Brevet FR2408802A1 — publié le 19790608

La présente invention a pour objet des appareils pour sécher des produits divisés,notamment . des produits en grains. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des appareils de séchage destinés à sécher des produits divisés tels que des grains de céréales (mais, blé...) des légumes secs (haricots, lentilles, pois) des fruits en coque ou séchés,(noisettes, noix, amandes, pruneaux, figues), des graines due sqmenee etc.... On sait que la conservation de longue durée de produits divisés tels que des graines et fruits secs nécessite un séchage préalable destine à déshydrater partiellement ces produits pour amener leur humidité interne en équilibre avec celle du milieu ambiant dans lesquels on les conserve. Le séchage peut être fait à l'air libre si les conditions ambiantes le permettent. Lorsque les conditions ambiantes ne sty prêtent pas, on a recours à des appareils de séchage dans lesquels les produits sont desséchés par ventilation dans un courant d'air chaud et sec quoi est obtenu habituellement par chauffage direct ou indirect de cet air, au moyen d'une flamme de combustion. Si on utilise le chauffage de l'air au contact d'une flamme qui est généralement produite par un brûleur à mazout ou à gaz, l'air de séchage risque de se charger d'impuretés et d'odeurs qui peuvent rendre les produits impropres à la consommation. Si on utilise le chauffage indirect de l'air de séchage au contact d'une surface d'échange thermique, on aboutit à des appareils de séchage complexes et onéreux. On a déjà propose d'utiliser des pompes à chaleur pour chauffer l'air de séchage en faisant circuler celui-ci à travers le condenseur d'un groupe frigorifique fonctionnant en cycle inversé. Cette solution présente l'avantage de procurer un air de séchage très pur dont on peut régler le degré hygrométrique en faisant circuler l'air de séchage successivement à travers l'évaporateur du groupe frigorifique où il perd une partie de son humidité puis à travers le condenseur où il est réchauffé. L'air ayant traversé le condenseur de la pompe à chaleur est à une température de l'ordre de 500,-nettement inférieure à celle de l'air chaud des séchoirs à flamme qui utilisent de l'air à une température de l'ordre de 800 à 100"C. Cette température plus basse est un avantage du point de vue de la qualité du séchage et de conservation des qualités organoleptiques des produits. Mais c'est un inconvénient du point de vue de la rapidité du séchage et il est nécessaire de faire circuler1 à travers les produits en cours de séchage, un volume d'air beaucoup plus grand pour arriver au même degré de deshydratatson. L'objectif de la présente invention est de procurer des appareils de séchage équipés d'une pompe à chaleur comportant des moyens qui permettent d'améliorer le rendement énergétique, la qualité et la vitesse du séchage. Cet objectif est atteint au moyen d'un appareil pour sécher des produits divisés qui comporte t - au moins un silo vertical, contenant lesdits produits divisés; - un groupe frigorifique fonctionnant en pompe à chaleur équipée d'un évaporateur et d'un condenseur; - et des moyens pour faire circuler en circuit fermé un courant d'air chaud qui entre dans le bas des silos, traverse les produits de bas en haut, est repris en haut des silos et est recyclé à travers l'évaporateur dudit groupe où il est débarrassé d'une partie de son humidité puis à travers le condenseur dudit groupe où il est réchauffé. Un appareil selon l'invention comporte, en outre, de préférence, des moyens pour soutirer périodiquement des produits sous lesdits silos et pour les recycler au sommet de ceux-ci. Un appareil selon l'invention comporte, en outre, une enceinte isotherme qui contient lesdits silos, ledit groupe frigorifique, des moyens pour faire circuler l'air chaud en circuit fermé à l'intérieur de ladite enceinte et éventuellement lesdits moyens pour soutirer périodiquement lesproduits contenus dans les silos et pour les recycler au sommet de ceux-ci. Selonzun mode de réalisation préférentiel, un appareil selon l'invention est composé de plusieurs silos verticaux qui sont disposés à I 'inté- rieur d'une enceinte isotherme et qui délimitent,entre eux, une cheminée verticale, laquelle sert à la fois de passage à l'air de séchage et de logement à au moins un élévateur des produits soutirés sous lesdits silos pour les déverser au sommet de ceux-ci. L'invention a pour résultat un nouvel appareil pour sécher des produits divisés, notamment des produits alimentaires en grains, tels que des céréales, des légumes secs, desgraines, des fruits en coque, etc.... Un avantage des appareils selon l'invention réside dans le fait que l'air de séchage est recyclé et traverse uniquement l'évaporateur et le condenseur d'un groupe frigorifique ce qui permet d'utiliser un air filtré très propre et évite d'introduire des impuretés ou des odeurs dans les produits en cours de séchage. Un autre avantage réside dans le fait que l'air de séchage chargé d'humidité est recyclé à travers l'évaporateur. Cet air chargé d'humidité sort des silos relativement chaud, par exemple à des températures de l-'ordre de 20s à 300 et il cède au fluide caloporteur une partie de sa chaleur sensible et la chaleur latente de condensation de 'humidité. Les calories cédées sont transportées vers le condenseur où elles sont restituées à l'air. Il en résulte que le rendement énergétique de la pompe à chaleur est très bon, nemmement meilleur que lorsque l'air qui traverse l'évaporateur et le condenseur est de l'air neuf. De plus, les risques de formation de givre sur l'évaporateur sont plus reduits. Un autre avantage des appareils selon l'invention réside dans le fait qu'à l'intérieur de chaque silo, les produits à sécher circulent de haut en bas, à contre-courant de l'air chaud. Il en résulte une meilleure efficacité du séchage. En effet, les grains situés en bas des silos reçoivent un air plus chaud et plus sec que ceux qui les surmontent puisque l'air se refroidit et se charge d'humidité à mesure qu'il monte dans les silos, Grâce au recyclage des produits, chaque grain occupe successivement différentes positions à l'intérieur d'un silo et se trouve placé au contact d'un air de plus en plus chaud et sec, à mesure qu'il descend dans un silo, de sorte qu'à la fin d'une opération, le degré de séchage est uniforme pour tous les grains. Un autre avantage des appareils de séchage selon l'invention réside dans le fait que l'ensemble des silos, du groupe frigorifique et du dispositif élévateur de produits est enfermé à l'intérieur d'une enceinte isotherme de telle sorte que l'appareil est entièrement fermé et que les échanges thermiques avec l'extérieur sont très réduits. Les déperditions de calories sont tres faibles ce qui contrt6ue àFameliorer le rendement énergétique. Un autre avantage réSide dans le fait que l'air chauffé sur le condenseur est à une température relativement basse, de l'ordre de 50"C, de sorte que cet appareil peut servir à déshydrater des produits alimentaires délicats qui ne peuvent supporter des températures plus élevées sans risquer d'être détériorés ou de perdre leurs qualités gustatives.Malgré cette tampératura relativement basse la déshydratation des produits est obtenue assez rapiåe- ment du fait que l'air humide est recyclé sans cesse à travers l'évaporateur du groupe qui sert de batterie de condensation et qu'il cède l'humidité dont il s'est chargé. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention. La figure 1 est une représentation schématique d'un appareil selon l'invention et des circuits des produits, de l'air de séchage et du. fluide caloporteur à l'intérieur de cet appareil. Les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en élévation et de dessus d'un appareil selon l'invention. La figure 4 est unz représentation du bloc sécheur d'air. La figue 1 représ ata un silo ou trémie verticale 1 contenant des produits divisés engrains 2, par exemple des grains de mais ou des fruits en coque qui doivent être desséchés pour être ensuite conservés à la température ambiante. Le silo 1 est équipé d'un dispositif élévateur 3 qui reprend les produits 2 sous la trémie et qui les recycle en les déversant au sommet de celle-ci, de telle sorte que les produits cheminent dans le silo en descendant. L'appareil comporta, de préférence, une enceinte isotherme 4 à l'intérieur duquel la totalité de l'appareil est enfermé. A l'intérieur de cette enceinte est disposé un caisson 5 qui con tient un bloc sécheur d'air. Celui-ci comporte un groupe frigorifique fonctionnant en cycle inversé et faisant fonction de pompe à chaleur. Ce groupe comporte, de façon bien connue, un évaporateur 6, un condenseur 7, un détendeur 8, un compresseur 9 et un circuit fermé 10 qui relie entre eux ces différents composants et dans lequel circule un fluide caloporteur, par exemple-un fréon. L'air de séchage représenté par le circuit fermé 11 rentre dans le silo 1 par des ouvertures grillagées 12 qui-sont réparties sur toute la périphérie du fond du silo. Bien entendu, les mailles du grillage ou du treillis qui garnit les ouvertures 12 sont inférieures à la dimension des grains du produit 2. L'air rentre chaud à la base du silo et s'élève à travers les produits, suivant les flèches. Il est repris en haut du silo et il est recyclé à travers le bloc de séchage 5. Il traversa d'abord l'évaporateur 6 qui fait fonction de batterie de condensation. L'air se refroidit et l'humidité dont il était chargE se condense en cédant la chaleur de condensation au fluide caloporteur ce qui permet de recuperer une partie de la chaleur sensi ùie de l'air et la chaleur latente de condensation de l'humidité contenue dans l'air. Lçair sec et froid traverse ensuite le condenseur 7 où il est raciauf-é a une temparatura de l'ordre ae 500C et l'air chaud et-sec est ensuite envoyé vers les ouvertures 12. La figure 1 représente schématiquement un appareil comportant un seul silo 1. De préférence, on regroupe plusieurs silos l'intérieur -d'une même enceinte 4. Les figuras 9 et 3 représentent un appareil comportant plusieurs silos identiques, par exemple, huit silos repérés la à Ih qui sont placés à l'intérieur d'une.même enceinte 4. Bien entendu, le nombre de silos et la forme de ceux-ci peuvent varier. Tous ces silos sont juxtaposés le long des parois de l'enceinte et ils délimitent entre eux un conduit vertical central qui est ouvert à l'ex- trémité supérieure et qui forme une cheminée de reprise de l'air humide qui sort du sommet des différents silos après avoir traversé les produits en cours de séchage. On a représenté sur la figure 2, le caisson 5 du bloc sécheur d'air. Le~bas de la cheminée est obturé de façon étanche et une gaine de reprise d'air 14 conduit l'air vers l'entrée du caisson 5. On voit sur la figure 2 les ouvertures grillagées 12 situées à la périphérie de la base des silos. Les bases de tous les silos et la base obturée de la cheminée 13 forment une paroi continue qui délimite avec les parois de l'enceinte 4 un volume 14 dans lequel débouche l'ouverture 15 de sortie d'air chaud du caisson 5. Ce volume 14 est en légère surpression et sert de chambre de répartition d'air chaud. La cheminée 13 contient, en outra, un élévateur 16 des produits 2. Cet elevateur est, par exemple, une vis sans fin, placée à l'intérieur d'une gaine, ou un convoyeur pneumatique ou tout autre dispositif élévateur équivalent.Il comporta, à l'extrémité inférieure, une trémie d'alimentation 17 qui est reliée par des gaines telles que 18a ou 18c à la base conique de chaque silo la à Ih, de telle sorte que les produits 2 contenus dans chaque silo peuvent s'écouler l-ibrement par gravité vers la trémie 17 à partir de laquelle ils sont repris par l'élévateur 16. L'extrémité supérieure de l'élévateur comporte une tête-de distribution 19 qui est entraînez en rotation de façon autonome ou an même temps que l'élévateur à vis 16. Cette tête de distribution comporte une goulotte 20 de répartition des produits q;i dessert successivement chaque silo et qui distribue uniformément dans ceux-ci les produits sortant de l'élévateur 16. L'élévateur 16 et la tête de distribution 19 peuvent fonctionner en permanence pendant tout le séchage, mais ce n'est pas nécessaire. Afin d'économiser de l'énergie, l'élévateur 16 et la tête de distribution 19 peuvent également fonctionner par intermittence. La figure 4 représente la disposition à l'intérieut du caisson 5 des principaux éléments qui composent le groupe frigorifique. A partir de l'entrée d'air 14a qui est connectée sur la gaine de reprisa 14, on trouve un filtre 21, l'évaporateur 6 muni d'un bac 22 pour recueillir les condensats, un ventilateur 23, le ou les compresseurs 9, des volets pivotants 24 qui forment un registre permettant de régler le débit d'air recyclé, un deuxième ventilateur 25, le condenseur 7 et l'ouverture de sortie d'air chaud 15. De plus, le caisson 5 comporta, de part et d'autre du registre 24, à l'amont une sortie d'air 26 munie d'un clapet 27 de non retour et à l'aval du registre une ouverture 28 d'entrée d'air neuf. En agissant sur la position des volets 24, il est possible de faire varier la proportion d'air neuf dans l'air recyclé. Les volets 24 peuvent être actionnés par un servomoteur asservi à la température de soufflage de l'air chaud ou à la température des condensats de façon à réguler l'admission d'air neuf, ce qui permet de limiter la température de soufflage et d'améliorer le rendement de la pompe à chaleur et constitue un dispositif économiseur et limiteur de température. De préférence, le bloc sécheur 5 comporte un évaporateur 6 composé de deux serpentins appartenant à deux circuits indépendants, de telle sorte qu'il est possible d'effectuer un démarrage à froid en demi puissance avec un écart de température réduit ce qui diminue les risques de formation de givre sur la batterie. En fin de cycle, l'air sortant des silos est de l'air sec et on peut fonctionner sans le groupe frigorifique de façon à utiliser la chaleur résiduelle des produits jusqu'à refroidissement complet de ceux-ci. Le changement de régime peut être manuel ou automatique selon un programme préétabli. Le caisson sécheur 5 comporte, en outre, de préférence des résistances électtiques 29 qui permettent échauffer l'air au démarrage de l'opération de séchage et de préchauffer les produits à sécher. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers éléments constitutifs de l'appareil qui vient d'être décrit à titre d'exemple -pourront être remplacés par des éléments équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS I - Appareil pour sécher des produits divisés, caractérisé en ce qu'il cor porte - au moins un silo vertical contenant lesdits produits divisés; - un groupe frigorifique fonctionnant en pompe à chaleur équipée d'un éva porateur et d'un condenseur; - et des moyens pour faire circuler en circuit fermé, un courant d'air chaud qui entre dans le bas des silos, traversa les produits de bas en haut, est repris en haut des silos et est recyclé à travers l'évapora- teur dudit groupe où il est débarrsssg d'une parcie de son humiaité puis à travers le condenseur dudit groupe où il est rechauffé. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens pour soutirer périodiquem^-t des produits sous lesdits silos et pout les recycler au sommet de ceux-ci. 3 - Appareil selon l'une quelconque des revendications let 2, caractbrise en ce qu'il comporte une enceinte isotherme qui contient lesdits silos, ledit groupe frigorifique, des moyens pour faire circuler l'air chaud en circuit fermé à l'intérieur de ladite enceinte et éventuellement, lesdits moyens pour soutirer périodiquement les produits contenus dans les silos et pour les recycler au sommet de ceux-ci. 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est composé de plusieurs silos verticaux qui sont disposés à l'intérieur d'une encein te isotherme et qui délimitent entre eux une cheminée centrale, laquelle sert à la fois de passage à l'air de séchage et de logement à au moins un élévateur des produits soutirés sous lesdits silos pour les déverser au sommet de ceux-ci. 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élévateur est un convoyeur à vis sans fin,vertical,qui comporte à l'extrémité infé rieure une trémie d'alimentation qui communique par une goulotte avec la base de chacune des trémies. 6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ledit élévateur comporte à l'extrémité supérieure, une tête de répartition portant une goulotte rotative qui est placée successivement au-dessut de chaque silo. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit groupe frigorifique est disposé à l'intérieur d'un cais son qui est placé dans ladite enceinte sous lesdits solos, lequel caisson comporte,à une extrémité, une ouverture d'entrée d'air qui communique avec ladite cheminée centrale et, à l'autre extrémité, une ouverture de sortie d'air qui debouche dans une chambre de répartition constituée par le volume situé au-dessous desdits silos. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fond de chaque silo comporte des ouvertures de passage d'air chaud grillagées ré parties sur toute la périphérie de chaque fond et le fond de la cheminée centrale est obturé de façon étanche. 9 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit caisson comporte un registre de part et d'autre duquel sont placeesà l'amont une sortie d'air munie d'un clapet de non retour et à l'aval une entrée d'air neuf et ledit registre est entraîné par un servomoteur qui est asservi à la température de l'air chaud sortant du caisson ou à la tem- pérature des condensats recueillis sour l'évaporateur dudit groupa,