Brevet FR2278390A1 — publié le 19760213

La granulation a pour but de rendre les produits, pulvéra @i@e, et en particulier les aliments pour animaux, moins poussié- @eux, d'éviter les démélanges par séparation des constituants, de @miter la perte en cours d'utilisation ou de consommation. L'appareillage de granulation comprend de façon connue une mélangeuse, où s'effectue le mélange des constituants du produit à granuler, une presse de granulation et un refroidisseur des granu les formés dans la presse. La granulation des aliments en général pose un double pro blème: celui du débit des presse et celui de la tenue des granulés au cours des manipulations, du stockage et du transport en vrac. Le premier problème est d'ordre purement mécanique; il s'agit d'augmenter le débit des presses et de diminuer parallèlement l'usure résultant des frottements. De tous les éléments mécaniques constituant le circuit de mélange et de transformation, la presse est à coup sûr l'élément limitant, qui réduit la production horaires. Le second problème est d'ordre chimique. Les buts visés sont les suivants: 1) Diminuer le pourcentage des fines au sortir de la presse (poudres non compactées au passage de la fillière de la presse), qui doivent être ensuite réincorporées et repassées à la pres se. 2) Obtenir un durcissement plus rapide des granulés au sortir du refroidisseur, donc dans un temps très court. 3) Permettre le stockage en vrac dans les trémies d'at tente, rendre possible le transport en camion en vrac, la remise en cellules en vrac au niveau de l'exploitation en enfin la distri bution automatique par des vis ou des tapis d'entraînement. Jusqu'à ce jour, différents produits ont été utilisés comme liants pour la granulation. Ils sont d'origine végétale ou minérale. On peut mentionner: 1) Les liqnosulfites provenant du traitement des pâtes à papier. 2) La mélasse en solution ou concéntrée 3) Des dérivés du maïs 4) Des bentonites 5) Des kaolinites 6) Le talc. La caractéristique essentielle de ces substances est, en général, de se présenter sous forme de poudre sèche pour les liants minéraux, et hygroscopique pour les produits atomisés du type des lignosulfites. tes résultats sont extrêmement variés en fonction du type de presse utilisé, de l'adjonction de vapeur plus ou moins détendue et surtout de la diversité des constituants. I1 convient en outre d'ajouter que l'emploi de matières grasses dans les formules pour volailles, ou de mélasse dans les aliments pour porcs et bovins diminue ou annule souvent le pouvoir agglomérant et lubrifiant des liants utilisés pour la granulation d'aliments pour animaux, composés de substances d'origine animale ou végérale apportant protéines, lipides et glucides, de vitamines, d'oligo-éléments et de 4 à 7% en poids de composés minéraux. Si l'on considère enfin l'aspect teokiiologique du problème, on est amené à constater 1) que par suite de l'automatisation des installations, il n'est pas possible de stocker en vrac et d'incorporer des substances annexes telles que des liants, utilisées au faible taux de 1%, 2) que l'incorporation manuelle des liants entraîne une perte de temps plus onéreuse que le coût du recyclage des fines, 3) que par contre toutes les installations de presse prévoient sur l'appareil lui-nême,la possibilité d'incorporer de l'humidité soit sous forme d'eau, soit sous forme de vapeur humide ou détendue, 4) que par ce dispositif il y a possibilité d'incorporer des substances à haut pouvoir liant ou lubrifiant, sous réserve que ces substances soient à 100% liquides et que le pH soit tel qu'il n'entraîne pas d'oxydation du métal. tes mêmes observations peuvent être retenues pour la granulation des mélanges de composés minéraux, azotés ou non, destinés à l'alimentation animale ou à d'atltres emplois agricoles et qui sont constitués, en poids, d'environ 60% à 80% de composés minéraux, 20% à 35% de farine végétale, et d'un complément à 100% de vitamines, de substances aromatisantes et d'eau, à cette différence près que, par suite de leur forte teneur en éléments minéraux, l'usure du matériel est beaucoup plus importante et le débit des presses nettement inférieur. tes minéraux sont en règle générale plus compressibles que les substances cellulosiques et les protéines, grâce waux molécules d'eau contenues dans les phosphates et les oligoéléments.Dans ces conditions, il s'agit particulièrement de lubrifier ou assouplir le mélange, afin de faciliter le débit de la presse, et, par l'abaissement de la température de la filière qui en résulte, d'éviter que les granulés minéraux ne soient trop durs après le refroidissement. Quatre critères peuvent donc être retenus comme facteurs limitants et valorisants pour le liant 1) faciliter le débit des presses, 2) diminuer la friabilité des granulés, 3) avoir de préférence une valeur alimentaire, 4) être incorporable automatiquement. La présente invention a pour objet un procédé de granulation des mélanges alimentaires pour animaux et notamment des mélanges de composés minéraux destinés à l'alimentation animale ainsi qu' à d'autres emplois agricoles, dtns un appareillage comprenant de faon connue une mélangeuse, où s'effectue le mélange des constituants du produit à granuler, une presse de granulation et un refroidisseur des granulés formés dans la presse, un liant étant utilisé pour faciliter la granulation, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on utilise comme liant de granulation du polyphosphate dl ammonium pur qui est liquide, et en ce que ce liant liquide est ajouté dans la mélanges avant la granulation ou est injecté dans la presse de granulation, éventuellement conjointement avec de l'eau. t'invention a également pour objets les produits granulés obtenus et le liant de granulation employé. Une analyse moyenne d'un polyphosphate d'ammonium pur du commerce est la suivante (en poids) P2O5 35% N2 10,7% SO4 F Ca 40,04% Fe As densité 1,4 PH 6,5 Ce produit se présente sous forme d'un liquide légèrement sirupeux de couleur vert clair. Le phosphore qu'il contient est utilisable parles animaux au même titre que celui contenu dans les phosphates mono- et biammoniques. Par ailleurs, la teneur en impuretés--3est très faible et il ne peut donc y avoir aucun inconvénient sur le plan nutritionel. Seul le pourcentage d'azote (10,7%) peut éventuellement exclure l'emploi de ce liant dans les formules pour volailles, encore que le taux d'incorporation du polyphosphate soit faible dans-le mélange final. La présente demande a pour but, non seulement de courir l'originalité de l'emploi du polyphosphate d'ammonium liquide comme. liant pour la granulation des aliments et des mélanges de composés minéraux, mais aussi de mettre en évidence l'intérêt de cette utilisation, comparativement aux résultats obtenus actuellement avec les produits classiques (lignosulfites, bentonites, kaolinites etc.-) On envisagera ci-après successivement le cas des- aliments pour animaux et celui des mélanges de composés minéraux. Dans ce qui suit les pourcentages et les rapports-sont en poids. I Granulation des aliments pour animaux. Sous la réserve précédente, le polyphosphate d'ammonium peut outre utilisé avec succès dans toutes les formules d'aliment complet ou complémentaire. le taux d-'incorporation est d environ 0,7% à 1% par rapport au poids de l'aliment dans les formules à haute teneur en protéines et céreales et d'environ 1% à 1,5% dans les formules pour lapins riches en cellulose par exemple. En fonction du type de presse de granulation utilisé et de la-teneur en humidité totale des mélanges, il est même possible de réduire de 50% les taux d'incôrporation prévus plus haut, qui de viennent alors, respectivement, 0,3 - 0,5 et 0,5 - 0,75%. I1 s'a git là uniquement d'un processus de mise au point du matériel A noter en outre que l'incorporation du liant pent etre faite soit directement dans la mélangeuse, soit au niveau de l'in Jection de la vapeur dans la presse. Dans ce dernier cas, il est souhaitable de travailler avec une vapeur humide pour que le produit puisse développer complètement son action fluidisante. La législation permet une teneur en eau maximale de l'aliment de 10 à 12% en poids. L'augmentation du débit moyen de la presse est de l'ordre de 5 à 7%, et la réduction des fines peut atteindre 20%. I1 ne semble pas que l'augmentation des doses de liant de 1 à 2% ait permis d'enregistrer une augmentation supérieure du rendement qui soit significative. Quant à la diminution de l'usure de la filière de la presse, elle est certaine et concrétisée par une baisse importante de l'energie électrique(ampérage) nécessaire au fonctionnement de la presse. II Granulation des mélanges de composés minéraux. le. problème est iei p,us-compliqué et plus intéressant. tes mélanges contiennent 60% à 80% de matière minérale, constituée notamment par des phophates mono- bi- ou tricalciques, qui sort asscciés à des apports d'oligo-éléments sous forme de sulfate, oxyde ou carbonate; le magnésium est apporté sous forme bisulfate ou d'oxyde. Ces mélanges sont employés à titre de compléments minéraux en tant que l'un des constituants des aliments pour animaux. Ils peuvent toutefois etre distribués seuls aux gros animaux et c'-est pour faciliter leur distribution et leur consommation qu'ils sont présentés sous forme de granulés. Même avec des presses puissantes, équipées de matrices spéciales, on n'obtient industriellement qu'un faible débit horaire (250 à 500 kg/heure selon le type de presse). De plus, le matériel est pratiquement mis hors d'usage après granulation de 150 à 200 tonnes. Comme on l'a indiqué, l'emploi de matières grasses ou de talc serait certainement susceptible d'améliorer le ibit, mais la température de la matrice atteint 50 à 700C, les graisses sont oxydées et elles dénaturent le goût des compléments. Parmi les éléments susceptibles d'influencer le rendement, il faut retenir 10) pour les phosphates : l'acidité, la finesse de mouture et le pourcentage d'insoluble chlorhydrique; 20) pour les oligo éléments, le nombre de molécules d'eau et l'acidité. On donne ci-dessous les résultats d'essais effectués sur presse Sizer, équipée d'un moteur de 50 CV et travaillant sur filière en acier inoxydable avec 5 perforations de 5 mm. La composition des trois mélanges de composés minéraux essayés est indiquée plus loin. te taux d'incorporation du polyphosphate d'ammonium a été successivement porté de 1 à 2 et à 3% par rapport au poids du mélange de composés minéraux. Parallèlement le pourcentage d'humidification a varié de 2 à 5%. On constate que le résultat maximal a été obtenu avec 2% de polyphosphate d'ammonium et 2% d'eau (par rapport au poids du mélange de composés minéraux traité) incorporés simultanément dans le mélange en po*dre, dans la mélangeuse. Pour la formule (P 15/cl 6) le débit de la presse est passé de 210 kg/heure à 250 kg/heure. Pour la formule P 14/ a 14 le débit a suivi la même progression, passant de 195 à 225 kg/heure. Pour la formule P 10/ Ca 10 / Mg 10, l'amélioration est un peu plus faible par suite de la présence de quantités importantes d'oxyde de magnésium (variation de 180 à 200 kg/h). L'incorporation d'un mélange eau 2% + polyphosphate d'ammonium 2% au niveau de la vis d'approvisionnement de la filière de la presse donne un résultat moins net tout en accusant une augmentation du débit. I1 semble donc que le-temps de mélange dans la mélangeuse assure une meilleure dispersion dans la masse des composants, eut que le pouvoir assouplissant du liant se développe dans de meilleures conditions. Parallèlement aux essais décrits plus haut, on a repris les memes expérimentations avec les mêmes formules de composants (aliments et mélanges de composés minéraux) mais en y ajoutant 1% de chlorure de calcium. Le rendement de la presse de granulation est encore amélioré de 2 à 3%. tes mélanges nesont plus poussé reux et les granulés sont beaucoup plus blancs et plus lisses. lia chute d'ampérage est plus caractéristique encore L'amélioration du pouvoir liant est particulièrement nette dans le cas des mélanges de composés minéraux. les sels de calcium sont peu solubles dans le polyphospha- te. Seul le chlorure de calcium parvient à se disperser pour donner un gel très souple. Composition aux 100 kilos de trois mélanges de composés minéraux (en % en poids.) Mélange P 14/Ca 14 Mélange P 15/Ca 6 Mélange P 10/Ca 19/Mg 10 Phosphate Monodiphos 50 Phosphate monocalcique 52 Phosphate Monodiphos 53 Phosphate dicalcique 20 " monoammonique 15 Magnésie calcinée 10 Sulfate de magnésium 5 Sulfate de magnésium 5 Sel 1,600 Germes de blé 5 Germes de blé 5 Oligo-éléments Oléoglobe 8 Oléoglobe 4 Sulfate de cuivre 0,020 Son de blé 0,5 Son de blé 15,100 Aromatisation 0,010 Sel (Cl Na) 1,5 Sel 3 Badiane 0,500 Oligo-éléments 0,5 Oligo-éléments 0,490 Son de blé 24 Propionate de sodium 0,235 Propionate de sodium 0,200 Oléoglobe 10 Vitamine A 100.000 0,065 Vit. A 100.000 0,130 Propionate sodium 0,200 " D3 100.000 0,015 " D3 100.000 0,080 Vit. A 100.000 " E 25.000 0,045 "D3 100.000 0,030 " E 25.000 0,008 " C 0,002 100,000 100,000 100,000 H2O 2 2 2 Polyphosphate d'ammonium 2 2 2 104,000 104,000 104,000 Chlorure de calcium + 1 + 1 + 1 tes pourcentages des trois derniers additifs correspondent à l'optimum. te phosphate "Monodiphos" est un phosphate mixte monobi calcique en poudre avec un rapport P/Ca de 20/20. "Oléoglobe" désigne un tourteau de malus enrichi en matières grasses-. Les nombres après les vitamines représentent la concentration en unités vitaminiques internationales d'un gramme de complexe vitaminique. tes 2% de H20 sont évaporés. tes 3% supplémentaires, apportés par le polyphosphate d'ammonium et le chlorure de calcium, correspondent à la freinte (déchet) de fabrication et n'influencent pas le calcul des garanties. tes granulés obtenus ont un diamètre de 5 mm. Comme on l'a déjà indiqué, il n'est pas souhaitable d'augmenter le pourcentage de phosphate, ni la quantité d'eau; les produits sont alors très humides et forment une pâte au niveau des galets de la filière. Dans les deux types de granulation étudiés ci-dessus -aliments et mélanges de composés minéraux -, il convient de noter que le phosphore et l'azote apportés par le polyphosphate d'ammonium valorisent la formule au même titre que le phosphore provenant des phosphates et que l'azote apporté par l'urée ou le phosphate d'ammo- nium. En outre, le polyphosphate d'ammonium a, en même temps que son effet de liant, un effet "atipoussiérant" et il présente à ce titre un intéret, même dans les mélanges fabriqués et vendus en poudre. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de granulation des mélanges alimentaires pour animaux et notamment des mélanges de composés minéraux destinés à l'alimentation animale ainsi qu'à d-'autres emplois agricoles, dans un appareillage comprenant de façon connue une mélangeuse, où s' effectue le mélange des constituants du produit à granuler, une presse de granulation et un refroidisseur des granulés formés dans la presse, un liant étant utilisé pour faciliter la granulation, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on utilise comme liant de granulation du polyphosphate d'ammonium pur qui est liquide, et en ce que ce liant liquide est ajouté dans la mélangeuse avant la granulationou est injecté dans la presse de granulation, éventuellement conjointement avec de l'eau. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit polyphosphate d'ammonium pur a la composition suivante, en poids : P205 35%; N2 10,7%; S04 moins de 1,5; F moins de 0,07%; Ca moins de 0,04fiv; Fe moins de 0,2%; Al moins de 0,2%; As moins de 0,6 pin;. D.- Procédé suivant la revendication l ou 2,-caractéri- sé en ce que, pour la granulation des mélanges alimentaires pour animaux, on utilise ledit polyphosphate d'ammonium dans la propor tion en poids de 0,3 à 1,5% par rapport au poids du mélange ali mentaire traité, éventuellement conjointement avec de l'eau en une quantité telle que la teneur en eau des granulés obtenus n'excède pas 12% en poids. 4.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, pour la granulation des mélanges de composés minéraux, caractérisé en ce que l'on utilise ledit polyphosphate d'ammonium dans la proportion en poids de 1 à D%; conjointement avec une proportion en poids d'eau de 2 à 5%, les pourcentages se rapportant au-poids du mélange de composés minéraux traité. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise 2% en poids de polyphosphate d'ammonium con- jointement avec 2% en poids d'eau, l?s pourcentages se rapportant au poids du mélange de composés minéraux traité. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on ajoute 1 % en poids de chlorure de calcium, par rapport au poids du mélange alimentaire ou du mélange de composés minéraux traité. 7.- Mélanges alimentaires granulés pour animaux, tels qu'obtenus par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 6, caractérisés en ce qu'ils contien nent, comme liant de granulation, du polyphosphate d'ammonium pur, éventuellement avec du chlorure de calcium. 8.- Mélanges de composés minéraux granulés, tels qu'obtenus par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 5 et 6, caractérisés en ce qu'ils contiennent, comme liant de granulation, du polyphosphate d'ammonium pur, éventuellement avec du chlorure de calcium. des Liant pour la granulation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 des mélanges alimentaires pour animaux et des mélanges de composés minéraux destinés à l'alimentation animale, caractérisé en ce qu'il est constitué par du polyphosphate d'ammonium pur, éventuellement avec du chlorure de calcium, ce liant étant en même temps un antipoussiérant.