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La présente invention concerne un procédé de séchage par traitement de l'air en circuit fermé et dispositif de mise en oeuvre. Il s'agit d'un procédé de séchage artificiel par déshydratation de l'air en circuit fermé, avec récupération de l'énergie et sans
émission de gaz carbonique.
Ce séchage peut être appliqué à de nombreux produits agro-alimentaires en vrac
tels que:légumes secs, plantes aromatiques ou médicinales céréales châtaignes,etc.
La présente application a été expérimentée pour le séchage des noix et ceci
durant 9 saisons.
Avant de développer celle-ci, il convient de comparer un cycle de séchage par la méthode actuelle (séchage par un générateur d'air chauffé au gaz) à un cycle de
séchage par déshydratation de l'air en circuit fermé.
Dans un séchage par générateur d'air chauffé au gaz, l'air est pris à l'extérieur, traverse le brûleur, le produit à sécher, et se trouve rejeté ensuite à l'air libre. Ainsi, les causes de pertes d'énergie sont nombreuses: - génération de vapeur d'eau au niveau de la combustion, soit 1,55 fois le poids du gaz (butane ou propane), qui est ensuite envoyée sur les noix à sécher. Cette cause de
perte est relativement faible, environ 3 à 5%.
- prise d'air à l'extérieur à une saison, octobre, o l'air est frais et humide (HR moyenne de 80 % et T = 10 à 12 C), d'o la nécessité de chauffer davantage pour
baisser l'humidité relative.
- l'eau, à l'état liquide dans les noix ne peut être extraite qu'au travers de la phase évaporation, qui absorbe de l'énergie (environ 70 KWH pour 100 litres d'eau
évaporée) renvoyée ensuite dans l'atmosphère.
- la totalité de l'énergie générée au niveau du brûleur est ainsi rejetée dans
l'atmosphère sous forme sensible et latente.
- rejet de gaz carbonique dans l'atmosphère ( 3 fois le poids du gaz brûlé).
- l'air chauffé, en traversant les noix, baisse en température et se charge en humidité, introduisant ainsi un front de séchage difficile à corriger. Dans la pratique, on réduit l'épaisseur des noix à sécher; certains constructeurs ont introduit un brassage
mécanique pour y remédier.
Dans un cycle de séchage par traitement de l'air en circuit fermé, l'air circule le long d'un parcours dont on a assuré l'isolation thermique que ce soit dans le
déshydrateur, ou dans l'enceinte de séchage des noix.
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Les avantages sont les suivants: - le séchage n'est plus tributaire des conditions climatiques extérieures et on
bénéficie de l'isolation thermique, réduisant ainsi les pertes en énergie.
- le chauffage est fourni par le secteur via le compresseur et le condenseur.
- il n'y a pas de rejet de gaz carbonique dans l'atmosphère. - la sécurité et la régulation sont faciles à mettre en oeuvre au travers des sondes de température et d'hygrométrie, car il suffit de couper des circuits électriques de façon
automatique ou manuelle, suivant le mode de fonctionnement choisi.
- le niveau sonore de l'installation est faible.
- le front de séchage est réduit par le fait que l'on commence à extraire de l'eau à des températures basses (environ 15 C). Grâce à l'isolement thermique, ledit front de
séchage peut être compensé par l'arrêt du compresseur tout en maintenant la ventilation.
La température et l'hygrométrie de l'enceinte de séchage sont alors rendues parfaitement homogènes et ceci par rapport à des seuils de température et d'hygrométrie
programmables.
- enfin et surtout, l'énergie d'évaporation de l'eau est récupérée dans la phase de
condensation réduisant ainsi considérablement la consommation d'énergie.
L'invention concerne un ensemble de déshydratation de produits agro-
alimentaires. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, cet ensemble comprend deux unités:
- une enceinte de séchage 1.
- un appareil de déshydratation 2.
L'appareil pour la mise en oeuvre est illustré par la figure unique l(voir en annexe). Les deux unités de cet ensemble sont réunies par simple juxtaposition, un joint
souple assurant l'étanchéité entre lesdites unités.
La circulation de l'air se fait en circuit fermé entre les deux unités 1, 2 et est assurée par des ventilateurs 3,4,5. L'air circule dans l'enceinte étanche de séchage 1, de façon à lui faire traverser de haut en bas, les produits à sécher. Ce même circuit d'air entre en 6 dans le déshydrateur o il est asséché puis chauffé avant réintroduction en 7
dans l'enceinte de séchage.
Selon un mode de réalisation de l'invention cet appareil comporte: une enceinte de séchage dont la paroi extérieure 8 est thermiquement isolée; un silo 9, o l'on charge le produit à sécher, dont la section est octogonale et ayant un fond en tôle perforée 10 pour assurer la circulation de l'air; une séparation 11 ayant pour objet de forcer le
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passage de l'air sur le produit à sécher, tout en assurant la séparation entre l'air qui entre
7 et l'air qui sort 6.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'appareil comprend: un déshydrater 2 o l'air est déshumidifier puis chauffé. Le circuit de cet air est isolé thermiquement tout au long de son parcours. L'air sortant de l'enceinte de séchage, entre sur un échangeur thermique 12 o il est refroidi puis déshumidifié par condensation de la vapeur d'eau. L'eau résultant de
cette condensation est recueillie par gravité dans un bac 13.
Ledit circuit d'air traverse ensuite un deuxième échangeur thermique 14 qui le réchauffe. Un compresseur 15 coordonne la liaison entre les échangeurs 12 et 14 déjà cités. Une partie du circuit d'air (non représenté) peut être déviée hors de l'échangeur
thermique 12 dans l'éventualité d'un séchage plus poussé.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'appareil comprend une régulation 16 qui assure les signalisations, la sécurité et l'optimisation du cycle de séchage à partir des sondes de température T 17 18 et d'hygrométrie 19. La mise en oeuvre du cycle de séchage se fait par une commande séparée, fonction du choix le mieux adapté. Le panneau de commande présente les fonctionnalités du système qui sont les suivantes: 1 Manuel; - Dans ce cas la température et l'hygrométrie sont signalées mais aucune des
valeurs programmées (T HG ATs) ne sont prises en comptes.
-2 Automatique sans régulation; Le départ du cycle se fait à l'aide du poussoir "DEPART". Les valeurs programmées T HG et ATs sont prises en compte tout au long du cycle mais ledit cycle
ne s'arrête pas.
-3 Automatique avec régulation;
Identique à 2 mais quand les valeurs de T et HG sont atteintes, le cycle s'arrête.
Dans le cas d'un fonctionnement en cycle automatique de séchage, on entre par programmation les paramètres suivants:
- T = température à ne pas dépasser.
- HG seuil d'hygrométrie o l'on veut arrêter le séchage.
- ATs = temps durant lequel on arrête d'extraire de l'eau pour homogénéiser la
température et l'hygrométrie dans l'enceinte de séchage.
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Ces paramètres peuvent être modifiés pendant le cycle de séchage.
Dès la mise sous tension de l'appareil, la température et l'hygrométrie sont signalées et tous les ventilateurs sont alimentés, constituant ainsi un préalable à tout
mode de fonctionnement.
L'invention concerne un procédé de séchage de produits agro-alimentaires, ce procédé pouvant être mis en oeuvre par l'appareil décrit précédemment. Le procédé va être décrit maintenant en relation avec la figure 1. Le procédé de déshydratation selon l'invention consiste à déposer la matière en vrac (des noix dans notre application) dans le silo 9 situé à l'intérieur de l'enceinte de séchage 1. Le traitement de l'air en circuit fermé (matérialisé par des flèches)donne en 7 de l'air chaud et sec (HG < 40%).L'énergie de cet air entrant reste constante pendant la traversée des noix, sous forme latente (vapeur d'eau) et sensible (température).Au contact de cette atmosphère, l'eau des noix s'évapore faisant ainsi augmenter l'énergie latente et baisser l'énergie sensible du flux d'air. Il se
produit ainsi en 6 un courant d'air moins chaud et plus humide.
Au contact de l'échangeur thermique 12, l'air étant refroidi de façon optimum, il y a condensation de la vapeur d'eau provenant des noix. Ladite eau, résultant de la condensation et récupérant ainsi l'énergie d'évaporation, s'écoule par gravité dans le bac
des condensats 13. Nous obtenons un refroidissement de l'air matérialisé par AT1 20.
Il est à remarquer que la quantité d'eau recueillie est une indication précise
quant au degré de séchage du produit placé dans le silo 9.
Le circuit d'air, refroidi et déshydraté en traversant l'échangeur thermique 12, est ensuite dirigé sur un autre échangeur thermique 14 o il récupère, sous forme sensible, toute l'énergie prélevée en 12 et à laquelle on ajoute l'énergie prélevée au secteur au travers du compresseur 15. Cette énergie est matérialisée par AT2 21 et nous
avons toujours, AT2 >à AT1.
Grâce à l'isolement thermique tout au long du circuit de l'air et à l'énergie prélevée au secteur, nous obtenons, par effet additif de celleci, une lente élévation de la
température de l'air.
Ainsi, tout au long du cycle de séchage, nous observons, progressivement, une montée de la température et une régression de l'hygrométrie permettant donc de pousser
un séchage en fonction des besoins.
Lorsque la température, qui monte lentement, atteint la valeur programmée de
T, la régulation introduit un arrêt du chauffage durant un temps programmable ATs.
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Pendant ce temps, la température et l'hygrométrie de l'enceinte de séchage deviennent
homogènes, corrigeant ainsi le front de séchage dans l'enceinte de séchage 1.
Il est à remarquer que ce procédé de correction du front de séchage n'entraîne aucun investissement supplémentaire quant à la conception de l'appareil. Seul un élément de programmation sera à prendre en compte. Les paramètres T HG et ATs étant programmables et modifiables en cours de cycle, on peut donc conduire un cycle de séchage de façon très progressive et l'adapter à
un large éventail de produits.
Lorsque les valeurs programmées de T et HG sont atteintes, le séchage est
considéré terminé et le voyant "cycle en cours" s'éteint.
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