La longueur du fourreau de l’Evolum s’adapte en fonction du temps de séjour souhaité pour un type de produit donné.

Extrusion : premier short course en France pour Clextral

Une quarantaine de fabricants d’aliments, chercheurs, équipementiers et consultants se sont réunis à Saint-Étienne en octobre, à l’invitation de Clextral, pour trois jours de séminaire. L’occasion pour ces spécialistes d’approfondir leurs connaissances sur la technologie de l’extrusion bi-vis, la spécialité de Clextral qui ouvrait pour l’occasion son centre R&D et son centre de production.

Pour la première fois, Clextral a organisé en France un short course, un séminaire technique agrémenté de démonstrations. « Notre filiale américaine en organise au moins deux par an, l’un en anglais, l’autre en espagnol, avec beaucoup de succès », explique Georges Hallary, directeur général de Clextral. Pour cette première édition française consacrée à la nutrition animale, 38 participants sont venus de 15 pays (d’aussi loin que l’Australie, Singapour, l’Islande ou la Russie, etc.) pour peaufiner leurs connaissances sur la technologie de l’extrusion bi-vis. Le séminaire s’est tenu à Saint-Étienne et Firminy, berceau de l’entreprise Clextral.

La longueur du fourreau de l’Evolum s’adapte en fonction du temps de séjour souhaité pour un type de produit donné.

La longueur du fourreau de l’Evolum s’adapte en fonction du temps de séjour souhaité pour un type de produit donné.

La technologie d’extrusion bi-vis est au cœur du savoir-faire et de l’histoire de Clextral. Gilles Maller, vice-président de Clextral et directeur commercial, rappelle l’histoire de l’entreprise : « Le CL de Clextral fait référence à Creusot-Loire, un des fleurons de l’industrie sidérurgique française. C’est dans le cadre de la CAFL, l’une des entreprises fondatrices de Creusot-Loire, qu’a été développé le premier extrudeur bi-vis, en 1956. » À l’origine, il y a donc les mines du Creusot et la manufacture royale de canons de Saint-Étienne. Et ce n’est donc pas un hasard si le cœur de l’extrudeur est un fut qui ressemble à s’y méprendre à celui d’un canon…

La machine historique trône toujours dans la halle pilote de Clextral, à Firminy, tout proche de Saint-Étienne. « Aujourd’hui, tous les jours vous mangez des produits extrudés par la technologie Clextral : des céréales, des snacks, des arômes pour le thé, des produits texturés à base de protéines végétales, etc. » Mais la star de l’extrusion c’est la Craquotte ! Cette célèbre biscotte soufflée a été développée sur une technologie Clextral au début des années 1970. Après les marchés de l’alimentation humaine, Clextral s’est développé sur le marché du petfood, d’abord dans les friandises (Treats) et l’aliment super-premium, puis dans l’aquaculture. « Les machines sont de plus en plus process orientés, décrit Gilles Maller, pour apporter de la souplesse et de la flexibilité à la fabrication d’un produit donné. »

La technologie bi-vis

Sylvie Brunel, responsable développement Clextral, a initié le séminaire, en rappelant la spécificité de la technologie de l’extrusion bi-vis. « L’extrusion consiste à forcer un produit à passer dans un orifice en le mettant sous pression. Le procédé d’extrusion vise la transformation physique et/ou chimique de matériaux visqueux en produits structurés ou texturés grâce à la maîtrise précise des conditions de transformation. »

Les extrudeurs bi-vis ont la particularité de comporter deux vis interpénétrantes co-rotatives montées sur des arbres cannelés et tournant dans un fourreau fermé. Ils peuvent être équipés d’une large gamme de modules de fourreaux et de profils de vis variables, pour s’adapter aux exigences de chaque procédé.

Sylvie Brunel résume le procédé d’extrusion à ses quatre phases principales : transport, compression, cuisson, et mise en forme.

Elle rappelle les avantages de la technologie bi-vis : « L’interpénétration des vis et la grande diversité d’éléments de vis disponibles, contre-filets, disques malaxeurs, éléments mélangeurs, etc., permettent un excellent contrôle du degré de cisaillement et mélange en termes d’intensité et de qualité. » Elle souligne également la flexibilité offerte par la technologie bi-vis : « Parce que le débit est indépendant de la vitesse des vis, l’extrudeur bi-vis permet de gérer plusieurs fonctions process en série dans un seul outil : fusion, mélange, cuisson, dégazage, refroidissement, etc. » Quant aux coûts, elle explique que si l’équipement mono-vis est moins coûteux à l’achat, et le coût énergétique relativement similaire, de son point de vue « la qualité du process et la flexibilité de l’outil donnent un avantage à la technologie bi-vis par sa capacité supérieure à produire des produits à haute valeur ajoutée ».

L’importance du pré-conditionneur

Emmanuel Lavocat et Samuel Raymond, tous deux ingénieurs chez Clextral, insistent sur l’étape du pré-conditionnement. Première étape du processus de transformation hydro-thermique, le pré-conditionnement a pour objet d’humidifier les matières premières par l’ajout d’eau et vapeur. « Même les grosses particules doivent être bien hydratées, insiste Emmanuel Lavocat qui souligne l’importance du temps de séjour. L’étape du préchauffage que permet le pré-conditionneur permet de chauffer des matières premières à une température contrôlée afin de démarrer la pré-gélatinisation de l’amidon. »

Samuel Raymond, présente la nouvelle génération de préconditionneur mis au point par Clextral : « Il est équipé d’un dispositif de remplissage contrôlé ou AFC, pour advanced filling control. Une vis sans fin est située dans le fond du pré-conditionneur. Elle a pour objectif de contrôler le ratio de remplissage du pré-conditionneur et de l’adapter au mieux au temps de séjour désiré. Cette innovation, brevetée, optimise la flexibilité du process. » L’idée est d’obtenir un mélange homogène des matières premières. Le mélange se fait grâce à deux arbres contrarotatifs équipés de pâles orientables dont les profils et vitesses sont variables afin, là aussi, d’ajuster au mieux le temps de séjour. Les deux côtés dans la première moitié du réservoir sont dotés de points d’injection d’eau et de vapeur ainsi que d’addition d’huiles ou autres liquides. Enfin, le design a prévu de larges capots supérieurs pour faciliter l’accès aux parties mécaniques afin de faciliter la maintenance. Les parois sont en inox et les formes évitent toutes zones de rétention, pour une meilleure nettoyabilité. « Une position marche-arrière permet de vider complètement le pré-conditionneur en moins de deux minutes en fin de production », souligne-t-il. Le Préconditionneur-Plus existe en huit modèles, d’une capacité de 75 à 3 500 litres.

Emmanuel Lavocat a présenté des résultats de tests conduits au centre de R&D montrant les effets des différents réglages sur le process : « La vitesse de la vis AFC impacte le taux de remplissage du pré-conditionneur. Augmenter ce taux augmente le temps de séjour dans le pré-conditionneur ce qui augmente le taux de gélatinisation de l’amidon. » Il souligne néanmoins l’incidence de la matière première : « Avec un même réglage de la vis, le taux de remplissage et le temps de séjour sont différents selon les matières premières, qui ont des tailles de particules et des viscosités différentes. »

Il montre des résultats établissant une corrélation entre le niveau de vapeur injecté et la gélatinisation de l’amidon. Celle-ci peut également être améliorée par la vitesse de rotation des pales de mélange : « Plus les pales vont vite plus le temps de séjour est court mais meilleure est la gélatinisation. Le temps de séjour n’est pas le seul critère à prendre en compte pour la gélatinisation, résume-t-il. C’est une optimisation de quatre paramètres : niveau d’agitation, temps séjour, taux de remplissage et énergie thermique. » Tous deux disposent de moult résultats sur l’effet des réglages sur la densité et la dureté des produits obtenus, les consommations énergétiques, etc.

Le groupe s’est ensuite déplacé dans la halle pilote de Clextral pour des applications pratiques.

Atelier fabrication de friandises pour animaux de compagnie.

Atelier fabrication de friandises pour animaux de compagnie.

Atelier pratique

Brian Devos, leader d’essais chez Clextral, a accueilli le groupe autour de l’extrudeur modèle Evolum 44 + configuré pour fabriquer une friandise canine. « Pour la démonstration, nous utilisons un prémélange de matières sèches à base d’amidon de maïs prégélatinisé, explique-t-il. Nous n’avons donc pas besoin d’utiliser le pré-conditionneur. » Pour la démonstration, l’extrudeur installé compte six modules. Aucune vapeur n’est injectée : « On ne cherche pas à faire un produit aéré, mais au contraire une texture très solide, que le chien va pouvoir mâcher pendant un moment. » Une pompe à vide permet d’extraire l’air et une partie de l’eau. Un long tube en forme d’étoile (le jonc) sort de l’extrudeur et passe sous la lame d’un couteau. La filière en forme d’étoile pourrait être de taille inférieure, en forme d’os, de tube simple ou de section triangulaire : « Pour chaque forme de filière, nous avons des guides qui permettent de maintenir étroitement le tube de produit encore mou à l’entrée du module de coupe. » Là, une lame semblable à une guillotine tranche selon les informations de longueur paramétrées, avec un jet d’air pulsé pour prévenir toute condensation. « Nous sommes ici sur une unité pilote car en production, un premier refroidissement aurait lieu sur le tapis de convoyage, décrit-il. Un second refroidissement permettrait ensuite de donner à la friandise sa texture. »

L’atelier suivant permet d’en apprendre davantage sur les fourreaux et les vis d’extrusion, qui, grâce à leur combinaison permettent la transmission au produit de l’énergie mécanique nécessaire à sa transformation.

Gérard Mounier et Tristan Riffard y décrivent les procédures de contrôle des taux d’usure : « Nous vérifions les diamètres des vis, ainsi que les alésages, c’est-à-dire les diamètres intérieurs des fourreaux. Nous conseillons nos clients sur la gestion des pièces d’usure afin d’optimiser la performance de l’équipement. »

On approfondira le lendemain, en salle, avec Xavier Boivin les différents types d’usures qui peuvent se combiner dans un fourreau d’extrudeur : « L’abrasion correspond au déplacement d’une particule dure sur les surfaces des vis et des fourreaux et génère des abrasions par coupe ou déformation plastique ; l’usure adhésive conséquence de micro-jonctions entre vis et fourreaux et pouvant entrainer des phénomènes de grippage ; la corrosion en lien avec les produits extrudés ou de nettoyage ; l’érosion liée à l’impact des particules liquides ou solides lancées à haute vitesse ; la cavitation, phénomène rencontré en présence de variation ou d’oscillation de pression qui génère et fait exploser des bulles d’air ou de gaz, etc. » Pour y remédier, Clextral a développé un savoir-faire métallurgique et propose des solutions adaptées aux différents produits et types d’extrusion.

Le dernier atelier du jour est piloté par Manuel Delgado qui présente le service engineering dont la fonction est de proposer l’installation de lignes complètes : « Nous déterminons la taille appropriée selon les besoins de l’industriel, ainsi que son implantation, dans un bâtiment déjà existant ou sur plan. » La 3D et la réalité virtuelle permettent aujourd’hui de visualiser le projet dans ses plus précis détails dès la conception.

Le lendemain, l’un des ateliers est consacré aux paramètres d’extrusion pour les micro-aliments pour poisson. L’occasion de voir la nouvelle technologie AFC sur le pré-conditionneur de l’Evolum 44 +. Cyril Droulez, leader d’essais, montre comment le réglage du dégazage permet de faire évoluer la densité du produit final sans modifier les paramètres de composition du mélange, ni la longueur de coupe du granulé en sortie. Le deuxième atelier, animé par Jérôme Mottaz, Samuel Reymond et Philippe Ebrard, présente l’équipement pour réaliser des coussinets fourrés : « Il s’agit du procédé de co-extrusion qui permet de faire un extrudé avec un cœur fourré d’un mélange pâteux », explique Jérôme Mottaz.

Au fil des trois jours du séminaire se sont succédé les démonstrations en atelier et les présentations en salle. Il y fut question de farine d’insectes avec la société Ynsect, de nutrition pour poisson avec l’expert alimentation animale de Clextral Alain Brisset, de technologies de séchage et enrobage avec les sociétés de conseil et consulting Graintec et TGC Extrusion, d’exhausteurs de goût avec la société SPF Diana Petfood, de nutrition pour chiens et chats avec le docteur-vétérinaire Géraldine Blanchard et le spécialiste en marketing de SPF Diana petfoodSothara Sieng, etc. Un programme riche et varié. L’expérience devrait être renouvelée l’an prochain : à bon entendeur !

F. Foucher

Inscrivez-vous à la newsletter
gratuite de La Revue de l’Alimentation Animale.