Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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REPUBLIQUE DU BENIN

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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

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UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI (UAC)

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ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI (EPAC)

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Département : Génie Mécanique et Energétique (GME) Option : Machinisme Agricole (MA)

POUR L’OBTENTION DU

DIPLÔME DE LICENCE PROFESSIONNELLE

THÈME :

Réalisé et soutenu par Désiré Kwessi ADIDEKON

Le 25 Janvier 2019 Superviseur :

Dr Roger H. AHOUANSOU Composition du jury :

Président :Dr Clarence SEMASOU, Examinateur : Ing Hector NOUNAGNON Rapporteur : Dr Roger H. AHOUANSOU.,

Année Académique : 2017-2018

ÉTUDE ET CONCEPTION D’UN extracteUr

D’amiDoN De maNioc

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

Réalisé et soutenu par : Désiré K. ADIDEKON Machinisme Agricole/EPAC/UAC ii DEDICACE

A Dieu, Etre suprême, source d'inspiration, de sagesse et d'intelligence, pour son grand amour qu'il ne cesse de manifester dans ma vie. Merci seigneur !!!

À mon père Delphin S. ADIDEKON Et

À ma mère Célestine K. KPADE,

pour tous les sacrifices consentis depuis notre bas âge.

À mes frères et sœurs

pour avoir égayé mon quotidien.

Je dédie ce travail.

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Réalisé et soutenu par : Désiré K. ADIDEKON Machinisme Agricole/EPAC/UAC iii REMERCIEMENT

Au terme de notre première étape de formation du 1^er cycle en machinisme agricole, jalonnées de grands doutes scientifiques et de petites victoires personnelles, permettez- nous de pouvoir exprimer nos sincères remerciements à tous ceux en vers qui nous nous reconnaissons redevable, de peur d'en garder pour toujours ; si non pour la vie, des sentiments de profondes défections.

Nos sentiments de remerciements aussi chaleureux qu'affectueux vont à l'endroit :

 du Dr. Ir. Roger H. AHOUANSOU, pour tout le temps consacré à notre encadrement. Son assistance, ô combien immense, nous a permis d'aborder avec aise les différentes étapes de ce rapport

 du Dr. Vincent PRODJINONTO, chef département de Génie Mécanique et Energétique (GME).

 des Responsables de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) qui ont tout mis en œuvre pour assurer notre formation.

 de 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 dans cette œuvre un exemple de notre profond respect et de notre reconnaissance.

 des techniciens de l’URFMAN, Messieurs OUANDJI Patrick, NONOU Honoré etc... Nous les remercions très sincèrement pour le savoir-faire qui nous a été transmis avec cordialité.

 de tous nos compagnons de lutte aussi bien dans les études que dans la vie sociale, avec qui nous avons partagé des durs moments qu'impose le milieu universitaire.

Enfin, à tous ceux dont la fraternité et la bienveillance n'ont cessé d'être pour nous un soutien et affection pour nous aider à franchir diverses étapes de la vie, nous adressons de chaleureux remerciements.

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Réalisé et soutenu par : Désiré K. ADIDEKON Machinisme Agricole/EPAC/UAC iv RESUME

La production d'amidon en zone rurale est une voie traditionnelle de valorisation du manioc {Manihot esculenta Crantz) en Afrique, en particulier au Bénin. Cette activité d'extraction d'amidon de manioc à petite échelle s'appuie essentiellement sur des femmes et à un impact socio-économique important dans les zones rurales car elle permet l’autonomisation de ses femmes et stabilise la main d'œuvre locale.

La forte demande en amidon sec et de ses sous-produits (tapioca…) sur les différents marchés, nous amène à nous interroger sur la capacité de ses femmes à satisfaire ces marchés. Au cours de nos recherches basée au centre du Bénin, on a pu s’apercevoir que la principale difficulté est surtout celle liée à la pénibilité du travail d’extraction de l’amidon de manioc. Ainsi, le présent document fait une brève bibliographie sur le manioc ; l’extraction d’amidon (transformation artisanale ; semi- industrielle etc…) et présente l’étude technique (cinématique et dynamique) de l’équipement pouvant extraire l’amidon de manioc.

Au terme de cette étude technique, il ressort un extracteur d’amidon motorisé composé de deux chambres : la chambre de malaxage constitué de trémie, d’arbre à palettes et la chambre d’extraction qui loge le transporteur à vis (vis sans fin), le tamis ; des orifices de sortie de l’amidon et des résidus de fibres. Les deux chambres étant reliées par un bouchon à vanne permettant de régler la décharge du mélange dans la chambre d’extraction. La machine proposée est alimentée en énergie, par un moteur de 2,5 KW et en eau, par une motopompe. La conception de cet équipement permettrait donc d’accroître la production de l’amidon, en réduisant considérablement les peines constatées, tout en limitant le temps et la main d’œuvre induit par l’extraction.

Mots clés : Manioc, amidon, pénibilité, Equipement, Extracteur d’amidon, chambre d’extraction, Bénin.

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Réalisé et soutenu par : Désiré K. ADIDEKON Machinisme Agricole/EPAC/UAC v ABSTRACT

Starch production in rural areas is a traditional way of exploiting cassava (Manihot esculenta Crantz) in Africa, particularly in Benin. This small-scale cassava starch extraction activity relies mainly on women and has a significant socio-economic impact in rural areas as it enables the empowerment of women and stabilizes the local workforce.

The strong demand for dry starch and its by-products (tapioca ...) in the different markets, leads us to question the ability of its women to satisfy these markets.

During our research based in central Benin, we realized that the main difficulty is mainly related to the hard work of extracting cassava starch. Thus, this paper provides a brief bibliography on cassava; starch extraction (artisanal, semi-industrial, etc.) and presents the technical study (kinematic and dynamic) of the equipment that can extract cassava starch.

At the end of this technical study, it appears a motorized starch extractor composed of two chambers: the mixing chamber consisting of hopper, vane shaft and the extraction chamber which houses the screw conveyor (worm), the sieve; starch outlets and fiber residues. The two chambers are connected by a valve cap to regulate the discharge of the mixture in the extraction chamber. The proposed machine is powered by a motor of 2.5 KW and water by a motor pump. The design of this equipment would therefore increase the production of starch, significantly reducing the penalties found, while limiting the time and labor induced by the extraction.

Key words: Cassava, starch, hardness, Equipment, Starch extractor, extraction chamber, Benin.

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Table des matières DEDICACE ... ii

REMERCIEMENT ... iii

RESUME ... iv

ABSTRACT ... v

LISTE DES TABLEAUX ... viii

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ... xii

INTRODUCTION GENERALE ... 1

PREMIERE PARTIE ... 3

1.1- Généralités sur le manioc ... 4

1.1.1- Origine ... 4

1.1.2- Les variétés ... 4

1.1.3- Technologie de transformation du manioc en dérivés et les équipements utilisés ... 5

1.2 - Généralités sur l’amidon et son extraction ... 7

1.2.1 - Extraction d'amidon ... 7

1.2.2 - Diagramme d’obtention de l’amidon ... 7

1.2.3- Les utilisations spécifiques de l'amidon de manioc ... 9

1.2.4 - Marché de l’amidon dans le monde ... 10

1.2.5- Marché de l’amidon au Bénin ... 10

DEUXIEME PARTIE ... 19

CHAPITRE 2 : PRESENTATION DE L’EPAC ... 20

2.1- Historique ... 20

2.2- Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC ... 21

2.3 - Vocation de l’EPAC... 22

CHAPITRE 3 : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ... 23

3.1- URFMAN... 23

3.1.1 - Présentation du PTAA ... 23

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3.1.2 - Situation géographique de l’URFMAN ... 24

3.2 - Mission de l’URFMAN ... 25

3.2.1 - Transformation des produits vivriers ... 25

CHAPITRE 4 : ORGANISATION ET DEROULEMENT DU STAGE ... 26

4.1- Organisation générale du stage ... 26

4.2 - Activités exécutées au cours du stage ... 27

TROISIEME PARTIE ... 30

CHAPITRE 5 : ETUDE DE CONCEPTION DE L’EXTRACTEUR ... 31

5.1- Objectif spécifique : ... 31

5.2- Objet technique ... 31

5.3- Différentes parties de la machine ... 32

5.3.1- Principe de fonctionnement de la machine ... 34

5.3.2- Présentation de la machine ... 35

5.3.3- Schéma cinématique : ... 35

5.4- Dimensionnement de certaines pièces de la machine. ... 36

5.4.1- Partie électrique ... 36

5.4.2- Partie mécanique ... 36

5.5- Dimensionnement des arbres de transmission ... 55

5.5.1- Sollicitation sur l’arbre II et III ... 55

5.5.2- Epures des sollicitations ... 61

5.6- Maintenance et entretien ... 68

5.7- Dessins de fabrication de la machine ... 69

5.8- Estimation du coût de la machine ... 69

CONCLUSION GENERALE ... 72

Bibliographie : ... 73

Webographie: ... 74

ANNEXE : ... 75

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LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Chronogramme d’exécution du stage ... 26

Tableau 2: tableau recapitulatif des paramètres cinématiques ... 46

Tableau 3: Caractéristiques de l'engrenage conique (5) et (6) ... 54

Tableau 4: Valeurs des efforts tranchants et moments fléchissants plan OXZ ... 57

Tableau 5: Valeurs des efforts tranchants et moments fléchissants. plan OXY ... 58

Tableau 8:Devis estimatif des accessoires et matières premières ... 70

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LISTE DES PHOTOS Photo 1 : .Râpeuse mobile ... 5

Photo 2 : Tamis pour gari en treillis d’acier inoxydable ... 5

Photo 3 : Ajout d’eau et malaxage ... 12

Photo 4 : Décantation de l’amidon ... 12

Photo 5 : Elimination de l’eau ... 13

Photo 6 : Mélange de l’amidon avec l’eau ... 13

Photo 7: Filtrage de l’amidon ... 14

Photo 8 : Sedimentation ... 14

Photo 9 : Elimination de l’eau surnageante ... 15

Photo 10 : Extraction de la fécule... 17

Photo 11: Purification du lait de fécule ... 17

Photo 12 : Tamiseur centrifugieuse “en ligne" de fécule ... 18

Photo 13 : Concentraction de la fécule ... 18

Photo 14 :Vanneuse-trieuse de cajou en essaie ... 28

Photo 15: cuiseur en fabrication ... 28

Photo 16 : Calibreuse simple CHINAN-1 ... 29

Photo 17 : Egreneuse portatif ZEKEDE-2 ... 29

Photo 18 : Vue en perspective de l’extracteur d’amidon de manioc proposé ... 32

Photo 19 : Chassis ... 32

Photo 20 : Trémis ... 33

Photo 21 : Chambre d’extraction ... 33

Photo 22 : Palier ... 33

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Photo 23 : Goulotte ... 34

Photo 24 : Reducteur de vitesse ... 34

Photo 25 : Moteur électrique ... 34

Photo 26 :Dessin de fabrication de la machine ... 69

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LISTE DES FIGURES Figure 1: Technologie de transformation du manioc en principaux dérivés ... 6

Figure 2: Diagramme de procédés de transformation du manoc en amidon ... 8

Figure 3: Encrage de l'EPAC au sein de l'UAC ... 22

Figure 4: Situation géographique de l'URFMAN... 24

Figure 5: Schéma de la chaine cinématique proposé ... 35

Figure 6: Schéma de transmission par courroie ... 48

Figure 7: Schéma des sollicitations sur la courroie ... 51

Figure 8: Diagramme des efforts tranchants et moments fléchissants de l'arbre III ... 61

Figure 9: Diagramme des efforts tranchants et moments fléchissants de l'arbre II ... 62

Figure 10: Dessin d'une clavette ... 66

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Réalisé et soutenu par : Désiré K. ADIDEKON Machinisme Agricole/EPAC/UAC xii LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

Sigles Significations

CAMES : Conseil Africain et Malgache pour l’Enseignement Supérieur CPU : Collège Polytechnique Universitaire

CRA-A : Centre de Recherches Agricole-Agonkanmey EPAC : École Polytechnique d’Abomey-Calavi FSA :

INRAB :

Faculté des Sciences Agronomiques

Institut National des Recherches Agricoles du Bénin PTAA : Programme de Technologies Alimentaires et Agricoles UAC : Université d’Abomey-Calavi

URFMAN : r&t :

FAO :

Unité de Recherche et de Formation en Mécanisation Agricole de Niaouli racines et tubercules

Fond Mondial pour l’Agriculture

FIDA : Fond International pour le Développement Agricole

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INTRODUCTION GENERALE

Le secteur agricole, à travers la filière manioc fait l'objet d'une attention particulière des gouvernements d'autant plus qu'il est jugé stratégique pour la sécurité alimentaire.

A travers sa production, sa transformation et sa commercialisation, le manioc constitue une principale source de revenu pour les ménages, le plus souvent pour les femmes et les personnes très pauvres. Au Bénin, le manioc est l’une des principales espèces de racines et tubercules cultivés. Il est une plante peu exigeante qui se cultive le plus souvent en fin de culture ou en association aux céréales (maïs surtout). La production du manioc est concentrée dans les zones fortement peuplées du sud et du centre du pays.

Au cours des années 1990, la production de manioc a plus que doublé grâce surtout à une augmentation des surfaces emblavées, mais aussi à une hausse des rendements, favorisées, entre autres, par la mécanisation des procédés de transformation pour l’obtention des dérivées. Cependant, malgré les avancées technologiques, les femmes transformatrices sont confrontées à d’énormes difficultés liées à la transformation du manioc en ses dérivés comme par exemple l’amidon, pour qui, l’extraction reste quasi traditionnelle avec une transformation semi-industrielle ou industrielle très peu développée voire même inexistante.

Ainsi dans le but de réduire la pénibilité liée à l’extraction de l’amidon et d’augmenter sa productivité, notre projet intitulé « Etude et Conception d’un extracteur d’amidon de manioc » aboutira à une création d’un équipement capable d’extraire l’amidon du manioc.

Le développement de ce thème est subdivisé en trois parties :

la première partie sera est consacrée des généralités sur le manioc.

la seconde partie présente les structures d’accueil et les travaux effectués au cours de notre stage

La troisième partie expose l’étude et la conception de l’extracteur d’amidon de

manioc.

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Problématique

La transformation agricole considérée comme l’un des paramètres du développement de l’agriculture au Bénin est soumise à plusieurs contraintes notamment celles technologiques. En effet, la pénibilité de l’extraction et la faible productivité de l’amidon faites traditionnellement à l’aide des bassines et de toile en nylon constituent l’une des contraintes de la technologie artisanale de transformation du manioc en amidon. Cette opération soumet ces transformatrices aux courbatures, à une fatigue permanente et à une perte de temps importante. En outre, le développement des industries textiles prôné par le gouvernement nécessite d’importante quantité d’amidon. Ainsi vu le défis à relever afin de couvrir le marché à forte croissance et de palier aux contraintes physiques liéés à l’extraction de l’amidon qui continue d’être artisanale, il urge donc de mécaniser l’opération.

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PREMIERE P ARTIE

Généralités sur le manioc

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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CHAPITRE 1 : GENERALITES

1.1- Généralités sur le manioc 1.1.1- Origine

Le manioc (Manihot Crantz esculenta), est appelé communément manioc dans les pays francophones, Cassava dans les pays anglophones Yuca ou Madioca en Amérique latine. Le manioc trouve ses origines en Amérique latine, précisément au Venezuela (2700 ans avant JESUS CHRIST). Il a été introduit en Afrique par les portugais vers le milieu du XVI siècle. Sa culture intensive et sa consommation ne se sont développées qu’au début du 20^e du siècle. Cette plante de la famille des euphorbiacées est composée d’une partie aérienne et d’une partie souterraine. La partie aérienne est constituée d’une tige principale, les branches qui portent à leur extrémité de grandes feuilles palmées très consommées en Afrique, Amérique du Sud et Amérique centrale, Asie du Sud-est ainsi qu’en Inde. La partie souterraine comprend des racines nourricières et des racines tubérisées. Les racines tubérisées sont utilisées comme aliment (tubercule).

1.1.2- Les variétés

Il existe plusieurs variétés de manioc (environ 42) mais deux d’entre elles sont principalement cultivées. On peut grouper ces nombreuses variétés en deux catégories principales :

 le manioc doux ou non toxique : cultivé pour la consommation locale de ses tubercules ;

 le manioc amer ou toxique : surtout utilisé pour la préparation d’amidon et d'autres dérivés.

Cette toxicité est due à la présence d’acide cyanhydrique (HCN). La seule différence entre les variétés réside dans la répartition de l’acide cyanhydrique dans les racines : dans les variétés douces, le toxique n’est présent que dans l’écorce des racines alors qu’il est présent dans toute la racine pour les variétés amères.

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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En Afrique, le manioc amer est plus cultivé que le manioc doux car son rendement est largement supérieur.

En outre afin d’extraire les toxines présentes dans les racines, deux procédés sont utilisés :

 le rouissage : Les racines sont placées pendant quelques jours, dans une eau courante de préférence.

 Le râpage : Les racines de manioc débarrassées de leur écorce sont râpées finement, puis exposées sur une aire de séchage. Un délai d'au moins 72 heures est nécessaire pour enlever les 75 % de la teneur en cyanure des tubercules.

1.1.3- Technologie de transformation du manioc en principaux dérivés et les équipements utilisés

Il existe divers sous-produits du manioc parmi lesquels nous pouvons citer : la cossette, le farine non fermentée, le farine fermentée (le lafun), le gari, l’attièkè, le foufou, le tapioca, l’amidon, etc.

 Quelques équipements intervenant dans la transformation du manioc

Photo 1: Râpeuse mobile Photo 2 : Tamis pour gari en treillis d’acier inoxydable

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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Figure 1 : Technologie de transformation du manioc en principaux dérivés

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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1.2 - Généralités sur l’amidon et son extraction 1.2.1 - Extraction d'amidon

Afin d'isoler une quantité maximale d'amidon, le principe de l'extraction consiste généralement en un lessivage à l'eau. En fonction de leur origine (graines ou r&t), les procédés d'extraction de l'amidon sont sensiblement différents. En général, l'application d'un prétraitement représente la plus grande différence entre les amidons issus des graines et des r&t.

Une fois lavées et pelées, les racines sont râpées pour libérer les grains de fécule. Le

"lait féculent" -l'amidon en suspension dans l'eau est alors séparé de la pulpe, et les grains séparés de l'eau par sédimentation ou centrifugation. A ce stade, l'amidon doit être sécher au soleil ou par méthodes artificielles pour en absorber l'humidité avant d'être broyé, tamisé et ensaché.

Dans les systèmes de production artisanale, la production journalière d'amidon oscille entre 50 et 60 kg par ouvrier, tandis que la transformation semi-mécanisée peut donner jusqu'à 10 tonnes par jour. Dans les amidonneries modernes, la production quotidienne atteint les 150 tonnes. Tous les systèmes d'extraction produisent une énorme quantité de résidus utiles. Les écorces des racines peuvent être recyclées comme engrais et aliments pour les animaux. Une fois séchées, les fibres écartées peuvent être vendues comme agent floculant à l'industrie d'extraction minière, tandis que l'amidon à faible densité perdu durant la sédimentation sert d'aliment pour les porcs.

1.2.2 - Diagramme d’obtention de l’amidon Il existe deux types d'amidon, il s’agit de :

o L’amidon non fermenté ou amidon doux, et de l’amidon fermenté ou amidon aigre. (voir Figure 2)

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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Amidon brut Racine

Lavage/Epluchage

Râpage Eau

Eau

Epluchure Eau résiduelle

Extraction

(Défibrage)

Tamisage

Sédimentation

Fermentation

Séchage solaire Eau

Amidon aigre

Tourteau humide

Résidus (Fibres fines)

Séchage Solaire

Eau surnageant

Sédimentation

Séchage solaire Séchages solaire

Amidon doux

Figure 2 : Diagramme de procédé de transformation du manioc en amidon

Tourteau sec

Sous-produit humide

Eau Résiduelle

Fraction protéique

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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1.2.3- Les utilisations spécifiques de l'amidon de manioc 1.2.3.1- L'intérêt de l'amidon dans l’alimentation

L'amidon aigre est utilisé principalement comme ingrédient de fabrication de certains produits de panification comme le pain, les beignets et entre dans la composition de toute une gamme d'amuse-gueules très légers et aérés pour lesquels le pouvoir de panification naturel de l'amidon est mis à profit. L'amidon natif de manioc est utilisé dans les recettes de quelques biscuits secs, mais son utilisation reste anecdotique. L'amidon natif peut également être utilisé en brasserie et en remplacement du gritz de maïs.

1.2.3.2- L'intérêt de l'amidon pour l'industrie textile et l'industrie du papier

La forte teneur en amylopectine de l'amidon de manioc lui confère des caractéristiques voisines de celles des amidons amylopectines, à savoir une viscosité très élevée, une texture longue et une transparence de l'empois.

Ces propriétés sont importantes :

 dans l'industrie textile pour l'empesage des fils afin de resserrer les fibres libres, finir les tissus, leur donner du poids et de la rigidité. L'amidon de manioc est utilisé aussi comme support de teinture dans l'impression des motifs pour laquelle des amidons à haute cohésion sont les plus appropriés ;

 dans l'industrie papetière, sous forme d'amidon pré gélatinisé, pour améliorer la résistance au pliage et pour le polissage et le modelage de surface.

L'amidon utilisé sert à la fabrication des adhésifs papetiers notamment dans : - la fabrication de colles pour cartons ondulés ;

- la fabrication de colles pour timbre postes, étiquettes, enveloppes et sachets autocollants ;

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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1.2.4 - Marché de l’amidon dans le monde

L'amidon de blé était déjà utilisé 3500 ans avant Jésus-Christ pour la production du papier et la coloration des vêtements. Sa production s'effectuait artisanalement par gonflement des granules, pressage à travers des draps, sédimentation et séchage au soleil. La grande expansion de l'amidonnerie a eu lieu en 1811 grâce à la découverte de la saccharification de l'amidon. Aujourd'hui, l'amidon est devenu une source d'alimentation essentielle pour les animaux, ainsi que pour les êtres humains. La production mondiale d'amidon est d'environ 50 x 10⁶tonnes par an, dont l'Europe et les Etats-Unis sont les leaders (plus de la moitié). Au niveau mondial, l'amidon provient essentiellement du maïs (80%), du blé (9%), de la pomme de terre (5%) et du manioc (5%). [1]

Le manioc en tant que source d'amidon, il est hautement compétitif : la racine contient plus d'amidon, en poids sec, que presque toutes les autres cultures vivrières, et est, par ailleurs, facile à extraire à l'aide de technologies simples. La Stratégie mondiale pour le développement du manioc initiative facilitée par le FIDA et la FAO reconnaît l'importance de la transformation des racines fraîches en produits secondaires, dont l'amidon, dans une optique commerciale axée sur la filière.

Cependant, si la demande mondiale d'amidon de manioc a augmenté au cours des 25 dernières années, seule la Thaïlande a effectué la transition d'un produit alimentaire de base vers des produits et matières premières destinés à l'industrie de transformation.

En dehors du Nigeria et de l'Afrique du Sud, l'industrie d'extraction de l'amidon est quasiment inexistante en Afrique, qui produit plus de 100 millions de tonnes de racines par an. Les débouchés commerciaux pour la fécule de manioc indigène existent à divers degrés dans tous les pays tropicaux ayant un niveau minimum d'industrialisation.

1.2.5- Marché de l’amidon au Bénin

L'offre nationale de l'amidon est encore très faible et très atomisée. En effet, la production est le fait de petites unités artisanales disséminées dans les zones de production du manioc, principalement dans le plateau et le centre du pays. Le

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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fonctionnement de l'unité de production industrielle de Pobè a tourné court.

Ouverte en 2000, elle a fermé pour une première fois en 2003 avant de reprendre ses activités en 2006 pour les cesser une seconde fois. Certains groupements installés à Savalou, à Gankpétin et à Paouignan s'investissent dans la production de ce dérivé du manioc. Ces groupements mixtes (comportant plus de femmes) s'investissent particulièrement dans la production d'amidon, de tapioca de première qualité.

La demande nationale est le fait des teinturiers, des couturiers et certains services de pressing. L'amidon de manioc est généralement vendu en petites quantités, notamment par "togolo" ou par bassine, dans les marchés de collecte et ensuite commercialisé par les détaillantes dans les marchés des centres urbains, principalement à Cotonou, Abomey, Bohicon et Porto-Novo. Il y est cédé aux différents consommateurs urbains selon leurs besoins, généralement par "togolo" et par sachets de 100 F, 50 F et même 25 F.

Cependant, c’est sur le marché nigérian que les plus grandes opportunités semblent les plus marquées. Selon les opérateurs économiques, ce pays serait demandeur de quelques 200 000 tonnes d'amidon par an. Cette demande nécessite quelques 800 000 tonnes de production de manioc brute, soit environ le tiers de l'offre béninoise de cette racine. La seule satisfaction d’une telle demande permettrait de densifier et de diversifier le tissu de production industrielle nationale. Cette demande nigériane pourrait être amplifiée par celle de l'ensemble de la région Afrique de l'Ouest dans la perspective de la mise en œuvre de l'Initiative Coton de l'UEMOA et de la BOAD. Ces deux institutions envisagent d'accompagner les pays producteurs de coton à transformer localement au moins 25% de leur production, contre 3%

actuellement. Si le projet venait à être mis en œuvre, il offrira une opportunité singulière de promotion de la production de l'amidon dont les unités textiles qui vont émerger de ce projet auront besoin. Il faudra cependant travailler à rendre ses produits compétitifs (rapport qualité prix avec leurs concurrents extérieurs) pour leur garantir ce marché.

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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1.2.6- Description des procédés de transformation du manioc en amidon 1.2.6.1-Processus d’obtention traditionnelle de l’amidon.

L’opération se résume aux étapes suivantes :

 Ajout d'eau.

Après le râpage du manioc, de l'eau est versée dans une bassine contenant la râpure de manioc, puis le mélange est malaxé manuellement afin d'obtenir un mélange homogène.

 Filtrage de la râpure.

Le mélange est ensuite filtré dans un panier végétal. L'amidon et l'eau sont récupérés dans une bassine placée sous le panier.

 Décantation.

Le mélange contenu dans la bassine doit être décanté pendant une heure, pour laisser le temps à l'amidon de se déposer au fond.

Photo 3 : Ajout d'eau et malaxage

Photo 4 : Décantation de l’amidon

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Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

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 Elimination de l'eau.

L'eau surnageant est jetée dans un trou qui devra être refermé. L'amidon, de couleur blanche, d'aspect compact, se trouve au fond de la bassine. Le produit doit être débarrassé de ses impuretés.

 Ajout d’eau et malaxage

L'amidon est découpé en morceaux, puis déposé dans une bassine voisine remplie d'eau.

L’amidon est malaxé dans l'eau jusqu'à l'obtention d'un mélange homogène.

Photo 6: Ajout d’eau et malaxage Photo 5 : Elimination de l’eau qui surnage

(26)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

14

 Filtrage de l'amidon.

Le mélange obtenu est filtré dans un tamis en toile afin de le débarrasser des impuretés principales. Le tamis doit être nettoyé avant et après chaque filtrage.

 Sédimentation

Le mélange contenu dans la bassine doit décanter pendant une heure, pour laisser le temps à l'amidon de se déposer au fond. La bassine doit être laissée dans un endroit bien couvert.

Photo 8: Sédimentation de l’amidon Photo 7: Filtrage de l’amidon

(27)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

15

 Elimination de l'eau.

À la fin de la décantation l'eau qui surnage est jetée. L'amidon, de couleur blanche, d'aspect compact, se trouve au fond de la bassine. Le produit a été débarrassé de ses impuretés.

 Séchage de l'amidon

Une serviette propre « est étalée sur l'amidon » dans la bassine pendant une heure afin d'absorber l'humidité de l'amidon pour l’obtention du tapioca après cuisson. Par contre l’amidon ainsi obtenu sera séché au soleil pour l’obtention de l’amidon crue qui sera vendu.

1.2.6.2- Procédés de transformation semi-industrielle

 transformation de manioc en fécule fermentée

Les racines de manioc sont dépelliculées, équeutées pour éliminer la partie ligneuse et râpées pour obtenir une pâte très fine. Celle-ci est aspergée d'eau et filtrée pour extraire la fécule. En présence d'eau, cette fécule est filtrée, de nouveau, pour éliminer les fibres micronisées avant que le lait ne soit évacué dans un canal pour la sédimentation. Le culot de fécule recueilli est émietté, dilué et mis dans les tanks,

Photo 9: Elimination de l'eau surnageante

(28)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

16

pendant 40 jours, pour la fermentation. La fécule fermentée est séchée naturellement.

Le séchage solaire confère à la fécule fermentée un pouvoir d'expansion comparable à celui de la farine de blé. Cet amidon modifié se conserve pendant plusieurs mois et est utilisé en boulangerie et en pâtisserie.

 Description séquentielle des étapes

 Dépelliculer, sous une forte pression d'eau, les racines de manioc et les équeuter

 Râper mécaniquement les racines dépelliculées.

 Laver mécaniquement la pulpe râpée en présence d'eau et extraire la fécule.

 Purifier la solution de fécule par un tamisage mécanique.

 Laisser couler le « lait de fécule » dans un canal pour séparer, par décantation, l'amidon et l'eau.

 Préparer une solution de fécule (fécule et eau) avec le culot récupéré dans le canal de décantation.

 Laisser fermenter le mélange dans les tanks (1 m³) et le brasser (à la 2^ème et 3^ème semaine).

 Récupérer le dépôt de fécule fermentée et filante, après 30 à 40 jours, et le disposer sur les toiles couvrant les tables ou les aires cimentées pour l'exposer aux rayons du soleil.

 Brasser la fécule pour homogénéiser le séchage des grains

 Broyer mécaniquement les granulés de fécule.

 Conditionner la fécule fermentée et déshydratée dans des sacs.

 Dispositif technique et équipements.

Equipements motorisés : dépelliculeur, râpe, extracteur, broyeur pour produits secs ; tamis vibrant,

Autres équipements : canal de décantation, tank, table de séchage, couteau, bac, sac [4].

(29)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

17

1.2.6.3- Procédés de Transformation industrielle

Dans une ligne de production continue, les racines de manioc sont dépelliculées, râpées et la pâte de manioc diluée est centrifugée, tamisée et purifiée pour donner une fécule humide. Cette fécule, à humidité intermédiaire, est déshydratée et le produit sec est conditionné dans des sacs.

 Description séquentielle des étapes

 Dépelliculer, par friction et sous forte pression d'eau les racines de manioc

 Râper mécaniquement les racines dépelliculées

 Centrifuger la pulpe râpée en présence d'eau et extraire la fécule

 Purifier le lait d'amidon par un tamisage mécanique

 Séparer en continu l'amidon de l'eau par l'utilisation d'une série de séparateur-centrifuge

 Alimenter le séchoir continu (séchoir pneumatique) pour déshydrater l'amidon

 Conditionner l'amidon fin dans des sacs (contenance 25 kg/sac).

(30)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

18

 Dispositif technique et équipements.

Dépelliculeur, couteau, râpe motorisée, centrifugeuse continu, tamis vibrant, séparateur -centrifuge, séchoir pneumatique, bac, sac kraft [4].

Photo13 : tamiseur centrifuge "en ligne" de fécule Photo12 :Centrifugeuse continue

(31)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

19

D EUXIEME PAR TIE

Présentation des structures

d’accueils et des travaux effectués.

(32)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

20

CHAPITRE 2 : PRESENTATION DE L’EPAC

2.1- Historique

Fruit de la coopération bénino-canadienne, le Collège Polytechnique Universitaire (CPU) a accueilli ses premiers étudiants en février 1977. Situé dans l’enceinte de l’Université Nationale du Bénin, le CPU a été un établissement public de formation scientifique et technique supérieure orientée vers la professionnalisation. En tant que tel, il constitue un maillon important du système de formation universitaire du Bénin voire de son système éducatif. Il a une vocation sous régionale, ainsi, il est aussi bien accessible aux nationaux qu’aux étudiants de pays Africains. La première promotion en est sortie en 1980.

Dans son évolution, le Collège Polytechnique Universitaire (CPU) a connu des réformes structurelles importantes. L’une des plus importantes est sa mutation en Ecole Polytechnique. En effet, en février 2005 par décret N° 2005-078 portant création, attribution, organisation et fonctionnement, le CPU est devenu « Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) ». Elle couvre deux (02) grands domaines d’activités constitués en secteurs à savoir : le Secteur Biologique et le Secteur Industriel. Le secteur Industriel est subdivisé en quatre (04) Départements qui sont : le Génie Civil, le Génie Electrique, le Génie Mécanique et Energétique et le Génie Informatique et Télécommunication. Quant au Département Génie Mécanique et Energétique (GME) qui est l’ancrage de notre spécialité, il abrite les filières : Mécanisation Agricole (MA), Energétique et Productique.

En effet, dans la dynamique de son développement et pour répondre au mieux à la demande sans cesse croissante en ressources humaines qualifiées pour couvrir les nouveaux secteurs en plein essor dans notre pays, l’Ecole Polytechnique d’Abomey- Calavi (EPAC) a pris l’initiative de créer en 2009, le Département « Génie Mécanique et Energétique », la filière « Machinisme Agricole ».

La formation proposée se veut être en parfaite adéquation avec l’approche

« formation-emploi » qui de nos jours s’impose aux institutions de formation. Elle est sanctionnée aux termes d’un cycle de trois (03) années académiques par une Licence Professionnelle en Machinisme Agricole.

(33)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

21

Elle a à son actif, six (6) promotions dont la première est sortie en 2012. Les techniciens formés sont capables de répondre parfaitement aux exigences du marché de l’emploi dans les domaines de la mécanisation agricole.

L’initiative de la création de cette filière est née de la volonté de l’administration de l’EPAC d’accompagner le Gouvernement de notre pays dans sa vision de faire de l’agriculture, la base de son développement économique ; un noble objectif à atteindre par la modernisation des moyens de production. A cet effet, entre autres actions entreprises, se trouve en bonne place la promotion de la mécanisation agricole. Cette dernière tire toute son importance de son caractère transversal à tous les autres domaines du secteur agricole.

Pour ce faire, d’importants programmes de promotion de la mécanisation agricole ont été mis en œuvre ce qui par conséquent, a engendré un besoin croissant en ressources humaines qualifiées pour couvrir le domaine. Il s’agit d’Ingénieurs, de techniciens et de spécialistes etc. C’est ce qui entre autres justifie la création de la filière « Machinisme Agricole » qui vient à point nommé, car elle permettra de combler le déficit actuel en ressources humaines qualifiées nécessaires pour le bon fonctionnement des structures mises en place dans le cadre du développement de la mécanisation de notre agriculture. Ce sont aussi, des opportunités d’emplois directs qui s’offrent aux étudiants qui ont eu le courage et la vision prospective de choisir cette filière naissante mais pleine d’avenir.

2.2- Encrage de l’EPAC au sein de l’UAC

Au sein de l’UAC, les formations de l’EPAC sont rassemblées par secteur englobant des départements d’études ; ainsi nous avons :

(34)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

22

Figure 3 : Ancrage de l’EPAC au sein de l’UAC 2.3 - Vocation de l’EPAC

L’EPAC est un établissement public universitaire d’enseignements techniques et professionnels. Elle est dotée d’une personnalité morale et jouit d’une autonomie financière.

Elle est sous l’autorité du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique. Elle est une entité de l’UAC où elle est logée. A ce titre, elle dépend sur les plans académique et administratif du Recteur de l’UAC.

En qualité de grande école, l’EPAC a pour missions d’assurer :

- des formations conduisant essentiellement au Diplôme de Technicien Supérieur ;

- des formations conduisant essentiellement au diplôme d’Ingénieur de Conception et à la Maîtrise Professionnelle dans les secteurs industriel et biologique ;

- la formation aux Diplômes d’Etudes de Troisième Cycle, conformément aux textes en vigueur à l’Université d’Abomey-Calavi ;

- la recherche scientifique et technique ;

- le perfectionnement et la formation continue des personnels des entreprises privées et de toute structure étatique qui en expriment le besoin.

UAC

ECOLES

EPAC

Secteur Biologique Secteur Industriel

Génie Civil Génie Electrique Génie Mécanique et Energétique

Energétique Machinisme

Agricole Productique

Génie Informatique et Télécomunication

...

FACULTES

...

(35)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

23

CHAPITRE 3 : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL

3.1- URFMAN

Notre stage s’est déroulé au siège de l’Unité de Recherche et de Formation en Mécanisation Agricole de Niaouli (URFMAN), dépendant du Programme de Technologies Agricoles et Alimentaires (PTAA) du Centre de Recherches Agricoles d’Agonkanmey (CRA-Agonkanmey) qui est une unité de l’Institut National des Recherches Agricoles du Bénin (INRAB) crée en 1992 s’occupant de la mécanisation agricole.

3.1.1 - Présentation du PTAA

Le Programme de Technologies Agricoles et Alimentaires PTAA, est situé à l’intérieur du lycée technique de Porto-Novo. Il est un centre de l’Institut National des Recherches Agricoles du Bénin (INRAB). L’INRAB est un établissement public à caractère scientifique et technique doté d’une personnalité judiciaire et légale. La déconcentration (décentralisation) et une meilleure approche des besoins du marché rural en technologies, en information, guident l’INRAB dans son développement et dans ses activités de recherche.

(36)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

24

3.1.2 - Situation géographique de l’URFMAN

Figure 4 : Situation géographique de l’URFMAN CRA-SUD

URFMAN

Vers Niaouli II

Chemin de

Eglise catholique St Christophe

Centre de santé d’Attogon Brigade

routière

Marché d’Attogon

CEG ATTOGON

De ALLADA Vers BOHICON

3 Km Ecole primaire de Niaouli

(37)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

25

3.2 - Mission de l’URFMAN

L’unité a pour mission de :

 répondre aux besoins en équipements des transformateurs, transformatrices, et producteurs ;

 générer des technologies à travers l’expérimentation en mécanisation de pré et post-récolte ;

 former les fabricants d’équipements, les mécaniciens et utilisateurs à la fabrication, à la maintenance et à l’utilisation des équipements de pré et post-récolte

Sa mission se résume en ces mots :

 Concevoir, Expérimenter, Former, et Conseiller.

3.2.1 - Transformation des produits vivriers

L’URFMAN conduit des recherches d’action et de développement sur plusieurs filières agricoles à savoir : le maïs, le riz, l’arachide, le niébé, le manioc, le palmier à huile, l’igname, la tomate, le piment, la mangue, le karité, le neem, l’orange, le rônier, l’ananas et d’autres produits. Les fruits de ses recherches sont :

 l’amélioration de la technologie de production de la purée de tomate ;

 l’amélioration de toute la chaîne de production du beurre de karité ;

 l’amélioration de la technologie de production des cossettes de manioc et d’igname ;

 le développement des technologies de transformation du riz (battage, décorticages, étuvage), etc.

(38)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

26

CHAPITRE 4 : ORGANISATION ET DEROULEMENT DU STAGE

4.1- Organisation générale du stage

Le stage s’est déroulé sur trois mois. Après les formalités administratives d’usage dès mon arrivée, j’ai été reçu par notre maitre de stage et le chef atelier sous qui s’est déroulé notre stage. Au cours de la première semaine, diverses activités ont été menées. On peut citer entre autres l’élaboration de notre planning de stage qui se présent comme suit :

Tableau 1 : Chronogramme d’exécution du stage

ACTIVITES PERIODE

ACTIVITES juillet Aout Septembre octob

re ACTIVITES ^S2 ^S3 ^S4 ^S1 ^S2 ^S3 ^S4 ^S1 ^S2 ^S3 ^S4 ^S1

1- Prise de contact avec la structure d’accueil

X

Déroulement du stage selon le programme établi 2- Visites d’investigations

dans les unités de productions

X X X

3- Travail à l’atelier (Niaouli)

X X X

4- Collecte de données, étude documentaire, analyse et synthèse

X X X X X X X X

5- compte rendu à l’encadreur (Maître de

stage)

X X X X X X X X X

6- Réalisation la maquette de l’équipement

proposé

X X X X

7- Redaction du rapport X X X X X

(39)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

27

4.2 - Activités exécutées au cours du stage o Recherche sur le terrain

 Au cours de ce stage qui s’est déroulé à l'URFMAN et sous la direction de notre maître de stage, nous avons effectué des visites de terrain pour rencontrer les différents groupements de femmes ou unités de production afin de connaitre les divers procédés de transformations, les équipements ou outils utilisés et de décerner les contraintes qu’elles rencontrent lors de l’extraction de l’amidon. Les lieux visités sont :

 la DANA à Porto-Novo

 Elite industrie à Pobè

 Les femmes ou groupement de femme transformatrice d’amidon à

Paouignan et à Gankpétin dans la commune de Dassa-zoumè d’une part et à Ikpilè, à Savalou d’autre part (cf. annexe 2).

Pendant ces sortis nous avons pu recenser quelques difficultés que ces femmes productrices d’amidon rencontrent qui sont essentiellement :

 La pénibilité liée à l’extraction de l’amidon : En effet ces femmes sont contraintes à déployer d’énormes efforts physiques ce qui entraine fréquemment des courbatures après chaque extraction.

 Une perte de temps (environ 60 kg d’amidon Extraire en 5 heures) ce qui agit considérablement sur la productivité.

 Les contraintes liées à l’approvisionnement en eau

 Au cours de ce stage nous avons effectué aussi des recherches documentaires notamment sur :

 Le net

 A la bibliothèque de l’EPAC

 A la bibliothèque de la FSA

(40)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

28

o Travaux exécutés à l’atelier de construction

 Outre ses recherches effectuées nous avons aussi travaillé à l’atelier de construction métallique pour la fabrication de certains équipements agro- alimentaires comme :

 Le cuiseur

 Le concasseur de noix karité

 une vanneuse-trieuse de noix de cajou

 Presse d’anacarde.

 Nous avons participé également à la vulgarisation auprès des médias et des producteurs de certains équipements à savoir :

 Les batteuses-vanneuses de maïs motorisé portatif AZIZA, destinée pour les gros producteurs avec comme Performances techniques :

- Capacité horaire : 2000 kg/h - Taux d’égrenage : 99-100%

- Taux de brisure 0,9%

- Taux de vannage 99,5%

- Consommation 0,63 litre/tonne

Photo 15 : Cuiseur en fabrication Photo 14 : vanneuse-trieuse de noix de

cajou en essaie

(41)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

29

 Egreneuse portatif ZEKEDE-2 destiné pour les producteurs et prestations de service avec les performances techniques :

- Capacité horaire 1200-1500 kg/ h - Taux d’égrenage 96-99%

- Taux de brisure 1-2%

 Calibreuse simple CHINAN 1, pour les petits semenciers dont les performances techniques sont :

- Capacité horaire 70-100kg/h - Taux de calibrage 98%

 Calibreuse-vanneuse de maïs motorisée IFEDOUN-1 avec les performances techniques comme

- Capacité horaire 660kg/h - Taux de calibrage 96%

- Consommation 0,8 L/h

- Destinée aux gros semenciers

 La vanneuse portative AFFEDJOU-1 et orienté plus vers les petits producteurs et commerçants.

 Le rouleur-calibreur CHIKITI-2

Photo 16 :Calibreuse simple CHINAN-1 Photo 17 : Egreneuse portatif ZEKEDE-2

(42)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

30

TROISIEME PARTI E

Etude et conception de

l’extracteur d’amidon de manioc.

(43)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

31

CHAPITRE 5 : ETUDE DE CONCEPTION DE L’EXTRACTEUR

5.1- Objectif spécifique :

L’objectif du travail est de contribuer à la mécanisation de l’opération d’extraction de l’amidon de manioc afin de :

 Améliorer la production de l’amidon en quantité.

 Diminuer le temps de travail des femmes transformatrices.

 Alléger les peines physiques des transformatrices.

 Améliorer le revenu des femmes transformatrices

5.2- Objet technique

Le système retenu pour l'extraction se déroule en deux étapes :

 une étape de malaxage dans une chambre cylindrique vertical inspirée du système d’extraction traditionnel, mais équipé d’une part d’un arbre à palettes permettant d'améliorer les conditions de mélange entre l'eau et la pulpe de manioc et d’autre part d’un orifice permettant la sortie du mélange (râpure-eau);

 une étape d’extraction de l'amidon dans une chambre horizontal constituée d’un convoyeur à vis sans fin ; d’un tamis et de deux goulottes permettant d’évacuer les résidus et l’amidon.

(44)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

32

Photo 18 : Vue en perspective de l‘extracteur d’amidon de manioc proposé (cf. Annexe 3)

5.3- Différentes parties de la machine

La machine proposée étant quasiment réalisé à partir des pièces mécano-soudée, on a donc une facilité de fabrication aux différents ateliers de

soudure. Cette machine est composée essentiellement de :

(9)- bâti :Fait entièrement en construction mécano-soudée, le bâti ou le châssis est fabriqué à base de cornière 50505 et de plaques métalliques. Sa structure lui permet une bonne stabilité au sol et de support pour le maintien des différents

composants. Photo 19 : le châssis

(45)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

33

Photo 21 : Chambre d’extraction

(6)- La trémie

Ceci est l'unité où les matières premières (manioc râpé et eau) sont introduites dans la machine. Il est construit avec tôle inox 20.

(19)- Unité de mélange

Cette unité se compose des agitateurs fixés par soudure à un arbre solide unique. Il est utilisé pour le bon mélange de la pulpe de manioc et de l'eau.

(1)- Unité d’extraction : Réalisé en toile inox feuille de 20 mécano-soudé et ayant une forme cylindrique. Elle est composée de convoyeur à vis (vis sans fin) et de tamis (en treillis d’acier inox), le convoyeur se déplace et tourne la purée diluée sur un tamis provoquant ainsi la libération de l'amidon humide.

Elle dispose de deux orifices permettant de récupérer

d’une part l’amidon humide et d’autre part les résidus (fibres) à la fin de l’opération.

(10)-les paliers :

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.

Photo 22 : Palier Photo 20 : Trémie

(46)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

34

Photo 25: Moteur électrique (17)- unités de décharge (goulottes)

Obtenue par pliage d’une tôle inox de feuille 20, elle permet de recueillir l'amidon humide et les fibres qu’elles convoi vers les tanks.

(11-14)- Le système de réduction de vitesse C'est l'ensemble qui fournit la vitesse de rotation nécessaire au fonctionnement des différentes unités de la machine (unité de mélange et l’unité d’extraction). Il est constitué d’engrenage cylindrique, d’un engrenage conique à axe perpendiculaire (Renvoi d’angle), des pignons et roues chaîne.

(M)- Moteur

Le moteur électrique a pour fonction d’entraîner en rotation l’axe principal des agitateurs et le transporteur à vis par l’intermédiaire de chaîne et roues à chaîne.

5.3.1- Principe de fonctionnement de la machine

La râpure de manioc et l’eau sont introduites dans la machine via la trémie [6], tombent dans l’Unité de malaxage [19]. La puissance est fournie par un moteur électrique [M] qui entraine les agitateurs [3] et le convoyeur à vis [7] dans un mouvement de rotation. Les agitateurs en mouvement, mélangent correctement la râpure avec l’eau. le bouchon (vanne de décharge) [4] préalablement fermé lors du malaxage , est ouverte afin de permettre la décharge du mélange dans l’Unité d’Extraction [1] où le mouvement du convoyeur à vis fait tourner le mélange d’une

Photo 23 : Goulotte

Photo 24 : engrenage cylindrique

(47)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

35

extrémité à l’autre sur un tamis en treillis d’acier inoxydable provoquant ainsi la sortie de l’amidon à travers le tamis avec le concours d’un jet d’eau. L’amidon est récupéré grâce à l’orifice [17] par gravité et les fibres sortent par orifice prévu à l’autre extrémité.

5.3.2- Présentation de la machine

Le manioc est un aliment très important dans le quotidien de la plus part des béninois. Les mécanismes qui participent à sa transformation deviennent alors nécessaires. Ainsi, une conception de l'extracteur d’amidon de manioc vient pour soulager les peines et surtout pour accroitre le rendement.

Pour un bon fonctionnement de la machine, il faut une chaîne cinématique capable d'assurer correctement la transmission de mouvement.

5.3.3- Schéma cinématique :

Figure 5 : Schéma cinématique proposé

N° Eléments

1 ^{Pignon ( 𝑍}1)

2 ^{Roue ( 𝑍}2)

3 Petite poulie ( 𝑑₃)

4 Grande poulie ( 𝐷₄)

5 Pignon menant ( 𝑍₅)

6 Roue menée ( 𝑍₆)

7 Accouplements

M Moteur électrique

P ^Paliers

I-II-III ^Arbres

𝑨_𝒎 arbre moteur

M 7 5 6

2 III

Am

4

3

1 I II

P

(48)

Etude et conception d’un extracteur d’amidon de manioc

36

5.4- Dimensionnement de certaines pièces de la machine.

L'objet technique est composé de deux parties : - Une partie électrique

- Une partie mécanique 5.4.1- Partie électrique

Pour le dimensionnement de la machine, nous optons pour un moteur électrique dont les caractéristiques sont les suivants :

- La puissance mécanique : P = 2.5 kW ; Fréquence 50Hz, - La vitesse de rotation (le régime) : N= 1500trs/min

Ses caractéristiques seront vérifié par la suite ( 𝑃_𝑚 ≥ 𝑃_𝐼𝐼𝐼 ) afin de voir s’ils permettent le bon fonctionnement de la machine utilitaire.

5.4.2- Partie mécanique

5.4.2.1- Couple et la vitesse de rotation nécessaire sur l’arbre à palettes (III).

L’arbre en mouvement doit vaincre sa propre force et après la force qu’engendre l’ensemble eau-pulpe qui y sont déposées. Chaque palette doit fournir une force supplémentaire capable d’opérer le mélange. Soit Fm la force agissant sur les palettes. On a donc :

Détermination de 𝑭_𝒕

L’arbre et les palettes sont en acier ; ρ= 7,9.10³ kg /m³(Guide du dessinateur industriel). Soit Va le volume de l’arbre à palettes et ma sa masse.

𝑽𝒂 = 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒂𝒓𝒃𝒓𝒆(𝒗𝟏) + 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒑𝒂𝒍𝒆𝒕𝒕𝒆𝒔(𝒗𝟐) 𝒗𝟏 = 𝝅 × 𝒓^𝟐 × 𝒉

𝒗𝟏 = 𝟑, 𝟏𝟒𝟏𝟓 × (𝟑𝟎, 𝟖𝟎𝟐𝟖)^𝟐× 𝟔𝟓𝟎 𝒗𝟏 ≈ 𝟏𝟗𝟑𝟕𝟓𝟏𝟎 𝒎𝒎^𝟑

d

h