Transformation industrielle

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Il existe beaucoup de machines pour la transformation du sorgho blanc dur, mais il n'existe malheureusement pas de processus industriel qui se soit révélé entièrement satisfaisant pour fabriquer des produits blancs à partir de sorghos et de mils colorés.

Les grains de céréales peuvent être moulus humides sous forme de fine bouillie aqueuse, généralement pour produire de l'amidon, ou sous forme à peu près sèche (souvent un peu humidifiée), et le produit est alors généralement une farine (grossière ou fine). Au Texas, une usine de mouture du sorgho à l'état humide a fonctionné de façon intermittente des années 40 aux années 70 (Rooney, 1992), mais elle est aujourd'hui fermée. Aucun mil n'a jamais été moulu commercialement de cette façon pour produire de l'amidon. Les technologies décrites ci-dessous sont toutes pour la mouture à sec ou à l'état semi-humide.

Dans les procédés industriels, une fois que le grain a été nettoyé, la première opération consiste généralement à séparer les déchets (qui normalement ne sont pas utilisés pour la consommation humaine) de la partie comestible. Ces déchets se composent du péricarpe et parfois du germe. Leur élimination est souvent appelée décorticage.

Après l'élimination des déchets, la partie comestible est souvent moulue pour réduire la taille des particules. Il existe généralement toute une gamme de techniques et de machines que l'on peut utiliser pour réduire la taille des particules si l'on souhaite un produit plus fin. Certains des premiers travaux de recherche et développement sur la technologie de mouture du mil chandelle et du sorgho ont été lancés sous l'égide de la FAO en 1964, d'abord en laboratoire au Sénégal et plus tard à une échelle semi-industrielle au Soudan. La conclusion a été que la technologie de mouture du blé n'est pas la meilleure pour la mouture du sorgho et du mil (Perten, 1977).

La plupart des opérations industrielles qui peuvent se faire sur le grain non traité peuvent aussi se faire sur du grain préparé d'une façon ou d'une autre, par exemple du grain que l'on a fait germer puis sécher au degré voulu.

Trois types de machines peuvent être utilisées pour la mouture du sorgho et des mils à l'échelle commerciale: décortiqueuses par abrasion (abrasion du péricarpe, c'est-à-dire élimination progressive des déchets en partant de l'extérieur), machines pour retirer le péricarpe (par frottement) et broyeurs à cylindres (qui découpent l'endosperme de l'intérieur du péricarpe).

Décorticage abrasif

Les décortiqueuses par abrasion fonctionnent en abrasant le péricarpe fibreux. Il est évident que les couches externes de l'enveloppe sont éliminées en premier; les couches intérieures, qui dans de nombreuses variétés contiennent les facteurs qu'il est le plus nécessaire d'éliminer, sont les dernières à être abrasées. Si toutes les parties de tous les grains pouvaient être abrasées au même rythme, le décorticage par abrasion serait un moyen efficace d'éliminer le péricarpe. Or, les différentes parties de chaque grain sont abrasées à des rythmes très différents, et il y a perte d'endosperme (en particulier lorsque les grains sont endommagés), même lorsque le grain n'est que légèrement abrasé. En outre, les grains non sphériques, par exemple ceux du mil chandelle, tendent à être abrasés beaucoup plus vite à certains endroits qu'à d'autres.

Lorsque du sorgho blanc dur, non contaminé par des graines à testa rouge, est décortiqué dans une décortiqueuse par abrasion, tout péricarpe laissé sur le grain est difficile à voir et lorsque le grain perlé est moulu, la présence du péricarpe passe largement inaperçue. Cela dit, l'aptitude des décortiqueuses abrasives à produire un produit suffisamment blanc diminue fortement lorsque les niveaux de contamination par des graines à enveloppe colorée augmente. Lorsque les graines contaminantes ont un testa rouge (coloré en profondeur et qui est pratiquement la dernière couche à être abrasée), l'aptitude de la décortiqueuse à produire un produit suffisamment blanc diminue encore plus nettement. Le problème est aggravé par le fait que de nombreuses graines contaminantes sont relativement tendres et que l'endosperme exposé est rapidement éliminé. De ce fait, les rendements de mouture tombent souvent à des niveaux beaucoup trop faibles.

Les décortiqueuses produisent ce qui visuellement est un produit très acceptable avec un bon rendement lorsque le grain est bien adapté au décorticage abrasif. Cependant, si le grain à moudre ne comporte pas toujours une très forte proportion de graines dures, blanches, sphériques et d'une taille assez régulière, il convient d'effectuer une analyse très sérieuse de l'économie de l'utilisation d'une décortiqueuse abrasive en se basant sur les taux de récupération obtenus par des moutures expérimentales.

Même si les décortiqueuses sont bien adaptées aux opérations à petite échelle, ce sont des machines qui se sont souvent révélées trop importantes pour le système dans lequel elles étaient introduites. Il existe de nombreux exemples d'un succès partiel soit en raison du manque d'approvisionnement en grains de haute qualité nécessaires pour qu'elles fonctionnent convenablement, soit faute de demande locale suffisante du produit. Les très petites unités ont toutes les chances de donner un moins bon rendement que les plus grandes.

La plupart des décortiqueuses sont dérivées d'un prototype sorti par le Laboratoire régional de la Prairie (PRL) au Canada. Ce type de décortiqueuse a l'énorme avantage d'être relativement peu coûteux à installer et relativement simple à entretenir et à faire fonctionner. Bassey et Schmidt (1989) ont décrit le développement de ce type de décortiqueuse et son utilisation en Afrique. Plus récemment, cette machine a été introduite en Inde.

En 1976, un prototype de décortiqueuse a été mis en place à Maiduguri, au Nigéria. Une unité plus importante destinée à traiter de 5 à 10 tonnes de sorgho par jour a été installée à Pitsane dans le sud du Botswana en 1978, mais la demande du produit était insuffisante pour pouvoir faire fonctionner l'équipement à pleine capacité. Le Centre national de recherches agronomiques (CNRA) de Bambey, au Sénégal, a commencé en 1979 à utiliser une décortiqueuse PRL pour le sorgho et les mils. Sa capacité dépassait elle aussi la demande.

La FAO a fourni au Food Research Centre (FRC) du Soudan une usine pilote comportant une décortiqueuse fabriquée en Allemagne, après comparaison par le FRC de décortiqueuses de plusieurs fabricants différents. Le FRC décortique actuellement le sorgho blanc pour un marché urbain local. Il a aussi produit du sorgho perlé à titre de substitut du riz (Badi, Perten et Abert, 1980); bien que le produit doive être cuit beaucoup plus longtemps que le riz, il a été bien accepté. Parmi les cinq variétés de sorgho les plus populaires cultivées au Soudan, deux (Feterita et Mayo) ne conviennent pas au décorticage abrasif.

James et Nyambati ( 1987) ont décrit la préparation industrielle du sorgho brun et blanc perlé au Kenya à l'aide d'une décortiqueuse qui pouvait moudre le sorgho en lots ou en continu, mais ils ont constaté qu'il était difficile d'obtenir suffisamment de sorgho convenant à la transformation. Le produit était vendu à 60 pour cent du prix du riz et très bien accepté par les consommateurs. De la farine était également produite à partir du grain perlé.

Diverses modifications ont été apportées à la conception du PRL en fonction de conditions particulières. Une variante de la décortiqueuse PRL a été mise au point au début des années 80 par Palyi et testée au Canada. Le BR 001-2 Palyi Hanson peut moudre 3 tonnes à l'heure. En Gambie, une décortiqueuse PRL a été testée sur une période d'un an pendant laquelle elle a décortiquée 50 tonnes de mil chandelle sous direction locale, après quoi des modifications ont été apportées à la conception. En 1986, le Centre rural d'innovation industrielle ( RIIC) a apporté une modification à la machine, lui permettant de traiter de petites quantités de grain (Bassey et Schmidt, 1989). En 1989, environ 35 décortiqueuses RIIC avaient été installées au Botswana, mais pour une raison ou une autre elles ne sont plus toutes utilisées pour la mouture du sorgho ou des mils. A leur tour, les organismes locaux de certains des principaux pays vers lesquels le modèle RIIC avait été exporté (notamment le Zimbabwe et le Sénégal) ont jugé nécessaire de modifier cette conception pour en améliorer le fonctionnement avec du grain local.

Au Zimbabwe, des décortiqueuses ont été mises en place dans cinq lieux ruraux pour évaluation. Un groupe local de recherche, Environment Development Activities, a produit une version modifiée qui peut traiter une tonne de grain en 8 heures. Au Sénégal, une modification locale a été évaluée dans 10 villages. Des décortiqueuses fondées sur une deuxième conception locale (appelée la mini-SISMAR/ISRA), qui peut moudre environ 600 kg de grain en 8 heures, ont alors été introduites.

Des équipements de conception RIIC ont été introduits à Morogoro, en République-Unie de Tanzanie, en 1982. Bien que la première unité ait échoué, quatre systèmes pilotes ont été mis en place localement pour évaluation. En 1982, un moulin doté d'une décortiqueuse RIIC a été mis en place en Ethiopie, mais les approvisionnements en grain étaient insuffisants en raison de la sécheresse.

Il y a eu aussi un effort intensif pour introduire des décortiqueuses RIIC dans l'Andhra Pradesh. Le décorticage a amélioré la qualité de la farine de sorgho et de mil, de sorte qu'on a pu l'utiliser de manières nouvelles (Geervani et Vimala, 1993).

Les sorghos à haut rendement introduits au Mali étaient tendres et ne pouvaient être décortiqués dans des décortiqueuses type PRL (Scheuring et al., 1983).

Un certain nombre de grosses décortiqueuses ont été installées à travers le monde, avec un rendement de 1 à 2,5 tonnes à l'heure. Il s'agit en général d'unités à axe vertical munies de disques abrasifs qui ont été soigneusement choisis pour réaliser un degré optimal d'abrasion. On commence par nettoyer le grain pour en enlever le sable, la poussière et autres impuretés. Un aspirateur élimine le son abrasé au travers d'un tamis. Le son est parfois encore séparé en son fin (essentiellement du péricarpe) et un mélange de germe, de grains brisés et de son grossier. Une décortiqueuse de 1 tonne à l'heure fabriquée en Suisse a fonctionné pendant plusieurs années au Zimbabwe pour préparer une farine grossière de sorgho qui passait ensuite dans un moulin à farine de blé. Une unité de 2,5 tonnes à l'heure fabriquée en Allemagne a été installée au Soudan. D'autres grandes unités seraient en exploitation au Nigéria. Comme pour les petites unités, il faut du sorgho de haute qualité pour obtenir un produit suffisamment blanc dans ces grandes décortiqueuses. Or, il n'est pas fréquent que l'on dispose de quantités suffisantes de sorgho de haute qualité pour maintenir les grands moulins en fonctionnement à plein régime.

Techniques de frottement

Munck, Bach Knudsen et Axtell ( 1982) ont décrit un nouveau processus de mouture industrielle mis au point au Danemark, qui ne comporte pas de mouture abrasive. Le décorticage est réalisé par un rotor en acier faisant tourner la masse de grains dans une chambre généralement cylindrique. Lorsque le grain est suffisamment trempé, le péricarpe est éliminé par frottement d'une graine contre l'autre. Lorsque le grain est trop sec, cependant, comme cela a été le cas dans une usine au Soudan, les composants intérieurs du moulin subissent une forte abrasion. Les fragments d'enveloppe et d'endosperme sont séparés dans un cyclone et les particules d'endosperme moulues dans un moulin non commercial. Ces unités ont une capacité de 2 tonnes de sorgho à l'heure. Le système aurait un rendement de 80 pour cent de farine d'une blancheur comparable à celle obtenue par mouture traditionnel le, mais cela exige un grain dont les spécifications sont analogues à celles exigées pour un décorticage abrasif efficace.

Broyeurs à cylindres

Le blé est le plus souvent moulu par des broyeurs à cylindres. Ce sont les plus efficaces pour séparer les constituants des céréales. Deux types de cylindres sont utilisés: les cylindres annelés qui séparent l'endosperme du péricarpe (en le coupant de l'intérieur), et les cylindres lisses, qui broient progressivement les morceaux d'endosperme en une farine de plus en plus fine. Normalement, le grain passe par un certain nombre de broyeurs, souvent 20 ou plus. La technologie de mouture du blé convient pour moudre de grandes quantités de grain, mais elle exige d'importants investissements et une grande expérience du fonctionnement et de l'entretien de l'équipement. Pour toutes ces raisons, elle ne convient pas pour moudre le sorgho et les mils en très petites quantités. Les broyeurs à cylindres sont cependant très efficaces pour séparer la partie comestible des céréales des déchets et ils peuvent le faire pour le sorgho et les mils quelles que soient les caractéristiques physiques du grain - qu'il soit tendre, coloré ou brisé. Cette technologie pourrait donc avoir sa place là où l'on a besoin de produits de haute qualité obtenus à partir de quantités relativement importantes de grains de qualité médiocre ou moyenne, particulièrement lorsqu'un moulin à blé aune capacité excédentaire.

Pour résister au stress du broyage par cylindres, le péricarpe du sorgho et des mils doit être beaucoup plus humide que celui du blé. Les premiers efforts pour moudre le sorgho et les mils par cette technique ont toujours échoué parce que le grain était sec lorsqu'on voulait le moudre. Il se défaisait, le péricarpe se brisant en petits morceaux qui étaient trop cassants pour permettre la séparation de l'endosperme. Avec des techniques traditionnelles de trempage, Perten (1983) n'a pas pu réussir une séparation efficace des déchets du sorgho ou des mils de l'endosperme. Il en a conclu que le sorgho et les mils sont plus difficiles à moudre que le blé et qu'ils produisent une farine plus grossière et beaucoup plus sombre contenant des niveaux élevés de matière grasse et de cendres.

L'utilisation de niveaux d'humidité beaucoup plus élevés que ceux qui sont utilisés pour le blé a été signalée pour la première fois parAbdelrahman, Hoseney et Varriano-Marston (1983) pour le mil chandelle et par Cecil (1986, 1992) pour d'autres mils et le sorgho. Le terme de mouture semi-humide a été adopté pour cette nouvelle technique. Pour les mils, il faut équilibrer 10 pour cent d'eau environ dans le grain pendant 4 heures avant qu'il ne soit prêt à être moulu; pour le sorgho, il faut ajouter environ 20 pour cent d'humidité et conditionner le grain pendant 6 heures. Les matières humides coulent presque aussi facilement que les produits du blé normalement trempés, et on n'a rencontré aucun problème de blocage en plusieurs heures de mouture de 2 tonnes à l'heure de sorgho rouge dans un moulin commercial. Dans les premières expérimentations, on a obtenu des rendements relativement faibles de farine fine, mais les travaux ultérieurs ont produit un gruau à faible teneur en fibres et en tanin à partir de sorgho rouge dans un moulin commercial comportant six passages, avec un rendement de 72 pour cent (comparé au rendement général de 70 pour cent du blé). Dans un moulin de laboratoire comportant trois passages, on a obtenu un rendement de 84 pour cent de gruau à partir de sorgho blanc commercial du Botswana et 83 pour cent de gruau à partir du sorgho blanc du Lesotho. Tous les gruaux contenaient très peu de fibres.

La mouture semi-humide présente plusieurs avantages, notamment l'ex cellente séparation des déchets de la partie comestible et la possibilité d'utiliser les équipements de mouture de blé commerciaux existants et éprouvés, sans avoir à modifier le montage des moulins. A partir de variétés colorées à fortes teneurs en tanin, on peut produire une farine blanche pratiquement sans tanin, qui a meilleur goût et meilleur aspect et qui est nutritionnellement supérieure à la farine qui contient du tanin. Des mélanges de sorgho ou de mil, des variétés tendres, des graines mal formées et des mélanges de sorgho avec d'autres grains (y compris du blé) peuvent tous être moulus ensemble si nécessaire. Le mouillage de l'endosperme I' attendrit de telle sorte qu'il faut très peu d'énergie pour le moudre. La mouture du mil chandelle par la technique semi-humide, contrairement au décorticage abrasif, peut aider à éliminer les substances qui causent le goitre (Klopfenstein, Leipold et Cecil, 1991).

Les moulins à blé inutilisés ou sous-utilisés peuvent servir moyennant des adjonctions minimes, et on peut les reconvertir à la mouture du blé en quelques minutes. Ou bien encore, on peut moudre n'importe quel type de sorgho en même temps que du blé. Pendant une période d'environ cinq jours, 0,6 tonne de sorgho rouge et 14 tonnes de blé à l'heure ont été moulues ensemble sans difficulté dans un moulin commercial au Zimbabwe.

La mouture semi-humide a pourtant certains inconvénients. Bien qu'il ne soit pas très difficile ou très coûteux dans un système commercial de sécher les produits de ce type de mouture, ils sont généralement trop humides pour pouvoir être stockés longtemps. Dans la mouture semi-humide, la croissance microbiologique pourrait être plus vigoureuse que dans la mouture conventionnelle du blé, mais une attention raisonnable portée à l'hygiène réduira ce problème au minimum. La mouture semi-humide ne convient pas pour des opérations à très faible échelle. Enfin, bien qu'on ait montré qu'il est possible de procéder à la mouture semi-humide du sorgho sans aucune difficulté dans les équipements commerciaux, la technique n'a pas encore fait ses preuves pendant une période prolongée.

Réduction de taille

Beaucoup de moulins pourraient être utilisés pour réduire la taille des particules obtenues par décorticage, mais le type le plus généralement utilisé (et probablement aussi le plus simple à employer et le moins cher à installer) est un moulin à marteau. Ce type de moulin est disponible dans toutes les dimensions. Il se compose de lames émoussées tournant rapidement dans un cylindre qui comporte un orifice couvert par un tamis. La taille des trous du tamis détermine la taille des particules de la farine, mais les petits trous réduisent le débit du moulin et s'ils sont trop petits ils peuvent provoquer une surchauffe.

Si l'on utilise les broyeurs à cylindres pour séparer l'endosperrne des déchets, la taille des particules est généralement réduite dans les broyeurs à cylindres lisses.

Chapitre 4 - Composition chimique et valeur nutritive

Le contenu en éléments nutritifs des fractions de grains de sorgho et de mil chandelle est donné au tableau 16. Le son de sorgho est faible en protéines et cendres et riche en fibres. La fraction germe du sorgho est riche en cendres, protéines et huile, mais très pauvre en amidon. Plus de 68 pour cent de la matière minérale totale et 75 pour cent de l'huile du grain complet se situent dans la fraction germe, dont la contribution à la teneur en protéines du grain n'est que de 15 pour cent. Le germe de sorgho est également riche en vitamines du complexe B. L'endosperme, partie la plus importante du grain, est relativement pauvre en matières minérales, cendres et huile. Il contient en revanche 80 pour cent des protéines du grain entier, 94 pour cent de l'amidon et de SO à 75 pour cent des vitamines du complexe B.

Le son de mil chandelle est également faible en matières minérales, comme celui du sorgho, mais il est remarquablement riche en protéines ( 17,1 pour cent). Dans le mil chandelle, la fraction germe est relativement importante: 16 pour cent contre 10 pour cent dans le sorgho. Elle est également riche en huile (32 pour cent), protéines ( 19 pour cent) et cendres (10,4 pour cent). Pratiquement toute l'huile (87 pour cent) du grain complet se situe dans la fraction germe, qui représente également plus de 72 pour cent du total de la matière minérale. La concentration de sels minéraux plus forte dans le germe et le son que dans l'endosperme est caractéristique des grains de céréales (MacMaster, Hinton et Bradbury, 1971). La teneur totale en matière grasse du mil chandelle est relativement plus élevée que dans les autres mils et le sorgho, en raison de la dimension du germe, de sa forte teneur en huile et des niveaux relativement plus élevés de matière grasse dans la fraction son.

TABLEAU 16 - Contenu en éléments nutritifs de la graine entière et de ses fractions^a

a Les valeurs entre parenthèses représentent le pourcentage de valeur de la graine complète.
b N x 6,25.
Sources: Hubbard Hall et Earle 1950 (sorgho): Abdelrahman. Hoseney et Varriano-Marston. 1984 (mil chandelle).

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