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Fiches signalétiques de quelques produits

Fiche N° 1 - Maïs
Fiche N° 2 - Riz
Fiche N° 3 - Mil et sorgho
Fiche N° 4 - Graines de légumineuses
Fiche N° 5 - Arachide
Fiche N° 6 - Cacao
Fiche N° 7 - Café
Fiche N° 8 - Tubercules
Fiche N° 9 - Oignon

 

Fiche N° 1 - Maïs

A - Généralités
B - Conservation
C - Séchage
D - Stockage

 

A - Généralités§

Avec une production de 451 millions de tonnes, le mais est la seconde céréale cultivée dans le monde. La plus grande zone producttrice est l'Amérique du Nord.

Maïs

Production (millions de tonnes)

Superficie récoltée (millions d'ha)

Rendement moyen (t/ha)

Monde

451

134

3,4

Amérique du Nord

232

41

5,6

Europe

54

12

4,5

Amérique du Sud

38

17

2,2

Afrique

33

23

1,4

Si, en Amérique du Nord et en Europe, il est essentiellement destiné à l'alimentation animale et à l'industrie: maïserie et amidonnerie, le maïs reste en Amérique du Sud un des produits de base de l'alimentation humaine. Il est également l'une des principales cultures vivrières de l'Afrique intertropicale, notamment de la zone guinéenne.

L'épi de mais est constitué d'un axe central appelé rafle sur lequel sont fixés les grains. L'ensemble est plus ou moins intimement recouvert par les bractées ou spathes.

Le grain de maïs est un caryopse (fruit) qui possède, comparativement aux autres céréales, un gros germe (albumen: 83 %, germe: 11 %, enveloppes: 6 %).

Sa composition moyenne est la suivante:

Amidon : 70 % Cellulose : 2 %
Protéines : 10 % Cendres : 1 %
Lipides : 4 % Eau : 13 %

Fig. 253: Épi de maïs (coupe).

Fig. 254: Structure du grain de mais.

B - Conservation§

Le maïs est un produit qui, à même humidité et même température, respire plus que les autres céréales, c'est-à-dire qu'il perd plus de matière sèche. La perte de 0,5 % de matière sèche due aux phénomènes de respiration est le critère de détérioration qui permet de fixer le temps maximal de conservation.

La figure 255 montre, par exemple, que du grain à 20 % d'humidité et à 25° C ne doit pas être stocké plus de 10 jours.

Fig. 255: Isochrones de conservation du mais. (D'après STEELE et SAUL, U.S.A.)

La vitesse de dégradation peut être appréciée de façon précise en laboratoire en mesurant la quantité de gaz carbonique (CO2) dégagée par 100 g de grain en 24 h (cf. fig. 4 - chapitre I).

Dans une masse de grains stockés humides, on observe un échauffement plus ou moins rapide selon l'humidité du produit (cf. fig. 256).

Fig. 256: Évolution de la température d'une masse de maïs-grain selon son humidité.

Cette augmentation de température favorise le développement des moisissures, la germination, et finalement la prise en masse du lot de grains.

En Afrique, notamment dans la zone guinéenne, le maïs pose des problèmes de conservation surtout en fin de première saison des pluies. La période de récolte, qui se situe théoriquement pendant la petite saison sèche, est en fait souvent pluvieuse et ne permet pas un séchage naturel suffisant des épis. En fin de deuxième saison, les conditions climatiques sont plus favorables et seuls les prédateurs (insectes, rongeurs, etc.) sont éliminer.

C - Séchage§

I - COURBE D'ÉQUILIBRE AIR-MAIS

Fig. 257: Courbe d'équilibre air-maïs.

Pour un stockage sur une longue période en zones chaudes, l'humidité du maïs-grain ne devra pas dépasser 13 %.

II - MÉTHODES DE SÉCHAGE

1. Séchage naturel sur pied

Traditionnellement, les paysans ont coutume de laisser sécher le mais sur pied plusieurs semaines après qu'il ait atteint sa maturité. Dans certaines zones (Amérique du Sud par exemple), on cherche à améliorer ce séchage au champ en pratiquant le doblado qui consiste à passer une première fois dans les champs pour casser les épis. Après la récolte qui s'effectue alors sur des maïs dont l'humidité est inférieure à 20 %, les épis sont stockés dans des greniers aérés. Si cette technique permet effectivement un préséchage, voire un séchage du produit, elle présente plusieurs inconvénients:

- elle prolonge la durée d'occupation du sol, donc retarde la préparation du terrain pour une éventuelle seconde culture,

- elle favorise l'attaque par les rongeurs, les oiseaux, l'infestation dès le champ par les insectes et les pertes par égrenage naturel.

2. Séchage de mais en épis

Les méthodes traditionnelles de stockage en épis en greniers aérés (Ebliva au Togo), en grappes &épis suspendues aux arbres (Nord Côte d'ivoire), etc. permettent la finition du séchage. Ces pratiques font cependant partie d'un système nécessitant généralement un préséchage au champ.

Pour éviter les pertes liées au séchage sur pied, il est possible de récolter dès que les grains sont à maturité (apparition du «point noir») puis de pratiquer un séchage en épis. Différentes techniques sont envisageables.

a) Le crib (Fig. 259)

Cette structure a déjà été largement décrite au chapitre IV, nous n'en rappellerons que quelques points:

L'emploi du crib est très répandu en Amérique comme en France pour le séchage du maïs en épis. Le chargement s'effectue par le haut et la reprise par le bas, soit en retirant les lattes formant le plancher du crib, soit par des trappes latérales.

• Pour calculer les dimensions des cribs, on considère que 1 m³ peut contenir 500 kg d'épis humides (qui donneront 300 kg de grain à 14 %).

L'efficacité du crib en tant que structure de séchage est liée à deux facteurs principaux:

• Largeur du crib

Cette donnée est largement fonction des caractéristiques climatiques du lieu. En France, par exemple, la largeur des cribs est limitée à 0,90 m dans le Sud et réduite à 0,55 in dans le Nord. En Afrique, les essais réalisés à l'I.I.T.A. d'Ibadan ont montré qu'en zone très humide la largeur du crib devait être limitée à 60 cm. Dans les zones sèches, cette largeur peut atteindre 1 m voire 1,50 m.

• Disposition du crib

Il faut disposer le crib perpendiculairement aux vents dominants et surtout dans un endroit très aéré, c'est-à-dire loin des rideaux d'arbres, des bâtiments et... des autres cribs.

• Épanouillage

Pour faciliter la ventilation, il est recommandé d'épanouiller les épis avant leur mise en crib. Un traitement de l'extérieur du crib par pulvérisation est recommandé pour combattre les infestations et son efficacité est supérieure sur les épis nus (cf. § 4.2.2.2.).

b) Le silo-séchoir (cf. Fig. 32 et 260)

Le silo séchoir est composé d'une cheminée centrale et d'une paroi périphérique qui délimitent un espace annulaire dans lequel sont stockés les épis de maïs. La paroi est composée de montants tubulaires, de cerclages, et d'un grillage. L'ensemble repose sur une plate-forme cimentée présentant, du centre vers l'extérieur, une pente de 5 %. Une bâche, fixée à la cheminée centrale et à la paroi périphérique, recouvre la partie supérieure des épis.

A l'origine, le ventilateur principal placé au sommet de la cheminée centrale est prévu pour fonctionner en aspiration ou en soufflage. Cependant l'alternance aspiration-soufflage est totalement à proscrire car elle conduit à un déplacement oscillant du front de séchage à l'intérieur de la masse d'épis. Dans les modèles récents la ventilation fonctionne uniquement en aspiration.

Lorsque les conditions climatiques le permettent (siccité suffisante de l'air) il est possible de ventiler avec de l'air ambiant.

Lorsque, par contre, l'humidité relative de l'air est trop élevée, il est prévu de réchauffer l'air au moyen d'un générateur d'air chaud (un générateur à rafles de maïs peut être associé au silo). Sur des épis très humides (35 % et plus), l'élévation de température de l'air de séchage est de quelques degrés seulement pour éviter d'accélérer la détérioration du grain. En zone tropicale, le délai de séchage dont nous disposons avant que le grain ne soit détérioré est généralement suffisant du fait que l'humidité des produits à la récolte est moins élevée (20 % à 25 %).

Un silo séchoir de ce type a été testé à Tokpli au Togo. Il a les caractéristiques suivantes:

Dimensions:

• diamètre extérieur 10 m;
• surface au sol 75 m²;
• section de la cheminée centrale pentagone de 1,10 m de côté, soit 2 m²;
• hauteur: 3 viroles de 1,25 m soit 3,75 m;
• volume maximum d'épis: 275 m³.

Les premiers essais ont conduit à proposer les recommandations suivantes:

- emploi d'un générateur d'air chaud à échangeur air-air,
- ventilation unidirectionnelle,
- modification de l'amenée d'air avec mise en place du ventilateur au sol.

Là encore, il faut prévoir un épanouillage des épis avant la mise en séchoir en cas de récolte manuelle, ou l'emploi de corn-picker (récolteuse-épanouilleuse) en cas de récolte mécanisée.

c) Séchage sur caillebotis

Un système de ventilation peut être prévu dans les magasins ou cellules destinés à recevoir les épis de mais. Le dispositif de répartition d'air est de préférence construit avec des matériaux locaux suivant le modèle des aires de séchage des fourrages, c'est-à-dire avec une gaine principale en bois et des caillebotis (cf. Fig. 261). Afin d'éviter que l'air n'emprunte des cheminements préférentiels, les caillebotis doivent être arrêtés à 0,70 m au moins des parois. Le chargement d'épis est mis en place de façon homogène en veillant particulièrement à éviter les accumulations de grains ou de matières étrangères pouvant gêner le passage de l'air. Les épis n'offrant qu'une faible résistance (cf. Fig. 262) il est possible de ventiler sur des hauteurs importantes (4 à 8 m) avec des ventilateurs de faible puissance tout en assurant des débits spécifiques élevés. Aux États-Unis, les débits spécifiques conseillés sont de 250 à 500 m³/h/m³. En France, le débit spécifique généralement retenu est de 150 m³/h/m³ (la perte de charge est alors de 30 mm CE pour 5 m de hauteur d'épis).

Fig. 261: Installation de ventilation avec gaine et caillebotis.

PERTES DE CHARGE POUR DIFFÉRENTES HAUTEURS ET DIFFÉRENTS DÉBITS D'AIR (en mm CE)

Débit spécifique m³/h/m³

50

150

250

Hauteur d'épis en mètre      
3

-

-

12

4

-

-

28

5

1

30

50

6

1,8

-

78

7

2,7

-

-

8

4

-

-

Le séchage obtenu est fonction de l'humidité de l'air employé. En règle générale, l'hygrométrie de l'air de séchage doit être inférieure à 70 %. Dans les zones à forte hygrométrie, il faudra donc prévoir, aux heures les plus fraîches, un réchauffage de quelques degrés (4-5° C) de l'air ambiant.

d) Séchoirs statiques

Il est possible d'utiliser des séchoirs statiques horizontaux pour sécher rapidement les épis. Ces matériels sont généralement conçus pour sécher des grains dont la résistance au passage de l'air est beaucoup plus élevée et le séchage d'épis provoque des pertes d'énergie considérables qui conduisent à un coût prohibitif.

Les séchoirs artisanaux utilisant le bois comme combustible peuvent également être envisagés. C'est le cas notamment du séchoir BROOKS décrit au chapitre IV. Cependant ces séchoirs ont des rendements calorifiques souvent déplorables pouvant atteindre 5 000 mth par kg d'eau évaporée, donc une très coûteuse consommation de bois.

Remarque: Humidité des épis.

L'humidité des grains d'un épi de maïs est particulièrement délicate à apprécier. Pour une humidité moyenne 34,6 %, par exemple, l'humidité des grains peut s'étager entre 33,5 % pour des grains du sommet de l'épi et 38,3 % pour des grains de la base. Il faut donc procéder à un échantillonnage complet pour connaître l'humidité moyenne exacte des épis, et non pas n'en prélever qu'une partie.

Fig. 262: Pertes de charge dans les épis de maïs nus.

3. Séchage du maïs en grain

Le maïs-grain humide se détériore très rapidement s'il n'est pas séché. L'échauffement lié à l'humidité provoque une perte très rapide de la qualité.

Dans les zones humides, il est fréquent que le séchage en crib ne permette pas d'atteindre l'humidité de sauvegarde (qui est, rappelons-le, de 13 %). Il est alors nécessaire de prévoir, après un préséchage en crib des épis de mais, un égrenage et une finition par séchage artificiel en grain.

Au chapitre III, les différents types de séchoirs susceptibles d'être utilisés sur le maïs. sont décrits en détail.

Rappelons les principaux types:

• Les séchoirs statiques

Le grain immobile est traversé par le courant d'air chaud. Il en résulte une hétérogénéité de séchage entre les grains situés près de l'entrée d'air et ceux situés près de la sortie. Pour limiter cette hétérogénéité de séchage, préjudiciable à la conservation ultérieure, il faut employer des débits d'air croissant avec la température.

VALEUR DU COUPLE TEMPÉRATURE-DÉBIT D'AIR POUR L'OBTENTION D'UNE HÉTÉROGÉNÉITÉ DE 15 ± 3 % (données CEMAGREF)

Température de l'air (° C)

Débit spécifique (m³/h/m³ de grain)

45

2000

60

3000-3500

80

4000-4500

Les séchoirs statiques travaillent généralement sur une couche de grain de 40 à 60 cm avec le couple 60° C - 4 000 m³/h/m³.

• Les séchoirs à recirculation

Dans ces séchoirs, mobiles ou fixes, le grain subit un brassage ou un recyclage qui permet d'éviter l'hétérogénéité de séchage mentionnée ci-dessus. Cette technique a pour inconvénient d'augmenter le pourcentage de brisures - en multipliant les manutentions.

• Les séchoirs continus

Une mince couche de grains (15 cm à 30 cm) traverse en continu le séchoir. Il existe une gamme étendue de séchoirs continus pouvant sécher de quelques quintaux à plusieurs tonnes de grains par heure. Ces séchoirs équipent généralement les grands centres de stockage. Au cours des dernières années, les recherches ont surtout porté sur l'amélioration de leurs performances énergétiques qui atteignent:

850 kcal/kg d'eau pour les séchoirs à recyclage d'air usé,
750 kcal/kg d'eau dans les séchoirs à récupération d'énergie sur les rejets,
680 kcal/kg d'eau en associant la dryération au séchoir.

Les températures utilisées dépassent souvent largement 100° C; cependant selon l'utilisation ultérieure du mais, il est nécessaire de moduler ces températures pour ne pas altérer soit le pouvoir germinatif, soit la valeur alimentaire, soit la qualité amidonnière, etc. (cf. Fig. 36).

Températures de séchage généralement recommandées:

semences : 45° C
industries du mais : 80° C
alimentation du bétail : 100° C

• Cellules sécheuses (in bin drying)

Le séchage basse température en cellule sécheuse (Fig. 34) peut être envisagé sur maïs-grain à condition que l'humidité initiale du produit ne soit pas trop élevée (au maximum 10% au-delà de l'humidité de sauvegarde). Le mais humide stocké dans la cellule est ventilé avec l'air ambiant réchauffé de quelques degrés (5° à 10° C) pour augmenter son «pouvoir séchant».

Cette technique, largement utilisée aux États-Unis, a été expérimentée en France par l'I.T.C.F. sur une cellule fermière de 120 m³. Le réchauffage de l'air de quelques degrés est obtenu par un capteur solaire enveloppant la cellule sur les 2/3 de sa circonférence'. Le débit spécifique de 100 à 130 m³/h/m³ de grain est fourni par un ventilateur de 10 kW.

Cette technique économique mériterait d'être testée en zone tropicale où le maïs à la récolte a une humidité voisine de 25 %. La température de l'air ambiant y étant élevée, il serait alors nécessaire de prévoir des débits spécifiques accrus pour éviter les risques de détérioration du mais en haut de cellule.

Remarques : * Le réchauffage de l'air provoqué par le seul passage dans le ventilateur est de 1° C pour 85 mm CE de pression.
* Diminution de volume au cours du séchage (données Miles, U.S.A., 1937)

Humidité finale: 12 %

Humidité initiale 30% 25% 20% 17%
Diminution de volume en % 29,1 % 22,5 % 14,5 % 9,1 %

Exemple: le séchage jusqu'à 12 % d'un lot de 1,5 m de hauteur de mais à 25 % se traduit par une baisse de hauteur de 34 cm.

PERTES DE CHARGE DANS LE MAÏS EN GRAINS (Fig. 263) (données CEMAGREF)

H % D P en mm CE

Uo en cm/s

PS

34,9%

700

D P = 0,2417 Uo + 0,02958 Uo2

750

D P = 0,3740 Uo + 0,04240 Uo2

800

D P = 0,5880 Uo + 0,06300 Uo2

850

D P = 0,9655 Uo + 0,09735 Uo2

29,4%

700

D P = 0,3535 Uo + 0,0330 Uo2

750

D P = 0,5809 Uo + 0,0476 Uo2

800

D P = 0,9050 Uo + 0,0698 Uo2

850

D P = 1,469 Uo + 0,1066 Uo2

25,2%

700

D P = 0,483 Uo + 0,03675 Uo2

750

D P = 0,737 Uo + 0,0524 Uo2

800

D P = 1,154 Uo + 0,0767 Uo2

850

D P = 1,847 Uo + 0,1159 Uo2

23,3%

700

D P = 0,440 Uo + 0,03578 Uo2

750

D P = 0,669 Uo + 0,05072 Uo2

800

D P = 1,037 Uo + 0,07380 Uo2

850

D P = 1,649 Uo + 0,1103 Uo2

19%

700

D P = 0,4072 Uo + 0,03795 Uo2

750

D P = 0,6185 Uo + 0,05372 Uo2

800

D P = 0,9530 Uo + 0,07768 Uo2

850

D P = 1,4980 Uo + 0,1150 Uo2

Fig. 263: Pertes de charge dans du mais blanc d'Éthiopie à 11 % d'humidité.

III - UTILISATION DES RAFLES POUR LE SÉCHAGE

La rafle est un combustible bon marché, très intéressant pour remplacer les combustibles pétroliers.

1. Quelques caractéristiques moyennes des rafles:

- 1000 kg de grain sec à 15 % fournissent, selon les variétés, de 200 à 300 kg de rafles «sèches» (à 15 % d'humidité).

- Densité comprise entre 170 et 230 kg/ml. (Retenir 200 kg/m³.)

- Pouvoir calorifique moyen à 15 % d'humidité: 3 000 mth/kg.

2. Exemple d'évaluation des possibilités offertes par les rafles:

- soit à sécher un mais de Hi = 25 % à Hf = 13 %

- quantité d'eau à enlever par tonne de produit séché

- quantité de chaleur nécessaire pour le séchage:

Elle est fonction du type de séchoir. On peut l'estimer à :

2 000 kcal/kg en séchoir statique,
1200 kcal/kg en séchoir continu vertical sans recyclage d'air,
900 kcal/kg en séchoir continu à recyclage d'air usé.
Donc pour: 160 kg x 2 000 = 320 000 mth.

- pouvoir calorifique des rafles disponibles

200 kg x 3 000 mth/kg = 600 000 mth.

Il est donc possible d'assurer l'autonomie énergétique du séchage.

3. Matériels utilisant des rafles de maïs

Les générateurs d'air chaud fonctionnent soit par combustion directe, soit par gazéification préalable (gazogène) et brûlage du gaz pauvre produit dans un brûleur.

Le premier procédé offre l'avantage d'une construction rustique, mais l'inconvénient d'un fonctionnement irrégulier en cas de chargement discontinu. En effet les rafles chauffées dégagent des composés volatils qui s'enflamment rapidement («Feu de paille») ce qui se traduit par des fluctuations de puissance calorifique qui suivent la cadence de rechargement. Des brûleurs spéciaux ont été étudiés pour réaliser une alimentation continue régulière.

Le second procédé est l'emploi d'un «gazogène» générateur de gaz pauvre qui offre une grande régularité de fonctionnement.

Ces deux types de matériels sont actuellement en cours de mise au point et devraient apporter des solutions économiques au séchage dans les zones à climat humide.


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