Le process de production : de la graine à l'huile et au tourteau
La production d'huile végétale pure destinée à être utilisée comme carburant doit faire l'objet d'un certain nombres de précautions et suivre des recommandations précises :
Schéma d'organisation d'un atelier de trituration d'oléagineux à la ferme (JOYE, 2004)
La préparation de la graine
Le tri
Il faut éviter des taux d'impuretés supérieurs à 2% (norme de commercialisation) afin de garantir une qualité des co-produits régulière et assurer de bonnes conditions de trituration. En effet, le passage de corps étrangers dans la presse peut occasionner des casses matérielles importantes et accélérer l’usure de la presse. Il est généralement conseillé d’équiper la trémie de stockage des graines d’aimants (type aimants à vaches) pour retirer les objets métalliques qui risqueraient d’abîmer la vis de la tritureuse.
Le séchage
Il est important de récolter et de stocker les graines sèches, c'est-à-dire à un taux d'humidité optimale de 7%. Triturer une graine trop sèche ou trop humide pénaliserait le rendement en huile et sa qualité. Cependant, une graine trop sèche peut être à l’origine de problèmes lors de la trituration. La fourchette d’humidité de graine pour la trituration est donc comprise généralement entre 6 et 9 %.
Stockage de la graine
Si la récolte a eu lieu dans de bonnes conditions, le triage et le séchage des graines ne sont pas nécessaires. Cela dépendra du salissement de la culture à la récolte et des conditions de stockage de la graine. Ainsi, le stockage en silo fermé est préférable au stockage au sol afin d’éviter les impuretés et l’augmentation de l’humidité du produit. Plusieurs moyens d’acheminement des graines vers la presse existent et dépendent directement des dispositions des locaux de stockage. Dans un souci de gain énergétique et économique, on essaiera de privilégier au maximum la gravité comme moyen de transport avec des bâtiments à plusieurs étages plutôt que des moyens mécaniques.
La trituration
Plusieurs types de presse existent actuellement sur le marché et offre des débits pouvant varier de 2 à 5000 kg de graines traitées à l’heure. Plusieurs paramètres rentrent en jeu dans la détermination du débit et du rendement en huile : - des paramètres liés à la graine (type de graine, taux d’impureté, taux d’humidité) - des paramètres liés à la presse (vitesse de rotation du moteur, diamètre de la buse de sortie du tourteau, température de chauffe de la tête de la presse)
On distingue deux types de presse pour une première pression à froid, en fonction de la vis et des orifices d’évacuation de l’huile : les presses à cylindre perforé (communément appelées « presses à vis ») et les presses en cage d’écureuil (généralement appelées « presses à barreaux). Le prix de ces presses varie considérablement selon le type et le débit.
Les presses à vis ou à tube perforé
Les presses dites “à tubes perforés” sont de faibles capacités (inférieure à 100 kg/h). L'extraction de l’huile se fait par compression des graines dans la chambre de la presse de façon croissante en direction du nez de presse. L'évacuation est permise par des orifices sur la section terminale du cylindre. Le tourteau quant à lui, est évacué en bouchon en sortie de presse. Ce type de presse dispose d’un système de chauffage utilisé au démarrage, facilitant ainsi l'évacuation du tourteau et limitant les risques de bourrage. Ensuite, la température est maintenue par le fonctionnement de la presse entre 60 et 80°C.
Les presses à barreaux
Les presses dites en « en cage d’écureuil » disposent d’une vis dont le diamètre de l’axe augmente. Les graines sont donc écrasées entre la vis et le cylindre de la presse. L’huile s’évacue par les intervalles entre les anneaux circulaires, le tourteau s’évacue en forme de chips en bout de presse. Ces presses ont une capacité de trituration de 15 à 5000 kg de graines par heure. Le taux d’extraction en huile est généralement plus élevé avec ce type de presse, ce qui permet d’obtenir des tourteaux moins gras en sortie de presse.
La purification de l’huile
L’huile obtenue après trituration contient un certain pourcentage d’impuretés (phospholipides, cires, dépôts divers) qu’il convient d’éliminer au maximum afin d’assurer une bonne utilisation future, en particulier dans les moteurs. La filtration de l’huile est une étape importante pour l’obtention d’une huile de qualité. L’étape de purification de l’huile a deux objectifs principaux : - enlever les particules - enlever les molécules (phospholipides, les cires et les gommes) Plusieurs procédés sont envisageables en fonction du matériel et de la technique utilisés.
L’élimination des particules
On peut débarrasser l’huile des particules selon deux techniques : par décantation ou filtration.
La décantation permet d’entraîner dans le fond de cuve les particules par gravité. Plus la durée de décantation est longue, plus elle est efficace. Ainsi, une durée de trois semaines semble le minimum observé avant l’étape de filtration. La décantation est le moyen le plus simple et le moins coûteux pour se débarrasser des plus grosses impuretés, c'est-à-dire supérieures à 8 μm en conditions optimales, puisqu’elle fait appel à la gravité. Cependant, elle demande généralement plus de temps et de manipulation ce qui la rend plus contraignante. En conditions froides, avec un choc thermique (température < 5-10 °C), la décantation, appelée alors « winterisation », permet la floculation des cires, qui descendent dans le fond de la cuve.
La filtration directe est une autre méthode, exercée directement en sortie de presse (ou clarification ou filtration alluvionnaire) grâce à un filtre presse à plateaux. Ce matériel ne filtre que les particules et n’est valable que pour de l’huile brute, c’est à dire non décantée ou non pré-filtrée. Il s’agit de plusieurs plaques, recouvertes d’une membrane ou d’une toile nettoyable, permettant de filtrer les particules jusqu’à 1 μm. On obtient alors entre chaque plaque une couche de particules, appelée « gâteau », qu’il convient de sécher et de nettoyer à l’aide d’un compresseur. Il est important de bien adapter le matériel (nombre de plateaux, section des plateaux, pompe) afin de garantir une bonne qualité de filtration. Pour cette étape du processus, on peut également utiliser un filtre à cylindres, solution industrielle, performante et automatisable pour les gros volumes.
L’élimination des molécules
Plusieurs types de filtres existent pour débarrasser l’huile déjà filtrée ou décantée des molécules indésirables (cires et gommes) : - les filtres statiques - les filtres cartouches - les filtres à plaques Les deux premiers types de filtres représentent un investissement faible mais ne peuvent pas garantir une filtration précise et inférieure à 5 μm. De plus, ces techniques sont particulièrement exigeantes en manipulations et en consommables. Le filtre à plaques est constitué de plusieurs toiles en papiers spéciaux permettant de maîtriser les cires (mais pas les phospholipides). Cette filtration n’est efficace que si elle a lieu en condition froide, avec une pompe adaptée. Pour améliorer la longévité des filtres, on peut fixer une feuille de papier sur le carton où les cires colmateront. Il conviendra de changer cette feuille une fois la filtration terminée. Afin de sécuriser la filtration et de garantir la bonne qualité d’huile avant son utilisation comme carburant, il est fortement conseillé d’utiliser un filtre cartouche avant de faire le plein. A noter que le seul moyen de maîtriser les phospholipides dans l’huile est de triturer à faible température (c'est-à-dire à environ 50°C). Il existe un autre moyen d’éliminer les phospholipides mais il reste très complexe et représente un risque (précipitation avec de l’eau acidifiée).
Le stockage des co-produits
L’HVP
Le stockage doit se faire dans de bonnes conditions pour minimiser les risques d’oxydation, d’acidification et de condensation. Ainsi, l’HVP doit être stockée à l’abri de la lumière, à température assez basse, et on évitera les chocs thermiques qui peuvent être à l’origine de condensation. Pour des raisons pratiques, l’huile stockée doit être la plus propre possible et on conviendra d’utiliser des cuves facilement nettoyables. De mauvaises conditions de stockage prolongées, en particulier en milieu aéré et en présence de lumière, peuvent provoquer l’oxydation de l’huile et donc son agressivité dans les moteurs. Les cuves de stockage de l’huile peuvent être opaques ou transparentes, peu importe. Les matériaux à privilégier sont l’inox, le plastique ou la fibre ; le fer et le cuivre sont à proscrire. Il n’y a pas de limite de conservation particulière.
Le tourteau
La durée de conservation du tourteau fermier dépend directement du taux de matières grasses de celui-ci et des conditions de stockage. Ainsi, il est préférable de stocker le tourteau au frais, dans un endroit à l’abri de la lumière et de l’humidité. Le tourteau peut ainsi se conserver plusieurs mois.
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