicale humide, montrent que l’Irvingia Gabonensis est l’espèce préférée des paysans pour la domestication. C’est une espèce originaire de l’Afrique Tropicale Centrale et de l’Ouest qui ressemble à la pomme. Cette espèce est communément appelée « pomme sauvage » l’Irvingia Gabonensis est un arbre de 40 m de hauteur et environ 1m de diamètre (hauteur poitrine). Ressemblant à des mangues à pulpes, ses fruits de couleurs jaune verdâtre sont charnus, très fibreuse, riche en vitamine C et appréciés des consommateurs. Ils renferment une amande appelée dans la langue Goun « ASIOKOUN ». Cette amande est un condiment très savoureux utilisé dans les sauces pour complèter ou remplacer l’arachide ou tout simplement les parfumer. Elles sont aussi utilisées comme substitut à la viande et au poisson et pour la fabrication du pain de « DIKA » au Gabon. Ces amandes sont une source importante de lipides qui servent à la fabrication du savon. Vue la demande en amande de plus en plus grandissante au Bénin et dans les pays frontaliers, Malgré les réelles potentialités favorables au développement de cette filière au Bénin, un grand nombre de difficultés nécessitent d’être corrigé pour une compétitivité de la production nationale et pour plus de revenus pour les différents acteurs. Au nombre de ces contraintes, il est souligné, entre autres, la faible capacité de transformation locale, la faible incitation des investisseurs à la transformation, etc…
C’est ainsi que le thème « Etude et conception d’une décortiqueuse de noix de pomme sauvage » fait l’objet de notre étude dans le cadre de l’obtention du diplôme de licence professionnelle. Cette étude envisage la conception d’un prototype de décortiqueuse de noix de pomme sauvage qui sera capable de
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 2 satisfaire les transformateurs de noix en terme de coût et de fiabilité, ce qui leur permettra d’augmenter les capacités de transformation locale.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 3
PREMIERE PARTIE :
PRESENTATION DES STRUCTURES ET
DEROULEMENT DU STAGE
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 4
I. PRESENTATION DES STRUCTURES
1. Présentation de La Structure de Provenance (l’EPAC) 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.
1.2. Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC
Figure 1 : Encrage de l’EPAC au sein de l'UAC
UAC
ECOLES
EPAC
Secteur Biologique
Secteur Industriel
Génie Civil
Génie Electrique
Génie Mécanique et
Energétique
Energétique Mécanisation
Agricole Productique Génie Informatique
et
Télécomunication
Génie Biomédical
...
FACULTES
...
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 5 1.3. Vocation de l’EPAC
La vocation de l’EPAC est de former des cadres supérieurs (techniciens) pour le Bénin, la sous-région voire l’Afrique. Elle 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 maints domaines de l’industrie. 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 nés de la volonté de modernisation de notre agriculture qui passe entre autres par sa mécanisation.
2. Présentation du lieu de stage et sa situation géographique 2.1. Chronogramme d’exécution du Travail
Tableau 1 : Chronogramme d’exécution du travail
ACTIVITES SEMAINES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Connaissance du lieu de stage
Collecte des données sur le grain d’arachide et élaboration de l’introduction générale et de la problématique Rédaction du mémoire de fin d’étude
Correction du rapport Dépôt du rapport
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 6 2.2. Présentation du lieu de stage
Le stage s’est déroulé sur une période de trois (3) mois au centre de conception en mécanique usinage et forge (CCMUF) situé à Godomey Togoudo Gbègningan maison Alphonse QUENUM, docteur en mécanique et professeur à l’EPAC. Le CCMUF est un centre très déterminé dans la recherche des solutions adéquates et adaptées aux problèmes quotidiens de la population.
Le centre a pour vocation :
L’étude et la conception des équipements de tout genre,
L’amélioration des organes mécaniques
La réalisation des pièces mécaniques, des portes métalliques, des cages, des fenêtres etc.
La fabrication des pièces mécaniques (tournage, fraisage, ajustage etc.)
L’amélioration des organes mécaniques
Le secteur de construction métallique qui regroupe :
La soudure à l’arc électrique,
La construction métallique,
La tôlerie.
L’atelier mécanique
L’atelier de mécanique CCMUF en générale contient un certain nombre de machines-outils qui sont essentielles pour la production de divers éléments métalliques. Les opérations telles que le tournage, le filetage, le perçage, le fraisage, le limage et le meulage sont les plus couramment exécutées dans l’atelier de mécanique.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 7 - Le tour
Le tour permet de réaliser des surfaces hélicoïdales (filetage) et des surfaces de révolution: cylindres, cônes et plans (génératrice perpendiculaire à l'axe de révolution). L'utilisation principale de ces machines est l'usinage des arbres. La pièce, généralement tenue par le mandrin, a un mouvement de rotation (mouvement de coupe) transmis par la broche. L'outil peut se déplacer en translation suivant deux directions. Ces deux directions, perpendiculaires entre elles, appartiennent à un plan auquel l’axe de la broche est parallèle (voir photo 1).Le premier mouvement de translation est parallèle à l'axe de la broche. Le deuxième mouvement de translation est perpendiculaire à l'axe de la broche.
Photo 1 : Tour Parallèle - La fraiseuse
Les fraiseuses ont supplanté certaines machines (raboteuses, étaux limeurs) pour l'usinage de surfaces planes. Cette machine peut également servir pour des opérations de tournage. L'outil, une fraise, est fixé dans la broche et est animé d'un mouvement de rotation (mouvement de coupe). Il peut se déplacer en translation par rapport à la pièce suivant trois directions. L'appellation « fraiseuse à commande numérique » n'est pas très utilisée, on parlera plutôt de centre d'usinage 3 axes. La photo 2 est une fraiseuse universelle.
Photo 2 : Fraiseuse Universelle
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 8 - La meuleuse
La meuleuse permet le meulage des surfaces et le découpage des tôles de grandes épaisseurs. Le choix d’une meule est :
Meule tendre pour usinage des surfaces dures
Meule dure pour usinage des surfaces tendres.
Photo 3 : La meuleuse - La cisaille manuelle
C’est une grande pince coupante servant à découper les métaux. Le type de métal est déterminé par son épaisseur. Elle découpe alors les tôles de 5/10ème à 30/10ème.
Photo 4 : La cisaille manuelle Les références du CCMUF
Au Bénin, plusieurs sociétés font partie des références du CCMUF :
LERGC-GC EPAC,
CECURIE,
Plusieurs autres sociétés privées de la place.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 9 3. Les travaux effectués
Au cours de notre stage, plusieurs travaux ont été faits dans l’atelier mécanique. Voici une liste des travaux effectués :
La réalisation des poulies ; Les travaux d’ajustage ; La réalisation des portails ; La réparation d’une mortaiseuse ;
La réparation des machines de scieries ; Les exercices sur le logiciel Topsolid;
La conception de moule à béton;
La réalisation d’un compacteur
La réalisation des pignons d’engrenage.
Etc.
Photo 5 : Tournage d’une portée photo 6: Moule à béton - Réalisation d’un moule à béton
Ce moule est commandé par les techniciens en génie civil dans le cadre des essais servant à l’obtention des bétons cylindriques creux. Ainsi, voici comment se présente sa réalisation.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 10
· La première étape de cette réalisation est le découpage des tôles aux dimensions qui pourront nous servir à obtenir la forme du moule ;
· L’étape qui suit e s t celle du ceintrage des tôles découpés à l’aide d’une rouleuse mécanique ;
· Ensuite installer des oreilles et boulonner le grand puis souder le petit;
· La dernière étape est l’assemblage des deux tubes introduits l’un dans l’autre sur une tôle plate.
Photo 8: Quelques travaux effectués Opération de tournage
Opération de fraisage
Quelques réalisations et montages
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 11
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 12
CHAPITRE 1. Généralités sur les noix de pomme sauvage
Introduction
Pommier sauvage, manguier sauvage, africa mango, sont les noms usuels d’un arbre très répandu dans le golfe de guinée. Son aire de distribution s’étend sur la zone forestière humide d’Afrique centrale et occidentale (notamment en Angola, au Bénin, au Cameroun, au Congo, en Côte-D’ivoire, en RDC, au Ghana, au Libéria, au Nigéria, au Sénégal…). Il existe deux variétés de pomme sauvages.
L’une sucrée (I. gabonensis) et l’autre ayant une chaire amère (I. wombolu). Le produit le plus important des deux espèces est le tourteau de graines, largement utilisé dans les soupes et les ragoûts. La noix est brisée pour libérer l’amande. Les amandes fraîches, séchées au soleil ou fumées, en fonction de la finalité du produit ces dernières peuvent être moulues et écrasées pour fabriquer de la pâte (amandes fraîches) ou des tourteaux (amandes séchées) qui servent à donner de la consistance à des soupes ou des ragoûts. Elles servent également à alimenter le bétail. L’huile d’amande est utilisée en cuisine tandis que la pâte dégraissée est employée comme condiment : elle est ajoutée à des soupes afin d’obtenir l’onctuosité souhaitée. Elle peut remplacer le gombo (Hibiscus esculentus), l’arachide (Arachis hypogea) et les graines d’egusi (Cucurbita spp.) qui sont trois condiments très présents dans la cuisine traditionnelle d’Afrique centrale et occidentale. La pulpe du fruit d’I.
gabonensis est consommée fraîche et le jus permet de préparer de la confiture, de la gelée et du vin. Un vin nigérian fabriqué à partir de ce jus a des caractéristiques similaires à celles d’un vin allemand de référence. La pulpe du fruit du pommier
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 13 sauvage est une importante source de vitamine C et de bêta-carotène. L’écorce fraîche peut être utilisée pour conférer de l’amertume au vin de palme si l’on en place des morceaux dans le conteneur du vin au moment du tirage. Les usages médicinaux du pommier sauvage continuent à se développer dans la sous-région.
Au Nigeria, la communauté igbo utilise un extrait de feuilles pour faire baisser la fièvre tandis que, au Cameroun, les préparations à base d’écorce servent à traiter toute une variété de maladies et à soulager la douleur. Dans ce pays, une étude récente a montré qu’un extrait de graine pouvait permettre de gérer l’obésité, le diabète et le cholestérol. D’autres études ont conclu que l’extrait d’écorce présentait des propriétés antibactériennes et antifongiques. Les pommiers sauvages produisent un bois dense et très dur utilisé localement pour des constructions particulières comme les ponts de bateaux, les planches et les pavés. Les branches servent de combustible dans les zones rurales et les agriculteurs utilisent les jeunes arbres comme poteaux et pieux. Le bois d’œuvre peut être attaqué par des lyctes et des xylophages marins, mais il est durable et ne semble pas être la proie des termites.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 14 1. Description Botanique de la pomme sauvage
1.1. Dénomination
Nom commun
Cet arbre très rependu en Afrique est appelé Pommier sauvage, mangue sauvage (en français) ; et Sweet bush mango, bitter bush mango, wild mango (en anglais)
Nom Scientifique
o Irvingia gabonensis (Aubry-lecomte ex O’Rorke) o Irvingia Wombolu (Vermosen)
Synonymes
o Mangifera gabonensis ; gabonensis Okafor ; I.barteri Hook I. caerula;
I. duparquetil; I. erecta; I. griffoni o I. excels
Famille Irvingiaceae
Noms Vernaculaires
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 15
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 16 1.2. Description de l’arbre
Le pommier sauvage est un arbre qui est très répandu dans le Golf de Guinée, son aire de distribution s’étend du Bénin en Angola (Vivier et Faure, 1985). Il existe deux variétés de mangues sauvages. L’une sucrée (I. gabonensis) et l'autre ayant une "chaire" amère (I. wombolu). I.gabonensis est plus long, il peut atteindre 40 mètres de hauteur et 1,20 mètre de diamètre tandis Irvingia wombolu culmine à 25 mètres de hauteur et 80 centimètres de diamètre. Ces deux espèces ont un taux de germination de 80% (Eyog Matig et al, 2006 et Vivier et Faure, 1995).
Leurs fût est généralement court. Il est cylindrique, plus ou moins sinueux.
Les contreforts aliformes sont parfois très développés.
La cime est large avec des branches très ramifiées formant un couvert épais.
Les jeunes rameaux sont glabres et présentent de nombreuses lenticelles.
L’écorce est assez mince (5 à 15 mm), gris vert à gris brun, elle s’exfolie par petites lamelles Xallongées.
La tranche est granuleuse couleur crème jaunâtre et contient des fibres jaunes. Les feuilles sont simples (7 x 4,5 cm environ), alternes, elliptiques, glabres, coriaces et luisantes sur les deux faces, parfois glaucescentes à la face inférieure.
Les fleurs sont odorantes, petites, jaune verdâtre, groupées en courts racèmes Photo I-1 : Description du pommier sauvage
(source :Boborou)
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 17 axillaires. Elles sont pentamères, hermaphrodites, et présentent un disque jaune vif sous lequel sont insérées les étamines. L’arbre est très fructifère : un gros sujet peut produire plusieurs centaines de kg de fruits par an. Le fruit est une drupe jaune verdâtre, ressemblant à de petites mangues. La pulpe charnue est très fibreuse. La chair est jaune et comestible. Le noyau est couvert de fibrilles. Il contient une seule graine aplatie, l’amande.
1.3. Description du fruit
Les fruits présentent une forte variabilité selon les provenances: ils pèsent entre 45 et 195 g, contiennent une amande de 0,5 à 7g et
présentent des qualités gustatives très différentes. Il y a donc un fort potentiel de sélection et d’amélioration génétique de la production et de la qualité de l’amande.
L’I. gabonensis est disponible de juin à août et le I.
wombolu de Janvier à mars. Ils sont riches en vitamine A (environ 67 mg/100). La pulpe très fibreuse est parfois
consommée, bien qu’amère (chez le I. wombolu) et exhalant une forte odeur de térébenthine. La graine, très oléagineuse, est comestible. L’amande extraite est écrasée pour servir d’additif culinaire, elle est riche en matière grasses (51-55%) et contient un polysaccharide qui est un épaississant alimentaire. L’huile extraite de l’amande est utilisable pour l’alimentation et le bétail et sa valeur nutritive pour 100g de matière est récapitulée dans le tableau suivant.
Tableau : Valeur nutritive pour 100g d’amande de pomme sauvage. (source :CIFOR)
Photo I-2 : la pomme sauvage (source :CIFOR)
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 18 1.4. Importance et usages
Le pommier sauvage est à la fois cultivé et exploité dans la nature. Cet arbre présente un large éventail d’utilisations. Le produit le plus important des deux espèces est le tourteau de graines, largement utilisé dans les soupes et les ragoûts.
La noix est brisée pour libérer l’amande. Les amandes fraiches, séchées au soleil ou fumées, peuvent être moulues ou écrasées pour fabriquer la pâte (amandes fraiches) ou des tourteaux (amande séchées) qui servent à donner de la consistance à des soupes ou des ragoûts. Elles servent également à alimenter le bétail. L’huile d’amande est
utilisée en cuisine tandis que la pâte dégraissée est employée comme condiment : elle est ajoutée à des soupes afin d’obtenir l’onctuosité souhaitée. Elle peut remplacer le Gombo (Hibiscus esculentus), l’arachide (Arachis hypogea) et les graines de sésame (Cucurbita spp.) qui sont trois condiments très présents dans la cuisine traditionnelle d’Afrique centrale et occidentale. La pulpe du fruit d’I.
gabonensis est consommée fraîche et le jus permet de préparer de la confiture, de la gelée et du vin. Un vin nigérian fabriqué à partir de ce jus a des caractéristiques similaires à celles d’un vin allemand de référence. La pulpe du pommier sauvage est une importante source de vitamine C et de bêta-carotène. L’écorce fraiche peut être utilisée pour conférer de l’amertume au vin de palme. Les usages médicinaux du pommier sauvage continuent à se développer dans la sous-région. Un extrait de
Photo I-3 : Bois et amande de l’I. gabonensis(source :Boborou)
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 19 feuilles est utilisé pour faire baisser la fièvre tandis que, les préparations à base d’écorce servent à traiter toute une variété de maladies et à soulager la douleur. Une étude récente a montré qu’un extrait de graine pouvait permettre de gérer l’obésité, le diabète et le cholestérol. D’autres études ont conclu que l’extrait d’écorce présentait des propriétés antibactériennes et antifongiques.
Les pommiers sauvages produisent un bois dense et très dur utilisé localement pour des constructions particulières comme les ponts de bateaux, les planches et les pavés. Les branches servent de combustible dans les zones rurales et les agriculteurs utilisent les jeunes arbres comme poteaux et pieux. Le bois d’œuvre peut être attaqué par des lyctes et des xylophages marins, mais il est durable et ne semble pas être la proie des termites.
1.5. La récolte des fruits (Ramassage)
Les fruits du pommier sauvage sont mûrs lorsqu’ils commencent à tomber d’eux-mêmes de l’arbre. En prélude à cette chute, le pourtour des arbres est bien nettoyé pour permettre de bien voir les fruits qui tombent. Il faut éviter à ce stade d’entasser les fruits, car la chaleur occasionnée par le tas peut provoquer la pourriture de l’amande à l’intérieur du fruit et de l’amande.
1.6. La post-récolte
o Dépouillement des fruits
Elle se fait de deux façons : soit immédiatement après la cueillette en suçant la partie charnue du fruit ; ou en les laissant pourrir pendant 3 à 4 jours après leur chute de l’arbre. Mais pendant le processus de pourrissement de la chair, le fruit devient gluant. Pour éviter ceci, il faut les imprégner de cendre de bois pour
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 20 faciliter la manipulation manuelle. Les fruits ainsi pourris sont alors facilement pressés à la main et le noyau est extrait.
o Concassage des noix
Une fois la collecte terminée, les producteurs doivent procéder au concassage des noix pour obtenir les amandes. Cette activité est à la fois risquée et pénible car les femmes rapportent que les cas d’accident se comptent au bout des doigts surtout pour les moins initiés ou débutants. La pomme sauvage présente une symétrie bilatérale. C’est en fait cette ligne que les initiés recherchent pour la fente à l’aide d’un instrument tranchant. Cette fente est aisée lorsque cette symétrie est repérée.
Dans ces conditions les cotylédons ou amandes sont récupérés sans brisure. Une erreur d’appréciation peut facilement déboucher sur des accidents parfois graves.
Le fruit secrète un jus visqueux lorsqu’il est encore à l’état frais ce qui fait qu’il devient très glissant. Par conséquent pour arriver à fendre avec la machette, sans par ailleurs détruire l’amande, il faut une certaine habilité.
La complexité de l’opération est renforcée par la diversité des formes des pommes sauvages. On rencontre des fruits ovales, ronds, plats etc. Or, à chaque fois, il faut identifier le bon sens. L’on peut comprendre pourquoi les producteurs investissent beaucoup de temps dans la production. Pour qu’un individu obtienne
Photo I-4 : Coupe d’une pomme sauvage
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 21 un seau de 5l d’amandes, il lui faut consacrer en moyenne 2 heures et demi de temps dans la fente et l’extraction.
o Séchage des amandes
Les amandes avec ou sans peaux sont séchées au soleil ou à "la fumée". Le séchage au soleil constitue une innovation liée à la demande du marché. En effet, pendant longtemps la production de la mangue sauvage était orientée vers l’auto consommation. Bien plus, la mangue sauvage
étant un produit saisonnier, il fallait trouver un moyen pour que les amandes soient disponibles tout le long de l’année. La claie
apparaissait comme le meilleur recours pour atteindre cet objectif. La transformation du cadre social ayant débouché sur l’intensification des échanges et l’émergence des besoins nouveaux, l’accroissement de la demande a progressivement tourné les producteurs vers l’économie de marché. Par la suite, l’accroissement de la production et les exigences du marché ont imposé l’idée de sécher le produit au soleil. Malheureusement, bien que la préférence des consommateurs épouse les amandes séchées au soleil, la coïncidence de la production avec la saison des pluies pose d’énormes problèmes aux producteurs. Il est à souligner que la saison des pluies correspond en même temps à la période des semis, ce qui réduit considérablement le temps alloué à l’activité de la mangue sauvage. Personne ne pouvant sacrifier les semis, la plupart des producteurs préfèrent donc sécher les amandes à la claie.
1.7. Les produits finis de la pomme sauvage o La pâte de la pomme sauvage.
Photo I-5 : Séchage des noix de pomme (source :Boborou)
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 22 Photo I-8 : Poudre du pommier sauvage
La pâte de la pomme sauvage est obtenue à partir des amandes bien séchées.
A cet effet, les amandes sont grillées avec un peu d’huile rouge blanchie, puis pilées.
Le temps de grillage détermine le degré de viscosité de la pâte, plus le temps est long moins la pâte est visqueuse. Par la suite, les amandes sont
pilées à chaud dans un mortier. On obtient ainsi une pâte de couleur chocolat qui sera placée dans des assiettes, des seaux, des boites, etc. de lait qui jouent le rôle de moule. Ce dernier est recouvert d’un plastique ou à défaut, de feuille de bananiers ramollis afin que le produit final se décolle facilement du moule. Une fois la pâte placée dans le moule, la solidification se fait par l’exposition au soleil ou au feu.
Nous avons constaté que, dans la plupart des cas, le matériel utilisé est un matériel de récupération.
o La poudre de pomme sauvage
La poudre est obtenue à partir de la pâte de la mangue. Son obtention consiste à « râper » la pâte à l’aide d’un couteau ou tout autre matériel approprié.
Photo I-7 : Pâte contenue dans les moules de récupération
Photo I-6 : Opération de friture des amandes pour obtention de la pate
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 23 o Autres sous-produits du pommier sauvage
Parmi les autres sous-produits de la mangue sauvage nous distinguons l’huile, le savon, le whisky, etc. Au niveau artisanal, l’huile de la pomme sauvage est obtenue en exposant simplement la pâte au soleil ou en la plaçant sur le feu à une certaine température. Par ailleurs, il y a à Douala un laboratoire moderne (Africaphyto) qui s’applique dans la production des huiles essentielles en transformant un certain nombre de produits naturels. Ce laboratoire produit déjà l’huile de la pomme sauvage et projette fabriquer le savon, les parfums, les beurres, etc.
Schéma I-0 : Chaine Synoptique de la production de pomme sauvage 1.8. Contraintes lié à ce secteur
La transformation de la pomme sauvage à l’instar des autres produits forestiers non ligneux reste presque à l’état primaire. De nombreuses contraintes
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 24 occasionnent le ralentissement de cette activité. Parmi les freins à la transformation de ces produits, en particulier la pomme sauvage, nous pouvons citer entre autres:
- Le manque d’informations. Il existe très peu d’informations disponibles sur les procédés de transformation des produits naturels en milieu rural - Faible implication des opérateurs économiques : Les opérateurs
économiques ne semblent pas manifester un grand engouement pour la transformation des PFNL. Peut-être sont-ils encore mal imprégnés des opportunités que pourrait offrir les nouveaux produits.
- Le manque du matériel adéquat : les outils utilisés par ce qui ont commencé à prendre des initiatives dans le champ de la transformation sont assez rudimentaires.
- Absence du marché pour les produits nouveaux : Le marché des nouveaux produits reste assez faible sans doute du fait de l’absence de promotion des initiateurs.
- La non maîtrise du cadre juridique : Les normes de qualité tout comme les droits de la propriété intellectuelle ne sont pas encore maîtrisés par ceux qui commencent à obtenir les premiers résultats. Par conséquent, la protection de leur invention reste une préoccupation
1.9. Commercialisation de la pomme sauvage
1.9.1. Circuit de commercialisation de la pomme sauvage
Le commerce de la mangue sauvage peut être cerné à quatre niveaux à savoir dans les villages de production, dans les villes de transit, dans les grandes villes de consommation et le marché de l’extérieur.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 25 Schéma I-1 : circuit de commercialisation de la pomme sauvage
Ce schéma indique que les commerçants des grandes villes s’approvisionnent directement dans les villages et/ou dans les villes intermédiaires.
Ceux des villes intermédiaires s’approvisionnent dans les villages. Les exportateurs achètent leur produit aussi bien dans les villages, les grandes villes, les villes intermédiaires que dans les grandes villes de consommation. De manière pratique, les commerçants des grandes villes de consommation et les exportateurs arrivent rarement dans les villages et même dans les villes intermédiaires. En effet, après la prospection des zones de production (qui varient selon les années), ils envoient des intermédiaires, de préférence originaires des villages pour des raisons de communication, pour acheter directement auprès des collecteurs. Ces intermédiaires expédients le produit soit dans les villes intermédiaires ou directement vers les grandes villes ou vers l’export. Le contrat entre l’intermédiaire et le commerçant/exportateur n’est pas écrit forcement. Il s’agit généralement d’une entente verbale entre les deux parties. Les commerçants/exportateurs/importateurs après un accord sur le prix unitaire et sur le lieu de livraison, versent aux commissionnaires une certaine somme d’argent pour l’achat du produit en zone rurale. La rémunération de ces intermédiaires est liée à leur niveau de négociation sur le terrain. Plus leur prix d’achat est bas, plus le
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 26 bénéfice est élevé. Certains commerçants grossistes estiment d’ailleurs que les marges bénéficiaires des intermédiaires seraient supérieures aux leurs. Dans la meilleure des hypothèses un intermédiaire peut dégager un gain de l’ordre de 500 F CFA par seau de 5 l. Devant cette situation, nous pouvons dire que le paysan collecteur perd 500 FCFA par seau de 5 l. D’après le schéma ci-dessus, nous pouvons identifier quatre types d’acteurs impliqués dans le commerce de la mangue sauvage, les collecteurs, les intermédiaires, les commerçants intérieurs et les exportateurs.
1.9.2. Les marges dégagées dans la commercialisation de la pomme sauvage
Il est difficile de donner des informations sur les marges relatives au niveau des producteurs. A cet effet, il est important de connaître entre autres, les coûts de collecte, de transformation, de séchage, etc. Au niveau des commerçants, le Centre International de Recherche Forestière a calculé les marges bénéficiaires des commerçants en tenant compte des variables suivantes : coûts de transport- coûts de stockage- coût de manutention- coûts divers (taxes, impôts, pots de vins). Ainsi, la marge nette hebdomadaire dégagée par commerçant dans les principaux marchés est de 6800 F CFA.
1.9.3. Les unités de mesure utilisées
Il n’existe pas encore une unité de mesure standard dans le commerce de la mangue sauvage au Cameroun comme ailleurs. Cependant, les outils les plus utilisés sont le seau de 5l. Un seau de 5l d’amandes correspond à un poids entre 3 et 5 kg. Ce poids est assez relatif car il dépend davantage de la technique utilisée pour mesurer le produit. Il nous a été rapporté que certains parviennent à obtenir d’une mesure de trois seaux, un supplémentaire. Les producteurs sont au bout du compte
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 27 le maillon le plus faible car assistant souvent passivement à cette tactique qui déséquilibre les rapports de vente. Dans certains cas, les ventes groupées ont avorté dans les zones où les producteurs étaient suffisamment avertis. Pour ce qui est du produit transformé surtout la poudre, des efforts de standardisation émergent.
Elle est généralement emballée dans des sachets ayant des indications sur le poids et le fabriquant. Cet effort devrait se poursuivre et s’étendre non seulement aux autres produits dérivés mais également aux amandes de la pomme sauvage.
1.9.4. Critère de qualité
Les critères de qualité diffèrent selon le type de produit. Pour les amandes, les principaux critères sont:
- Taille des amandes : Les amandes de grande taille sont les plus préférées non pas du fait de leur qualité mais, selon les consommateurs, pour des raisons liées à la quantité et la facilité d’usage.
- Epaisseur : Les amandes à petite épaisseur sont souvent celles tombées avant la maturité, elles présentent souvent des taches noires ou sont totalement noires.
- Couleur : Les bonnes amandes doivent être blanches à la sortie de la
«coque ». A l’état sec, elles sont jaunâtres et un peu brillant.
- Les consommateurs du Sud-ouest et du Nord-Ouest achètent les amandes encore couvertes de leur tégument.
- Odeur : Les amandes vieilles ou mal conservées ont une mauvaise odeur.
Lors de l’achat, les consommateurs testent les amandes par l’odorat.
- Degré de séchage : C’est le degré de séchage qui détermine le degré de viscosité. Plus les amandes sont plus sèches, plus elles deviennent moins gluantes. Ceux qui veulent une sauce trop gluante achètent les amandes
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 28 Tableau I-1 : Critères de qualité des amandes, de la pâte et de la poudre
qui ne sont pas suffisamment sèches. Par ailleurs, si les amandes ne sont pas encore bien sèches, ceux qui n’aiment pas la sauce trop gluante les frissent dans l’huile avant de les mettre dans la sauce afin de diminuer l’effet gluant.
- Qualité du séchage. Il existe deux sortes de séchage (le séchage à la claie et le séchage au soleil). A partir de nos enquêtes nous constatons que beaucoup de consommateurs préfèrent les amandes séchées à la fumée à celles séchées au soleil.
En ce qui concerne les pâtes, Les critères principaux sont la couleur et l’odeur. Ces attributs sont liés à l’état des amandes utilisées ou aux conditions de conservation du produit dérivé. La couleur chocolaté sans moisissure est la plus enviée par les consommateurs. Pour la poudre, les consommateurs disent qu’ils sont indifférents sur les critères de choix mais ils affirment que son odeur est un indicateur de qualité. Quant à la texture, il est difficile de l’apprécier à travers la
Critères de qualités
Amandes (%) Pâte (%) Poudre (%)
Couleur 59 51.9 61.5
Odeur 16.3 2 7.7
Goût 7.7 25.4 0
Taille 4.7 0 0
Moisissure 7.1 7.5 0
Perforation 5.2 13.2 0
Finesse 0 0 7.7
Emballage 0 0 23.1
Total 100 100 100
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 29 pâte ou la poudre car elle dépend de la façon dont la préparation a été faite. La sauce deviendra moins gluante quand les amandes ont mis peu de temps à la cuisson.
Conclusion
Le Bénin tire un important profit de la pomme sauvage du fait de sa dimension économique, sociale et environnementale. Au plan économique, il génère des ressources pour les caisses de l’Etat central et des communautés de base. Au plan social, il est porteur de la création d’emplois agricoles et para- agricoles (production, transformation, commercialisation, services divers). Au plan environnemental, il contribue à protéger les terres et à reconstituer les espaces dégradés par les cultures consommatrices de terres (coton, igname). Il est donc impératif que nous puissions donner un coup de pousse au développement de ce secteur afin d’assurer la pérennité de sa rentabilité. Pour cela j’opte pour la conception et la réalisation d’une machine capable d’accroitre la transformation des noix à un coût abordable.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 30
CHAPITRE 2.
Etude et conception d’une décortiqueuse
Introduction
Au Bénin, la transformation de la noix de la pomme sauvage se fait selon la méthode archaïque et à une échelle artisanale. Les procédés emploient une technologie simple, mais lourdement dépendante de la main d’œuvre. Cette méthode est la moins productive qui soit comparativement aux autres technologies maintenant offertes sur le marché. Une employée béninoise ayant une bonne dextérité peut décortiquer environ 9 Kg de noix par jour de travail Toutefois, ce travail n’est pas sans dangers, car le procédé utilisé expose les mains des employées à des blessures de tous genre. Tous ces facteurs entrainent des coûts de transformation élevés, nuisant ainsi à la compétitivité des unités de transformation béninoises.
Nous nous évertuerons donc dans ce travail à proposer une technologie automatisée en partant du principe de la décortiqueuse manuelle.
2.1. Problématique
Le Bénin à l’instar de la plupart des pays en voie de développement a pour activité économique dominante l’agriculture qui occupe 47,1% de sa population active. La filière pomme sauvage au Bénin a des maillons relativement fonctionnels dont la mise en chaîne, la rationalisation donc l’organisation et la coordination restent à faire dans une large mesure pour espérer une production suffisante en qualité et en quantité. Au nombre des structures ou maillons, l’on distinguera la recherche, la production, la commercialisation primaire, la Transformation artisanale et industrielle et l’Exportation.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 31 Deux catégories d’unités de transformation sont connues :
Les unités individuelles ou de groupements de transformation artisanale de capacité très modeste de moins de 18 tonnes/an produisant des amandes pour le marché local.
Les unités semi-industrielles de capacité inférieure à 100 tonnes/an avec une technologie basée sur la technologie indienne mais avec des équipements plus modestes et d’adaptation.
Il revient normalement aux acteurs du secteur de trouver des alternatives pouvant apporter des solutions aux problèmes cités ci-dessus. Toutefois, trouver de façon adéquate des solutions à ces problèmes revient à faire un apport d’innovation ou d’amélioration des techniques en place. Comme solution, on peut envisager l’automatisation du décorticage des noix. Ce qui, permettra de :
o Maximiser d la transformation
o mettre l’opérateur à l’abri des accidents de travail lié à l’utilisation du marteau
o inciter la culture du pommier sauvage
o hisser le Bénin parmi les pays clés de la production agricole …
Dans le souci de contribuer de façon concrète à la recherche de solutions dans ce secteur d’activité, nous nous sommes penchés sur la conception et réalisation d’une décortiqueuse automatique de noix de pomme sauvage.
L’aboutissement de ce projet permettra de façon durable à : o réduire la pauvreté ;
o faire évoluer de la technologie béninoise ;
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 32 o améliorer le revenu du transformateur individuel de noix de pomme
sauvage ;
o optimiser les équipements pour le renforcement des capacités de transformation et de production des noix de pomme sauvage.
2.2. Cahier de charge fonctionnel 2.2.1. Réalisation de la bête à corne
Comme des questions réponses on essayera dans cette rubrique de décortiquer les divers éléments influents sur le produit.
o A qui sert-il? : A un utilisateur
o Sur quoi agit-il ? : sur les noix de pomme sauvage o Pourquoi ? (dans quelle but ?) : pour les décortiquer
Fonction globale : décortiquer automatiquement les noix de pomme sauvage o Pourquoi le produit existe-t-il ?
Le produit existe pour permettre à l’utilisateur de :
Décortiquer les noix de pomme sauvage;
De maximiser la production ;
De se protéger contre les blessures de marteau o Pourquoi le besoin existe-t-il ?
L’estimation de la production nationale de noix transformées localement est de 25% dont 10% par les unités artisanales et 15% par les entreprises semi- industrielles
Pour cause de :
- Manque d’équipement de décorticage moderne ;
- Manque de société de transformation de noix de pomme sauvage ;
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 33 - Cherté des technologies extérieures (indienne ; italienne …);
- Protections des ouvriers contre les blessures au marteau.
o Qu’est-ce qui pourrait le faire évoluer ? - Augmentation de la culture du pommier sauvage
- Augmentation des entreprises de transformation de noix de pomme sauvage - Baisse des exportations de noix brutes
o Qu’est-ce qui pourrait le faire disparaître ? Rien, à priori
2.2.2. Réalisation du diagramme pieuvre
Ce diagramme permet de matérialiser la frontière et les éléments environnant du produit.
Figure II- 1 Diagramme pieuvre FP 1 : Permettre le décorticage des noix de pomme sauvage
FP1
FC1
FC3 FC4
FC5
FC2 Utilisateur
Energie électrique
Décortiqueuse
Noix de pomme sauvage
Noix
décortiquée Amande de
pomme sauvage
Marteau
Maintenance
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 34 FC 1 : Utiliser l’énergie électrique pour fonctionner
FC 2 : Permettre l’entretien et les réglages
FC 3: Plaire aux yeux d’avoir des propriétés amovibles FC4 : Protéger l’utilisateur contre les coups de marteau FC5 : Obtenir le plus possible des semi amandes entières
Fonction complémentaire possible : Avertir l’utilisateur et couper la machine lorsqu’il y a bourrage de la machine.
2.2.3. Réalisation du diagramme FAST (Function Analysis System Technique
Figure II- 2 Diagramme FAST de la décortiqueuse Synchroniser le
positionnement et la brisure
Ouverture de la coque pour obtention extirper
la noix
Engrenage conique
Liaison came Noix de pomme
sauvage
Positionner la noix
Briser la noix
Transformer le mouvement de rotation en translation
Positionneur et lames
Système de bielle manivelle
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 35 2.2.4. Cahier de charge fonctionnel
Tableau II- 1 Cahier de charge
Fonction Critères d’appréciation Niveau d’exigence flexibilité
FP1 Obtention
d’amandes semi entières
Résistance des matériaux
Résistance à la corrosion
Peinture anti corrosion
F1
F1
F1
FC1 utiliser une source d’énergie électrique
utiliser une tension de 220V
Moteur électrique
Interrupteur
F0
F0
FC2 Maintenance
préventive et hygiénique
Remplacement de pièces
Lames détachable
Remplacement des éléments de la
chaine de
transmission
Notice et mode d’emploi
F1
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 36 FC3 Design appréciable
et moderne
Encombrement
Esthétisme : couleur
Esthétisme : formes
Adaptation
Esthétique exquis
F0
FC4 Machine facilement déplaçable
Intervention quasi inexistante de l’utilisateur
Capot détachable
Roulette stopable
Positionnement et distribution
automatique des noix
F0
F0
FC5 Limitation de la
course de la lame
Réglage de course possible
F1
2.3. Aperçu des technologies déjà existantes.
2.3.1. Technologie camerounaise
Avec cette technologie, une employée peut décortiquer entre 20 à 25 Kg de noix brutes par jour de travail, avec un taux de brisure pratiquement nul, seulement que le repérage de la ligne de soudure de la coque nécessite une certaine dextérité car c’est le fruit entier qui est découpé.
Photo II-1 : extracteur d’amande … technologie camerounaise [World Agroforestry Centre, 2012]
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 37 2.4 . Dimensionnement de la décortiqueuse
Définition des paramètres caractéristiques de la machine Compte tenu du cahier de charge défini, la machine doit être capable de :
Distribuer les noix (une par une) ;
positionner ses noix ;
Briser à l’aide de deux lames la noix positionnée.
Chaine cinématique de la machine
Afin d’assurer les fonctions énumérées, la décortiqueuse sera dotée d’un mécanisme simple de Bielle-Manivelle.
Figure II- 3 : Chaine cinématique de la machine 1- Moteur
2- Poulie menante 3- Manivelle 4- Coulisse 5- Bâti
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 38 2.4.1. Constitution de la machine
Dans cette rubrique on s’évertuera à décrire les divers éléments constitutifs de la machine bien sûr en partant de la chaine cinématique mais aussi des paramètres de choix des dimensions à savoir :
La taille des noix
La charge de rupture des noix
2.4.2. Taille des noix
Suite à une visite au marché de noix brute, on a relevé sur des échantillons de noix répartir sur 4 calibres divers mesures permettant de dimensionner certains éléments de la décortiqueuse. Les données moyennes sont consignées dans le tableau suivant.
Tableau II- 1 Dimensions moyennes des noix de pomme sauvage.
Longueur moyenne
(mm)
Largeur moyenne
(mm)
Epaisseur moyenne (mm)
Masse Moyenne
(g)
Calibre 1 42,91 24,53 17,3 9,68
Calibre 2 59,77 29.36 15,96 11,43
Calibre 3 63,61 32,75 18,5 13,69
Calibre 4 71,65 43,15 21,33 18,26
Hors Calibre 78,55 52,17 31,12 21,63
2.4.3. Charge de rupture des noix
Afin d’évaluer la charge nécessaire à la rupture de la noix on a procédé à la conception et réalisation d’un dispositif de mesure.
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 39 o Présentation du dispositif
Figure II- 4 : Instrument de mesure
1- Crochet (suspend les charges qui serviront à rompre une noix) 2- Poteaux (guide la barre (4) en translation)
3- Base (supporte tous le système et la noix) 4- Barre (porte la lame et les charges)
5- Lame (sert à briser la noix pendant l’essai) o Résultat des essais
Les essais ont montré que la rupture d’une noix nécessite une charge statique moyenne de 310 N.
Comme condition de certitude et de sécurité et compte tenu des diverses variétés des noix de pomme sauvage il a été retenu comme charge statique (charge qui sera utilisée pour les divers calculs) : F = 420 N
2.4.4. Partie importante de la machine La décortiqueuse se compose de:
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 40 - D’une trémie
Elle a une contenance de 89 cm3 et pèse environ 3 Kg. Son rôle est de contenir une quantité nécessaire de noix et de les mettre à la disposition des lames.
- De deux lames et de leurs supports
Les lames montées sur leurs supports vont servir de tranchant pour rompre les noix… elles sont en acier ressort donc dotées d’une résistance capable de résister au choc répétitif.
Figure II-5 : Perspective ombrée de la trémie
Figure II-6 : Perspective ombrée de la lame et son support Support de lame
Lame
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 41 - D’un châssis
Il est le squelette de la décortiqueuse en ce sens qu’il supporte tous le système, il pèse 35 Kg environ
Figure II-7 : Perspective ombrée du châssis
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 42 - D’un système bielle manivelle
C’est lui qui garantit la transformation du mouvement rotatif du moteur en un mouvement de translation primordial au processus de décorticage. Ici la poulie menée est confondue à la manivelle et les caractéristiques de notre système nous
Figure II-8 : Perspective ombrée du système Bielle- Manivelle
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 43 permettent d’atteindre une performance d’environ 2 noix décortiquées par secondes.
- D’un distributeur de noix
Le distributeur de noix se compose d’une cuillère solidaire à l’arbre mené qui à chaque tour amène cette cuillère à prendre une noix dans la trémie et à la jeter dans le canal de positionnement.
Outre cela la machine se compose d’autres éléments comme les arbres menant et mené, de capot de canal de positionnement, de visserie…
Figure II-9 : Perspective ombrée du système de distribution
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 44 2.5 Dimensionnement des portes lames
Chaque lame est portée par deux vis qui sont donc soumis au cisaillement
Condition de résistance :
En supposant que les contraintes de décorticages sont tangentes à la surface S de la vis, cette dernière est donc soumise à un cisaillement.
On a :
σ
max=
Sachant que la force statique nécessaire au décorticage est : F = 420 N On a :
σ
max=
Figure II-10 : Perspective ombrée de la lame et son support
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 45
Détermination de la surface S.
Sachant que les noix hors calibre ont tous une dimension supérieure aux noix de calibre, avec une petite majoration pour les cas spéciaux, on a alors comme dimensions maximales des noix :
Condition de résistance
Pour des raisons de sécurité, la contrainte normale doit rester inférieure à la résistance pratique à la compression Rpc
Avec : Rpc =
:
Résistance élastique à la compression (MPa) s : coefficient de sécurité 2Figure II-11 : Perspective ombrée des dimensions de lanoix 60 mm
40 mm
Amed A. GNANCADJA Machinisme Agricole/2013-2014 Page 46 Pour que le porte-lame résiste il faut
: | |
| |
En considérant que l’acier utiliser est S265 (NF A 33-101) avec une contrainte maximale égale à : 265 MPa
Or S = e x l Donc:
Avec e: l’épaisseur
L: la longueur e = 0.044 mm
Ainsi le porte - lame doit avoir une épaisseur supérieur à 0,044 mm
On retiendra dans la suite un porte -lame d’épaisseur 5 mm pour non seulement des mesures de sécurité mais aussi pour des contraintes de fabrication.
Course du coulisseau
Après des essais manuels de décorticage il a été retenu une longueur de la course égale à 215 mm, cette course doit être de sorte que le temps de positionnement doit être en parfaite synchronisation avec la lame et permettra deux allés retours en une seconde
2.5.1 Détermination des paramètres de fonctionnement Remarquons, qu’après nos investigations on a noté qu’un ouvrier doté d’une bonne dextérité, met en moyenne 20 secondes pour décortiquer 4 à 5 noix. Afin de surpasser cette performance avec la machine, on a décidé que cette dernière décortique 125 noix en une minute (2 noix en une seconde environ). Ce qui fait environs 750 tour en une minute pour la poulie meneuse.
