Research Article

On the difficulty of pressing hulled sunflower seeds: challenges in mechanical oil extraction^☆

De la difficulté de presser les amandes de tournesol : défis à relever en extraction mécanique

¹ Univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, CBMN, UMR 5248, F-33600 Pessac, France
² Terres Inovia, 33600 Pessac, France

^* Corresponding author: p.carre@terresinovia.fr

Received: 26 November 2024
Accepted: 14 July 2025

Abstract

This study investigated the cold pressing of dehulled oilseeds, specifically sunflower kernels, using an instrumented continuous press at two rotational speeds (3.5 and 7 rpm). The research combined physical measurements (pressure, temperature) with oil content analysis of the cake inside the press. At 3.5 rpm, the extraction yield reached 91% with oil flow throughout the entire cage. However, at 7 rpm, the yield drastically decreased to 43%, with oil flow limited to the first half of the press. These variations corresponded to distinct pressure profiles within the press. At high speed, cake filtration resistance became limiting, leading to oil blockage due to capillary network collapse. Unidirectional compression tests revealed that increased compression speed resulted in rapid pressure rise followed by solid expulsion, which is an indicator of resistance to filtration by the dehulled product. Contrary to the most widespread hypothesis in the literature, the poor performance of screw presses with dehulled seeds is not due to lack of friction, but to increased fragility of the oil-conducting capillary network. These findings explain the poor performance of presses operating on low-fibre matrices and suggest potential improvements through adapted compression profile designs. The study also provides new insights into solid matter evolution, proposing the concept of a dominant screw segment whose flow rate determines upstream matter reflux and restricts downstream segment feeding.

Résumé

Cette étude a porté sur le pressage à froid d'oléagineux décortiqués, en particulier les amandes de tournesol, sur une presse continue instrumentée à deux vitesses de rotation (3,5 et 7 tr/min). La recherche a combiné des mesures physiques (pression, température) avec l'analyse de la teneur en huile du gâteau dans la presse. À 3,5 tr/min, le rendement d'extraction atteint 91% avec un écoulement d'huile sur toute la cage. À 7 tr/min, ce rendement chute à 43%, l'écoulement se limitant à la première moitié de la presse. Ces variations correspondent à des profils distincts de pression dans la presse. À vitesse élevée, la résistance à la filtration du gâteau devient limitante, provoquant un blocage de l'huile dû à l'effondrement du réseau capillaire. Des essais en compression unidirectionnelle ont montré qu'une vitesse de compression élevée entraîne une augmentation rapide de la pression suivie d'une expulsion de solide ce qui est un indicateur de la résistance à la filtration du produit décortiqué. Contrairement à l’hypothèse la plus répandue dans la littérature, les mauvaises performances des presses à vis avec les graines décortiquées ne sont pas dues à un manque de friction, mais à la fragilité du réseau capillaire permettant l’écoulement de l'huile. Ces résultats expliquent les mauvaises performances des presses sur les matrices pauvres en fibres et suggèrent des améliorations potentielles via la conception de profils de compression adaptés. L'étude apporte également un nouvel éclairage sur l'évolution de la phase solide, proposant le concept de segment de vis dominant dont le débit determines le reflux de matière en amont et restreint l'alimentation en aval.