Brevet FR2388510A1 — publié le 19781124

L'invention concerne le séchage de fruits ou produits similaires, notamment de prunes d'ente destinées à la labri cation de pruneaux. Pour cette fabrication il est connu d'utiliser un tunnel de séchage à double courant dans lequel les chariots progressent régulièrement en traversant d'abord une section à contre courant, puis une section à courants parallèles, l'air chaud étant insufflé dans l'espace compris entre les deux sections. Dans la première section la température des prunes augmente progressivement depuis l'entrée, alors qu'au contraire dans la deuxième section l'équilibre thermique est presque atteint et leur température diminue progressivement vers la sortie en raison des phénomènes d'évaporation. La température des prunes atteint donc un maximum au voisinage du compartiment d'insufflation, et la température de l'air qu'on envoie dans ce compartiment ainsi que son débit doivent être limités pour éviter toute dégradation des prunes par caramélisation et croûtage. Il en résulte qu'avec ce débit et cette température limités, la température des prunes en chaque point dru tunnel se trouve toujours très voisine de celle de l'air passant en ce point, de sorte que les échanges thermiques s'effectuent lentement. D'autre part l'air sortant de la section à courants parallèles est encore à une température relativement élevée en raison de la faiblesse de ces échanges, de sorte que pour améliorer le rendement thermique il est courant de recycler une partie ou la totalité de cet air pour en récupérer les calories. Cependant, par ce fait on recycle également la quantité d'humidité contenue dans cet air, ce qui est une source supplémentaire dé limitation de l'évaporation. Il en résulte que ces installations ont une productivité relativement faible.On pourrait naturellement l'améliorer en supprimant le recyclage, mais au prix d'une augmentation de la consommation spécifique. On pourrait également l'augmenter en augmentant le débit d'air mais avec alors une dégradation importante des fruits. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant un procédé et un dispositif de séchage qui permettent d'augmenter considérablement la productivité sans augmenter la consommation spécifique et sans risque de dégradation des fruits. L'invention consiste à organiser une circulation à double courant sans recyclage et à augmenter dans des proportions importantes le débit des fruits, ainsi que le débit de reprise d'air et le débit calorifique dans les mêmes proportions, ce qui conduit à fonctionner dans des conditions qui seraient dangereuses pour les fruits en régime permanent, mais à supprimer ce danger en interrompant la source de chaleur par intermittence tandis que le débit d'air se poursuit sans interruption. On obtient ainsi des périodes de chauffage énergiques suivies par des périodes plus courtes de refroidissement. Ces périodes sont déterminées expérimentalement en durée et en valeurs relatives pour que la température des fruits au voisinage du compartiment intermédiaire reste toujours suffisamment éloignée en dessous de la température de l'air insufflé et au-dessus de la température de l'air ambiant. Pour mieux faire comprendre l'invention on va faire une analyse comparative de l'installation selon l'état de la technique et de l'installation selon l'invention à l'aide du dessin annexé, sur lequel la fig. 1 représente schématiquement en coupe verticale une installation selon l'état de la technique; la fig. 2 représente les courbes de température de l'air et des fruits en fonction de la position longitudinale dans l'installation de la fig. 1; la fig. 3 est une vue correspondant à la fig. 1 dans le cas de l'invention; et la fig. 4 représente les courbes comparatives de température dans le cas de l'invention, Dans l'installation à double courant selon l'état de la technique, on a par exemple dans le mode de réalisation de la fig. 1 un débit d'air chaud de 16 m3 à la seconde propulsé par le ventilateur-l et chauffé par un aérotherme 2 fournissant un débit thermique permanent de 700 th à l'heure par exemple. Ce courant d'air chaud de 16 m3jsec représenté par la flèche 3 se divise en deux parties, dont une partie 4 traverse la section à contre courant 5 pour séchapper en 6 à l'atmosphère, tandis que l'autre partie 7 traverse la section à courants parallèles 8 pour en sortir en 9.Les fractions 4 et 7 sont sensiblement égales, soit de 8 m3/sec, et la partie sortant en 9 est généralement recyclée et additionnée à une fraction 10 d'air frais repris vers l'extérieur et dont le débit est donc approximativement de 8 m3/sec pour compenser le débit sortant en 6. En même temps les fruits avancent de gauche à droite dans le sens représenté par la flèche Il en étant disposés sur des clayettes montées dans des chariots 12 de type connu. Le débit des fruits est matérialisé par le chargement des chariots, supposé immuable r et par la cadence d'introduction des chariots, qui est par exemple d'un chariot toutes les deux heures. On voit sur la fig. 2 que l'air chaud entre par exemple à lOOC dans le compartiment central 13 séparant les deux sections 5 et 8 et qu'il se refroidit progressivement selon la courbe 14 jusqu'à 50 dans la section à contre courant 5 dans laquelle les fruits entrent à une température voisine de la température ambiante, soit sensiblement 300 pour arriver selon la courbe 15 aux environs de 92 au voisinage du compartiment central. Dans la section à courant parallèle 8 les fruits entrent donc également à 92 et, si les considérations thermiques étaient seules en cause, leur température devralt augmenter progressivement jusqu'à la température de l'air tandis que celui-ci verrait sa température diminuer légèrement.Cependant, en raison du phénomène d'évaporation qui se produit, la température des fruits, représentée par la courbe 17, ainsi que celle de l'air, représentée par la courbe 16, diminuent en fait progressivement et parallèment jusqu'aux environs de 74t pour l'air et 700 pour les fruits. On sait que l'échange thermique entre l'air et les fruits en chaque point de L'installation dépend essentiellement du gradient de température entre l'air et les fruits, lequel est matérialisé par la longueur des hachures verticales situées entre les courbes sur le dessin de la fig. 2. Or, il résulte de ce qui précède que ce gradient est toujours faible dans tous les points de l'installation, et comme ce gradient conditionne tout à fois l'échange thermique et l'évaporation, il s'ensuit que l'air sera à une température encore élevée en 9, ce qui justifie un recyclage,-et d'autrepart, que la quantité de fruits traités à l'heure est relativement faible. Pour élever ce gradient d'échange, on pourrait naturellement songer à élever la température de l'air, mais on est limité dans ce domaine par le danger de caramélisation qui est d'autant plus élevé que la prune est dans un état déjà plus déshydraté, et qui apparait par exemple à 726C pour des prunes au-dessous de 20* d'humidité, ce qui correspond à l'état pratique de conservation, donc à l'état ou elles doivent se trouver à la sortie 9.Il existe aussi un autre danger qui est le danger de croûtage qui se présente en toute section, mais notamment au voisinage du compartiment intermédiaire ou la température est la plus élevée et qui fait que si cette température est trop importante, l'évapo- ration superficielle des fruits dépasse les possibilités de migration de l'eau à l'intérieur de la chair des fruits, de sorte qu'il se forme en surface une croûte imperméable empêchant la déshydratation de la partie centrale. Ce phénomène est fonction de la température, de l'humidité et de la vitesse du courant d'air et dans la pratique on est limité aux environs de 1000 pour la température maximale admise en 3. A titre comparatif, on peut mettre en oeuvre l'invention en apportant à l'installat-.on précédente les modifications suivantes, qui apparaissent sur les fig. 3 et 4 : tout d'abord on supprime le recyclage, c'est-à-dire que flair sortant en 9 est envoyé directement à I1 extérieur tandis que la totalité du débit du ventilateur 1 est de l'air frais pris à l'extérieur en 10 D'autre part, on double par exemple le débit des fruits, ce qui reviens à réduire de moitié l'intervalle entre deux introductions de chariot, et en même temps, tout en maintenant le débit d'air du ventilateur 1 à sa valeur précédente, ce qui revient à doubler le débit d'air de reprise en 10 qui passe de 8 à 16 m3/sec, on double également la puissance calorifique de I'aérotherme 2, qui peut atteindre par exemple 1500 thjh ou davantage. Il en résulte que l'air arrivant en 3 est encore à une température voisine de 100C, mais plus sec que dans le cas précédent. Dans ces conditions, si l'on n'apportait pas d'autres modifications, les changements de température, d'humidité et de vitesse de l'air provoqueraient un danger de cottage des fruits, notamment au voisinage du compartiment central, tandis que la température de 720 serait dépassée à la sortie 9 entraînant le phénomène de caramélisation, et en définitive les fruits sortant seraient inaptes à la consommation. Cependant, conformément à l'invention, on adopte un régime de fonctionnement intermittent pour l'aérotherme 2, tandis que la soufflerie l continue à assurer son débit d'une manière ininterrompue. A titre d'exemple, l'aérotherme peut comporter des périodes de chauffage de 18 à 20 minutes séparé par des périodes d'interruption de 4 à-s 5 minutes durant lesquelles l'air est par conséquent insufflé froid. Pendant les périodes de chauffage, la température de l'air s'établit pratiquement instantanément selon les courbes 18 et 19 de la fig. 4, et ces courbes se déforment peu par la suite. De même pendant les périodes de refroidissement, la température de l'air s'établit rapidement selon les courbes 20 et 21 qui se déforment peu par la suite. Au contraire pour ce qui concerne les fruits, en raison de leur capacité calorifique importante, les courbes de temperature évolues lentement.En début de période de chauffage, la courbe des températures en fonction de la position longitu q dinale est représentée par les courbes 22 et 23; puis au fur et à mesure que la chaleur s'accumule lentement dans les fruits, ces courbes se relèvent lentement et progressivement jusqu'! la position représentée par les courbes 24 et 25 en fin de période de chauffage. Aee moment ld, le chauffage s'interrompt et on insuffle de l'air froid ce qui produit le phénomène inverse, c'est- & dire un abaissement progressif des courbes 24 et 25 jusqu'aux courbes 22 et 23. Durant les périodes de chauffage, l'apport thermique proportionné au gradient de température est contrecarré en partie par l'évaporation, qui est elle-même proportionnée à ce même gradient, alors qu'au contraire pendant les périodes de refroidissement, le phénomène d'évaporation aide au refroidissement dû au gradient de température, ce qui explique que les périodes de refroidissement soient beaucoup plus courtes que les périodes de chauffage tout en oscillant entre des températures fixes, par exemple 50 à 700 dans l'exemple représenté.Naturellement, les temps de chauffage et de refroidissement sont eux-mêmes déterminésexpérimenta- lement de telle manière que la temperaturé maximum atteinte par les fruits au voisinage du compartiment central, représentée ici par 700, soit suffisamment distante de la température d'introduction de l'air représentée par 1000, de manière à accélérer ces périodes de chauffage, et en même temps que la température minimum des fruits au voisinage du compartiment central, représentée ici par 500, soit suffisamment élevée au-dessus de l'ambiante pour accélérer le refroidissement. Pour concilier ces deux exigeances on est donc conduit à placer cet intervalle de température 50-700 sensiblement milieu de l'intervalle 100-300. Pour faciliter le raisonnement, on peut tracer des courbes moyennes de température des fruits, respectivement 26 et 27 qui permettent d'établir sur le graphique de la fig. 4 que les gradients de température entre l'air et les fruits dans tous les points de l'installation sont toujours établis à une valeur élevée pendant les périodes de chauffage. C'est ce qui permet d'expliquer que la productivité soit fortement accrue par rapport au mode de réalisation de la fig. 1. En même temps, la température au voisinage du compartiment central ne dépasse jamais 70e pour les fruits ce qui réduit fortement les risques de croûtage. Enfin, le rendement élevé joint à la perte de calories intermittente pendant les périodes de refroidissement fait que la température de l'air a la sortie en 9 s'établit aux environs de 550, soit à une valeur relativement basse qui justifie la suppression du recyclage. En même temps étant donné que cette température est très au-dessous des 720 indiqués plus haut, on élimine d'une manière absolument complète tous les risques de caramélisation. On peut même dire que dans la mesure où la température moyenne des fruits dans toute l'étendue du tunnel de séchage ne dépasse jamais 600, contre 92 dans le cas précédent, on est assuré d'avoir une qualité de fruits secs très supérieure à la normale malgré la productivité accrue. Enfin, pour ce qui concerne la consommation, il faut tenir compte que le débit thermique de 1500 th/h n'est appliqué que pendant 80% du temps environ, ce qui ramène la moyenne horaire de consommation aux environs de 1200 th/h, soit finalement une consommation spécifique inférieure à celle de l'exemple précédent. Naturellement, la théorie du doublage n'est qu'un exemple choisi pour faciliter les explications, mais il est bien entendu que l'augmentation des débits de fruits drair et de chauffage pourraient être modifiés dans des proportions différentes de 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le séchage de fruits du type à double courant comprenant une section à contre courant et une section à courants parallèles séparées entre elles par un compartiment intermédiaire, les fruits avançant progressivement sur des chariots d'une extrémité à l'autre de l'ensemble avec une cadence d'introduction déterminée, et le compartiment intermédiaire étant alimenté par un courant d'air mû par une soufflerie et chauffé par un aérotherme, dispositif. caractérisé par le fait que l'air insufflé est prélevé directement à l'extérieur, sans recyclage des flux sortant, et que le fonctionnement de l'aérotherme est intermittent, en étant placé sous la dépendance d'un temporisateur cyclique permettant de régler la durée des périodes de chauffage et des périodes d'interruption du chauffage. 2. Procédé de séchage de fruits par utilisation du dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on règle la puissance de la soufflante à fonctionnement ininterrompu et la puissance calorifique de l'aérotherme à fonctionnement intermittent de telle manière que, pendant les périodes de chauffage, la température de l'air insufflé dans le compartiment intermédiaire soit voisine de 1000, que d'autre part le débit de la soufflante et la cadence-d'introduction des chariots soient tels qu'en régime de chauffage ininterrompu ils provoqueraient une dégradation des fruits, enfin que l'on règle le temporisateur cyclique pourvoir une alternance de périodes de chauffage, au cours desquelles l'aérotherme et la soufflante sont alimentés, suivis de périodes d'interruption de chauffage au cours desquelles la soufflante seule est alimentée, envoyant ainsi alternativement dans le compartiment central de l'air chaud et de l'air à la température ambiante. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on règle le temps total du cycle suffisamment court pour que l'écart entre les températures maximum et minimum des fruits au voisinage du compartiment central ne dépasse pas 200 environ. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'on règle le rapport entre le temps de chauffage et le temps d'interruption de telle manière que la température moyenne des fruits, c'est-à-dire le milieu de l'intervalle entre la température maximum et la température minimum atteinte par ces fruits au voisinage du compartiment central, se situe sensiblement au milieu de l'intervalle entre la température de l'air insufflé dans le compartiment central pendant les périodes de chauffage, et la température ambiante. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que le temps de chauffage est d'environ 18 a 20 minutes et le temps d'interruption de chauffage de 4 à 5 minutes.