OA18021A - Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif et un procédé permettant d'effectuer à l'usine, toutes les opérations essentielles de production des fèves marchandes de cacao à savoir l'écabossage, la fermentation des fèves fraîches, le séchage des fèves fermentées et le conditionnement des fèves séchées. Le procédé se décline en cinq phases: 1- L'achat du cacao en cabosse et le transport jusqu'à l'usine; 2- réception à l'usine des cabosses bord champ dans la hotte. Elles sont acheminées par convoyeurs jusqu'au toboggan de distribution; 3- utilisation des machines à amorce de rupture des cabosses pour l'écabossage. 4- extraction des fèves fraîches par les écabosseurs. 5- Les fèves fraîches, le cortex et le placenta séparés sont transportés par les convoyeurs pour la fermentation (fèves fraîches) et la transformation à l'usine pour les deux derniers. Les fèves fermentées sont séchées sur des claies de séchage alimentées en air chaud par une centrale thermique ou de cogénération. Planche 1

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao

L’invention concerne un dispositif et un procédé permettant d’effectuer à l'usine, toutes les opérations essentielles de production des fèves marchandes de cacao à savoir l'écabossage, la 5 fermentation des fèves fraîches, le séchage des fèves fermentées et le conditionnement des fèves séchées.

La pratique en vigueur pour la production des fèves marchandes de cacao, se résume aux travaux manuels dans les champs où les cabosses sont transportées par portage vers le lieu d'écabossage. Le tas de cabosse constitué au cours de deux (02) ou trois (03) jours de cueillette, îo fait l'objet d'écabossage à un jour fixé. Tous les écabosseurs (parents, amis, enfants, ouvriers ou journalier), se repartissent autour du tas, chacun un outil à la main pour casser la cabosse. Les fèves extraites, sont déposées dans des récipients qui sont au fur et à mesure vidés sur une plate forme tapis de feuilles de bananier ou autres pour la fermentation.

A l'issus de l'écabossage, le tas de fèves fraîches constitué est recouvert de feuilles de bananier 15 ou au autres et protégé par des rondins de bois et de branchages contre les animaux et pour garantir la fermentation.

Des brassages successifs sont effectués et à partir du six (06) jours, les fèves fermentées sont transportées à la charge sur des aires de séchage de fortune.

Ces pratiques exposent les fèves aux aléas climatiques, aux menaces des animaux et des 20 parasites, aux risques de mauvaise fermentation, de mauvais séchage, de présence de corps étrangers, au non-respect du prix d'achat bord champs homologué, à l’emploi abusif des enfants dans les plantations et à la pénibilité du travail.

Ces conditions traditionnelles de travail ne permettent pas de respecter les critères de qualité du produit marchand. De cette façon, la commercialisation est basée sur la quantité et non sur la 25 qualité de produit. D'où le besoin d'usinage des fèves marchandes.

L’invention a pour but, de fournir un procédé de traitement des cabosses de cacao permettant d’obtenir des fèves marchandes d’excellente qualité.

-2Conformément à l’invention, ce but est atteint avec un procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao par le traitement des cabosses selon les opérations suivantes :

a) Les cabosses de cacao sont transportées à l'usine dans des hottes conçues à cet effet;

b) Les cabosses sont convoyées à l'atelier d'écabossage par un convoyeur à godet (2);

c) les cabosses sont réceptionnées sur une plate forme (3) à l'atelier d'écabossage et reparties aux dix machines d'amorce de rupture à travers les pistes de descente du toboggan (4). Elles sont réceptionnées sur des convoyeurs (5) respectifs qui les acheminent vers les machines d'amorce de rupture (6). Le bras articulé (15) de la machine les prélèves une à une pour les placer dans les encoches (20) du tambour rotatif (21). Après une rotation de 180° du tambour (21), la cabosse est positionné au droit du mini pilon (19) qui d'un coup sec par un effort pneumatique (17) casse la cabosse en deux. Celle ci est évacuée par le vérin (23) après une rotation de 60° du tambour (21), à travers un plan inclinés (23), à l'extérieure sur le convoyeur d'alimentation (8) des trémies d'écabossage (9). Des opérateurs font l'extraction des fèves fraîches qu'ils déposent à travers des goulottes sur un convoyeur (10). De même, le cortex et le placenta sont déposés à travers des goulottes sur un autre convoyeur (9).

d) De l'atelier d'écabossage le cortex et le placenta sont acheminé en dehors de l'usine pour y être transformés en produit fini dans des unités spécialisées. Les fèves fraîches quant à elles sont reprises par un convoyeur (11) pour alimenter les caissons de fermentation (12), disposés en cascade sur deux rangés de trois paliers chacun.

e) Le processus de fermentation, se déroule en tenant compte de trois contraintes fondamentales, indispensables à la bonne fermentation des fèves; à savoir:

> mettre les fèves en fermentation au plus tard huit heures après l’écabossage, > brasser les fèves toutes les quarante-huit heures par transbordement des fèves, des caissons supérieurs dans les caissons inférieurs immédiats.

> mettre les fèves au séchage après six jours de fermentation par transbordement sur les claies de séchage.

f) extraction du mucilage (jus de cacao) se fait par décantation au cours des deux premiers jours de fermentation; l'opération est accélérée par un chauffage additionnel du caisson (12) qui du reste facilite le processus de fermentation. Le mucilage recueilli est acheminé à travers une tuyauterie à l'unité de traitement spécialisé pour être transformé en produit fini.

g) Les fèves fermentées, transbordées dans des claies (planche 7) sont disposées sur l'aire de séchage (planche 9) alimenté de bas en haut par une soufflerie d'air chaud provenant d'une centrale thermique de cogénération. L'opération est accélérée par un brassage régulier des fèves qui homogénéise l'action de l'air chaud. Ce séchage artificiel s'effectue pendant soixante-douze (72) heures de façon contrôlée jusqu’à l’atteinte d’une teneur en eau de 8 % à 7%.

h) Le produit séché est acheminé au magasin de conditionnement et stockage pour commercialisation.

La production industrielle des fèves marchandes de cacao par le traitement des cabosses selon le procédé présente un certain nombre d'avantages : elle permet de produire de bonnes fèves marchandes respectant les critères de qualité. Ainsi, les fèves sont-elles à l'abri des aléas climatiques et des menaces des animaux et des parasites, la fermentation est-elle optimale et le séchage contrôlé et la traçabilité du produit marchand garantie.

Elle permet également de moderniser la production des fèves de cacao et par conséquent freiner l'exode rural, de réduire la pénibilité du travail, de sécuriser les transactions financières et de mettre fin à l'emploi abusif des enfants dans les plantions.

L’invention est décrite ci-après à l’aide d’un exemple et de référence aux dessins joints pour lesquels :

La planche 1 représente l’équipement de réception constitué d’une fosse, d’un convoyeur à godet et d’une plateforme,

La planche 2 est une vue de côté de l’atelier d’écabossage,

La planche 3 est une vue de côté de la zone de distribution et de l’atelier de fermentation,

La planche 4 est une vue de côté de l’atelier de séchage,

La planche 5 est une vue de face de la machine d’amorce de rupture,

-4La planche 6 est une vue de profil du caisson de fermentation,

La planche 7 est une vue de côté d’une claie de séchage,

La planche 8 est une vue de de profil du chariot multiservice,

La planche 9 est une vue de de profil de l’aire de séchage

Les cabosses de cacao bord champ sont ensachées dans des hottes. Ces hottes sont transportées à l’usine par des camions puis entreposées dans un magasin de réception comprenant une fosse de chaque côté de l’axe central d'où partent les convoyeurs (2).

Les cabosses sorties des hottes sont introduites dans les fosses (1) d’où des convoyeurs à godets (2) les acheminent sur un plan incliné dans l’atelier d’écabossage.

îo L’atelier d’écabossage est un tronçon de l’unité de production. Il comprend deux chaînes d’écabossage. Chaque ligne d’écabossage comprend une dalle située à 5,18 mètres du sol où sont installés le toboggan (4) et les machines d'amorce de rupture (6) et les convoyeurs d'alimentation des machines (5). Une autre dalle est installée à 3 mètres de haut, destinée à recevoir les trémies (8), les tables d’écabossage et les écabosseurs.

L'atelier est équipé:

> d'un toboggan (4) de distribution de cabosses. Dix pistes de descentes de cabosses sont prévus pour conduire les cabosses jusqu'en bas.

> La dénivelée entre le point le plus haut et le point le plus bas est de 1,32 mètre. Une plaque de dissipation d'énergie est fixée à l'extrémité inférieure du toboggan pour amortir la chute des cabosses avant leur réception par les convoyeurs (5).

> dix convoyeurs pour acheminer les cabosses à l'entrée des machines > dix machines à amorce de rupture (6) équipées de bras articulés (15) et de minis pilon (19) pour l'amorce de rupture des cabosses.

> deux convoyeurs (5) pour la distribution des cabosses marquées aux trémies d’écabossage, > cinquante trémies par convoyeurs de distribution, > deux tables de 50 écabosseurs chacune.

> un convoyeur de fèves fraîches (10) par ligne d'écabossage est installé à 1,2 mètre du sol.

> un convoyeur de cortex et de placenta (9) par ligne d'écabossage est installé à 1,2 mètre du sol

Les cabosses sont élevées par les convoyeurs à godets (2) puis déversées sur une plate forme (3). Un opérateur de chaque côté de la plate forme est chargé de diriger les cabosses vers les pistes de descente pour les acheminer aux pieds du toboggan (4). Leur chute est amortie par un dissipateur d'énergie et elles sont réceptionnées par les convoyeurs (5) réceptifs des machines d'amorce de rupture (6). Chaque machine (6) et muni d'un bras articulé (15) qui prélève les cabosses une à une et les place dans les encoches (20) du tambour rotatif (21). Après une rotation de 180° du tambour (21), la cabosse est positionnée au droit du mini pilon (19) qui d'un coup sec par un effort pneumatique (17) casse la cabosse en deux (02). Celle ci est évacuée par le vérin (23) après une rotation de 60° du tambour (21) à travers un plan inclinés (23) l'extérieure sur le convoyeur d'alimentation (8) des trémies d'écabossage.

Les écabosseurs prennent une à une les cabosses marquées pour en extraire les fèves fraîches en raison de 5 cabosses marquées par minutes. Les fèves fraîches sont introduites dans l'orifice de droite de la table de travail pour être réceptionnées à travers une goulotte sur le convoyeur des fèves (10) tandis que le placenta et le cortex sont introduits dans l'orifice de gauche pour être réceptionnés sur un convoyeur (9) correspondant à travers une goulotte. Les convoyeurs acheminent les produits jusqu'en bout de ligne de l'atelier d'écabossage à la zone de répartition.

Une zone de répartition pour distribuer les différents produits selon leur destination. C’est un tronçon où arrivent les convoyeurs, transporteurs de fèves fraîches, du placenta et du cortex. Le placenta et le cortex sont réceptionnés sur un large tapis roulant pour les acheminer à l’usine de transformation. Les fèves fraîches quant à elles, sont réceptionnées dans un réceptacle et reprises par des convoyeurs (11) à crans pour les transporter sur un plan incliné jusqu’aux caissons de fermentation (12).

L'atelier de fermentation est composé de deux aires de fermentation comprenant chacun un couloir de service, deux lignes de caissons de fermentation, un couloir pour l'installation des convoyeurs d'alimentation (11) des caissons (12) en fèves fraîches et un couloir de services pour le transbordement des claies (planche 7).

-6Un pont roulant est installé sur toute la largeur des 30 mètres, conçu pour permettre la pose des caissons (12), desservir les deux lignes de fermentation et la manutention des claies (planche VII/IX) de séchage.

Un ensemble de dalles, de poutres et de poteaux est conçu pour permettre la pose des caissons (12) de fermentation.

Les caissons de fermentation (planche VI / IX) sont des récipients conçu spécialement à cet effet dont la coque en polyester repose sur un socle métallique solidement fixé à la dalle de support. L'intérieur est tapi d'une fine plaque d'acier inoxydable ou d'une matière compatible avec le jus de cacao. Le transvasement des fèves en fermentation d'un caisson au caisson immédiatement inférieur se fera dès que le couvercle du caisson est aligné avec la face extérieure du caisson.

Le nombre de caissons et leur exploitation tiennent aux contraintes suivantes:

J la fermentation des fèves commence au plus tard 8 heures après écabossage;

J le brassage des fèves se faire toutes les 48 heures au cours de la fermentation;

S la fermentation dure au plus 6 jours.

Les fèves fraîches en provenance de l'atelier d'écabossage alimentent les caissons (12) par un convoyeur (11) installé au dessus des premiers caissons par l'intermédiaire de déviateurs.

Au début du processus, l'ordre de transvasement s'exécute de haut en bas à savoir des caissons (12) du haut vers ceux du bas.

En effet après deux brassages par transvasement les 48 heures et 96 heures, les fèves fermentées sont transbordées dans les claies de séchage 48 heures plus tard.

Dès lors après le transbordement des demies caissons dans les claies, ces caissons sont remplis à nouveau par le transvasement des caissons (12) immédiatement supérieurs d’où l’ordre de transvasement va de bas en haut.

Dans l'opération de transvasement, un vérin permet d'ouvrir le couvercle (35) dans l'alignement de la face extérieure (32) du caisson. Un deuxième vérin ouvre la face extérieure (32) avec le couvercle (35) et les positionne à 45° par rapport à la verticale du caisson (12). Le bord du couvercle touche le bord intérieur du caisson d'en bas.

-7Les fèves se déversent par gravité dans le caisson (12) au fur et à mesure que chacun des trois compartiments (31) du caisson sont actionnés. En cas de besoin, les opérateurs raclent le fond du caisson pour enlever les dernières fèves.

Les claies sont disposées sous les derniers caissons (12) qui par vidange de fond transbordent les fèves de chacun des trois compartiments du caisson dans la claie correspondante (planche VII / IX). Les caissons des premiers paliers de rangées R1 et R2 comportent des points bas par lesquels s'écoule le mucilage de cacao ou nectar par gravité au cours des deux premiers jours de la fermentation. Ce jus est collecté et achéminé par un ensemble de tuyauteries à l’unité de transformation de jus.

Après cela, se substitue l'opération de séchage qui consiste à exposer les fèves dans une atmosphère d'air chaud et sec de sorte à réduire le taux d'humidité des fèves de 60% à 8% voir 7% pour assurer une bonne conservation avant le broyage.

L’atelier de séchage est un bâtiment de la chaîne de production qui bénéficie des rayons du soleil. Il est équipé de deux ponts roulant installés dans chacune des deux parties.

Les aires de séchage (planche IX / IX) sont deux tables situées dans le prolongement des lignes de fermentation. Elles sont séparées par un couloir de service et bardée chacune sur les quatre côtés pour éviter la dissipation de la chaleur à l’extérieur.

Les tables sont constituées d'un maillage tous les cinq mètres de poutres de béton armé. Ces poutres sont supportées par des potelets. Sur les poutres, sont fixés dans le sens de la longueur, quatorze couples de chemins de roulement (profil en U). Des éléments de grillage d'un maillage approprié sont fixés sur l'intervalle séparant les rails pour retenir les fèves tombées au cours du brassage des claies.

L'air chaud et sec de séchage des fèves est fourni par une centrale thermique ou de cogénération construite à cet effet dans le voisinage de l'atelier de séchage. Un système de tuyauterie permet d'amener et de distribuer l'air chaud du séchage. L'air chaud résiduel étant ramené à la centrale par un système d'extraction. L'air de séchage sera soufflé de bas en haut sous la table de séchage dont le pourtour est fermé pour éviter la dissipation de la chaleur.

L’équipement de séchage conçu spécialement à cet effet comprend (planche VII / IX):

-8J un cadre métallique rigide dont l'intérieur est muni d'un fond en matériaux ajourés (30). Les claies sont équipées de trois roues (27) de chaque côté afin de permettre leur translation le long des chemins de roulement.

’Z La toile de séchage (29) : C'est un contenant en toile, en matériaux synthétique ajouré et conçu pour être logé dans le cadre métallique enfin de recevoir les fèves à sécher. Trois oreilles (28) sont disposées de part et d'autre sur la longueur du cadre métallique et une quatrième fixée à l'avant pour permettre la manutention du cadre.

Le Chariot multiservice (planche IIX / IX) est un équipement constitué par un tronc en forme de ferme métallique de toiture. Soutenu par un platelage, il repose à ses deux extrémités sur deux roues disposées dans la largeur du platelage couvert de planches.

Le charriot assure les services suivants:

J accrocher et décrocher les sangles des potences du pont roulant pour lever ou déposer les claies remplies de fèves ou vides dans leur manutentions;

tirer les claies pleines de fèves pour les positionner plus haut lorsque les premières sont vidées des fèves séchées;

J aider à transborder les fèves séchées des claies sur le tapis roulant d'approvisionnement du magasin de conditionnement et de stockage du cacao marchand;

J permettre le brassage des fèves en cours de séchage par les opérateurs;

J prélever des échantillons pour analyser;

J enlever les mauvaises fèves.

Les mouvements de translation du chariot sont assurés par un système de chaîne de vélo, actionné par deux moteurs électriques à deux sens de marche, montés de part et d'autre de ses extrémités.

Au début, les premières claies remplies de fèves fermentées sorties des caissons, sont disposées en première ligne sur la table de séchage. Les dix huit (18) premières claies (planche VII / IX) d'abord, et les autres toutes les huit (08) heures jusqu'à la 72^è heures soit trois (03) jours, soit 172 claies.

-9Alors au cours des huit heures suivantes, les dix-huit premières claies de fèves séchées marchandes sont transbordées sur le tapis d'alimentation du magasin de conditionnement pour le stockage. En suite, le pont roulant enlèves les claies (planche VII / IX) vides qui sont remplacées par des claies pleines, afin de permettre le transbordement de nouveaux caissons ((planche VI / 5 IX) pour remplir d'autres claies. La translation des claies sur la table de séchage se fait par traction, soit par le pont roulant ou par le chariot de servitude (planche IIX/IX).

Claims (6)

REVENDICATIONS

1- Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao par le traitement des cabosses, caractérisés en ce que le dispositif comprend des hottes de transport de cabosses, des convoyeurs à godet (2), une plateforme de réception des cabosses (3), des machines d'amorce de rupture (6), des pistes de descente du toboggan (4), des convoyeurs (5) (10) (11), des tambours rotatifs (21) pour positionner les cabosse à casser avec des mini-pilons (19), des vérins d’évacuation (23), des convoyeurs d'alimentation (8), des trémies d'écabossage (9), des goulottes, des caissons de fermentation (12), des claies, des aires de séchage et une centrale thermique de cogénération et le procédé comprend le transport des cabosses dans des hottes, l’acheminement des cabosses par convoyage jusqu'au toboggan de distribution, l'écabossage, l’extraction des fèves fraîches par les, la séparation des fèves fraîches d’avec les résidus (le cortex et le placenta), la fermentation des fèves fraîches et la transformation des résidus à l’usine, le séchage des fèves fermentées.

2- Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao par le traitement des cabosses selon la revendication 1, caractérisés en ce que le cortex et le placenta sont transformés en produit fini dans des unités spécialisées.

3- Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao par le traitement des cabosses selon la revendication 1, caractérisés en ce que le processus de fermentation tient compte de trois contraintes à savoir l'amorce de la fermentation au plus tard huit heures après l’écabossage, le brassage des fèves toutes les quarante-huit heures par transbordement des fèves des caissons supérieurs dans les caissons inférieurs immédiats, le séchage des fèves après six jours de fermentation par transbordement sur les claies de séchage.

4- Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao par le traitement des cabosses selon la revendication 1, caractérisés en ce que les claies disposées sur l'aire de séchage avec les fèves fermentées sont alimentées de bas en haut par une soufflerie d'air chaud.

5- Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao par le traitement des cabosses selon les revendications 1 et 3, caractérisés en ce que le chauffage additionnel des caissons (12) facilite le processus de fermentation et accélère l’extraction du mucilage (jus de cacao) qui se fait par décantation au cours des deux premiers jours de fermentation avant d’être transformé en produit fini.

6- Dispositif et procédé de production industrielle des fèves marchandes de cacao par le 5 traitement des cabosses selon les revendications 1 et 4, caractérisés en ce que le séchage s'effectue pendant soixante-douze heures de façon contrôlée jusqu’à l’atteinte d’une teneur en eau de 8 % à 7%.