Le traitement des fèves de cacao comprend des processus tels que le nettoyage et le tri, la torréfaction et le broyage.
Les fèves de cacao arrivées dans les entrepôts de l'usine sont d'abord débarrassées des impuretés sous forme de poussière, de cailloux, de fibres de jute, de papier, etc., puis triées par taille pour obtenir des fèves de cacao uniformément torréfiées *.
Après le nettoyage et le tri, les fèves de cacao sont frites et ensuite acheminées vers le broyeur.
Matériel de nettoyage des fèves de cacao. Le corps de travail de l'équipement pour nettoyer les fèves de cacao des impuretés est un système de tamis mobiles ou fixes.
Les écrans mobiles peuvent alterner, pivoter et vibrer. Le mouvement alternatif des tamis dans un plan horizontal ou incliné est réalisé par manivelle, bielle, excentrique
La méthode de séparation des particules par taille à l'aide de tamis s'appelle tamis. Cependant, la taille de nombreuses impuretés peut correspondre à la taille de la matière première principale, de sorte que ces impuretés ne peuvent pas être séparées par une méthode de tamisage. Par conséquent, pour la séparation des impuretés qui diffèrent des matières premières par leurs caractéristiques aérodynamiques,
Le paramètre principal déterminant la possibilité de séparation des matières premières des impuretés en fonction des caractéristiques aérodynamiques est la vitesse de déplacement, c'est-à-dire la vitesse de l'air à laquelle la particule sera en équilibre. Avec une grande valeur de la vitesse de montée en flèche, la particule se déplacera avec le flux d'air, et avec une petite valeur, elle tombera au bas du dispositif de séparation d'air.
La méthode de séparation de l'air est souvent associée à la méthode de séparation des particules par taille (méthode du tamis). Les plus répandues sont les machines à tamis vibrants plats, mais les machines à tamis cylindriques sont également utilisées.
Les machines énumérées peuvent être divisées en tamis (avec des tamis plats et cylindriques) à dessein
Sur la fig. 5.26 est un nettoyeur de tamis à air MTLA Buhler (Suisse), conçu pour le nettoyage à grande vitesse des fèves de cacao avant de les servir dans des silos de stockage à long terme, ainsi que pour le nettoyage des fèves de cacao avant d'être rôties (séchées). La qualité du nettoyage est obtenue grâce à l'utilisation de tamis percés de trous de différentes configurations et diamètres. Les tamis peuvent avoir des trous ronds, oblongs ou triangulaires, ainsi que des combinaisons de ces trous.
La machine (voir fig. 5.26, a) comprend les unités principales suivantes: trémie réceptrice 1, corps de tamis 3 et séparateur d’air vertical 4. Le corps de l'écran est soutenu par des supports de ressort flexibles 5 montés sur le cadre 8. Les motovibrateurs 7 sont fixés au corps des deux côtés à l'aide de plaques frontales 6. En modifiant les inclinaisons des motovibrateurs, il est possible de choisir le mode d’oscillation optimal du corps de l’écran, ce qui garantit un bon nettoyage des fèves de cacao aux performances optimales de la machine. Pour surveiller l’état des tamis, un couvercle amovible 2 est fourni. Si nécessaire (remplacement des écrans, etc.), la trémie de réception 7 fixée de manière pivotante au corps de l’écran peut être repliée.
Fig. 5.26. Machine à nettoyer les tamis à air MTIA: a - vue générale; 6 - circuit de nettoyage
La machine fonctionne comme suit (voir fig. 5.26, b). Les fèves de cacao par le tuyau d’aspiration 9 par le tuyau flexible 8 parviennent aux surfaces de distribution 7 situées dans la trémie de réception 6. Le port de sortie de l’entrée 9 a une forme en spirale, ce qui contribue à la dilatation du flux de sortie. En tombant sur la surface 7, les fèves de cacao non lavées sont réparties sur toute la largeur du tamis 4 et se déplacent le long de celui-ci en raison de la vibration du corps du tamis 2. L'amortisseur 5 contrôle l'épaisseur de la fève de cacao à nettoyer. Sur le tamis 4 se trouvent de grosses pierres, cordes, branches et autres impuretés plus grosses que les fèves de cacao. Les grosses impuretés sont recueillies dans le plateau 77 et retirées du corps. Le passage à travers le tamis 4 tombe sur le tamis 3, dont les ouvertures (8 ... 9 mm) sont plus petites que le diamètre des fèves de cacao. Par conséquent, ils se déplacent ensemble sur l'écran 3 et entrent dans le canal vertical du séparateur d'air 12. Les petites impuretés (sable, etc.) traversant le tamis 3 sont collectées au bas du corps du tamis et éliminées de la machine par le canal 7.
Les fèves de cacao débarrassées des grandes et des petites impuretés, tombant dans le canal vertical du séparateur d’air 72, sont insufflées d’air, ce qui capte la poussière, les feuilles, les particules de coque et d’autres impuretés légères. En même temps que l'air, les impuretés sont séparées des fèves de cacao et sont acheminées par le canal 14 depuis le séparateur d'air. La qualité du nettoyage des fèves de cacao des impuretés légères est déterminée par la vitesse de l'air, qui est régulée par le volet 13 et par la position du mur mobile 15.
Deux tamis situés dans le corps du tamis sont fixés à des cadres en bois, qui divisent l’espace de tamis en cellules par des barres longitudinales et transversales (cloisons). Chaque cellule contient des billes en caoutchouc ou en plastique 10 qui se déplacent librement autour du plateau maillé. Frappant avec des vibrations sur le tamis principal, ils les nettoient des particules adhérentes, réduisant ainsi la taille des trous.
Les machines de nettoyage pour tamis à air fabriquées par Bühler ont une capacité de 20 ... 1000 t / h, si elles sont installées devant les silos, et 5 ... 24 t / h, si elles sont installées dans l'atelier devant les installations de séchage.
Après l’installation de la machine pendant les essais, déterminez la position rationnelle des vannes situées dans les canaux d’aspiration. Il est également nécessaire de choisir des vitesses d’air qui assureraient un entraînement maximal des impuretés et un minimum - la matière première principale.
Fig. 5.27. Schéma de la friture verticale monocanal.
Equipement pour la torréfaction des fèves de cacao. L'équipement pour la torréfaction des fèves de cacao est l'installation à canal unique verticale BTT de la société Buhler (Suisse), destinée à la fois au séchage préliminaire et à la torréfaction des fèves de cacao entières et des noix de cacao, des cerneaux de noisettes, des amandes, des arachides, etc. n.
L'installation (Fig. 5.27) est une structure de cadre 77 verticale sur laquelle sont montés les composants nécessaires. Elle comporte trois zones. De plus, dans les zones / et //, le produit est séché ou torréfié et dans la zone ///, le produit est refroidi. En conséquence, les zones sont équipées de filtres 7, 2, 10, de radiateurs à vapeur 3 et 9, de vis 4, 12, 15 pour le dépoussiérage et de tuyaux de dérivation 5, 77 et 14. Les zones // et /// sont séparées par un obturateur 13.
Le produit entre dans le bunker 8, équipé d'un portail 7 à entraînement pneumatique. Après avoir traversé la fente de l'amortisseur, le produit pénètre dans une installation verticale étroite 8ТТ nal 6, dont les côtés sont formés par des grilles recouvertes de treillis métallique. Les grilles coulissent librement le long des rails de guidage pour un nettoyage facile. La largeur du canal et donc l'épaisseur de la couche peuvent être modifiées. Le produit descend progressivement et uniformément dans le canal, restant lâche grâce au libre mouvement des particules de produit. Puisqu'il n'y a aucun choc ou vibration, un écrasement et un effritement excessifs sont évités.
Dans les zones 1 et 2, l’air est aspiré à travers des filtres 7 (9 et 2, il est nettoyé des poussières, chauffé dans des aérothermes 9 et 3, il transfère la chaleur vers le produit traité et est évacué du sécheur par les filtres 5 et 77. L’air traversant le produit le canal se stabilise et est évacué par les vis 4 et 12, de la même manière que l'air se déplace dans la zone III, mais qu'il n'y a pas de chauffage dans celui-ci. Si vous arrêtez d'alimenter en air, vous pouvez effectuer cette opération dans cette zone
Le produit frit et réfrigéré est déchargé de la sécheuse via un dispositif de déchargement 16 (verrouillage rotatif). Le temps de friture peut être ajusté en modifiant la production
Les registres sectoriels 7 et 13 situés à l'entrée de l'installation et entre les zones de friture et de refroidissement facilitent la mise en route et le fonctionnement de l'installation au ralenti (à ce stade, les amortisseurs sont
L'alimentation en air de l'installation, son nettoyage supplémentaire après le séchoir sont effectués par trois précipitateurs à cyclone et trois ventilateurs séparés. Le système de purification de l'air fonctionne sous vide. Ainsi, l'absence de ventilateurs dans la conception du séchoir réduit considérablement le danger.
La productivité des installations fabriquées par Bühler (pour les fèves de cacao) est de 200 ... 2000 kg / h.
Dans certains types de plantes, les fèves de cacao se déplacent par gravité dans un arbre vertical avec des étagères inclinées fixes. Les fèves de cacao, coulées d’une étagère à l’autre, traversent trois zones chaudes, puis pénètrent dans la zone de refroidissement. L'air réchauffé par des radiateurs à vapeur à l'aide de ventilateurs pénètre dans les interstices entre les étagères de la mine, réalisant ainsi le soufflage transversal des fèves de cacao.
Les fèves de cacao grillées sont concassées, ce qui entraîne la formation de graines de cacao et de cacao (coque de cacao).
Équipement pour broyer les fèves de cacao. Le matériel de broyage des fèves de cacao comprend une machine de broyage et de criblage (Fig. 5.28) composée d’un élévateur à godets, d’un carter, d’un mécanisme de broyage à percussion, d’une cascade de blocs tamis.
Fig. 5.28. Machine de concassage et de criblage
type de système de séparation de l'air avec une chambre de précipitation, un ventilateur et un cyclone, moteurs électriques, vibrateurs.
À partir de l'entonnoir 7, équipé d'un mécanisme d'agitation pour empêcher le produit de coller, les fèves de cacao grillées pénètrent dans l'élévateur à godets 2. Lors du déplacement sur un petit tamis vibrant 3, une petite fraction est séparée des fèves de cacao qui, en contournant le mécanisme de broyage, sont acheminées vers le tamis supérieur 6 du bloc de tamis 15.
La machine de concassage est composée de deux rouleaux hexagonaux 4 et de deux plateaux ondulés 5, l'un horizontal et l'autre vertical. À la limite des rouleaux à rotation rapide, les fèves de cacao s’accélèrent et heurtent le pont fixe, se scindant en morceaux. Un mélange de grains, de coquillages et de fèves de cacao non brisées est acheminé vers l'un des cinq écrans: un crible 6, à travers lequel les grains et les coquilles passent, et les fèves de cacao non brisées sont renvoyées via 77 au sabot de l'élévateur 2 pour raffinage.
Parmi les cinq tamis, les tamis 6 sont les meilleurs de l'unité de tamisage 75, qui est prise en charge par le corps 13 avec les ressorts 19 et 18. Les cinq écrans sont en cascade dans un bloc; la taille des trous dans les écrans lors du versement (tamisage) du mélange diminue.
À la fin de chaque écran, un canal d’aspiration vertical 7 se trouve en haut, sous lequel se meuvent les particules de noix de cacao et les coquilles qui n’ont pas traversé l’écran (descente) correspondant. Le flux d'air capte le carter et le conduit le long du canal jusqu'à la chambre de précipitation 8. La chambre a un volume important, la vitesse de l'air diminue ici fortement, la coquille tombe et la vis sans fin 9 est sortie de la machine dans la goulotte de collecte située sur le côté droit du bloc tamis. L'air poussiéreux des chambres de décantation à travers les canaux avec les amortisseurs de réglage 11 est aspiré par le ventilateur 12 et envoyé au cyclone pour se séparer des plus petits grains et des plus petites particules de cacao.
Les fractions de croupe, débarrassées des coques de cacao, sont collectées à la fin de chaque tamis dans des déchargeurs 10 et, à travers elles, sont retirées de la machine dans une gouttière vibratoire 14 inclinée (indiquée par un trait pointillé) située sur le côté gauche du tamis.
La cueillette de grains sur le tamis inférieur contient des germes de fèves de cacao. La pousse a une longueur de 4 mm et une largeur de 1 mm. Dans les fèves de cacao grillées, la teneur en germes ne dépasse pas en moyenne 0,8 ... 0,9%. Sa dureté est bien supérieure à celle des grains et bien pire que celle qui est broyée dans les broyeurs à cylindres. La teneur en matière grasse de la pousse ne dépasse pas 3,5% et, par rapport aux grains, elle est de faible valeur et engorge. Pour éliminer le germe, la fraction de grains séparée sur un tamis avec des cellules 4 ... 5 mm est passée à travers un trier (mécanisme de nettoyage).
Le degré de purification des grains de la coque dépend de la vitesse et de la quantité d'air traversant les canaux d'aspiration 7 dotés de volets de réglage 11. L'air est régulé à l'aide de poignées montées sur le corps du 18.
Les particules de gros grains sont mieux nettoyées et servent donc à la fabrication de chocolat de haute qualité. Les grains les plus fins contiennent des impuretés de la coquille de cacao et sont utilisés pour les mélanges sur ordonnance de qualités inférieures de chocolat ou de nappages.
L'unité d'écran 75 reçoit le mouvement oscillant de deux moteurs électriques à vibrateur.
Il existe des machines similaires avec un dispositif de broyage à rouleaux ou à disques, où les tamis oscillent dans un plan vertical. Le bloc tamis peut recevoir un mouvement oscillant du mécanisme excentrique et être fixé au corps de la machine sur des supports à ressort ou des suspensions.
Pour le broyage fin des graines de cacao, des unités de broyage sont utilisées. La taille des particules de grains de cacao, de sucre cristallisé, etc. dans le chocolat ne doit pas dépasser 30 ... 60 microns. Par conséquent, les graines de cacao et le sucre cristallisé purifiés de la coque sont concassés. Des équipements spéciaux sont utilisés, notamment des unités de broyage. Les unités de broyage comprennent des broyeurs à marteaux, à goupilles, à disques, à billes et autres.
L’unité de broyage combinée (fig. 5.29) se compose d’un broyeur à marteaux 5, d’un broyeur à disques 14, d’un
Fig. 5.29. Unité de broyage combinée
Filtre à tamis 77, broyeur à boulets 23, pompes de transfert, distributeurs et systèmes de communication de l'eau.
Le broyeur à marteaux 3 est équipé d'un tambour vibrant 6 au moyen duquel les grains de cacao sont introduits dans le broyeur en faisant varier l'amplitude de l'oscillation. Lorsque les grains de cacao se déplacent le long de la surface 7 avec une inclinaison réglable de l'aimant 8, les impuretés ferreuses sont extraites. La tarière 5 alimente le produit à l'intérieur du broyeur. Le corps fait tourner le rotor 4 avec quatre marteaux 10 articulés, qui accélèrent la pointe de cacao et la frappent sur la surface rainurée du 9. En conséquence, les graines de cacao sont écrasées, les cellules sont cassées et le beurre de cacao en sort. Les pépites de cacao, dont la taille est plus petite que les trous du maillage 2, le traversent avec le beurre de cacao libre. La pompe à suspension de liquide de broyage résultante 7 est pompée dans le broyeur à disques à entonnoirs récepteurs 14. La vis 77 alimente la suspension dans l’espace entre les disques 13 et 75, tournant dans le même sens, mais à des vitesses différentes. Le degré de broyage des grains dans le broyeur est réglé en modifiant l’espace entre les disques. Les disques sont en corindon et sont fixés sur des bases métalliques 12 et 16.
La boue broyée sort du broyeur 14 et est acheminée vers le filtre à tamis 77. La filtration est accélérée par le fait que le tamis vibre. La suspension filtrée coule le long de la surface inclinée 18 et est collectée dans un collecteur intermédiaire 19, à partir duquel la pompe 20 est pompée dans le broyeur à billes 23.
Le broyeur à boulets 23 est un cylindre vertical avec une chemise d'eau, à l'intérieur duquel tourne l'arbre 25 avec des disques 24 horizontaux. Le volume interne du cylindre est rempli de billes métalliques d'un diamètre de 4 ... 6 mm. Les particules de noix de cacao se déplaçant à travers une couche de billes agitées sont finalement broyées. La masse de cacao résultante passe à travers
le filtre à disque 26, qui empêche la sortie des balles, s’introduit dans le réservoir de collecte 27 et est pompé vers le
Pour pomper la suspension dans un broyeur à boulets, il est nécessaire de créer une pression maximale de 0,25 MPa. La pression est contrôlée par un manomètre 21. À la fin des travaux, la suspension du broyeur à boulets et du collecteur intermédiaire est déchargée par une vanne à trois voies.
L'unité de broyage considérée est une combinaison de trois installations de broyage. Selon les tâches de production, un broyeur à marteaux peut être utilisé en combinaison avec un broyeur à disques ou à boulets ou un broyeur à disques avec un broyeur à boulets. L’appareil peut être utilisé pour moudre non seulement les fèves de cacao, mais aussi d’autres