par Alain Brisset, Clextral, La France
Les produits de la mer consommés dans le monde aujourd'hui se répartissent entre la production aquacole et la capture sauvage :cela représente respectivement 80 millions de tonnes (53 %) pour les animaux panés et 71,2 millions de tonnes (47 %) pour les poissons capturés.
Ces animaux aquatiques comprennent les poissons, crustacés et mollusques. Parmi les animaux d'élevage en 2016, certains sont nourris d'aliments manufacturés (56,6 millions de tonnes métriques), tandis que certains ne sont pas nourris d'aliments manufacturés (23,4 millions de tonnes comme les huîtres, moules, ..) Finalement, on estime que 35 à 40 millions de tonnes métriques d'aliments par an sont nécessaires pour l'industrie aquacole.
Alimentation flottante et coulante
Afin de répondre à cette demande, les aliments pour animaux peuvent être distribués sous forme de déchets alimentaires ou/et d'aliments préparés. Différentes technologies sont disponibles pour préparer les aliments tels que les mélangeurs, presses à granulés, expanseurs et extrudeurs.
La technologie d'extrusion est une technologie relativement récente utilisée dans l'industrie de l'aquaculture, née il y a environ 40 ans. L'extrusion est un procédé thermomécanique consistant à forcer un produit à travers un trou de petite taille, sous pression et température grâce à un dispositif mécanique nommé vis d'archimède. Les fonctions d'une extrudeuse sont généralement considérées comme l'alimentation, transport, compression, cuisson et façonnage en continu.
Extrusion bivis
Une différence fondamentale entre la technologie monovis et bivis est la capacité de mélange d'une extrudeuse bivis (TSE). Ce fonctionnement unitaire est généré par les deux vis engrenantes co-rotatives dans un cylindre fermé (le fût) tandis qu'une extrudeuse monovis (SSE) fonctionne avec une seule vis de type archimède.
Le convoyage dans un SSE repose sur le frottement entre le matériau traité et la surface intérieure du fût, tandis qu'un TSE peut transférer n'importe quel mélange de l'eau pure à des pâtes très visqueuses, même contenant des niveaux élevés de graisse, semblable à une pompe positive.
Une EST n'est pas sensible aux "inducteurs de glissement" tels que l'eau et les graisses. Les propriétés de malaxage du TSE permettent un transfert très homogène du cisaillement mécanique et de la température dans la pâte traitée, lui conférant une forme homogène de cuisson et de viscosité. Il est également possible de mélanger dans un liquide TSE tel que de l'eau et de la graisse, afin d'affiner le degré d'expansion final.
En outre, la moindre disponibilité de farine et d'huile de poisson a conduit les industriels à utiliser des matières premières alternatives dans leurs recettes :protéines végétales, protéines animales transformées, des mélanges de différentes huiles et de nouveaux matériaux tels que les farines d'insectes, repas de krill, protéines unicellulaires. Nous avons besoin d'une machine très flexible pour gérer ces recettes en constante évolution et les éventuelles compositions de matières premières.
Alimentation flottante et coulante
Un TSE donne une flexibilité extrêmement élevée en raison de sa capacité de mélange; en outre, au processus de différentes matières premières, il offre l'indépendance des paramètres, tels que le taux d'alimentation et la vitesse de la vis, et un contrôle très fin de la température et du cisaillement dans les différentes zones modulaires de l'extrudeuse :c'est un outil parfait pour maîtriser facilement les paramètres d'enfoncement et de flottaison.
L'aliment extrudé doit répondre aux besoins nutritionnels de l'animal, mais aussi avec les exigences physiques et comportementales de l'animal :aliment coulant rapidement pour les espèces benthiques ou démersales, naufrage lent pour les espèces pélagiques ou de surface. La teneur en sel (marin, eaux douces et saumâtres) joue également un rôle dans cette demande.
Comment contrôler cela ?
D'abord, le préconditionnement doit être efficace avec une cuisson optimisée de l'amidon et une dénaturation des protéines. Parce que certaines recettes présentent une faible teneur en amidon (8-10% pour beaucoup), il est important de commencer la gélatinisation avec un bon appareil pour mélanger également de l'eau et de la vapeur avec la poudre. Il est également crucial de maintenir le bon temps de maintien pour laisser la vapeur se condenser et donner son énergie latente. D'autres aspects doivent être pris en considération, comme la sécurité, nettoyage et contrôle automatisé des paramètres qui permettent de passer rapidement d'une recette à l'autre.
Ensuite, un processus clé a lieu dans l'extrudeuse elle-même :pour couler les granulés, nous avons besoin d'une densité apparente élevée, relativement dur, mais granulés digestibles et stables dans l'eau. Nous obtiendrons un granulé stable à l'eau lorsque l'amidon et les protéines seront bien cuits; l'extrudeuse doit avoir la bonne configuration de vis pour contrôler le cisaillement et les températures le long du cylindre.
Si l'on veut régler la bonne densité apparente par exemple pour atteindre des valeurs entre 350 et 580 g/L, nous devons contrôler le degré d'expansion des granulés.
Nous devons donc augmenter/diminuer la viscosité interne du matériau traité dans l'extrudeuse.
Ceci sera réalisé avec un profil de température correspondant et un refroidissement interne efficace des barils modulaires ; au-dessus de 580 g/l, nous pouvons utiliser un système de ventilation qui récupère les vapeurs/énergie dans le préconditionneur.
Grâce à ce système, on peut immédiatement diminuer la température de la masse et extruder une pâte cuite très visqueuse qui montrera une expansion limitée. Avec un tel procédé il est possible d'atteindre des densités jusqu'à 750 g/l, ce qui est une bonne valeur pour l'alimentation des crevettes. La stabilité de l'eau doit bien entendu rester correcte (par exemple :3-10h selon la recette pour les crevettes).
On peut enfin extruder la pâte cuite et visqueuse à travers la filière. La conception de la matrice et la surface d'extrusion contribuent également au degré d'expansion (et donc aux propriétés flottantes/coulantes). Pour les granulés flottants fortement expansés, vous pouvez choisir des canaux relativement courts pour la matrice :1,0 à 1,5 de diamètre, et avec une surface d'extrusion relativement petite (MM2/kg extrudé/h).
Conclusion
Une machine TSE offre la plus grande flexibilité pour contrôler avec précision les paramètres du processus et s'adapter rapidement aux changements de recette et de composition des matières premières. Il permet la production de granulés d'aliments pour poissons flottants et coulants dans une gamme de 350 à 750 g/l, selon les recettes et la taille du produit. Un TSE cuisinera parfaitement, absorber certaines variations, et contrôler les températures, cisaillement et temps de séjour du matériau traité.
L'utilisation d'un dispositif de contrôle de la densité combiné à la bonne conception de vis et de matrice apportera définitivement des avantages techniques et économiques au fabricant, avec le contrôle fin du degré d'expansion assurant une qualité constante.
