Brevet FR2542160A1 — publié le 19840914

PROCEDE DE SECHAGE DE MATIERES D'ORIGINE VEGETALE ET APPAREIL POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé de séchage de matières d'origine végétale, notamment de fourrage stocké dans un local, selon lequel on souffle de l'air chaud dans la masse du fourrage. Elle concerne également un appareil de séchage pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné. Pour l'industrie des produits laitiers et en particulier la fabrication du fromage, il est nécessaire d'obtenir un foin qui a gardé toutes ses qualités nutritives, exprimées d'une part en valeur azotée et d'autre part en une valeur parfaitement impondérable. Il s'agit en particulier de la quantité presque infinitésimale mais très importante de petites graines, de fleurs minuscules et de certaines feuilles qui confèrent l'ardme, le goût et la robe au fromage. La valeur énergétique, et en particulier la teneur en matières azotées disponibles dépend en premier lieu de la période de fauche. De façon traditionnelle, les agriculteurs sèchent le fourrage sur place ou en l'enroulant sous forme de cylindres, ce qui présente les inconvénients suivants : le premier inconvénient est dO à la météorologie.Tout se passe relativement bien s'il fait beau et sec pendant la période de fauche et pendant les jours qui suivent. Malheureusement, dans certaines régions montagneuses ou dans certaines régions désavantagées, la température nocturne descend rapidement en mai-juin et en août-septembre. L'eau de condensation7 la rosée et parfois la pluie délavent le foin et entrainent des valeurs nutriti ves qui sont définitivement perdues. L'absence de soleil dégrade le foin qui moisit, perd de sa substance et se détériore. Le second incon vênient réside principalement dans les opérations de manutention qui succèdent à la fauche. La partie la plus nutritive de la plante est perdue à même le sol, car la graine, la fleur et certaines feuilles se détachent et tombent.De ce fait, le séchage naturel est à proscrire et seul le séchage en grange permet d'améliorer la qualité du fourrage. Par ailleurs, la qualité du fourrage dépend également de son séchage. Le séchage en grange permet d'éviter toute une suite de dégradations. Il consiste à ventiler suffisamment le foin pour abaisser sa teneur en eau de 50% à 12%. Les systèmes de ventil2tion traditionnels sont compo sés de puissants ventilateurs qui prennent l'air à l'extérieur de la grange sans le déshumidifier Là encore, l'efficacité du traitement dépend du temps, car un taux hygrométrique trop élevé, une température nocturne trop basse arrêtent immédiatement le séchage ou même aboutissent à l'effet contraire. Cette situation est dramatique pour l'exploi- tant, car il suffit de quelques heures pour détruire entièrement la ré- colte par des moisissures qui dégradent des éléments constitutifs dont la valeur nutritive est la plus élevée. Pour pallier ces inconvénients, la seule solution qui a été aborde jusqu'à ce jour consiste à élever la température de l'air insufflé. Une élévation de la température de l'air extérieur a pour effet de diminuer le taux hygrométrique relatif de cet air et d'accroître ainsi sa capacité d'absorption. Toutefois, au-dessus d'un taux hygrométrique de 80S qui est courant même en plein été dans certaines régions, le séchage est réduit et le risque devient important. Le moyen de séchage le plus couramment utilisé dans ce cas consiste à placer un générateur d'air chaud au mazout devant les bouches d'introduction d'air des ventilateurs. Ces générateurs d'air chaud présentent d'autres inconvénients. Tout d'abord, le risque d'incendie n'est pas négligeable puisque les gaz de combustion sont également insufflés dans le foin. Il est à noter à cet effet que les assureurs sont particulièrement réticents à cette formule et augmentent les primes d'assurances pour couvrir le risque.En outre, cette solution s'avère particulièrement onéreuse en raison des coûts actuels du mazout. Pour remédier à tous les inconvénients susmentionnés, un système de séchage du fourrage doit être en mesure de permettre - d'engranger rapidement le fourrage sans risque de moisissure - d'effectuer la récolte par n'importe quel temps quand la qualité du fourrage est optimale, c'est-à-dire de se libérer des contraintes météorologiques qui peuvent ensuite dégrader la valeur nutritive du foin, - d'effectuer le séchage en grange même la nuit, - de ne pas risquer d'accidents, notamment d'incendies, - de ne pas surchauffer le fourrage même temporairement, - de déshumidifier tout en chauffant, - de ventiler suffisamment pour favoriser -la déshumidification du four rage. La présente invention apporte un remède à l'ensemble des inconvénients susmentionnés et propose un procédé et un dispositif répondant au cahier de charges défini ci-dessus. Dans ce but, le procédé de séchage selon l'invention est caractérisé en ce que l'on aspire de l'air à l'extérieur du local, en ce que l'on refroidit cet air pour provoquer la condensation d'une partie de la vapeur d'eau qu'il contient, et en ce que l'on réchauffe cet air déshumidifié pour sécher le fourrage. Selon un mode de traitement préféré, on utilise, pour ventiler le fourrage, un mélange d'air déshumidifié et chauffé et d'air non traité aspiré à l'extérieur. L'appareil de séchage de matières d'origine végétale, notamment de fourrage stocké dans un local, comportant un dispositif de ventilation pour souffler de l'air réchauffé dans la masse de fourrage à sécher selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il comporte un évaporateur agencé pour refroidir et déshumidifier de l'air aspiré à l'extérieur, un condenseur agencé pour chauffer l'air préalablement refroidi et déshumidifié , cet évaporateur et ce condenseur étant montés en série avec une pompe et un détendeur, l'ensemble de ces composants constituant une pompe à chaleur. Grâce à cet appareil, l'air humide aspiré à l'extérieur passe dans l'évaporateur qui est en fait un réfrigérageur, ob il est refroidi. Une partie de la vapeur d'eau qu'il contient est extraite sous forme de condensation. Cette condensation permet dune part d'accroître liner gie de cet air par réfrigération avec extraction d'eau et, d'autre part, d'abaisser son degré d'humidité à une valeur de l'ordre de 4Q à 60Z d'hygrométrie . Cet air passe ensuite sur le condenseur où il est réchauffé à une température qui dépasse de 4 à 6 C 9a température de l'air extérieur. Selon un mode de réalisation préféré, cet appareil comporte également des ouvertures réglables ménagées en aval de l'évaporateur et en amont du condenseur pour aspirer de l'air à l'extérieur, cet air non déshumidifié étant réchauffé par le condenseur. Cette disposition permet d'assurer une ventilation suffisante du fourrage sans accroître l'encombre- ment et la puissance de l'appareil. Ce système de séchage présente un avantage important en matière d'économie d'énergie. En effet, l'installation de séchage selon l'invention, basée sur le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur, soutire de l'air humide extérieur environ 80 à 90S de l'énergie nécessaire au séchage du foin. Ce grand gain d'énergie réduit considérablement le coût de l'énergie utilisée. Cette économie d'énergie se situe aux environs de 75 à 80S par rapport à un chauffage à air chaud traditionnel. Des essais ont montré que les frais d'énergie, pour un stock de foin de 500 m3,varient entre 2,1 et 3,0 Fr/m3, ces deux valeurs extrêmes correspondant respectivement à du fourrage avec une teneur en eau de 30 à 40X et du fourrage avec une teneur en eau de 50 à O%. En comparaison, un chauffage à air chaud au mazout, travaillant dans les mêmes conditions, aurait entraîné des frais de l'ordre de 18,00 à 20,00 Fr/m3 (calcul effectué pour un prix du mazout de 2,40 Fr/litre). Un autre avantage qui a été constaté pendant les essais est que la différence des frais de séchage, entre un fourrage lourd avec une teneur d'eau de 50 à 60S et un fourrage léger avec une teneur d'eau de 30 à 40%, est relativement faible. En ce qui concerne l'exploitation, la pompe à chaleur électrique ne pose aucun problème concernant les frais d'entretien et de réparation. En outre, un sécheur. de ce type, composé de l'ensemble thermodynamique et d'un ventilateur, est adaptable à toutes les granges existantes et ne nécessite que des modifications de petite envergure. Les primes d'assurance incendie sont réduites par rapport aux systèmes traditionnels, pour lesquels, comme mentionné précédemment, le rîsque d'incendie n'est pas négligeable. D'autre part, l'appareil selon l'invention supprime la pollution due, dans les systèmes de chauffage traditionnels, aux gaz d'échappement traversant le foin au cours de l'opération- de séchage. Ceci contribue à l'amélioration de la qualité du fourrage et des expériences ont montré que le fourrage traité par cet appareil, selon le procédé décrit, permet d'obtenir une production laitière nettement supérieure à celle obtenue lorsqu'on nourrit le bétail avec du fourrage séché par les procédés courants. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé, dans lequel La figure 1 représente une vue schématique d'une installation de séchage du foin utilisant un appareil selon l'invention, et La figure 2 représente une vue schématique de l'appareil selon l'invention. En référence à la fig. 1, l'installation pour le séchage du foin se compose essentiellement d'un appareil 10 fixe ou mobile qui sera décrit plus en détail ci-dessous, et d'une grange ou aire de stockage et de séchage 11 pourvue d'un plancher 12 surélevé ou incliné, qui communique avec l'appareil 10 par une couverture 13 par laquelle est injecté l'air déshumidifié et chauffé produit par cet appareil. Dans l'exemple illustré, le plancher 12 se compose de grilles 14, 15, 16 et 17 disposées en escaliers ou inclinées, soutenues par des traverses 18.Toutefois, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cette réalisation, et cette installation pourrait être remplacée par toute au- tre installation équivalente dans laquelle l'air chaud est déshumidifié et peut être insufflé à la base du fourrage à sécher. L'appareil 10, de préférence mobile, comporte un habillage 199 à l'in~ térieur duquel sont montés les différents composants actifs. Ces con- posants actifs, qui constituent en fait la pompe à chaleur, comprennent un évaporateur 20, un compresseur 21, un condenseur 22, un détendeur 23 et un ventilateur 24. L'évaporateur 20 comporte un ensemble de tubes 25 à l'intérieur desquels circule le fréon, et des injecteurs multiples 26 assurent une répartition uniforme du fréon à 1' intérieur des tubes 25 de l'évaporateur 20. Une grille 27 est montée devant l'évapo- rateur 20 et permet à l'air extérieur de passer entre les tubes et les ailettes (non représentées) de ces tubes dans le sens de la flèche A. Cet air est refroidi au passage sur l'évaporateur et déshumidifié (en valeur relative). Un bac de récupération et d'évacuation des condensats 28 est disposé sous l'évaporateur. Le condenseur 22, comportant de façon connue en soi des ailettes rayonnant la chaleur, réchauffe l'air passant entre ces ailettes Cet air, illustré par les flèches B, est constitué par l'air ayant traversé 1'évaporateur 2Q (illustré par la flèche C) et par l'air illustré par la flèche D provenant de l'extérieur et ayant traversé une grille 29 à ailettes réglables, qui est indispensable pour assurer une ventilation suffisante du fourrage traité. Le ventilateur 24 pulse l'air ayant traversé le condenseur 22 à travers l'ouverture 13 qui communique avec l'aire de stockage 11 (représentée par la fig. 1). Par ailleurs, l'appareil comporte également une sonde d'ambiance 30 qui permet de mesurer les conditions atmosphériques extérieures, notamment la température et le degré d'hygrométrie de l'air extérieur. une sonde 31 permettant de mesurer les paramètres de l'air injecté dans le fourrage disposée dans la chambre contenant le ventilateur 24, et une. sonde 32 permettant de mesurer les paramètres de l'air en amont du condenseur 22. Un dispositif de régulation automatique ou manuel 33 permet de réguler le fonctionnement de l'appareil en fonction des différents paramètres mesurés. Ce régulateur permet notamment de régler l'ouverture de la grille 29 pour assurer une admission plus ou moins importante d'air extérieur. A titre d'exemple, l'air correspondant à la flèche A est aspiréàraison de 10'000 m3/h è'l'extérieur, en amont de l'évaporateur 20, à une tem pérature de 160 C et une hygrométrie relative de 80m. A la sortie de l'évaporateur, l'air a une température de 10,5 C et une hygrométrie relative de 98 ó. La grille à ailettes réglables 29 autorise une admission de 10'000 m3/h à 160 C et d'hygrométrie relative de 80m. Le mélan- ge représenté par les flèches B a une température de 140 C en amont du condenseur 22. L'air injecté dans le fourrage par le ventilateur 24 a une température de 230 C et une hygrométrie relative de 202. Une variante non représentée permet d'assurer un post-chauffage de l'air représenté par les flèches E injecté dans le fourrage, ce postchauffage étant assuré par l'énergie solaire, par exemple en faisant passer cet air sur des radiateurs chauffés par l'énergie solaire. I1 est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisations décrites, mais peut subir de nombreuses modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l!art. Revendications 1. Procédé de séchage de matières d'origine végétale, notamment de fourrage stocké dans un local, selon lequel on souffle de l'air chaud dans la masse du fourrage, caractérisé en ce que l'on aspire de l'air à l'extérieur du local, en ce que l'on refroidit cet air pour provoquer la condensation d'une partie de la vapeur d'eau qu'il contient, et en ce que l'on réchauffe cet air déshumidifié pour sécher le fourrage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, pour ventiler Ie fourrage, un mélange d'air déshumidifié et d'air aspiré à l'extérieur qui sont chauffés avant d'être injectés dans le fourrage. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que llon refroidit, puis réchauffe de l'air provenant de l'extérieur au moyen d'une pompe à chaleur. 4. Appareil de séchage de matières d'origine végétale, notamment de fourrage stocké dans un local, comportant un dispositif de ventilation pour souffler de l'air réchauffé dans la masse de fourrage à sécher, caractérisé en ce qu'il comporte un évaporateur (20) agencé pour refroidir et déshumidifier en valeur relative de l'air aspiré à l'exté- rieur, un condenseur (22) agencé pour chauffer l'air préalablement refroidi et déshumidifié, cet évaporateur et ce condenseur étant montés en série avec un compresseur (21) et un détendeur (23), l'ensemble de ces composants constituant une pompe à chaleur. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une grille (29) à ailettes réglables, ménagée en aval de l'évaporateur (20) et en amont du condenseur (22) pour aspirer de l'air à l'extérieur, cet air non déshumidifié étant chauffé par le condenseur (22).