Brevet FR2681673A1 — publié le 19930326

PROCEDE ET INSTALLATION DE SECHAGE DE MATERIAUX GRANULAIRES La présente invention a trait au domaine du séchage de matériaux en vrac sous forme granulaire. Elle concerne tout spécialement un nouveau procédé de séchage de ces matériaux en vue d'obtenir un taux d'humidité massique optimal dans le matériau fini, ainsi qu'une installation de traitement pour la mise en oeuvre du procédé. On sait que les modes de fixation d'un liquide, par exemple de l'eau, à un matériau, par exemple granulaire, et qui provoquent une baisse de la pression de vapeur, sont classés sous le terme général de sorption. Les matériaux pour lesquels une telle fixation existe sont dits "hygroscopiques", le domaine hygroscopique de la teneur en liquide pouvant être défini comme celui pour lequel la pression de vapeur est différente, de façon appréciable, de la pression de la vapeur saturée. Pour de nombreux matériaux, dont les matières alimentaires, comme par exemple les aliments en granulés, ce domaine est important pour le déroulement du séchage. Les isothermes de sorption sont déterminées expérimentalement pour chaque produit et en fonction de la température.Le comportement est différent pour la pression de vapeur relative (c'est-à-dire l'humidité relative de l'air en fonction de la teneur en eau du matériau) selon qu'on obtient l'équilibre par séchage (désorption) ou par humidification (absorption). La différence se manifeste par le fait que, lors du séchage du matériau initialement humide sous une certaine pression de vapeur, on constate une teneur en eau plus élevée dans le matériau que lorsqu'on humidifie le matériau initialement sec sous la même pression de vapeur. Un produit alimentaire composé, avantageusement visé par la présente invention, comme par exemple un aliment granulé pour animaux, comporte dans sa formulation : un support, tel qu'une céréale, un oléagineux, etc. ; des additifs tels que minéraux, protéines, vitamines ainsi que des adjuvants liquides tels que : graisse, mélasse, acides aminés... Ce produit alimentaire, qui équivaut à un produit hygroscopique, fixe une certaine quantité d'eau en fonction de l'activité de l'eau Aw. On sait que ce paramètre physique moderne, qui rend compte à la fois de la teneur en eau et de sa disponibilité, traduit le degré de fixation de l'eau dans un corps solide ou dans un soluté. On peut aussi tracer expérimentalement, pour chaque produit alimentaire, la courbe de sorption, comme rappelé ci-dessus. Dans le domaine des aliments en granulés considéré tout spécialement dans ltinvention, cette activité de l'eau Aw est assimilée à l'humidité relative de l'air mis en contact avec le produit alimentaire. On a pu ainsi déterminer expérimentalement, dans le cadre de l'invention, qu'un taux d'humidité relative de l'air permettait de prédire le taux d'humidité massique d'un produit. Certes, cette relation n'est parfaitement exacte, à un moment donné, que pour une température (isotherme de sorption) de référence et un mélange ou fonction type, tout en tenant compte de l'hystérésis adsorption/désorption. Dans la pratique, on a été amené à admettre, avec un pourcentage d'erreur inférieur à 0,2% que l'activité de l'eau Aw, pour un produit donné, correspondait sensiblement à l'humidité relative de l'ambiance environnante. Selon la technique actuellement connue pour le séchage des granulés, on met en oeuvre un sécheur-refroidisseur où les granulés chauds sont introduits dans la goulotte supérieure alors que de l'air ambiant est soufflé en zone médiane pour servir d'agent de refroidissement et de séchage. L'air saturé d'humidité est évacué vers le haut alors qu'une trémie de reprise inférieure sert à récupérer les granulés refroidis. Du fait que la teneur en eau maximale, ou taux d'humidité massique, des granulés alimentaires est fixée, selon les prescriptions réglementaires à une valeur stricte et bien déterminée selon le type de produit, il est nécessaire de prévoir à côté du sécheur-refroidisseur des systèmes de mesure et de régulation des caractéristiques de température et de teneur en eau. Ces systèmes sont souvent complexes et coûteux et donnent lieu à des opérations généralement délicates, avec des résultats parfois imprévus et non concordants. L'invention a pour but d'obvier à ces inconvénients et vise à proposer un procédé et dispositif dans lequel il est fait usage d'un sécheur-refroidisseur permettant d'obtenir, pour un produit granulaire donné, un taux optimal d'hygrométrie ainsi que de s'affranchir des problèmes de variation de température et de faire varier les paramètres d'équilibre en fonction du produit et/ou de sa formulation. Conformément à la disposition générale du procédé de l'invention, on substitue à l'envoi d'air ambiant dans le sécheur un soufflage d'air prétraité dans un dispositif approprié, avec des moyens permettant de réguler la température et l'hygrométrie aux valeurs finales souhaitées pour le taux d'humidité massique du granulé fini. L'installation de mise en oeuvre du procédé comprend donc, selon l'invention, en combinaison avec un sécheur-refroidisseur conventionnel, un caisson de traitement préalable d'air intérieur qui comprend : des moyens de filtration, des moyens de refroidissement de l'air, des moyens de réchauffage de l'air et des moyens de fourniture de vapeur d'eau, les ensembles desdits moyens, hormis ceux de filtration, étant reliés chacun à un système de régulation lui-même connecté à u sonde d'air traité, disposée à proximité de l'entrée d'air dans le sécheur-refroidisseur. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un dispositif de séchage illustré, à titre d'exemple de réalisation, sur la figure 1 du dessin annexé. Comme on peut le voir sur cette figure, une installation selon l'invention comprend essentiellement un ensemble de sécheur-refroidisseur 1 et de caisson 2 de traitement préalable d'air extérieur permettant de réguler la température et la teneur en eau de la composition granulaire à traiter. Le sécheur-refroidisseur 1 est de type connu et comporte, sur une charpente 2 de support : un caisson 3 avec porte de visite 4 et regard vitré, muni à sa partie supérieure d'une goulotte 5 pour l'introduction des granulés chauds et d'une sortie 6 pour l'évacuation de l'air saturé ; un mécanisme de vidange 7 à tapis ajouré avec mouvement de va-et-vient par moto-réducteur et bielles 8, l'entrée d'air prétraité se faisant à ce niveau ; une turbine de reprise 9 des granulés avec sortie 10 des produits traités. L'appareil est en outre muni de détecteurs de niveau 24, 11 pour vérifier la sécurité de remplissage maximum et déclencher l'extraction. Conformément à l'invention, l'air injecté (flèches 23) au niveau du mécanisme 7 arrive par une canalisation 12 reliée à un caisson de traitement d'air. Tel qu'illustré sur la figure, le caisson comporte de la droite vers la gauche, à partir de l'arrivée d'air extérieur selon la flèche 13 : un registre de répartition d'air 14 ; un système de filtration 15 ; un ensemble de batterie chaude 16 et de batterie froide 17 ; un système d'insufflation de vapeur 18, par exemple sous forme d'aérosol ou système équivalent ; un ventilateur d'air 19 et une gaine de distribution 20. Les moyens 16, 17 et 18 sont reliés à un régulateur 21 qui commande une sonde 22 pour l'air traité parvenant dans la canalisation 12 puis dans le sécheur-refroidisseur. En opération, il suffit donc de réguler les paramètres de température et d'hygrométrie de l'air pour obtenir la teneur en eau souhaitée pour le granulé de la composition en cause, ceci quelles que soient les conditions climatologiques. A titre d'exemple, on indiquera ci-dessous les mesures et résultats comparatifs obtenus lors du séchage d'un granulé utilisé comme aliment pour porcs (truies) et de composition ci-après, ceci avec refroidissement par air extérieur direct (air ambiant) dans le sécheur-refroidisseur selon la technique classique puis avec insufflation d'air prétraité selon le principe de l'invention. L'aliment granulé comportait essentiellement 70 à 75% de céréales (son, manioc, blé...) 12 à 15% de matières oléagineuses (tourteaux de soja, tournesol...) 6 à 8% de sucre et protéines (mélasse, farine de poisson) et le complément à 100 % de composés minéraux et vitamines. Les résultats sont illustrés sur les courbes annexées correspondant à la figure 2 et représentant les isothermes de sorption à 200C pour le granulé alimentaire précité. Selon la technique classique, on a retenu pour les taux d'humidité relative de l'air (moyennes selon les données de la météo en France pour la région de Bretagne) : 90% pour la période hivernale et 42% pour la période estivale. Dans ces conditions, on obtenait des valeurs de teneur en eau du granulé de 22% pour la période hivernale et de 8% pour la période estivale. En appliquant les principes de régulation d'air prétraité selon l'invention et selon les mêmes taux d'humidité relative de l'air extérieur que ci-dessus (respectivement 90% et 42%) on obtient une valeur d'humidité relative, pour l'air soufflé après traitement, de 72%. La teneur en eau du granulé en cause restait alors constante à 14%, quelle que soit la période (hivernale ou estivale). Comme on peut le constater, grâce au prétraitement de l'air selon l'invention, il devient donc possible d'obtenir directement le taux d'humidité massique optimal et conforme aux dispositions réglementaires pour chaque produit ou composition donnée. REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage de matériaux granulaires, en particulier d'aliments en granulés, avec obtention d'un taux optimal d'hygrométrie, du type consistant à faire circuler les granulés chauds dans un sécheur-refroidisseur, avec soufflage d'air au niveau immédiat de ce dernier, caractérisé en ce que l'air utilisé pour le soufflage est soumis à un prétraitement pour réguler sa température et son hygrométrie aux valeurs finales souhaitées pour le taux d'humidité massique du granulé fini. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation de température et d'hygrométrie de l'air extérieur est faite dans un dispositif, annexe au sécheur-refroidisseur, muni de moyens de refroidissement et/ou de réchauffage ainsi que de fourniture de vapeur d'eau. 3. Installation de séchage de matériaux granulaires pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que, en combinaison avec un sécheur-refroidisseur conventionnel (1), elle comporte un caisson (2) de traitement préalable d'air extérieur comprenant : des moyens de filtration (15), des moyens de refroidissement de l'air (17), des moyens de réchauffage de l'air (16) et des moyens d'injection de vapeur d'eau (18), lesdits moyens de refroidissement, réchauffage et injection étant reliés à un système de régulation (21) lui-même connecté à une sonde d'air (22) traité, disposée à proximité de l'entrée d'air (23) dans le sécheur-refroidisseur. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement de l'air extérieur sont constitués par une batterie froide alors que les moyens de réchauffage de l'air extérieur sont constitués par une batterie chaude. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que la vapeur d'eau est fournie sous la forme d'aérosol ou de vapeur issue d'une chaudière.