Brevet FR2605851A1 — publié le 19880506

Procédé et installation de traitement du grain sortant d'un séchoir, par refroidissement lent et extraction complémentaire d'humidité L'invention concerne un procédé de traitement du grain sortant d'un séchoir, par refroidissement lent et extraction complémentaire d'humidité, et une installation correspondante. Il est usuel de procéder à un séchage du grain récolté afin d'en éliminer l'humidité avant son entreposage. Cette opération est réalisée, actuellement, de façon courante dans des séchoirs travaillant en continu, le grain étant introduit dans la partie supérieure du séchoir et étant prélevé à sa partie inférieure, des moyens étant prévus pour admettre dans le séchoir d'abord de l'air chaud, dans une ou plusieurs sections supérieures, puis de l'air froid, dans sa partie inférieure, afin de refroidir le grain avant son extraction du séchoir. Un tel procédé est décrit par exemple dans le document FR-A-2.367.259. Il est également connu de prévoir, dans un séchoir de ce type général, au moins une section dans laquelle il ne se produit aucune circulation d'air (Brevet FR-A-821.91, Brevet US-A-3.7e1.203) de façon telle que la chaleur transmise au grain dans la zone de séchage (ou dans une zone de préséchage) puisse imprégner ce dernier en permettant une élévation de température de l'ensemble du grain. Il se produit alors dans le grain, pendant cette période, une migration de l'humidité intérieure vers la surface, ce qui favorise le séchage. Xais compte tenu du temps pendant lequel le grain demeure dans un séchoir entre son orifice d'entrée supérieure et sa base, la durée de séjour du grain dans ces zones de repos est necessairement très limitée et elle est en fait trop courte pour permettre une migration suffisante de l'humidité du grain vers la surface pour rendre possible un achèvement du séchage au degré requis sous le seul effet de l'air de refroidissement. Il est connu par ailleurs de sortir d'un séchoir du. grain non totalement sec et encore chaud. Dans un tel cas, pour compléter le séchage, on utilise les calories contenues dans le grain à la sortie du séchoir, en assurant son repos dans une cellule. Il se produit, au cours de ce repos, une migration de l'humidité interne du grain de l'intérieur vers la périphérie. Le phénomène qui se produit peut être comparé à celui intervenant dans la zone de repos d'un séchoir comme indiqué précédemment. Xais il est alors de durée nettement plus longue, ce qui permet une migration plus complète de l'humidité vers l'extérieur du grain, et en conséquence une extraction plus facile de cette humidité.Après cette migration, il suffit de procéder à une ventilation du grain avec un faible débit de renouvellement d'air pour -compléter le séchage et le refroidissement en utilisant la chaleur sensible du grain, comme décrit par exemple dans le brevet US-A 2.56.141. I1 résulte de ce procédé connu, dénommé procédé de refroidissement lent différé, outre un séchage plus homogène et plus efficace, comme indiqué précédemment, un gain de débit pour les séchoirs existants, une réduction de consommation d'énergie et une amélioration de la qualité du grain. Tel qu'il est appliqué à l'heure actuelle, ce procédé présente toutefois un certain nombre d'inconvénients. En effet, il nécessite l'emploi de plusieurs silos équipés d'un système de refroidissement lent différé pour suivre le rythme fonctionnel d'un séchoir continu. En outre, le contrôle de l'opération doit être rigoureux pour respecter les phases nécessaires, ce qui exige la formation d'un personnel spécialisé. I1 est également connu, par le brevet FR-A2.491.723 de réaliser en continu un refroidissement lent différé du grain prélevé à un séchoir en assurant la descente progressives du grain dans une colonne, d'abord dans une zone de repos non ventilée, pendant un temps suffisant pour la migration de l'humidité interne du grain de l'intérieur vers la périphérie, puis dans une zone ventilée à faible débit par de l'air froid pour compléter le séchage et refroidir le grain, qui est prélevé à la base de la colonne. Selon ce procédé de refroidissement lent différé continu, ' il est nécessaire, environ au milieu de la colonne, de prévoir une reprise des buées au moyen de gaînes d'évacuation de l'air de refroidissement qui est chargé d'humidité. L'un des buts de l'invention est de proposer un procédé de traitement du grain sortant d'un séchoir, évitant la reprise des buées èn milieu de la colonne. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de traitement du grain sortant d'un séchoir, évitant la ventilation continue de la zone de refroidissement du grain, et assurant une régulation de cette ventilation et, le cas échéant, de l'extraction du grain. L'invention a pour objet un procédé de traitement du grain sortant d'un séchoir, par refroidissement et extraction complémentaire d'humidité, dans lequel le grain chaud sortant du séchoir est placé dans le silo d'une installation de ventilation lente, muni d'un extracteur à sa base pour l'extraction du grain par couches successives, caractérisé par les étapes suivantes - on définit quatre paramètres : la température Th du grain à l'entrée du silo, la température Ts du grain à la sortie du silo, l'écart aTl entre la température Ts du grain à la sortie du silo et la température ambiante Ta, et l'écart AT2 entre la température Th du grain à l'entrée du silo et la température Ti du grain en un point intermédiaire situé au voisinage du milieu de la hauteur de la colonne de grain dans le silo, - pour chacun de ces paramètres, on définit des gammes de valeurs, - on définit une période de fonctionnement de l'installation d'une durée de l'ordre de 1 à 2 mn, et une période de mesure d'une durée de l'ordre de iman, - on fait alterner les périodes de fonctionnement et les périodes de mesure, - pendant chaque période de mesure, on interrompt la ventilation et l'extraction du grain, et on mesure les différents paramètres pour- définir les conditions de ventilation et, éventuellement, d'extraction , pour la période de fonctionnement ultérieure. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - dans le cas du maïs, les gammes de valeurs définies pour les paramètres sont environ - température Th d'entrée du grain comprise entre 55'C et 65 - température Ts de sortie du grain inférieure ou égale à 15C - écart entre la température Ts de sortie du grain et la température Ta ambiante inférieur ou égal à 5'C . - écart entre la température Th d'entrée du grain et la température Ti du point intermédiaire inférieur ou égal à 1 C; - l'extraction du grain est commandée d'une part par un détecteur du niveau supérieur du grain dans le silo, d'autre part par la réunion des conditions suivantes pour les paramètres 55-C 4 Th 4 65eC , Ts > 15-C, AT1 > 5 C, aT2 > - 1C; - si le temps pendant lequel AT2 > 1-C est supérieur à 2mn environ au cours de la dernière heure, on déclenche une alarme. L'invention a également pour objet une installation de traitement du grain sortant d'un séchoir, par refroidissement lent et extraction complémentaire d'humidité, comportant un silo muni d'un extracteur à sa base pour l'extraction du grain par couches successives, et d'un fond perforé pour laisser passer l'air de refroidissement lent, un ventilateur étant disposé à la base du silo pour souffler l'air ambiant à travers le fond perforé, caractérisé en ce qu'elle comporte - quatre sondes de température pour mesurer respectivement la température Th du grain près du sommet de la colonne de grain, la température Ti du grain en un point intermédiaire placé au voisinage du milieu de la hauteur de la colonne de grain, la température Ts du grain au voisinage de l'extracteur, et la température Ta ambiante, - un circuit électronique de traitement des signaux de mesure des sondes de température pour définir d'une part l'écart AT1 entre les températures Ts et Ta et l'écart AT2 entre les températures Th et Ti, d'autre part, en fonction de valeurs prédéterminées pour les paramètres Th, Ts, AT1 et AT2, les conditions de fonctionnement de la ventilation et éventuellement de l'extraction. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit, -faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir Figure 1 : une vue simplifiée en coupe verticale d'une installation de traitement du grain selon l'invention Figure 2 : un schéma représentatif de la température du grain dans le silo entre le haut et le bas du silo Figure 3 : un schéma récapitulatif des conditions de ventilation et d'extraction, en fonction des paramètres de contrôle, dans le procédé de traitement selon l'invention. En se reportant à la figure 1, on voit un silo 1, de préférence cylindrique, contenant une colonne de grains. Le silo est alimenté en continu par son sommet 2. A la base du silo 1 est prévu un extracteur rotatif 3 à vis par exemple, pour l'extraction du grain par couches successives. Le fond 4 du silo est muni de petits orifices pour laisser passer l'air de refroidissement. Cet air est soufflé, par un ventilateur symbolisé en 5 par exemple, dans une chambre 6 placée sous le fond 4. La hauteur maximale de la colonne de grain est H. A cette hauteur H se trouve un premier détecteur 21 du niveau haut du grain. Un peu en dessous se trouve un deuxième détecteur 22 du niveau moyen du grain. Encore un peu en dessous se trouve un troisième détecteur 23 du niveau bas du grain. Lorsque l'installation est en service, le grain chaud sortant du séchoir arrive au sommet 2 et constitue une colonne de grain. Lorsque la colonne atteint la hauteur H, le premier détecteur 21 du niveau haut est recouvert par le - grain et il commande la mise en service de l'extracteur 3 qui extrait le grain par couches sucessives et fait baisser le niveau du grain. Lorsque le deuxième détecteur 22- du niveau .moyen du grain est découvert, il commande l'arrêt de l'extracteur 3 et le niveau du grain remonte.Dans certaines circonstances il peut arriver que le troisième détecteur 23 se trouve découvert. Il déclenche alors une alarme pour signaler une situation anormale. Un peu en dessous du niveau supérieur du grain, est disposée une première sonde 11 mesurant -la température Th en haut de la colonne. Au voisinage du milieu de la hauteur de la colonne (H/2), est disposée une deuxième sonde 12 mesurant la température intermédiaire Ti. Juste au dessus de la zone balayée par l'extracteur 3, est disposée une troisième sonde 13 mesurant la température de sortie Ts du grain. Enfin, dans la chambre 6 est disposée une quatrième sonde 14 mesurant la température ambiante Ta. Les quatre paramètres fondamentaux pris en compte pour le refroidissement lent et l'extraction complémentaire de l'humidité des grains sortant d'un séchoir, conformément à l'invention, sont - la température d'entrée du grain Th - la température de sortie du grain, Ts ; - l'écart entre la température de sortie du grain et la température ambiante : AT1 = Ts-Ta. - l'écart entre la température d'entrée du grain et la température intermédiaire : AT2 = Th-Ti. Le fonctionnement de l'installation de refroidissement lent et d'extraction complémentaire de l'humidité des grains sortant d'un séchoir, s'analyse de la manière suivante dans le cas du maïs pris comme exemple Le grain sortant du séchoir a une température Th d'environ 6'C. Dans ce grain, seul le noyau central est humide, la partie périphérique du volume du grain étant sèche. Ce grain est amené dans le silo 1 par le sommet 2, en haut de la colonne de grain, et il descend progressivement au fur et à mesure de l'extraction du grain, au pied de la colonne, par l'extracteur 3. Au cours de la descente du grain dans le silo, on peut observer plusieurs phases. Tout d'abord, pendant environ la première moitié de la descente, la température du grain ne varie pas beaucoup (Fig. 2), et l'humidité contenue dans le noyau central du grain se répartit dans tout le volume du grain, jusqu'à la périphérie. Ensuite, dans la zone centrale du silo, se produit la majeure partie des échanges de température et d'humidité entre le grain et l'air de refroidissement. Sur la courbe de la figure 2, cette zone correspond au palier central. Ensuite, entre le grain refroidi et l'air ambiant, les échanges sont relativement faibles, ce que traduit l'allure sensiblement verticale du pied de la courbe. La répartition des températures du grain dans la colonne correspond sensiblement C celle rencontrée dans une installation de refroidissement lent différé continu, dans laquelle la ventilation est assurée de manière continue, ce qui n'est pas le cas dans la présente invention. Dans le procédé selon l'invention, on mesure la température du grain et non pas celle de l'air de refroidissement passant entre les grains. Aussi, périodiquement, le ventilateur 5 et l'extracteur 3 sont arrêtés pendant une minute environ, afin de permettre la mesure des températures de grain par les sondes 11, 12 et 13. On a donc une alternance de périodes de mesure, d'environ une minute chacune, et de périodes de fonctionnement de l'installation, d'environ 1 à 2 minutes chacune. Pendant ces périodes de fonctionnement, -et en fonction des critères choisis pour les paramètrs fondamentaux, on commande, le cas échéant, la mise en service du ventilateur 5, l'extracteur étant pour sa part commandé par les deux détecteurs de niveau de grain 21 et 22. Dans certaines circonstances, on peut également commander l'extracteur 3 indépendamment du détecteur de niveau 21.Selon l'invention, on a donc deux fonctions commandées la ventilation et l'extraction du grain. La figure 2 représente une courbe typique de la température du grain en fonction de la position du grain dans la colonne. Les paramètrs Th, Ts, AT1 et aT2 sont symbolisés sur cette figure. Le tableau de la figure 3 représente, en fonction des différentes valeurs des paramètres, les deux fonctions commandées : ventilation et extraction. Ce tableau est l'image des signaux traités par un circuit électronique non représenté nidécri-t car il ne présente pas de caractéristiques particulières. Le circuit assure la transmission des signaux de marche (M > ou d'arrêt (A > d'une part aux organes de commande du ventilateur 5, d'autre part aux organes de commande de l'extracteur 3. Pendant les périodes de ventilation l > air ambiant passe à travers le fond perforé 4 et remonte jusque haut de la colonne pour s'échapper dans l'atmosphère au niveau du toit. En remontant, il refroidit le grain et se charge d'humidité libérée par le grain. Lorsqu'il dépasse le milieu de la colonne, l'air ne peut presque plus prélever d'humidité du grain,- d'une part parce qu'il est proche de la saturation, d'autre part parce que la migration de l'humidité à l'intérieur du gr-ain est d'autant moins avancée que le grain est plus haut dans la colonne. Sur la courbe de la figure 2, la zone correspondant au plus fort échange de température entre le grain et l'air de ventilation se situe dans la zone centrale à fort gradient de température en fonction de la hauteur. Il faut remarquer, dans le cadre du procédé selon l'invention, qu'avec une ventilation intermittente, et non pas continue, on maintient un profil de température et d'humidité du grain se rapprochant dans sa partie inférieure très fortement en moyenne du profil obtenu dans les installations de refroidissement lent différé continu déjà mentionnées. Les critères retenus pour les paramètres fondamentaux sont les suivants - la température d'entrée du grain Th doit être comprise entre 55 et 65 C - la température de sortie du grain Ts doit être inférieure ou égale à 15-C - l'écart AT1 entre la température de sortie du grain Ts et la température ambiante Ta doit être inférieur ou égal à 5 C si la condition précédente (Ts 4 15-C) n'est pas remplie. Autrement dit, si la température de sortie du grain est inférieure ou égale à 15-C, le paramètre AT1 est inopérant. - l'écart AT2 entre la température Th d'entrée du grain et la température intermédiaire Ti doit être inférieur ou égal à 1-C. Lorsque cet écart dépasse la la ventilation doit, en principe être interrompue. Sur la figure 2, on peut faire deux observations: La ventilation a pour rôle principal de faire baisser la température de sortie du grain, c'est-à-dire de déplacer le pied A de la courbe vers la gauche. Le sommet B de la courbe étant fixé, car la température du grain à l'entrée ne dépend que de la température de sortie du séchoir, le point intermédiaire I de la courbe a donc tendance à se déplacer lui aussi vers la gauche. L'extraction du grain par couches successives a pour rôle de faire descendre l'ensemble de la -courbe, c' est-à-dire de faire déplacer vers la droite le point intermédiaire I de la courbe. La figure 3 est le schéma logique de fonctionnement de l'installation. Dans la colonne de gauche sont repertoriés les paramètres utilisés : Th, Ts, AT1 et AT2. La colonne de droite symbolise le fonctionnement de l'extracteur. Lorsque le détecteur de niveau supérieur 21 est recouvert, l'extracteur est mis en marche (M > . Pendant la période de fonctionnement suivant, le détecteur de niveau moyen 22 peut être découvert. Dans ce cas il déclenche l'arrêt (A > de l'extracteur. le détecteur 22 peut ne pas être découvert et dans ce cas l'extracteur fonctionne jusqu'à la prochaine période de mesure durant laquelle il s'arrête. Le symbole b en bas du dessin renvoie au même symbole en haut du dessin. Il en est de même pour le symbole a. La colonne centrale est relative au fonctionnement de la ventilation. Si la température d'entrée du. grain Th est inférieure à 55-C ou supérieure à 65"C, il y a déclenchement d'une alarme AL car il faut agir sur le fonctionnement du séchoir qui est en amont et qui alimente l'installation. Si la température Th est comprise entre 55-C et 65 C, alors on passe au deuxième paramètre qui est la température Ts de sortie du grain. Pour chacune des deux gammes de valeurs de Ts, respectivement inférieure ou égale à 15'C et supérieure à 15-C, on passe au troisième paramètre AT1 = Ts - Ta. Pour chacune des gammes de valeurs de AT1, rspectivement inférieure ou égale à 5 C et supérieure à 5-C on passe au quatrième critère AT2 = Th - Ti. Les valeurs de AT2 se trouvent dans deux gammes de valeurs, respectivement inférieure ou égale à 1-C et supérieure à 1-C. On voit d'après le schéma de la Figure 3 que pour toutes les chaînes logiques aboutissant à une valeur QT2 4 1 C la ventilation est mise en marche ($ pour une période de fonctionnement, c'est-à-dire jusqu'à la période de mesure suivante. Pour les deux chaînes logiques correspondant à Ts 10 C la ventilation est arrêtée (A) pour une période de fonctionnement. Pour la chaîne logique correspondant à Ts > 15 C, #T1# 5 C et #T2 > 10 C, la ventilation est également arrêtée CA). Pour la chaîne logique correspondant à Ts > 15 C, AT1 > 5-C et aT2 > 10 C, alors il y a d'une part commànde de la mise en marche (M) de la ventilation, et d'autre part commande de la mise en marche (M) de l'extraction de grain, quel que soit le niveau du grain entre les deux détecteurs 21 et 22. En outre, le circuit électronique mémorise le temps pendant lequel AT2 > 10 C au cours de la dernière heure de fonctionnement de l'installation. Si, dans la même chai ne logique, ce temps est inférieur à 2mn, le symbole (a) renvoie au même symbole en haut du dessin, pour la période de mesure suivante. Si, au contraire, dans la même chaîne logique, le temps pendant lequel #T2 > 10 C est supérieur à 2mnau cours de la dernière heure, alors il y a déclenchement supplémentaire d'une alarme (AL). L'installation de traitement du grain selon l'invention est dimensionnée et définie pour un séchoir donné, en fonction du débit du séchoir, de la température du grain à la sortie du séchoir et du taux d'humidité du grain. En termes d'évaporation, c'est-àdire d'extraction complémentaire d'humidité du grain, la performance maximale de l'installation est obtenue pour un séchoir défini et une température ambiante déterminée. La norme retenue pour la température ambiante est de 1-C. Dans une installation selon l'invention, le débit d'air de refroidissement est de l'ordre de se à se m3'/h/m-' de grain dans le silo. Ce débit est à comparer à celui des ~refroidisseurs classiques à contre-courant qui est de l'ordre de 6eemr/h/m: de grain dans le silo. Le procédé selon l'invention, présente plusieurs avantages par rapport aux solutions existantes. En effet, avec les refroidisseurs à grande capacité, la ventilation est continue, l'extraction de grain est constante et on peut retirer environ 1,5% d'humidité au grain. Avec une installation de refroidissement lent différé continu, on peut retirer 3% d'humidité avec une ventilation continue et une extraction constante, mais au prix de sorties intermédiaires pour la reprise des buées. Avec le procédé selon l'invention, à ventilation discontinue et à extraction commandée, on peut retirer 2,5% d'humidité au grain. C'est-à-diré qu'on obtient un résultat comparable à celui du refroidissement lent différé continu tout en faisant l'économie des sorties intermédiaires pour la reprise des buées et une économie d'énergie du fait que la ventilation n'est pas continue. L'exemple décrit est relatif au cas du maïs. Dans le cas d'autres produits granuleux, l'invention peut être transposée en adaptant les températures et les degrés hygrométriques. REVENDICATIONS 1. - Procédé de traitement du grain sortant d'un séchoir, par refroidissement et extraction complémentaire d'humidité, dans lequel le grain chaud sortant du séchoir est placé dans le silo d'une installation de ventilation lente, muni d'un extracteur à -sa base pour l'extraction du grain par couches successives, caractérisé par les étapes suivantes - on définit quatre paramètres : la température Th du grain à l'entrée du silo, la température Ts du grain à la sortie du silo, l'écart AT1 entre la température Ts du grain à la sortie du silo et la température ambiante Ta, et l'écart aT2 entre la température Th du grain à l'entrée du silo et la température Ti du grain en un point intermédiaire situé au voisinage du milieu de la hauteur de la colonne de grain dans le silo, - pour chacun de ces paramètres, on définit des gammes de valeurs, - on définit une période de fonctionnement de l'installation d'une durée de l'ordre de 18 à 2 mn, et une période de mesure d'une durée de l'ordre de lmn, - on fait alterner les périodes de fonctionnement et les périodes de mesure, - pendant chaque période de mesure, on interrompt la ventilation et l'extraction du grain, et on mesure les différents paramètres pour définir les conditions de ventilation et, éventuellement, d'extraction , pour la période de fonctionnement ultérieure. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas du maïs, les gammes de valeurs définies pour les paramètres sont environ - température Th d'entrée du grain comprise entre 55C et 55 > 0 - température Ts de sortie du grain inférieure ou égale à 15 C - écart entre la température Ts de sortie du grain et la température Ta ambiante inférieur ou égal à 5'C . écart entre la température Th d'entrée du grain et la température Ti du point intermédiaire inférieur ou égal à 1 C. 3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extraction du grain est commandée d'une part par un détecteur 15-C, aT1 > 5'C, aT2 > 1 C. 4. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, si le temps penbdant lequel aT2 > 1'C est supérieur à 2e mn environ au cours de la dernière heure, on déclenche une alarme. 5. - Installation de traitement du grain sortant d'un séchoir, par refroidissement lent et extraction complémentaire d'humidité, comportant un silo muni d'un extracteur à sa base pour l'extraction du grain par couches successives, et d'un fond perforé pour laisser passer l'air de refroidissement lent, un ventilateur étant disposé à la base du silo pour souffler l'air ambiant à travers le fond perforé, caractérisé en ce qu'elle comporte - quatre sondes de température (11, 12, 15, 14) pour mesurer respectivement la température Th du grain près du sommet de la colonne de grain, la température Ti du grain en un point intermédiaire placé au voisinage du milieu de la hauteur de la colonne de grain, la température Ts du grain au voisinage de l'extracteur, et la température Ta ambiante, - un circuit électronique de traitement des signaux de mesure des sondes de température pour définir d'une part l'écart AT1 entre les températures Ts et Ta et l'écart AT2 entre les températures Th et Ti, d'autre part, en fonction de valeurs prédéterminées pour les paramètres Th, Ts, aT1 et aT2, les conditions de fonctionnement de la ventilation et éventuellement de l'extraction.