Broyage - réduction des particules

Définition

Le broyage consiste à diminuer la taille des particules d'un solide divisé.

Principe - procédé

On peut classer les broyeurs en trois grande famille de fonctions: le broyage grossier ou concassage, le broyage fin et le broyage ultra-fin:

Le broyage grossier:
Dans cette catégorie, on part de solides de grandes tailles pour obtenir des éléments de dimensions de l'ordre du cm. Les concasseurs à proprement parler, conçus pour les matériaux cassants, ne sont pas utilisés en agroalimentaire. En revanche, on peut classer dans cette catégorie des broyeurs opérant par découpage:
- broyeurs à couteaux, employés par exemple pour les viandes congelées;
- râpes à betteraves pour faire des cossettes avant extraction du sucre, à pommes de terre avant extraction de l'amidon, etc;
- hachoirs à luzerne avant séchage ou à cannes à sucre avant pressage.

Le broyage fin:
Cette catégorie donne des particules de dimensions se situant entre 1cm et 0.1cm. C'est dans ce domaine que l'ont trouve le plus d'applications alimentaires:
- broyeurs à disque, à broches, et à marteaux, utilisés en particulier pour faire des farines grossières de céréales, de tourteaux, etc. pour l'alimentation animale. Le broyage s'effectue par impact du produit avec des masses tournant à grandes vitesses.
- broyeurs à cylindres: machines extrêmement répandues, surtout dans les industries céréalières, dérivés des moulins à meules de pierre. Les cylindres sont souvent disposés par deux, tournant en sens inverse avec des vitesses différentes. Ils sont lisses ou cannelés selon le résultat cherché et broient les grains par écrasement et frottement.
- cutters: découpeurs à lames tranchantes et rapides permettant le hachage fin de produits mous comme les viandes, par exemple pour faire de la chair à saucisse. Le broyage en milieu liquide de légumes ou de fruits utilise la même technologie sous le nom de "mixers". Le hachage de viande pour faire de la viande hachée procède du même principe.

Le broyage ultra-fin:
Ces broyeurs concernent de faibles tonnages de produits, mais ils se développent depuis quelques années dans les industries alimentaires pour des produits de forte valeur: épices, pigments, principes actifs, cellules de levures, sucres, etc. Le diamètre moyen des particules est de 100 à 10µm et peut descendre jusqu'à 1µm. Le mode de broyage est ici principalement par attrition, c'est à dire abrasion des grains sur eux-même et/ou sur les organes métalliques du broyeur. Parmi ces broyeurs ultra-fins, on trouve aussi les broyeurs à jet d'air, pour lesquels le produit pulvérulent est injecté dans un chambres par des buses. Le broyage est obtenu par l'impact des particules sur elles mêmes ou sur un paroi, ce qui permet d'obtenir, au moment de l'impact, des vitesses très supérieurs à celles des mobiles tournants.

Avantages du procédé

- Le broyage augmente la surface d'échange entre le solide pulvérulent et le milieu extérieur (liquide, gaz);
- Il permet de faciliter le mélange avec un autre solide;
- Il augmente les transferts dans des opérations de séchage, refroidissement ou chauffage, extraction, etc.

Inconvénients du procédé

- Le broyage est une opération consommatrice d'énergie ;
- La maintenance des appareils est coûteuse ;
- Les investissements sont lourds.