Séchage par détente instantanée contrôle

Structure d’un produit de séchage

                  Le produit de séchage est caractérisé par la taille des canaux poreux. Elle lui confère des caractéristiques mécaniques et thermodynamiques particulières. L’évolution de cette taille au cours du séchage se répercute vraisemblablement sur l’état hygroscopique du matériel. Les déformations des pores entraînant une modification structurelle du produit peuvent générer des contraintes et peuvent influencer le processus de séchage. Lors d’une opération de séchage, les modifications dimensionnelles des pores occasionnent un ralentissement de masse par phénomène d’écroûtage ou par blocage d’entraînement de solutés. Pour permettre au produit d’arriver sans encombre au terme du séchage, et pour pouvoir se passer de ces contraintes, il est alors important de bien connaître l’état du produit avant et au cours de l’opération. Pour cela, la notion de porosité mérite d’être considérée.

Types de liaison de l’eau

L’eau se présente sous trois formes dans un produit de séchage :
ƒ L’eau libre est remplit la majeur partie de vides cellulaires. Elle y est piégée sous forme de liquide. Sa qualité est directement liée à la porosité E ; L’eau liée est absorbée par les parois grâce aux propriétés hydrophiles de celle-ci. L’eau liée imprègne alors ces parois, sa quantité est liée à la taille des pores.
ƒ La vapeur d’eau occupe les parties vides des pores non saturés d’eau liquide. Elle est mélangée avec l’air sec pour former un mélange parfait.
Lors du séchage, l’eau libre part en premier. A un moment donné où elle est complètement évacuée et qu’il ne reste plus que l’eau liée, le matériau atteint le point de saturation auquel on est en présence d’une teneur en eau particulière des parois saturées qui correspond, dans la quasi-totalité des cas, à l’humidité voisine de 30%. Après, ce sera l’eau liée qui partirait et ainsi de suite.

LA D.I.C : (Détente instantanée contrôlée)

ƒ PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT : La D.I.C. est une technologie de traitement thermomécanique. Elle consiste à soumettre, pendant quelques secondes, les produits à traiter à une température inférieure à 200°C pour éviter le cuisson et préserver la texture, sous une pression allant de 2 à 20 bars maximum. Ils sont refroidis très rapidement par passage à une basse pression brusque d’ordre d’une dizaine de mbars. Ce refroidissement par détente rapide entraîne une auto vaporisation instantanée d’une partie de l’eau contenue dans les produits.
ƒ DOMAINES D’APPLICATION : Les champs d’application de la technologie D.I.C., même si elle est assez récente, sont très élargis.
– Application au séchage : Pour les fruits et légumes même les plus thermosensibles. Elle permet d’obtenir de faible humidité résiduelle, une forte capacité de réhydratation et aussi la diminution de la charge bactérienne.
– Application à la débacterisation : La D.I.C. effectue un traitement de type U.H.T., applicable aux produits solides ou en morceaux. La saveur et la texture étant encore bien conservées.
– Application à l’extraction des huiles aromatiques : A partir d’herbes aromatiques, la D.I.C. peut être appliquée pour l’extraction d’huiles essentielles. On n’a pas besoin de broyage préalable des produits à distiller ni d’utiliser de solvants.
ƒ LES AVANTAGES :
– Elle permet d’obtenir des produits de qualité comparable aux aliments lyophilisés avec un coût inférieur au séchage à air chaud.
– Elle réduit le coût de production par la rapidité du traitement, inférieure à la minute.
– Amélioration de la qualité des produits en séchage grâce à une opération de séchage réduite de moitié lorsque celle-ci est couplée avec la D.I.C.
– Le procédé respecte bien l’environnement en émettant moins de rejet

Description des éléments du séchoir

Le séchoir est constitué de quatre parties principales distinctes, à savoir :
– La cellule de séchage (étuve).
– Le Compresseur d’air comprimé.
– La chaudière.
– La tuyauterie
La cellule de séchage : c’est un récipient sous une forme cylindrique fait en tôle inoxydable dans laquelle on met le produit à sécher. L’ouverture et la fermeture sont assurées par le système de bridage entre la cellule et son couvercle.
Le Compresseur : c’est un générateur d’air comprimé, composée de :
-Un moteur électrique triphasé assurant la rotation du compresseur
-Un cylindre dans laquelle on comprime l’air à la pression atmosphérique pour le monter à une pression supérieure
-Deux filtres assurant la propriété de l’air comprimé à la sortie de cet appareil.
-La chaudière, c’est le générateur de la vapeur d’eau assurant le chauffage d’air comprimé circulant dans l’échangeur en tube cuivré, elle contient aussi :
-L’organe de sécurité : la soupape de sécurité
-L’organe de chauffage assuré par la résistance électrique triphasée.
-Les deux bouchons : l’un assure le remplissage et l’autre celui du vidange.
-Un tube en verre (voyant) par laquelle on trouve le niveau d’eau dans la chaudière.
-Le tube en cuivre (échangeur) qui reçoit la chaleur venant de la vapeur d’eau et le transmet à l’air comprimé.
La tuyauterie est composée de : Tube inoxydable de 15/21 assurant la conduction de l’air. Les deux vannes : l’une en amont du chaudière assurant le passage de l’air comprimé dans la chaudière et le remplissage de l’étuve. L’autre en aval assurant sa détente.

Impacts environnementaux

                  L’environnement se définit comme étant l’ensemble des éléments qui conditionnent et déterminent l’activité humaine et notamment : L’entourage biologique (l’homme, flore, la faune). L’entourage physique (l’équilibre biologique, les ressources naturelles, le climat, sol). L’entourage socioculturel. L’interaction de ces divers éléments Toute croissance directe ou indirecte engendre par une exploitation abusive de l’environnement. Cet environnement semble être en train de se dégrader. A l’heure actuelle, des efforts intenses sont axés sur la protection et la préservation de l’environnement. La communauté internationale, par le biais des organisations spécialisés, s’efforce de freiner cette dégradation dont les conséquences néfastes commencent à refléter sur les conditions des vies humaines. Conscient de l’ampleur de ces conséquences, le Gouvernement Malagasy avait élaboré une « charte de l’environnement », traduisant sa volonté de participer activement à la défense et la conservation de l’environnement. Cette charte constitue un outil important en matière de lutte contre les exploitations abusives des ressources naturelles. On trouve sur notre île plusieurs types de produits végétaux. Cette abondance nécessitée donc une parfaite maîtrise de conservation afin d’éviter la pourriture de ces produits qui dégagerait des odeurs nauséabondes. En réalisant le projet, nous pouvons bénéficier : D’une activité lucrative pour les cultivateurs en périodes de soudure. De la satisfaction de besoin locaux en matière des produits séchés, car jusqu’à présent. La plupart de ces produits qu’on trouve dans le supermarché, sont tous importés. L’utilisation du séchoir électrique est un moyen de préservation de l’environnement puisqu’on constate actuellement une exploitation abusive de la forêt pour le besoin énergétique : bois de chauffe, charbon de bois. De plus l’opération de séchage ne dégagerait aucun gaz nocif. Malgré tous ces avantages, le séchage est un procédé de conservation des produits. En effet, il arrête le développement des microorganismes en même temps que les réactions chimiques pour augmenter la durée de vie d’un produit. En réalisant le projet, aucun effet néfaste n’est observé à part le changement d’éta0t des produits séchés. Ce projet peut alors être considère comme très intéressant car il ne risque pas de perturber l’équilibre environnemental.

CONCLUSION GENERALE

                 Les résultats des expériences ont permis de déterminer l’évolution du produit à sécher. La durée du temps de séchage à l’air comprimé est moindre que celle qui est à l’air libre. Cela est éprouvé par la comparaison de la méthode habituelle à celle de la Détente Instantanée Contrôlée : pour le cas de gingembre, elle est de 40 heures contre 7 heures ; et l’ananas de 8 heures contre 4 heures. Estimer à 10 ans une durée de vie d’installation, nous avons pris un taux d’imposition sur le bénéfice de 35 % avec un taux d’actualisation de 14 % ; le taux de rentabilité interne du système pour 20 kg de gingembre est de 42,8 % avec un temps de retour des investissements de 1 an et 10 mois, puis le coût unitaire de la production considéré à Ar 830 par paquet de 100 g . Tendis que pour le cas du séchage habituel avec le même quantité, on aura un taux de rentabilité interne de 25,3 % et un temps de retour 3 ans et 6 mois, le coût unitaire de production à Ar 2800 par paquet. Economiquement la réduction du temps de séchage entraîne la diminution du coût, ce qui revient à ce que la rentabilité du projet s’élève à 17,5 % par rapport au séchoir habituel. Ainsi, nous avons l’avantage d’exploiter ce séchoir en grande échelle.

Table des matières

CHAPITRE I : RAPPEL SUR LE SECHAGE
I.1 Généralités sur le séchage
I .2 Caractérisation d’un produit de séchage
I.2.1.Structure d’un produit de séchage
I.2.2. Caractérisation de la porosité
I.3.La compacité
I.4.L’humidité des solides
I.5.Quantificatin d’eau
I.5.1. la quantité d’eau dans un matériau de séchage
I.5.2. L’hygroscopicité
I.5.3.Vitesse de séchage
CHAPITRE II : LA THEORIE SUR LA PHYSIQUE DE BASES
II.A Mécanique des fluides
II.A.1 Propriété physique
II. A.1.1 Définition
II. A. 1.1.1 Compressibilité
II .A 1.1.2 Viscosité
II.A.1.1.2.1. Viscosité absolue
II.A.1.1.2.2. Viscosité cinématique
II.A.2. Ecoulement visqueux…
II .A.2.1. Nombre Reynolds
II A.2.2 .Perte de charge
II.2.2.1Perte de charge Linéaire
II 2.2.2 Perte de charge singulière
II.A.2.3 Equation de Bernoulli
II.B Transmission de chaleur 
II. B.1 Introduction
II .B .1.1 La conduction
II.B.1.2. La convection
III.B.1.2.1 La convection naturelle
II.B.1.2.2 La convection forcée
II.B.1.3. Le rayonnement
II.B.2 .Transmission de chaleur entre deux fluides séparés par une paroi
II .C. Résistance de matériaux
II.C.1.Généralités
II.C.2 Cas de l’enveloppe cylindrique soumise à une pression interne
CHAPITRE III : REALISATION DE L’APPAREIL
III.1 La DIC
III.2.Description des éléments du séchoir
III.3 Dimensionnement des éléments du séchoir
III.3.1 La cellule de séchage
III.3.1.1. Epaisseur de la tôle utilisée
III.3.2Lecompresseur
III.3.2.1 Le Compresseur isotherme
III.3.2.2 Filtre à l’air
III.4 La chaudière
III.4.1 Généralités
III .4.2 Détermination de l’épaisseur du tube en cuivre
III.4.3.La longueur du tube en cuivre
III.4.4.Détermination de l’enveloppe de la chaudière
III.4.5 La puissance de la chaudière
III .4.6 Calcul de la soupape de sécurité
III. 5. La tuyauterie
III.5.1 Epaisseur de la conduite
III.6. Dimensionnement du support
CHAPITRE IV : PROCEDURES EXPERIMENTALES ET EXPERIMANTATION
IV.1. Procédures expérimentales
IV. 2.Experimentation
IV.2.1.Cas du gingembre
IV.2.2.Cas de l’ananas
CHAPITRE V : CALCUL ECONOMIQUE- IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
V .1 Analyse économique préliminaire
V .2 Calcul économique
V.2.1. Les éléments d’investissement
V.2.2. Les frais opératoires
V.2.3. Les frais de maintenances
V.2.4. L’amortissement
V .3. Détermination du coût d’unité de production
V .4.Etude de la rentabilité du projet
V.4.1 Le temps de retour ou POT
V.4.2 Le bénéfice actualisé ou VAN
V.4.3 Le taux de rentabilité interne ou TRI
V.5. Impacts environnementaux
CONCLUSION
ANNEXE
LISTE DES FIGURE S
LISTE DES TABLEAUX
BIBLIOGRAPHIE

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