Brevet FR2632714A1 — publié le 19891215

FOUR DE SECHAGE A AIR CHAUD POUR LA DESHYDRATATInN DE FRUITS Oli LEGllt-tES DISPOSES SUR DES CHARIOTS A CLAIES SUPERPOSEES, NETAMMENT POUR LA TRANSFORMATION DE PRUNES VERTES EN' PRUNEAUX L'invention concerne un four de sé-chage à air chaud pour la deshydratåtion de fruits ou légumes disposés sur des chariots à claies superposées. Elle s'applique notamment pour la transformation de prunes vertes en pruneaux. Les premiers fours de séchage pour la déshydratation des prunes ont vu le jour dans les années 1925 aux ETATS-UNIS. Ces premiers fours étaient constitués de tunnels fermés dans lesquels étaient introduits une rangée de chariots comportant une pluralité de claies superposées portant les fruits, le séchage étant réalisé au moyen d'un flux d'air chaud s'écoulant longitudinalement dans l'enceinte à contre-courant du sens d'avancement de ces chariots. Bien qu'apportant un gain de temps considérable par rapport aux méthodes de séchage naturel, ces fours présentaient toutefois l'inconvénient d'être le siège de consommations énergétiques élevées. Les recherches effectuées aboutirent alors à une évolution importante dans les années 1960, grâce à la mise au point d'un nouveau four de séchage permettant un gain de 33 S sur le temps de séchage par rapport aux fours existants, et dans lequel l'air chaud est insufflé parallèlement au sens d'avancement des chariots et non plus à contre-courant. Toutefois, malgré cette évolution et les nombreux perfectionnements apportés depuis, ce four à séchage en parallèle, couramment utilisé de nos jours, présente plusieurs inconvénients. D'une part, la consommation énergétique d'un tel four reste importante.D'autre part, il s'est avéré que le temps nécessaire au séchage des prunes était fonction du nombre de chariots alignés dans l'enceinte et devenait prohibitif au-delà d'une rangée de- sept chariots, ce qui a conduit à limiter la capacité de ces fours. De plus, il s'est également avéré qu'il etait.diFficile de contrdler les différents paramètres d'exploitation, à savoir vitesse de l'air, débit de soufflage, débit d'air neuf, débit d'air repris... Enfin, ce four est le siège de fuites importantes entre sa paroi interne et les chariots qui peuvent s'estimer à une perte de l'ordre de 30 S du débit d'air. Pour pallier ces inconvénients, les recherches se sont orientées vers une nouvelle technique consistant à réaliser des fours comportant plusieurs tapis superposés entrainds en sens alterné de sorte que les fruits passent d'un étage à un autre par gravité au cours de leur parcours, le séchage étant obtenu au moyen d'un soufflage par léchage longitudinal d'air chaud en parallèle ou à contrecourant. Ces fours suppriment donc l'étape de mise en place des fruits sur les claies des plateaux. Toutefois, ils ont le même défaut que les tunnels de séchage pour ce qui concerne la consommation énergétique qui reste de l'ordre de 2 500 kilowatts par tonne de pruneaux réalisée, et présentent des inconvénients subsidiaires. En premier lieu, ces fours sont d'un prix élevé et nécessitent une maintenance régulière souvent incompatible avec les impératifs d'un travail saisonnier. De plus, pour des raisons économiques de rentabilité, les fruits sont généralement empilés en plusieurs couches sur les tapis, et non disposés en une couche unique, et il s'avère que seule la couche supérieure est parfaitement séchée. D'autre part, lorsqu'un fruit éclate, ce qui arrive fréquemment, notamment lors du passage d'un étage à l'autre, le jus de ce dernier vient se répandre sur les tapis et ses channes d'entrainement, avec des risques de corrosion du revêtement galvanisé de ceuxci. Or, le nettoyage de cette installation est très difficilé en raison du faible espacement entre les tapis. Enfin, ces fours posent des problèmes de calibrage des fruits En effet, ces fruits se ramollissent lorsqu'ils commencent à se déshydrster. Or, compte-tenu des charges dues à l'empilage, ces fruits ont tendancé à s'aplatir, phénomène aggravé par la chute de ces derniers d'un étage à l'autre, et sont donc impossibles à calibrer en sortie de four. I1 est à noter que, dans la pratique, cet état de fait a conduit à pénaliser financièrement les producteurs utilisant de tels fours. La présente invention se propose de pallier les inconvinients des fours de séchage connus et a pour objectif essentiel de réduire notablement les consommations énergétiques et les temps de séchage. Un autre objectif est de fournir un four permettant une avance en continu de chariots. Un autre objectif est de permettre un séchage des fruits conférant à ces derniers des qualités notamment gustatives optimales. Un autre objectif est de fournir un four dont les performances et la qualité de séchage sotent identiques quel que soit son taux de remplissage. A cet effet, le four de séchage à air chaud pour la déshydratation de fruits ou légumes disposés sur des chariots à claies visé par lxinvent on est du type comprenant une enceinte agencée en tunnel, comportant deux parois longitudinales et une paroi supérieure délimitant un gabarit de passage d'au moins une rangée de plusieurs chariots alignés en file indienne, des moyens de soufflage d'air chaud et des moyens de reprise d'air ; selon la présente invention, ledit four présente les caracteristiques suivantes : - les moyens de soufflage d'air comprennent un caisson de soufflage longitudinal disposé latéralement le long d'une paroI longitudinale du tunnel, ledit caisson étant doté d'une paroi de soufflage d'air s'étendant le long de la plus grande longueur du tunnel et comportent une pluralité d'ouvertures s'étendant sur une hauteur correspondant à celle des chariots, de façon à délivrer un flux d'air chaud uniforme transversalement vers lesdits chariots, - les moyens de reprise d'air comprennent un caisson de reprise longitudinal disposé latéralement le long de la paroi longitudinale du tunnel opposée à celle du caisson de soufflage, ledit caisson étant doté d'une paroi de reprise d'air s'étendant le long de la plus grande longueur du tunnel et comportant une pluralité d'ouvertures s'étendant sur une hauteur correspondant à celle des chariots de façon à aspirer l'air ayant traversé transversalement le tunnel. Ainsi, ce four comporte une section de soufflage et donc un débit d'air chaud et une vitesse de soufflage proportionnels au volume de l'enceinte. Cette conception permet de dominer tous les paramètres du séchage et de répondre aux exigences requises par ce séchage, à savoir une vitesse d'air chaud relativement faible au niveau des fruits, comprise entre 2 et 3 m/s, un taux de brassage important d'au moins 1 On0 volumes/heure de façon à obtenir une bonne homogénéité de température, et un faible écart de température de l'ordre de 100 C, entre l'air chaud et les fruits de façon å éviter l'éclatement de ces derniers.En outre, les expArimentations menées ont prouvé que ce four était le siège d'une consommation énergétique réduite de plus de moitié par rapport aux fours à tunnel et à tapis connus. Selon un premier mode de réalisation préférentiel, ce four est du type comportant une enceinte fermée et comprend une batterie de chauffage et des moyens de régulation de la température de soufflage de l'air chaud adaptés pour diminuer cette température par paliers au fur et b mesure de la déshydratation des produits. Cette régulation par paliers de la température permet d'améliorer encore les performances énergétiques du four. En effet, la première période de chauffe a pour fonction de porter les fruits à leur température maximale équivalant h la température de soufflage de L'air chaud. Par la suite, en raison de l'abaissement de le température, les fruits se trouvent à une température supérieure b celle de l'enceinte et dégagent donc des calories qui concourent à combattre la déperdition de cette enceinte, et par là-même abaissent les besoins énergétiques. En outre, cette régulation par paliers permet d'abaisser la température de sortie des fruits et d'approcher une température de sortie s'approchant de la température fournissant des qualités notamment gustatives optimales. Des conditions avantageuses de régulation consistent ainsi à commander un échauffement de cet air dans un premier temps à une température sensiblement comprise entre 8 O et 9 5 C C pendant une période de temps approximativement comprise entre 5 heures et 7 heures, puis dans un deuxième temps, à une température sensiblement comprise entre 700 C et 85 C pendant une période de temps approximativement comprise entre 7 heures et 9 heures. Par ailleurs, les caissons de reprise et due soufflage de ce four fermé sont avantageusement cloisonnés longitudinalement de façon à être divisés en une pluralité de caissons unitaires d'une longueur conjuguée d'un cheriot, chacun desdits caissons étant raccordé à un collecteur principal au moyen d'un piquage doté d'un r e-gi stre d'équilibrage. Le four peut ainsi être rempli partiellement, notamment en début et enfin' de saison, le soufflage intéressant alors le seul volume contenant des chariots. Selon un deuxième mode de réalisation préférentiel, le four est du type comportant une enceinte ouverte dotée d'une entrée et d'une sortie munies d'un rideau d'air chaud, ledit four étant adapté pour permettre une avance en continu des chariots et étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux enceintes modulaires de même section transversale, assembldes longitudinalement, chacune desdites enceintes comportant des moyens de soufflage et de reprise d'air indépendants. Ce type de four ouvert présente, outre l'avantage de permettre une avance en continu des chariots, d'être constitué d'éléments modulaires permettant d'ajuster la longueur de ce four aux besoins de production. En outre, les enceintes modulaires comprennent avantageusement une batterie de chauffe et des moyens de régulation de la température de soufflage d'air chaud adaptés pour échauffer l'air à une température décroissant par paliers d'une enceinte à la suivante, d'une température sensiblement comprise entre 80 et 950 C- dens la première enceinte, à une température sensiblement comprise entre 70 et 850 C dans la dernière enceinte. Ce mode de régulation permet en effet de conférer au four les mêmes avantages que ceux évoqués pour le four fermé. D'autres caractéristiques, buts et avantages ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en présentent, à. titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description : - la figure 1 est une coupe transversale par un plan vertical A-A d'un four ouvert conforme h l'invention, - la figure 2 en est une vue intérieure partielle longitudinale, - la figure 3 en est une coupe longitudinale partielle par un plan horizontal B-B, - la figure 4 en est une vue de dessus. Le four représenté aux figures est du type ouvert, c 'est-è-di re comportant une entrée et une sortie frontales ouvertes permettant une avance en continu des chariots disposés sur un chemin de roulement (non représenté). Ce four est constitué de deux éléments modulaires assemblés bout 9 bout et déterminant comme décrit ci-avant deux zones de températures de soufflage d'air chaud différentes, par exemple respectivement de l'ordre de 85 C pour la zone amont et 750 C pour la zone aval, et un sas d'entrée et un sas de sortie. Ce four est construit en panneaux doublepeaux étanches 1 comportant deux enveloppes externes en tôle d'acier galvanisé avec interposition de laine minérale constituée de fibres de roche liées par une résine thermodurcissable. La structure de ce four est constituée de profilés 2 assurant sa rigidité, disposés a l'intérieur des panneaux de façon à obtenir des parois intérieures et extdrieures lisses et Q pouvoir utiliser ces parois comme parois des gaines de distribution d'air. A l'intérieur de ce four est disposé, en partie haute, un plénum principal horizontal 3 s'étendant sur la quas -totalité de ce four. Ce plénum est divisé transversalement en deux compartiments 3a, 3b au moyen d'une s é p a r a t i o n v e r t i c ale m é d i a n e 4. Chacun d e c-e s compartiments 3a, 3b communique avec un caisson latéral 5, 6 vertical s'étendant longitudinalement le long d'une paroi du tunnel. Ces caissons 5, 6 comportent respectivement une paroi de soufflage 6a et de reprise 5e constituées d'une pluralité de lamelles verticales parallèles 7 alternativement fixes et mobiles, chaque lamelle mobile 7a étant adaptée pour coulisser relativement à une lamelle fixe 7b de facon à déterminer avec cette dernière une fente verticale de largeur réglable, s'étendant sur une hauteur égale à celle des chariots. Ces lamelles fixes 7b et mobile 7a sont en outre dotées, en regard, d'un bord latéral comportant une lèvre 8 longitudinale, lesdites lèvres étant agencées de façon à définir une forme en V adaptée pour délivrer un flux d'air divergent. La séparation entre les deux zones de ce four est par ailleurs réalisée au moyen de deux parois verticales transversales 9 séparant longitudinalement chaque caisson 5, 6 en deux et s'6tendant partiellement à 1' intéieur de l'enceinte de chauffe. De même, le plénum principal 3 est luimême séparé longitudinalement en deux. La distribution et la reprise d'air dans chaque zone sont obtenues eu moyen d'un ventilateur 10 situé dans un carter en dehors de l'enceinte et raccordé côté aspiration et refoulement à une boîte de reprise 11 et de soufflage 12 d'air communiquant chacune avec les compartiments 3a, 3bt Ce ventilateur 10 est adapté pour engendrer- une circulation d'air telle que la vitesse de l'air à la sortie des levures soit sensiblement comprise entre 10 et 15 m/s., En outre, le ventilateur 10 de la première zone est adapté pour délivrer un débit plus important que celui de la deuxième zoneS de façon à obtenir un meilleur coefficient d'évaporation, car les fruits rentrant dans l'enceinte renferment davantage d'eau. Il est à noter que cette augmentation de débit n'engendre pas d'augmentation de la vitesse grâce à la possibilité de régler la section de soufflage. Le four comporte également des- organes 13 d'inversion du cycle de séchage adaptés pour présenter un état dans lequel l'air est délivré vers un caisson 6 et aspiré dans le caisson opposé 5, et un état dans lequel le rôle desdits caissons est inversé. A cet effet, chacune des b-ottes 11, 12 communique avec les deux compartiments 3a, 3b du plénum 3 et est dotée de registres 13 tout ou rien adaptés pour présenter un état dans lequel l'air est délivré vers un de ces compartiments 3b et aspiré dans l'autre 3a, et un étant dans lequel le rôle de ces compartiments 3a, 3b est inversé. Le cycle de séchage peut ainsi être inversé de façon à obtenir une chaleur tournante. Cette inversion de cycle peut permettre, le cas échéant, de multiplier le nombre de rangées de chariots introduites en même temps dans le four, ce nombre de rangées restant bien sûr toutefois petit par rapport au nombre de chariots alignés en file indienne. Le chauffage de l'air pour chaque zone est quant à lui obtenu au moyen d'une batterie de chauffe constituée d'un brûleur 14 disposé dans un carter situé en dehors de l'enceinte côté refoulement du ventilateur 10. Les deux sas d'entrée et de sortie sont par ailleurs dotés d'un rideau d'air chaud comportant deux caissons de soufflage verticaux 15 disposés respectivement de part et d'autre de l'entrée et de la sortie. L'air distribué par ces rideaux d'air chaud est directement extrait au moyen d'un ventilateur centrifuge 16 fonctionnant en boucle fermée et assurant côté aspiration cette extraction et coté refoulement l'alimentation de ces rideaux d'air. Le débit de ce ventilateur 16 est en outre adapté pour extraire également de l'enceinte l'air chargé de l'eau contenue dans les fruits. Avant d' être rejeté, cet air extrait transite par un échangeur air/air à contre-courant 17 de façon h récupérer les chaleurs latentes et sensibles contenues dans l'air extrait et à réchauffer l'air neuf introduit dans l'enceinte. L'air neuf ainsi préchauffé est délivré vers les boites de reprise 11 et mélangé à l'air repris dans un caisson de mélange 18 doté de registres modulables 19 asservis à un hygrostat. Bien que le four ci-dessus décrit ne comporte que deux zones contiguës de chauffage, il est évident que le nombre de zones peut être augmenté en fonction des besoins de production. Les seules modifications à apporter concernent alors, en fonction de la longueur, la détermination de l'emplacement et du nombre de ventilateurs dtextraction 16 et d'échangeurs air/air 17 à prévoir. Tous les paramètres de ces fours font que leur consommation énergétique est très inférieure à celle des fours classiques. Les essais effectuées ont en effet montré que cette consommation était de l'ordre de 900 kilowatts par tonne de pruneaux obtenue, soit plus de deux fois inférieur-e d celle des fours connus. De plus, le temps de séchage requis est inférieur à ceux des fours connus. Par ailleurs, il convient de noter que ce four peut être utilisé avec des chariots classiques, sans modification de ces derniers, la seule contrainte consistant à faire pivoter ces chariots de 90 degrés par rapport à leur position classique dans les fours connus. REVENDICATIONS 1/ - Four de séchage å air chaud pour la déshydratation de fruits ou légumes disposés sur des chariots å claies superposées, notamment pour la transformation de prunes vertes en pruneaux, du type comprenant une enceinte agencée en tunnel comportant deux parois longitudinales et une paroi supérieure, délimitant un gabarit de passage d'au moins une rangée de plusieurs chariots alignés en file indienne, des moyens de soufflage d'air chaud et des moyens de reprise d'air, ledit four étant caractérisé en ce que - les moyens de soufflage d'air comprennent un caisson de soufflage (6) longitudinal disposé latéralement le long d'une paroi longitudinale du tunnel, ledit caisson étant doté d'une paros de soufflage d'air (6a) s'étendant le long de la plus grande longueur dudit tunnel et comportant une pluralité d'ouvertures s'étendant sur une hauteur correspondant à celle des chariots de façon à délivrer un flux d'air chaud uniforme transversalement vers lesdits chariots, - les moyens de reprise d'air comprennent un caisson de reprise (5) longitudinal disposé latéralement le long de la paroi longitudinale du tunnel opposée 9 celle du caisson de soufflage, ledit caisson étant doté d'une paroi de reprise d'air (5a) s'étendant le long de la plus grande longueur du tunnel, et comportant une pluralité d'ouvertures s'étendant sur une hauteur correspondant a celle des chariots de façon à aspirer l'air ayant traversé transversalement le tunnel. 2/ - Four de séchage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures ménagées dans les parois de soufflage (6a) et de reprise (5a) des caissons (5, 6) sont constituées d'une pluralité de fentes sensiblement verticales s'étendant sur une hauteur égale à celle des chariots. 3/ - Four de séchage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parois de soufflage (6a) et de reprise (5a) des caissons (5, 6) sont constituées d'une pluralité de lamelles verticales parallèles (7ail 7b), alternativement fixes et mobiles, chaque lamelle mobile (7a) étant adaptée pour coulisser relativement à une lamelle fixe (7b) de façon à permettre d'ajuster la largeur des fentes. 4/ Four de séchage. selan la revendication 3, caractérisé en ce que les lamelles fixes (7b) et mobiles (7a) sont dotées, en regard, d'un bord latéral(8) comportant une lèvre longitudinale, lesdites lèvres étant agencées de façon à définir une forme en V adaptée pour délivrer un flux d'air divergent. 5/ - Four de séchage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de soufflage et de reprise comprennent des gaines de circulation d'air (3a, 3b) communiquant chacune avec les deux caissons (5, 6), et des organes (13) d'inversion du cycle de séchage adaptés pour présenter un état dans lequel l'air est délivré vers un caisson (6) et aspiré dans le caisson opposé (5), et un état dans lequel le rôle desdits caissons est inversé. 6/ - Four de séchage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'extraction d'air (16) et des moyens d'introduction d'air neuf, et un échangeur air n-euf/air extrait (17) adapté pour permettre de récupérer les chaleurs latente et sensible contenues dans l'air extrait. 7/ - Four de séchage selon la revendication 6, caractéri-sé en ce que les moyens d'introduction d'air neuf comprennent un caisson de mélange air neuf/air repris (18) doté de registres modulables (19) asservis à un hygrostat. 8/ - Four de séchage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de soufflage et de reprise d'air comprennent un ventilateur (ln) raccordé, côté aspiration, au caisson de mélange air neuf/air repris (18), et une batterie de chauffe (14), situés en dehors de l'enceinte dans des carters communiquant avec les deux caissons de reprise et de soufflage (5, 6). 9/ - Four de séchage selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé an ce que les moyens d'extraction d'air comprennent un ventilateur (16) situé en dehors de l'enceinte dans un carter et communiquant, côté aspiration, avec l'intérieur de l'enceinte, et cbte refoulement, avec l'échangeur air/air (17). 10/ - Four selon l'une des revendications précédentes du type pe comprenant une enceinte fermée, caractérisé en ce qu'il comprend une batterie de chauffe et des moyens de régulation de la température de soufflage de l'air chaud adaptés pour diminuer cette température par paliers au fur et à mesure de la déshydratation des produits. 11/ - Four de séchage selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de régulation de la température de soufflage de l'air chaud sont adaptés pour commander un échauffement de cet air dans un premier temps à une température sensiblement comprise entre 80 et 950 C pendant une période de temps approximativement comprise entre 5 heures et 7 heures, puis, dans un deuxième temps, 9 une température sensiblement comprise entre 700 C et 850 C pendant une période de temps approximativement comprise entre 7 heures et 9 heures. 12/ - Four de séchage selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les caissons de soufflage et de reprise (5, 6) sont cloisonnés longitudinalement de façon à être divisés en une pluralité de caissons unitaires d'une longueur conjuguée d'un chariot, chacun desdits caissons étant raccordé à un collecteur principal au moyen d'un piquage doté d'un registre d'équilibrage. 13/ - Four de séchage selon l'une des revendications 1 à 9, du type comportant une enceinte ouverte dotée d'une entrée et d'une sortie munies d'un rideau d'air chaud (15), ledit four étant adapté pour permettre une avance en continu des chariots et étant caractérisé en ce qu'il comprend eu moins deux enceintes modulaires de même section transversale, assemblées longitudinalement, chacune desdites enceintes comportant des moyens de soufflage et de reprise d'air indépendants. 14/ - Four de séchage selon la revendication 13, caractérisé en ce que les enceintes modulaires comprennent une batterie de chauffe (14) et des moyens de régulation de la température de soufflage d'air chaud adaptés pour échauffer l'air à une température décroissant par paliers d'une enceinte à la suivante, d'une température sensiblement comprise entre 80 et 950 C dans la première enceinte, à une température sensiblement comprise entre 70 et 850 C dans la dernière enceinte. 15/ - Four de séchage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de soufflage et de reprise d'air de la première enceinte sont adaptés pour délivrer un débit d'air -supérieur à ceux des enceintes suivantes. 16/ - Four de séchage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de soufflage sont adaptés pour permettre d'engendrer une circulation d'air chaud à l'intérieur du caisson de soufflage (6) telle que la vitesse de l'air à la sortie dudit caisson soit approximativement comprise entre 10 et 15 m/s.