FR3092226A1 - Procédé de germination de graines de céréales, notamment pour l’obtention de fourrage pour l’alimentation animale, et dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé - Google Patents

Procédé de germination de graines de céréales, notamment pour l’obtention de fourrage pour l’alimentation animale, et dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé Download PDF

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Abstract

Procédé de germination en milieu hydroponique, dans lequel on met en contact des graines de céréales avec de l’eau, en présence d’acide lactique, à une température comprise entre 19 °C et 24 °C, pendant une durée comprise entre 3 jours et 8 jours. Ce procédé peut être mis en œuvre avec un dispositif (1) de germination asservi en continu, qui comprend une pluralité de bacs (2) de germination, répartis selon au moins deux étages différents ; des moyens de convoyage (3) de ces bacs (2) ; des moyens de stockage, mis en communication avec des moyens d’admission de graines ainsi qu’avec des moyens d’alimentation en liquide, destinée à être mis en contact avec les graines ; des moyens de transfert (6), aptes à transférer une dose de graines depuis les moyens de stockage jusqu’à un bac (2) respectif, comprenant un organe mobile (62) de transfert, lequel peut être déplacé entre une position de collecte dans laquelle il est situé au voisinage des moyens de stockage, et une position de distribution, dans laquelle il est situé au voisinage d’un bac (2) respectif ; des moyens de commande, apte à commander tout ou partie des moyens de convoyage (3), des moyens de stockage et des moyens de transfert (6). Figure pour l’abrégé : Fi. 1.

Description

Procédé de germination de graines de céréales, notamment pour l’obtention de fourrage pour l’alimentation animale, et dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne le domaine technique de la germination industrielle de céréales. Elle vise plus particulièrement un procédé de germination de graines de céréales, en milieu hydroponique, destiné à l’obtention de fourrage pour l’alimentation animale. Ce procédé peut être appliqué en particulier à l’orge. L’invention vise également un dispositif, qui permet de réaliser une telle germination de manière à exécuter les tâches par asservissement automatisé et dans des conditions d’hygiène maîtrisées et satisfaisantes.
Etat de la technique
Le principe de la germination hydroponique est l’obtention, à partir de graines diverses telles que de l’orge qui sont mouillées à l’eau claire, de germes et/ou de pousses susceptibles d’être consommés par des animaux où par des êtres humains, ou d’être utilisés dans des procédés industriels conduisant à des produits pouvant être consommés par des animaux ou des êtres humains. La germination confère à ces graines une qualité nutritionnelle supérieure, par l’enrichissement en protéines, en enzymes et en certaines vitamines.
La germination hydroponique en milieu industriel présente une certaine complexité : de manière générale, les graines sont humidifiées, puis ressorties hors de cette eau de trempage préliminaire. Pendant plusieurs jours, on procède alors à des trempages ou arrosages successifs, avec changement du liquide et rinçage du récipient de réception des graines, pour éliminer des inhibiteurs d’enzymes. La reproduction du cycle de germination dans des conditions d’hygiène irréprochables représente l’une des difficultés pratiques de l’industrialisation d’un tel procédé.
Ce procédé est utilisé industriellement dans le secteur agroalimentaire, notamment dans le domaine de la brasserie. On sait que les germes et pousses de céréales ainsi obtenus peuvent être utilisés pour la préparation de fourrages pour alimentation animale, mais en pratique cela n’est pas très répandu. Les aspects technologiques et économiques de la germination hydroponique pour utilisation dans l’alimentation animale ont été analysés en 2003 dans un rapport« Review of Hydroponic Fodder Production for Beef Cattle» par Sneath et McIntosh pour le gouvernement du Queensland (accessible sur l‘internet à l’adresse <cpb-use1.wpmucdn.com/blogs.cornell.edu/dist/e/4211/files/2014/05/ Hydroponicfodder-article11-wpnm0.pdf>. Ce rapport conclut que les germes de graines de céréales présentent une haute qualité nutritionnelle pour les bovins, mais leur fabrication par germination hydroponique n’est pas économiquement viable. Le rapport identifie quatre problèmes qui pèsent sur l’équilibre économique : la teneur en humidité (qu’il faut prendre en compte lorsque l’on détermine la valeur nutritionnelle des graines germées), le coût de l’investissement, le coût de la main d’œuvre, et l’impact de la moisissure qui réduit le rendement industriel et qui nécessite des contrôles fréquents pour éviter d’empoisonner les animaux.
Il existe sur le marché plusieurs types de dispositifs de germination hydroponique, et la littérature brevets propose plusieurs approches technologiques. On connaît tout d’abord des dispositifs de germination, faisant appel à un caisson dans lequel est accueillie une pluralité de plateaux. Cette solution est notamment décrite dans les brevets de la société Fodder Solutions Pty, parmi lesquels on citera US 2009/0235583, WO 2016/061637, WO 2012/122593, et WO 2015/027267. Cette première solution présente cependant un inconvénient significatif, liés à son aspect globalement manuel. En d’autres termes, le fonctionnement de ces appareils nécessite une intervention humaine importante, ce qui rend sa mise en œuvre particulièrement fastidieuse, et sachant que cette main d’œuvre n’est souvent pas disponible dans les exploitations, ou serait trop coûteuse.
Afin de remédier aux limites de cette première solution, on a proposé dans l’état de la technique des dispositifs de germination faisant appel à une automatisation.
On citera tout d’abord le brevet FR 2 957 224 (Bioforez), dans lequel le dispositif automatique de germination comprend un rotor monté libre en rotation dans un bâti cylindrique. Ce rotor délimite plusieurs compartiments de germination, dont chacun reçoit une dose respective de graines. Chaque compartiment est muni d’une paroi perforée, apte à recevoir une dose d’eau lors de son passage sous un dispositif d’alimentation. Par conséquent, lorsqu’un compartiment donné a reçu la dose d’eau prévue, il provoque alors le basculement du rotor, sous l’effet de la gravité. Le compartiment adjacent est alors déplacé au droit du dispositif d’alimentation, de manière à recevoir une dose supplémentaire d’eau. Cette solution connue présente cependant des inconvénients spécifiques. En effet, étant donné la géométrie du système, il n’est pas simple de prévoir un nombre élevé de compartiments de germination. La conception du système avec son bâti cylindrique comporte des contraintes de dimensionnement, dû à l’interdépendance de certains paramètres géométriques, ce qui complique l’adaptation du dispositif aux exigences du procédé de germination. Et enfin, ce dispositif n’est pas conçu pour pouvoir fonctionner en mode continu : il traite un lot de graines et doit ensuite être déchargé, nettoyé et rechargé pour un nouveau cycle de production.
On citera en outre la demande de brevet coréen KR 2016/0131522, laquelle propose un autre dispositif automatique de germination. En substance, ce document décrit un convoyeur en boucle fermée formant une succession de zigzags. Ces derniers définissent une pluralité de tronçons horizontaux, s’étendant les uns au-dessous des autres. Il est par ailleurs prévu un réservoir de stockage des grains, qui permet de déverser une dose de graines sur le convoyeur. Lors de leur trajet, ces graines subissent une germination, qui est activée notamment par un rayonnement ultraviolet.
Cette solution présente cependant des inconvénients spécifiques. Dans ce document, les graines destinées à la germination parcourent plusieurs étages situés à des altitudes différentes. Il se pose donc, tout d’abord, le problème de retournement entre deux étages successifs. Par ailleurs, la structure globale de la bande de convoyage est complexe, ce qui induit une usure prématurée des éléments mécaniques utilisés.
Compte tenu de ce qui précède, un objectif de la présente invention est de remédier, au moins partiellement, aux inconvénients de l’art antérieur évoqués ci-dessus.
En particulier, un objectif de l’invention est de proposer un dispositif permettant une germination fiable, tout en autorisant une automatisation sensiblement intégrale (et de préférence une automatisation totale) du fonctionnement de ce dispositif.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un tel dispositif, qui présente une structure relativement peu complexe et une robustesse satisfaisante.
Un autre objectif est de proposer un dispositif pouvant fonctionner de manière continue, dans des conditions d’hygiène contrôlées.
Un autre objectif est de proposer un procédé de germination hydroponique amélioré qui conduit à un taux de protéines élevé.
Objets de l’invention
La demanderesse s’est rendu compte que le taux de protéines dans la matière sèche des grains germés peut être augmenté par un procédé de germination hydroponique qui se déroule dans des conditions particulières, et en particulier en présence d’acide lactique, de préférence racémique, à une valeur de pH comprise entre 2,90 et 3,20, et à une température compris entre 19 °C et 24 °C, et de préférence entre 20 °C et 22 °C. De préférence, ce procédé utilise de l’eau propre (de qualité potable), dont la teneur en chlore est inférieure à 0,2 mg/L, et qui ne contient pas de peroxyde.
Ainsi, un premier objet de l’invention est un procédé de germination asservi en continu de graines de céréales, en milieu hydroponique, notamment pour l’obtention de fourrage pour l’alimentation animale, dans lequel on met en contact des graines de céréales avec de l’eau, en présence d’acide lactique, à une température comprise entre 19 °C et 24 °C, pendant une durée comprise entre 3 jours et 8 jours, et de préférence entre 4 jours et 7 jours. Avantageusement la température est comprise entre 20 °C et 23 °C, et de préférence entre 20,5 °C et 22 °C. Avantageusement l’eau comprend de l’acide lactique en une concentration telle que le pH est compris entre 2,90 et 3,20. Ledit acide lactique est de préférence racémique. Il peut être d’origine biologique.
La demanderesse s’est par ailleurs rendu compte que le problème de la moisissure se pose de manière exacerbé dans le cas d’un dispositif qui doit fonctionner de manière continue, et que la seule manière pour résoudre ce problème était de concevoir le système de manière à ce soit évitée l’accumulation incontrôlée de graines au fond du dispositif, et de manière à que les pièces en contact avec les graines soient nettoyées lors du rechargement en graines, ce qui implique que lesdites pièces soient conçues de manière à être faciles à nettoyer.
Selon l’invention, au moins un des objectifs ci-dessus est atteint au moyen d’un dispositif de germination asservie en continu de graines de céréales, pouvant fonctionner en milieu hydroponique. Ce dispositif comprend une pluralité de bacs de germination dans lesquels les graines peuvent être humidifiées dans des conditions de durée et de température contrôlées, afin de germer dans des conditions hydroponiques.
Ainsi, un deuxième objet de l’invention est un dispositif de germination asservi en continu de graines de céréales, pour la mise en œuvre du procédé de germination en milieu hydroponique selon l’invention, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend :
  • une pluralité de bacs de germination, ces bacs étant répartis selon au moins deux étages différents, situés à des altitudes différentes ;
  • des moyens de convoyage de ces bacs ;
  • des moyens de stockage, mis en communication avec des moyens d’admission de graines destinées à être germé, ainsi qu’avec des moyens d’alimentation en liquide, ce liquide étant destinée à être mis en contact avec les graines ;
  • des moyens de transfert de ces graines, aptes à transférer une dose de graines depuis les moyens de stockage jusqu’à un bac respectif, ces moyens de transferts comprenant un organe mobile de transfert, lequel peut être déplacé entre une position de collecte dans laquelle il est situé au voisinage des moyens de stockage, et une position de distribution, dans laquelle il est situé au voisinage d’un bac respectif ;
  • des moyens de commande, apte à commander tout ou partie des moyens de convoyage, des moyens de stockage et des moyens de transfert.
Selon un mode de réalisation très avantageux, les bacs d’un même étage décrivent un trajet en boucle fermée. Chaque bac est mobile entre une position de réception des graines, dans laquelle il s’étend de manière sensiblement horizontale, et une position d’évacuation de ces graines par gravité, dans lequel l’une de ses extrémités s’oriente vers le bas par basculement.
Pour assurer le convoyage des bacs, les moyens de convoyage peuvent comprendre une ossature fixe, ainsi que plusieurs organes de convoyage monté sur cette ossature, chaque étage de bacs étant équipé d’un organe de convoyage respectif. A titre d’exemple, chaque organe de convoyage comprend au moins deux pignons, montée sur l’ossature, une chaîne mobile entraînée par les pignons, ainsi qu’un rail de réception des bacs, ce rail étant porté par la chaîne.
Le déchargement des graines (typiquement sous forme d’andain) peut être assuré automatiquement par le basculement du bac vers le bas en fin de course ; de manière avantageuse l’organe de convoyage définit un décrochement, permettant un basculement vers le bas de chaque bac, de manière à évacuer par gravité la dose de graines (typiquement sous forme d’andain) présentes sur ce bac.
Le dispositif selon l’invention comprend en outre des moyens d’arrosage des graines, situées le long d’au moins une partie du chemin des bacs. Le dispositif comprend également des moyens de nettoyage des bacs.
On notera tout d’abord qu’il est du mérite de la demanderesse d’avoir appréhendé l’origine des inconvénients, liés à l’utilisation des dispositifs de germination connus tels que décrits ci-dessus. En substance la demanderesse a identifié que le trajet des grains destinés à la germination est rendu complexe, dans l’art antérieur, par le fait que ces grains doivent circuler depuis le réservoir de stockage.
Au contraire, l’invention prévoit de faire appel à un organe de transfert (qui est typiquement un distributeur convoyeur, appelé aussi « convoyeur à bande » ou « bande transporteuse »), permettant de délivrer la dose de grains souhaités, depuis le réservoir du stockage (qui est typiquement une trémie) en direction de chaque bac. Étant donné que cet organe de transfert est mobile, il est apte à se déplacer, soit au voisinage du réservoir de stockage, soit au voisinage des bacs. En d’autres termes, le trajet des bacs peut être déporté vis-à-vis de ce réservoir de stockage. Dans ces conditions, ce trajet peut être simplifié par rapport à l’art antérieur, ce qui est avantageux en regard de l’intégrité mécanique du dispositif.
Par ailleurs, l’invention prévoit avantageusement des étages de bacs distincts, situés à des altitudes différentes. Cela permet d’intégrer, dans le dispositif conforme à l’invention, un nombre important de bacs autorisant une productivité élevée. Par ailleurs, cette géométrie est avantageuse en termes d’encombrement global du dispositif.
Selon d’autres caractéristiques du dispositif conforme à l’invention.
Les moyens de distribution comprennent un support fixe, et l’organe de distribution mobile comprend un distributeur convoyeur apte à recevoir une couche de graines.
Les moyens de stockage comprennent des moyens de délivrance des graines en direction des moyens de transfert.
Dans un mode de réalisation, les moyens de délivrance peuvent comprendre un tube percé d’une fente, apte à être obturées sélectivement par un volet. Typiquement on peut utiliser un boisseau à clapet rotatif longitudinal étanche, pourvu d’un joint. D’autres moyens de fermeture peuvent être utilisés, par exemple une lame entraînée par deux vérins pivotables pour obturer le boisseau de manière étanche à l’eau.
Les moyens de génération de rayonnement UV et les moyens d’arrosage sont intégrés dans au moins une grille, située au-dessus du trajet des bacs. A titre d’exemple, il peut être prévu au moins une série de grille, en particulier des séries de grilles, pour chaque étage de bacs.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre en outre une enceinte de réception de tout ou partie des moyens de convoyage, des moyens de stockage et des moyens de transfert.
L’ossature du dispositif comprend typiquement deux couples de traverses fixées sur des parois latérales opposées de l’enceinte, chaque couple de traverses comprenant une traverse supérieure, une traverse inférieure, ainsi qu’un couple de longerons reliant les traverses, chaque couple de longerons comprenant un longeron supérieur et un longeron inférieur.
Les moyens de convoyage peuvent comprendre deux axes, chaque axe s’étendant entre le longeron supérieur et le longeron inférieur, chaque axe supportant plusieurs pignons d’entraînement.
Le dispositif peut encore comprendre des moyens de génération, par rayonnement, d’une lumière ultraviolette, qui sont dirigées sur les graines.
Ces caractéristiques additionnelles peuvent être mises en œuvre avec l’objet principal ci-dessus, individuellement ou en combinaisons quelconques, techniquement compatibles.
Le dispositif selon l’invention peut être utilisé pour mettre en œuvre le procédé de germination asservie en continu de graines de céréales selon l’invention. Un tel procédé comprend les étapes suivantes :
  1. on place l’organe de transfert dans sa position de collecte,
  2. on admet une dose de graines, depuis les moyens de stockage vers l’organe de transfert,
  3. on déplace l’organe de transfert dans sa position de transfert, en regard d’un premier bac de germination,
  4. on charge ce premier bac avec ladite dose de graines,
puis on actionne les moyens de convoyage, et on répète les étapes i) à iv) avec un deuxième bac.
Avantageusement, on charge au moins une majorité et, en particulier, la totalité des bacs avec une dose respectif de graines, moyennant mise en œuvre des étapes i) à iv), et actionnement des moyens de stockage entre les chargements de deux bacs successifs. Cela permet d’exploiter au mieux la capacité de production du dispositif. Typiquement on charge l’ensemble des bacs d’un premier étage, puis l’ensemble des bacs d’un deuxième étage, adjacent au premier étage. Par exemple, on peut charger de proche en proche l’ensemble des bacs de tous les étages de bacs.
Plus précisément, dans ce procédé, on met en marche l’organe de distribution qui peut être un distributeur convoyeur doté d’une bande transporteuse, on déverse une couche de graines sur ladite bande transporteuse, on arrête ladite bande transporteuse, on déplace l’organe de transfert de sa position de collecte faire sa position de distribution, puis on met à nouveau en marche ce distributeur convoyeur, de manière à transférer ladite couche de graines sur le bac.
Description des figures
L’invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels :
est une vue en perspective, illustrant un dispositif de germination conforme à l’invention.
est une vue en perspective, à plus grande échelle et sous des angles différents, illustrant plus particulièrement un organe de transfert appartenant au dispositif de germination conforme à l’invention.
est une vue en perspective, à plus grande échelle et sous des angles différents, illustrant plus particulièrement un organe de transfert appartenant au dispositif de germination conforme à l’invention.
est une vue en perspective, à plus grande échelle, illustrant l’extrémité longitudinale du dispositif, opposée à celle représentée aux figures 2 et 3.
est une coupe selon un plan horizontal, illustrant le dispositif de germination conforme à l’invention.
est une vue schématique, illustrant des moyens d’arrosage appartenant au dispositif conforme à l’invention.
est une vue en perspective, à grande échelle, illustrant d’une part la position d’évacuation des bacs appartenant au dispositif de l’invention et, d’autre part, des moyens de nettoyage de ces bacs.
est une vue schématique, illustrant des étapes successives de transfert de graines, depuis une trémie de stockage vers un bac de germination, appartenant au dispositif conforme à l’invention.
est une vue schématique, illustrant des étapes successives de transfert de graines, depuis une trémie de stockage vers un bac de germination, appartenant au dispositif conforme à l’invention.
est une vue schématique, illustrant des étapes successives de transfert de graines, depuis une trémie de stockage vers un bac de germination, appartenant au dispositif conforme à l’invention.
est une vue schématique en perspective, illustrant de bacs de germination adjacent, dans des positions respectives de réception et d’évacuation.
Description détaillée
Les références suivantes sont utilisées dans la présente description
Réf. Objet Réf. Objet
1 Enceinte 10,11 Parois opposées inférieures et supérieures de l’enceinte
12,13 Parois opposées longitudinales de l’enceinte 14,15 Parois opposées latérales de l’enceinte
2 Bacs 20 Fond des bacs
21,22 Rebords latéraux des bacs 23 Rebords frontales du bac
A à D Etage de bacs 3 Ensemble de convoyage
30,31 Traverses supérieures de l’ossature 32,33 Traverses inférieures de l’ossature
34,35 Longerons respectivement supérieurs et inférieurs 36,37 Arbres d’entraînement
38 Mâts fixes 40 Pignon
41 Moteurs 42 Rails
43 Décrochements 46 Bandes transporteuse d’évacuation
47 Sas d’évacuation 48 Vérin
49 Portes de service
5 Trémie 50 Trappes d’admission de graines
52 Tube d’alimentation en graines 54 Fente longitudinale du tube 52
56 Volet mobile
6 Ensemble de transfert 60 Platines
61 Potences 62 Organes de distribution
63 Plateaux de distribution 64 Organes d’éjection
70 Réserve d’eau 71 Réservoir d’adjuvant
72 Compresseurs 75 Unités de climatisation
731-734 Lignes d’arrosage 76 Tubes verticaux de 75
77 Tubulures de 75
79 Diffuseur d’air
80,81 Pompes d’adjuvant 82,83 Conduits d’adjuvant
84 Grilles 90 Réserve d’eau
92 Flexible 94 Conduite
96 Buses de pulvérisation 100 Convoyeur d’évacuation
Comme cela est visible sur lafigure 1, le dispositif conforme à l’invention comprend tout d’abord une enceinte, désigné dans son ensemble par la référence1. On note10et11ses parois opposées, respectivement de fond et de toit,12et13les parois principales, ou longitudinales, et14et15ses parois latérales, ou d’extrémité. Cette enceinte, qui présente une forme parallélépipédique, est allongée. À titre indicatif, sa longueur est typiquement comprise entre 8 000 mm et 12 035 mm, sa largeur entre 1 800 mm et 2 390 mm, et sa hauteur entre 1 800 mm et 2 350 mm, sachant que ces valeurs maximales avantageuses correspondent à la dimension interne d’un conteneur standard de 40 pieds. Cette enceinte1peut en particulier être chargée à l’arrière d’un camion ou tracteur, ou peut être réalisée d’emblée en tant que remorque. Elle comporte sur sa base au moins un dispositif de réglage de la hauteur, de manière à permettre un réglage de l’enceinte à l’horizontale sur un sol qui n’est pas nécessairement plan. Le dispositif selon l’invention peut cependant être réalisé dans d’autres dimensions et avec d’autres proportions.
Le dispositif conforme à l’invention comprend en outre une pluralité de bacs2, dont chacun est destiné à recueillir une certaine quantité de germes ou graines en vue de leur germination. Comme cela est visible sur lafigure 3, chacun de ces bacs2, qui sont typiquement identiques, présente un fond20rectangulaire, prolongée par deux rebords latéraux21,22ainsi qu’un rebord arrière (frontal)23, et un front de bac libre pour libérer l’andain en fin de course. Ainsi il est possible de charger et de décharger librement ce bac. Conformément à l’invention, ces bacs sont répartis selon plusieurs niveaux ou étages A à D, prévus les uns au-dessous des autres. Dans l’exemple illustré, il est prévu quatre niveaux ou étages de bacs, mais, à titre de variante, on peut typiquement prévoir entre deux et cinq étages, et de préférence entre deux et quatre étages. Dans l’exemple illustré, chaque niveau inclut 43 bacs, ce qui revient, pour quatre étages, à un total de 172 bacs. A titre de variante on peut typiquement prévoir entre 30 et 50 bacs par étage.
Le dispositif comprend en outre un ensemble de convoyage3, permettant d’entraîner les bacs ci-dessus selon un circuit, qui va être décrit ci-après. Cet ensemble de convoyage3comprend tout d’abord une ossature, formée par deux paires de traverses, respectivement supérieures30,31et inférieures32,33. Les deux traverses supérieures, ainsi que les deux traverses inférieures, sont prévues les unes au-dessous des autres, au voisinage des extrémités longitudinales de l’enceinte. Chaque traverse est soudée, par tous moyens appropriés, sur les parois longitudinales en regard de l’enceinte.
Comme cela est visible sur la figure 1, chaque couple de traverses est relié par un longeron respectif34,35, s’étendant sur une partie substantielle longueur de l’enceinte. À chaque extrémité de ces longerons, des arbres d’entraînement36,37sont montés mobiles. Par ailleurs, différents mâts fixes38, visibles sur la figure 1, relient verticalement les deux longerons, en étant interposé régulièrement entre les arbres précités. Comme cela est visible en particulier sur lafigure 4, chaque arbre est solidaire d’une pluralité de pignons40, deux pignons en regard entraînant une chaîne de convoyage des bacs. Il est prévu deux arbres, ainsi qu’une chaîne, pour chaque niveau de bacs.
En d’autres termes, à chaque niveau de bacs, les axes et la chaîne forme un carrousel. Par conséquent, les bacs d’un même étage considéré décrivent un trajet en boucle fermée, comprenant deux lignes droites le long de l’enceinte, ainsi que deux demi-tours au niveau des arbres d’entraînement ; cela est visible sur la figure 2. L’ensemble de convoyage est pourvu de moyens moteurs41, visible sur la figure 2, qui peut être de tout type approprié. L’entraînement des bacs est typiquement réalisé par une chaîne.
Au voisinage d’une première extrémité de l’enceinte, il est prévu une trémie5, visible sur la figure 2. Cette trémie est alimentée, via une trappe d’accès50, en graines délivrées depuis un stockage non représenté. Cette alimentation peut être réalisée par tous moyens appropriés, notamment de type tuyau souple ou encore bande. La trémie peut être fermée de manière étanche vers le bas à l’aide d’un moyen de fermeture ; lorsque ce moyen de fermeture est fermé la trémie forme un bac. Pour la phase de trempage la trémie est également alimentée en liquide, depuis un réservoir non représenté, par tous moyens d’alimentation appropriés (non représentée sur les figures).
Le fond de la trémie est équipé d’un tube d’alimentation en graines52, visible sur la figure 3 et dont la fonction sera plus spécifiquement décrite à lafigure 8. Dans un mode de réalisation ce tube52est creusé d’une fente longitudinale54, laquelle peut être obturée de manière sélective par un volet mobile étanche56, lequel est commandé par tous moyens appropriés, tels qu’un vérin. Ledit tube52peut être réalisé sous la forme d’un boisseau à clapet rotatif (circulaire) longitudinal étanche). On peut également utiliser une lame entraînée par deux vérins pivotables pour obturer le boisseau de manière étanche à l’eau.
Comme cela est visible sur lafigure 2, immédiatement en dessous de la trémie5, le dispositif conforme à l’invention comprend un ensemble de distribution6, encore dénommé ensemble de transfert. Cet ensemble permet de distribuer une dose de germes en direction de chaque bac, à savoir qu’il permet le transfert de cette dose depuis la trémie en direction du bac concerné. Cet ensemble de distribution comprend tout d’abord une platine fixe60, le long de laquelle coulisse horizontalement une potence61. Cette dernière supporte un organe de distribution62(typiquement un convoyeur distributeur), lequel est mobile par rapport à la potence selon une direction verticale. Les moyens moteurs, permettant les déplacements respectifs de la potence et de l’organe de distribution, qui assurent entre autres la fonction d’un ascenseur, sont de type connu en soi.
L’organe de distribution inclut une bande transporteuse de distribution63, visible sur la figure 3, s’étendant immédiatement au-dessous du débouché du tube d’alimentation, équipant la trémie5. Comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, l’organe de distribution mobile peut être déplacé entre deux positions. En substance il présente tout d’abord une position de collecte dans lequel il est situé au voisinage de la trémie de façon à recevoir un andain, ainsi qu’une position de distribution dans laquelle il est placé en regard d’un bac respectif de façon à charger l’andain précité sur ce bac. Pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention, on met en marche l’organe de distribution qui peut être un distributeur convoyeur doté d’une bande transporteuse, on déverse une couche de graines sur ladite bande transporteuse, on arrête ladite bande transporteuse, on déplace l’organe de transfert de sa position de collecte vers sa position de distribution, puis on met à nouveau en marche ce distributeur convoyeur, de manière à transférer ladite couche de graines sur le bac.
Comme le montre schématiquement lafigure 11, pour chaque étage, la chaîne d’entraînement supporte un rail42, sur lequel les bacs2de germination sont fixés. La fixation de ces bacs sur ce rail, qui est de préférence amovible, est réalisée par exemple par des roulements, tels que des roues ou des billes. Comme le montre cette figure 11, le rail de circulation des bacs présente un renfoncement ou décrochement43. Par conséquent, lorsque chaque bac arrive au niveau de ce renfoncement, il subit une inclination vers le bas, autour d’un axe s’étendant parallèlement à son rebord d’extrémité.
En regard du décrochement du rail, la paroi de fond de l’enceinte est équipée d’une bande transporteuse dite de sortie46. Cette dernière est recouverte sélectivement par un sas47, dont l’ouverture et la fermeture sont commandées automatiquement grâce à un vérin48. La bande transporteuse46permet de déposer un andain sur un convoyeur d’évacuation100, de tout type approprié, qui ne fait pas partie de l’invention. Par ailleurs, l’une des parois longitudinales de l’enceinte est équipée de plusieurs portes49, dites de services. Ces portes, dont une est visible sur la figure 4, ne sont pas commandées automatiquement, mais peuvent être actionné par un opérateur, notamment en cas d’intervention d’urgence l’intérieur de l’enceinte.
Au niveau de l’extrémité de l’enceinte, opposé à la trémie, il est prévu un automate de contrôle des tâches (non montré sur les figures), formant moyens de commande de l’ensemble du dispositif. On retrouve également une réserve d’eau70associé à un compresseur72. Le dispositif est en outre équipé d’une unité de climatisation75. Cette dernière communique avec des tubes verticaux76reliés par une tubulure77horizontale ; un ou plusieurs diffuseurs d’air79(visibles sur la figure 2) sont disposés dans l’enceinte, pour admettre de l’air de température voulue dans l’enceinte. Ladite unité de climatisation75permet de maintenir la température constante au cours de la germination, et à ce titre elle est avantageusement capable, selon la température extérieure, de chauffer ou de refroidir l’air à l’intérieur de l’enceinte. De manière avantageuse on prévoit un système de ventilation, qui peut être intégré dans la paroi de l’enceinte.
Pour l’orge une température de germination comprise entre environ 18 °C et environ 22 °C est avantageuse. Dans un mode de réalisation avantageux au moins certaines des parois10,11,12,13,14,15formant l’enceinte1sont réalisés avec un matériau calorifuge.
En outre, le dispositif comprend des moyens, permettant de générer des radiations ultraviolettes, ainsi que des moyens de pulvérisation de liquide. Ces différents moyens sont intégrés, au sein de différentes grilles, dont l’une84est représentée sur la figure 5. De manière avantageuse, chaque étage de bacs est équipé d’au moins une série de grilles, en particulier de deux séries de grilles. Dans ce cas, chaque série s’étend au-dessus d’une ligne droite respective, appartenant au trajet en boucle fermée décrit ci-dessus.
Les moyens d’arrosage des bacs sont illustrés, de manière schématique, sur lafigure 6. La réserve d’eau70, associé à son compresseur72, alimente quatre lignes d’arrosage principales, dont les deux premières lignes731et732s’étendent sur un premier côté du dispositif, alors que les deux autres lignes733et734s’étendent sur le côté opposé. Par ailleurs, chaque ligne est divisée en quatre faisceaux731Aà731D, …,734Aà734D, correspondant aux quatre étages de bacs. Ces lignes peuvent fonctionner séparément ou ensemble, et leur fonctionnement est typiquement géré par ledit automate.
De manière préférée, sur un côté donné du dispositif, l’une des lignes permet l’arrosage d’un premier tronçon longitudinalT1de bacs, alors que l’autre des lignes permet l’arrosage du tronçon longitudinal suivantT2. Cette mesure est avantageuse, car elle permet une économie de la consommation globale d’eau. Par ailleurs, cela évite d’inonder les bacs, en service.
De manière avantageuse, on prévoit un premier système de distribution d’adjuvant (typiquement d’acide lactique racémique) entre la réserve d’eau et le compresseur ; il comprend typiquement un réservoir d’adjuvant71et une pompe de distribution80, reliés par un conduit83, et est contrôlée par l’automate. Pour un dispositif selon l’invention d’une capacité de 1 t/jour la quantité d’acide lactique ajoutée à l’eau d’arrosage est avantageusement de l’ordre de 2 L/jours à 5 L/jours.
Enfin, le dispositif comprend des moyens de nettoyage des bacs, qui sont plus particulièrement illustrés sur lafigure 7. Ces moyens comprennent une réserve d’eau90, qui alimentent un flexible92s’étendant verticalement. Ce flexible est terminé par des conduites94Aà94D, correspondant aux quatre étages de bacs. Ces conduites sont associées à des buses de pulvérisation96Aà96D, dont chacune permet le nettoyage d’un bac appartenant à un étage respectif.
La mise en œuvre du dispositif ci-dessus est la suivante. On admet un certain volume de graines dans la trémie, typiquement à l’aide d’une bande transporteuse externe. Ensuite on met ledit volume de graines en contact avec du liquide, typiquement de l’eau propre, en utilisant lesdites moyens d’alimentation en liquide. Ledit liquide est avantageusement additionné d’un adjuvant. Dans un mode de réalisation l’adjuvant est ajouté dans le circuit d’arrosage à l’aide d’une pompe et d’un circuit de distribution.
Pour ajouter l’adjuvant dans la trémie on peut poser dans la trémie un sachet perforé ou perméable comportant une dose unitaire d’adjuvant, cette dose étant adaptée au traitement d’une certaine quantité de graines. Alternativement on peut alimenter la trémie en adjuvant par un deuxième système d’alimentation en adjuvant relié à la trémie par un conduit82; ce système peut être alimenté en adjuvant à partir du réservoir71par l’intermédiaire d’une deuxième pompe de distribution81(le conduit entre ce réservoir et cette pompe n’étant pas montré sur les figures), et est contrôlé par l’automate.
Avantageusement ledit adjuvant est de l’acide lactique, de préférence racémique. La demanderesse a constaté que cet adjuvant favorise la croissance racinaire, améliore le taux de protéine dans le foliaire et confère au graines une résistance aux cryptogames.
On procède à un mélange de ces différents composants, et/ou on laisse tremper les graines dans ledit liquide. L’action du liquide sur les graines se fait pendant une durée typiquement comprise entre 10 minutes et 3 heures, de préférence entre 30 minutes et 2 heures, et typiquement de l’ordre d’une heure. Quand le trempage est terminé on admet un premier andain sur un bac appartenant à un premier étage. À cet effet, on place l’organe de transfert dans sa position de collecte, au voisinage de la trémie. Puis on ouvre le moyen de fermeture56(typiquement un clapet du boisseau), de manière à permettre la délivrance de graines G via la fente54du tube longitudinal (boisseau)52, comme illustré enfigure 8. Durant cette délivrance des graines, on met en marche la bande transporteuse63, de sorte que ces graines se répartissent uniformément à la surface de cette bande. Au terme de cette opération, cette bande est recouverte par une couche de graines de dimensions et d’épaisseur contrôlée, formant un andain.
Une fois que cet andain AN a été formé à la surface de la bande, comme le montre lafigure 9, on arrête le déplacement de celle-ci et on ferme la fente54au moyen dudit clapet56. Puis on déplace l’organe de transfert depuis sa position de collecte, adjacent à la trémie, position de distribution, au voisinage d’un bac donné2. On met alors à nouveau en marche la bande transporteuse, de sorte que son mouvement permet le transfert de l’andain à la surface du bac, comme le montre lafigure 10.
L’organe de transfert, désormais libéré de cet andain, est à nouveau placé en regard de la trémie. On actionne ensuite l’ensemble de convoyage, de manière à admettre un autre andain sur un autre bac, de la même manière que ce qui a été décrit précédemment. De manière préférée, on procède au chargement de l’intégralité des bacs, appartenant à un même étage. Puis, on charge l’ensemble des étages, de manière séquentielle.
De manière typique, pour traiter des graines d’orge, la vitesse de défilement des bacs est comprise entre 5 cm/h et 50 cm/h, de préférence entre 10 cm/h et 35 cm/h, et encore plus préférentiellement entre 15 cm/h et 30 cm/h. Ce défilement peut être réalisé de manière continue ou discontinue. Chaque andain est conservé à l’intérieur de l’enceinte, pendant une durée prédéfinie, qui est typiquement voisine de cinq jours, mais qui peut être compris entre trois et huit jours. Pendant cette période s’effectue la germination hydroponique des graines. De temps en temps (par exemple toutes les demi-heures pendant une dizaine de secondes) les graines sont arrosées à l’aide des moyens d’arrosage des bacs. Le liquide d’arrosage est typiquement de l’eau propre qui comporte ledit adjuvant. On peut prévoir que les bacs sont éclairés (typiquement avec une lumière ultraviolette), et dans ce cas de préférence par périodes ; par exemple l’éclairage peut être effectué pendant cinq minutes toutes les cinq minutes. De manière avantageuse, le défilement des bacs, sa vitesse du défilement et sa cadence sont prédéfinies, et ajustables et contrôlés par l’automate. Ladite durée prédéfinie est choisie de manière à ce que les graines aient germé au terme du cycle de défilement. Au terme de cette durée prédéfinie, le foliaire de l’andain est riche en protéine lorsque le bac arrive en fin de parcours du carrousel.
Au terme de cette durée prédéfinie, l’andain est déchargé puis évacué, au niveau de la bande transporteuse. Cette opération est représentée, de façon schématique, sur la figure 11. Lorsque que le bac arrive au niveau du décrochement43du rail42, il bascule vers le bas de sorte que l’andain retombe sur la bande transporteuse46, par simple gravité, assisté par le petit choc mécanique qui survient en fin de course du mouvement de basculement. Ladite bande transporteuse évacue l’andain de l’enceinte1et l’achemine typiquement dans un mélangeur à aliments pour les animaux.
Sur cette figure 11, on a illustré les bacs adjacents, dont l’un2iest dans une position dite d’évacuation où il est basculé vers le bas, et dont l’autre2jet dans une position dite de réception, dans laquelle il est globalement horizontal. Immédiatement après évacuation de cet andain, chaque bac fait l’objet d’un nettoyage par l’intermédiaire des buses de pulvérisation96qui pulvérisent de l‘eau propre. Cette opération de nettoyage, et plus généralement le niveau élevé de propreté qui règne à l’intérieur de l‘enceinte, évite la formation de moisissure dans le bac lors de la germination. Elle est déclenchée et arrêtée de manière automatique. Après son nettoyage le bac est alors à nouveau mis en mouvement, de façon à se présenter à l’endroit de l’ensemble de distribution, de manière à recevoir un andain supplémentaire.
A chaque fois que la trémie50est vide elle est nettoyée, typiquement à l’aide d’un jet d’eau propre, puis le cycle recommence par l’admission d’un nouveau volume de graines dans la trémie.
Dans un mode de réalisation particulier, l’eau qui entre en contact avec les graines (i.e. l’eau introduite dans la trémie et l’eau d’arrosage des graines dans les bacs) est propre, c’est-à-dire une eau de qualité potable, avantageusement filtrée, avantageusement traité par rayons UV et/ou par ionisation, selon des techniques connues. L’eau est de préférence exempte de chlore et de peroxyde ; sa teneur en chlore ne dépasse pas 0,2 mg/L. On peut prévoir dans le dispositif selon l’invention une unité de traitement de l’eau par rayons ultra-violets pour tuer les micro-organismes, et/ou un système de filtrage pour éliminer des résidus de chlore, et/ou un système de traitement par ionisation et/ou un système de dynamisation.
Le dispositif selon l’invention, et son procédé de mise en œuvre selon l’invention, permettent la mise en œuvre d’un procédé de germination asservi en continu de graines de céréales en milieu hydroponique, qui peut être utilisé notamment pour obtenir du fourrage pour l’alimentation animale. A titre d’exemple, lesdites graines de céréales peuvent être des graines d’orge, telles qu’une orge brassicole ou une orge fourragère. Le dispositif selon l’invention permet l’exploitation en continu du procédé de germination hydroponique, de manière à produire une quantité prédéterminé de germes par jour, selon les besoins de l’exploitation. En cas de besoin (par exemple en cas de fluctuation du cheptel) cette quantité peut être adaptée au jour le jour, en tenant compte de la durée de germination.
Le dispositif selon l’invention est très compact, pour une capacité de traitement de céréales donnée. Il peut être réalisé sous la forme d’une unité mobile de germination, automatisée, avec une capacité de production de l’ordre de 1,0 t/jour. Cette capacité peut convenir typiquement pour environ 60 à 80 bovins. La germination des céréales les enrichit en protéines, enzymes, antioxydants et vitamines (notamment vitamines A, E, B1, B12), et elle améliore leur digestibilité. Il permet un bon contrôle des paramètres de fermentation, tels que la température et la durée de la fermentation. La possibilité d’une totale automatisation du dispositif (et notamment de l’ensemble des étapes du cycle de production comprenant le chargement des graines, le mouillage des grains, la germination, le déchargement des graines germées, le nettoyage des bacs vides et de la trémie, ainsi que du contrôle des conditions de température et d’humidité dans l’enceinte) permet son utilisation dans une exploitation sans faire appel à une main d’œuvre dédiée.
Un système de vision par caméra peut être prévu, qui communique avec un système de transmission sans fil configuré pour permettre à l’exploitant de vérifier à distance la bonne marche du dispositif.
En plus des cycles de nettoyage des bacs et de la trémie, l’enceinte peut être nettoyée facilement en cas de besoin (typiquement au jet d’eau sous pression), l’intérieur étant accessible par les portes de service49. De manière préférée on nettoie au moins une fois tous les cinq jours les parois intérieures et le sol de l’enceinte au jet d’eau. Dans un mode de réalisation le dispositif selon l’invention comprend un système d’évacuation des eaux (non montré sur les figures) qui permet de réutiliser l’eau comme eau de boisson pour les animaux ; cela est possible car aucun produit chimique n’est utilisé dans le procédé selon l’invention, hormis l’acide lactique qui est une substance naturelle.
Pour une unité d’une capacité journalière de l’ordre de 1,0 t, on peut prévoir un dispositif avec quatre étages de bacs, comprenant pour chaque étage une quarantaine de bacs identiques en acier inoxydable (épaisseur de l’ordre de 1,5 mm) d’une longueur d’environ 120 cm, d’une hauteur d’environ 15 cm et d’une profondeur d’environ 200 cm. La hauteur du chargement des graines dans le bac est de l’ordre de 8 mm à 40 mm, et de préférence de 10 mm à 30 mm. La hauteur de la trémie est typiquement de l’ordre de 50 cm. Un tel dispositif peut être conçu de manière à rentrer dans un conteneur maritime standard d’une taille de 40 pieds. On peut également prévoir des tailles plus grandes ou plus petites ou plus grandes.
Le procédé et dispositif selon l’invention peut être utilisé avec tous types de graines de céréales susceptibles de germer dans des conditions hydroponiques, tels que l’orge ou le soja. Le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre avec de l’acide lactique d’origine naturelle, ce qui permet de garantir aux animaux qui consomment les graines germées une alimentation biologique au sens de la réglementation communautaire.
On donne ici un exemple d’un cycle de production d’orge brassicole pour un cycle de germination de cinq journées (désignées J1, J2, J3, J4, J5).
Trempage des bacs par arrosage en eau avec adjuvant (acide lactique racémique) :
J1 : 10 secondes à 15 secondes toutes les 20 min à 25 min,
J2 : 15 secondes à 20 secondes toutes les 30 min à 40 min,
J3 : 22 secondes à 26 secondes toutes les 40 min environ,
J4 : 22 secondes à 26 secondes toutes les 40 min environ,
J5 : 22 secondes à 26 secondes toutes les 40 min environ.
Irradiation par lumière UV :
J1 : pas d’irradiation
J2 : 5 minutes toutes les 40 minutes environ,
J3 : 30 minutes toutes les 30 minutes environ,
J4 : 60 minutes toutes les 60 minutes environ,
J5 : 60 minutes toutes les 60 minutes environ.
Cet exemple illustre certains aspects de l’invention, mais ne limite pas sa portée.
Avec un dispositif selon l’invention on a traité deux lots d’orge brassicole dans des conditions sensiblement identiques (eau de qualité « potable » selon les normes françaises, chlore < 0,2 mg/L, température de germination : 21 °C ; vitesse d’avance des bacs : 22 cm/h), sauf que pour l’un des lots (lot 2) on a ajouté de l’acide lactique racémique. On a déterminé le taux de matière sèche, d’humidité, de protéines, de potassium, de phosphore, de magnésium et de calcium. Le tableau 1 compare les résultats d’analyse.
Résultats d’analyse
Lot Matière sèche
[%]		 Humidité
[%]		 Protéines
[g/kg]		 K
[g/kg]		 P
[g/kg]		 Mg
[g/kg]		 Ca
[g/kg]
Lot 1 10,6 89,4 17,00 1,06 (10,03)* 0,56
(5,28)*		 0,18
(1,67)*		 0,34
(3,19)*
Lot 2 11,6 88,4 24,59 1,36
(11,71)*		 0,91
(7,89)*		 0,27
(2,32)*		 0,33
(2,88)*
NOTES :
Les valeurs marquées * se réfèrent à la matière sèche.
Détermination du taux de protéines [g/kg] selon la norme EN ISO 5983-2.
On note une augmentation significative du taux de protéines grâce à la présence d’acide lactique racémique.

Claims (6)

  1. Procédé de germination asservi en continu de graines de céréales, en milieu hydroponique, notamment pour l’obtention de fourrage pour l’alimentation animale, dans lequel on met en contact des graines de céréales avec de l’eau, en présence d’acide lactique, qui est de préférence racémique, à une température comprise entre 19 °C et 24 °C, de préférence entre 20 °C et 23 °C, et encore plus préférentiellement entre 20,5 °C et 22 °C, pendant une durée comprise entre 3 jours et 8 jours, et de préférence entre 4 jours et 7 jours.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite eau comprend ledit acide lactique en une concentration telle que le pH est compris entre 2,90 et 3,20.
  3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, en mettant en œuvre un dispositif comprenant
    • une pluralité de bacs (2) de germination, ces bacs étant répartis selon au moins deux étages différents, situés à des altitudes différentes ;
    • des moyens de convoyage (3) de ces bacs (2) ;
    • des moyens de stockage (5), mis en communication avec des moyens d’admission (52) de graines destinées à être germées, ainsi qu’avec des moyens d’alimentation (70) en liquide, ce liquide étant destiné à être mis en contact avec les graines ;
    • des moyens de transfert (6) de ces graines, aptes à transférer une dose de graines depuis les moyens de stockage jusqu’à un bac (2) respectif, ces moyens de transfert (6) comprenant un organe mobile (62) de transfert, lequel peut être déplacé entre une position de collecte dans laquelle il est situé au voisinage des moyens de stockage, et une position de distribution, dans laquelle il est situé au voisinage d’un bac (2) respectif ;
    • des moyens de commande, aptes à commander tout ou partie des moyens de convoyage (3), des moyens de stockage et des moyens de transfert (6),
    ce procédé comprenant les étapes suivantes :
    1. on place l’organe de transfert dans sa position de collecte,
    2. on admet une dose de graines, depuis les moyens de stockage vers l’organe de transfert,
    3. on déplace l’organe de transfert dans sa position de transfert, en regard d’un premier bac de germination,
    4. on charge ce premier bac avec ladite dose de graines,
    puis on actionne les moyens de convoyage,
    et on répète les étapes i) à iv) avec un deuxième bac.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on charge au moins une majorité et, en particulier, la totalité des bacs avec une dose respectif de graines, moyennant mise en œuvre des étapes i) à iv), et actionnement des moyens de stockage entre les chargements de deux bacs successifs.
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel on charge l’ensemble des bacs d’un premier étage, puis l’ensemble des bacs d’un deuxième étage, adjacent au premier étage, puis, le cas échéant, on charge l’ensemble des bacs de tous les étages de bacs.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel on met en marche une bande transporteuse (46), on déverse une couche de graines sur ladite bande, on arrête cette bande transporteuse, on déplace l’organe de transfert de sa position de collecte vers sa position de distribution, puis on met à nouveau en marche cette bande transporteuse, de manière à transférer ladite couche de graines sur le bac.
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SNEATHMCLNTOSH, REVIEW OF HYDROPONIC FODDER PRODUCTION FOR BEEF CATTLE, 2003

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