AGGLOMÉRATION DES POUDRES CÉRÉALIÈRES EN LIT FLUIDISÉ APPLICATION À LA FABRICATION DE COUSCOUS

Abstract

L'agglomération est l'une des opérations unitaires les plus importantes pour un certain nombre d'industries pharmaceutique, chimique, alimentaire et génie civil. Le processus d'agglomération contrôle les caractéristiques structurelles et les propriétés finales des agglomérats. Une des branches de l'agglomération dans le domaine de l’industrie alimentaire est la fabrication de couscous en partant de la semoule de blé dur. Le couscous est considéré comme le plat traditionnel le plus important dans l'Afrique du Nord. L'agglomération de poudres de céréales de différentes origines (blé dur, maïs et orge) a été réalisée dans une variété d'équipements tels que les mélangeurs à taux de cisaillement élevé, les tambours rotatifs et des lits fluidisés. Cependant, l'agglomération de la semoule de blé dur pour fabriquer du couscous dans un lit fluidisé n’a jamais été faite. L'objectif principal de cette recherche est donc d'étudier la faisabilité d’un tel procédé et d’évaluer les effets des différents paramètres opératoires et du process sur le rendement et la qualité du produit final. Le choix de cette technique parmi tant d'autres est motivé par le fait que le lit fluidisé présente l'avantage de générer un fort mouvement de particules et un mélange intense permettant d’augmenter la taille des granulés de façon uniforme dans toute la masse de la matière première utilisée. L'efficacité de ce procédé est déterminée par le rendement en couscous défini comme le rapport massique du couscous produit à la matière première utilisée. Plusieurs tests ont été définis et appliqués afin d’évaluer la qualité du couscous fabriqué. Il s’agit notamment du test de gonflement et du test de friabilité. Les résultats de l’étude expérimentale réalisés en système fermé sur une petite installation ont montré que le couscous peut être produit à partir de semoule par agglomération humide en lit fluidisé avec un effet spécifique marquant du débit d'air de fluidification, du débit du liquide liant pulvérisé, de la température du lit et des propriétés du liquide de pulvérisation sur la qualité du couscous (taille, fragilité et morphologie) ainsi que sur le rendement de l’opération. En effet, on a remarqué que l’accroissement du débit de liquide liant pulvérisé engendre un accroissement de la taille des granulés formés alors que la température du lit et le débit d’air de fluidisation entrainent des effets inverses. Par ailleurs, l’emploi de la farine comme liant dans le liquide de pulvérisation entraine une augmentation de rendement de l’ordre de 60 %.

التكتل هو عملية اساسية مهمة في العديد من الصناعاتمثلصناعة األدوية، الصناعات الكيميائيةوالغذائية. تتحكم عملية التكتل في الخصائص الهيكلية والخصائص النهائيةالحبيبات المتكتلة. أحد استخدامات التكتل في صناعة األغذية هو إنتاج الكسكس من سميد القمحالصلب. يعتبر الكسكس أهم طبق تقليدي في المغرب العربي. تم إجراء تكتل للطحين من أصول مختلفة (القمح الصلب ، الذرة والشعير) في مجموعة متنوعة من المعدات مثل الخالط ، األسطوانة الدوارة ، و الطبقة المميعة. ومع ذلك ، فإن تكتل سميد القمح القاسي لصنع الكسكس في طبقةمميعة لم يتم من قبل. لذلك فإن الهدف من هذا البحث هو دراسة جدوى هذه العملية وتقييم آثار عوامل التشغيل والعملية المختلفة على مردودية العمليةو جودة المنتج النهائي. تم اختيار هذه التقنية ألن الطبقة المميعة تتمتع بميزة توليد حركة قوية للجسيمات و خلط مكثف مما يو متجانس في كامل الطبقة المميعة. يتم تحديد كفاءة جعل من الممكن زيادة حجم الحبيبات بشكل موحد هذه العملية من خالل محصول الكسكس المحدد على أنه نسبة كتلة الكسكس المنتج إلى المادة الخام المستخدمة. تم تحديد و تطبيق العديد من االختبارات لتقييم جودة الكسكس المنتج. وتشمل اختبار اإلنتفاخ واختبار التفتت. أظهرت نتائج الدراسة التجريبية التي أجريت في نظام مغلق على منشأة صغيرة أنه من الممكن إنتاج الكسكس في طبقة مميعة مجهزة بنظام رش، كذلك أظهرت تأثير واضح للعوامل التالية : سرعة هواء التمييع، سرعة تدفق السائل و درجة حرارةالطبقة المميعة، و كذلك خصائص سائل الرش على مردودية العملية (نسبة الكسكس) و على نوعية الكسكس (الشكل و قابلية التفتت). بعد التجارب لوحظ أن زيادة تدفق السائل المرشوش يؤدي إلى زيادة حجم الحبيبات المتكونة بينما تؤدي درجة حرارة الطبقة وتدفق الهواء المميع إلى تأثيرات معاكسة. باإلضافة إلى ذلك فإن استخدام الدقيق كمادة رابطة في سائل الرش يؤدي إلى زيادة مردودية العملية بحوالي60%.

Abstract. Agglomeration is an important unit operation in many industrial fields such as pharmacy, chemistry, food and civil engineering. The agglomeration process influences directly the structural characteristics as well as the final properties of the agglomerates. One of the agglomeration applications in the food industry is the manufacture of couscous from durum wheat semolina. Couscous is considered as one of the most important traditional dishes in North Africa. Agglomeration of cereal powders of different origins (durum wheat, corn and barley) has been carried out in a variety of equipment such as high shear mixers, rotary drums and fluidized beds. However, the agglomeration of durum wheat semolina to produce couscous in a fluidized bed has never been done before. The main goal of this research is therefore to explore the feasibility of such a process and to evaluate effects of various process and operating parameters on the yield and quality of the final product. The choice of this technique based on the fact that fluidized bed present the advantage of generating a strong particle movement and high extent of mixing. This allows a uniform increase of the size of granules throughout the raw material used. The efficiency of the process is evaluated by means of the yield value defined as the mass ratio between couscous produced and raw material. Several tests have been introduced and applied to evaluate the quality of the couscous produced. These include the swelling test and the brittleness test. Results of the experimental study carried out in a batch system on a small installation showed that couscous can be produced from semolina by wet agglomeration in a fluidized bed with marked specific effects of fluidizing air flow rate, flow rate of sprayed binder liquid, temperature of the bed and properties of the spray liquid. Both the quality of the couscous (size, brittleness and morphology) and the yield of the operation are affected. Indeed, it has been observed that an increase of liquid binder flow rate leads to an increase in the size of the granules formed, while an increase in bed temperature or in flow rate of the fluidizing air leads to the opposite effects. Furthermore, the use of flour as a binder in the spray liquid generates an increase in yield of up to 60 %