Chapitre 1 : Contexte du séchage en Afrique de l’Ouest
2.2 Matériels et méthodes
2.2.1 Détermination de critères pour la caractérisation des séchoirs
Dans la littérature, de nombreux critères sont utilisés pour classifier et évaluer les séchoirs. Ces critères diffèrent d’un auteur { un autre et il n’y a pas de procédure standard. La procédure proposée par exemple par le "National Bureau of Standards de l’American society of heating refrigeration and Air conditioning
Engineers" aux Etats-Unis diffère de celle du Bundesverband Solarenergie en Allemagne (Augustus et al., 2002).
Les critères issus de la littérature sont présentés dans les tableaux 2.1 et 2.2. Le tableau 1 correspond aux critères qualitatifs qui permettent de définir les types de séchoirs et de les classifier. Les critères quantitatifs dans le tableau 2.2 sont utilisés pour comparer les données de séchoirs et leurs performances (caractéristiques physiques, qualité des produits, procédés de séchage, rendement, thermique, etc.)
La préparation de l’enquête effectuée s’est faite sur la base des critères des tableaux 2.1a, 2.1b et 2.2. De nouveaux critères ont été définis pour mieux caractériser le contexte du séchage spécifique à la zone Sub-saharienne (tableau 2.3). Les critères quantitatifs des tableaux 2.2 et 2.3 sont répartis en 5 types :
- Caractéristiques du séchoir,
- Caractéristiques des produits (humides et secs), - Transfert d’énergie et de matière,
- Caractéristiques environnementales, - Caractéristiques économiques.
Chapitre 2 : Caractéristiques du contexte de séchage et des séchoirs utilisés en Afrique de l’Ouest
Tableau 2.1a: Critères de classification de séchoirs et leurs caractéristiques
Critères Caractéristiques des
séchoirs Exemples de séchoirs Réferences Type industriel (à grande échelle)
séchoir à lit fluidisé,
lyophilisateur (Mujumdar, 1995) semi-industriel ou artisanal (à petite et moyenne échelles) hoheneim, Atesta, coquillage, séchage à l’air libre
(Ekechukwu & Norton, 1999; Sharma et al., 2009)
Energie
énergie fossile ou électrique
séchoir à lit fluidisé,
Atesta (Bimbenet, 2002; Anon, 2005), énergie solaire séchoir hoheneim,
serre
(Bala et al., 2003; Gbaha et al., 2007)
hybride séchoir Geho (Berthomieu, 2004)
Type de capteur solaire
direct séchoir coffer, serre (Sharma et al., 1995; Gbaha et
al., 2007)
indirect séchoir coquillage (Fournier & Guinebault, 1995) mixte séchoir hoheneim,
chambre
(Amouzou et al., 1986; Bala et
al., 2003)
État physique des produits
solide séchoir rotatif
(Bimbenet, 2002) pâte séchoir tambour
liquide séchoir à pulvérisation
mode d’opération
batch séchoir chariot, MO5, cupboard
(Ekechukwu & Norton, 1999; Bimbenet, 2002; Mujumdar, 2004)
continue séchoir à dispersion
Temps de séchage
ultra court (< 1min) séchoir à pulvérisation
(Bimbenet, 2002; Mujumdar, 2004)
court (entre 1 min et 60 min)
séchoir à lit fluidisé, séchoir rotatif long (> 60 min) séchoir tunnel, serre,
silo
Mouvement des produits
stationnaire séchoir armoire
(Ekechukwu & Norton, 1999; Burgschweiger & Tsotsas, 2002; Mujumdar, 2004; Murthy, 2009) vibration séchoir à lit fluidisé
Agitation ou dispersion séchoir à lit fluidisé
Nombre de niveau
un niveau séchoir chariot (Mujumdar, 2004) plusieurs niveaux séchoir à lit fluidisé
Température de séchage supérieure à la température d’ébullition séchoir tambour, séchoir rotatif (Daguenet, 1985; Bimbenet, 2002; Mujumdar, 2004) inférieure à la température d’ébullition séchoir chariot, serre, armoire indirect Pression d’operation supérieure à la pression
atmosphérique séchoir pneumatique
(Bimbenet, 2002; Mujumdar, 2004) inférieure à la pression atmosphérique (sous vide) séchoir tambour séchoir sous vide à claie
Tableau 2.1b: Critères de classification de séchoirs et leurs caractéristiques
Critères Caractéristiques des séchoirs Exemples de séchoirs Réferences
Fluide caloporteur
air séchoir chariot, Armoire indirect,
Atesta (Ducept et al., 2002; Holmberg et al., 2003; Prachayawarakorn et al., 2006)
vapeur surchauffée séchoir à lit fluidisé autres gaz séchoir rotatif
Mode de transfert de chaleur
convection séchoir tunnel, séchoir à lit fluidisé (Mujumdar, 1995; Bimbenet, 2002; Mujumdar, 2004)
conduction séchoir rotatif indirect, séchoir tambour
radiation séchoir à lit fluidisé, séchoir solaire, micro-onde
combinaison de
différents modes. séchoir solaire mixte Continue ou
intermittent séchoir solaire / électrique adiabatique ou
non-adiabatique
Ventilation séchoir passif séchoir actif séchoir serre, Atesta séchoir Geho, séchoir (Anon, 2008)
à pulvérisation (Mujumdar, 1995; Berthomieu, 2004)
Type de mise en contact air-produit
co-courant (flux
léchant) séchoir chariot
(Nadeau & Puigali, 1995; Mujumdar, 2004) contre-courant (flux
léchant) séchoir chariot courant croisé (flux
traversant) séchoir à lit fluidisé courant mixte (flux
léchant et traversant)
séchoir à
pulvérisation, séchoir
à tambour rotatif (Pelegrina et al., 1999)
Certains paramètres n’ont pas pu cependant être pris en compte du fait de l’impossibilité de les évaluer durant l’enquête. Il s’agit par exemple de l’analyse des qualités nutritionnelles, de la capacité de réhydratation des produits secs. Il est important de remarquer que les critères qualitatifs et quantitatifs sont fortement liés. Par exemple, le type de séchoir (critère qualitatif) précisant s’il s’agit d’un séchoir { production industrielle ou artisanale est associé au débit de produit séché (critère quantitatif). Les séchoirs industriels ont des débits de centaines de kg à plusieurs tonnes de produits séchés par heure avec une utilisation de l’électricité ou d’énergies fossiles.
Chapitre 2 : Caractéristiques du contexte de séchage et des séchoirs utilisés en Afrique de l’Ouest
Tableau 2.2: Critères quantitatifs d’évaluation de séchoirs
Critères Détails Références
Spécifications du séchoir
Type de séchoir (tableau 1) (Esper & Muhlbauer, 1998; Arinze et al., 1999)
Dimension du séchoir (Janjai & Tung, 2005) Puissance installée (bruleur à gaz, résistance électrique,
capteur et gisement solaire)
(Sharma et al., 1995; Sarsavadia, 2007) Capacité du séchoir en produit (Berthomieu, 2004)
Nombre de claie, surface d’une claie (Augustus Leon et al., 2002; Forson et al., 2007)
Facilité de chargement et de déchargement (Rozis, 1995) Facilité d’utilisation, de nettoyage et d’entretien (Rozis, 1995)
Spécifications des produits
Qualités sensorielles : goût, arome, texture, couleur (Pott et al., 2005) Qualités nutritionnelles (Lo, 1983; Kameni et al.,
2003; Chen et al., 2005) Capacité de réhydratation des produits séchés (Pangavhane & Sawhney,
2002) Uniformité du séchage des produits (Anon, 2005)
Transfert d’énergie et de matière
Capacité évaporatoire journalière (Jannot & Coulibaly, 1998) Temps de séchage (Sharma et al., 1993) Rendement thermique du séchoir (Kowalski & Rajewska,
2009)
Rendement du premier jour de séchage (Dissa et al., 2009) Température de l’air de séchage (Leite et al., 2007) Humidité relative de l’air de séchage (Leite et al., 2007) Température maximale de l’air de séchage (Amouzou et al., 1986) Temps pendant lequel (Ts-Ta) > 10°C (Murthy, 2009) Débit de l’air de séchage (Talla et al., 2001)
Spécifications environementales
Surface au sol nécessaire (Purohit et al., 2006) Disponibilité de la main d’œuvre de fabrication et
d’utilisation
(Rozis, 1995)
Conditions de sécurité (Anon, 2005)
Caractéristiques économiques
Coûts du séchoir et du séchage (Chua & Chou, 2003; Purohit et al., 2006) Temps de retour (Amouzou et al., 1986;
Tableau 2.3: Critères utilisés
Type
d’information Critères issus de la littérature Nouveaux critères Critères calculés
Spécifications du séchoir
- type de séchoir
- schéma du séchoir indiquant son principe de fonctionnement - photographie
- énergie utilisée - ventilation
- position relative des claies - surface de claies
- type de circulation d’air dans le séchoir
- mode d’opération
- mise en contact air produit - temps de séchage
- capacité du séchoir (en produit humide)
- durée de vie du séchoir
- nombre de claie - principaux matériaux
utilisés
- nombre de jours moyen d’utilisation du séchoir par an
- surface de séchage masse du produit humide par claies
Spécifications des produits
- nom du produit / catégorie de produit
- teneur en eau initiale - teneur en eau finale
- forme de présentation du produit - température maximale de l’air
de séchage selon les produits
- autres produits séchés avec le même séchoir - Teneur moyenne en sucre
- quantité de produit séché par cycle Transfert d’énergie et de matière - gisement solaire
- énergie fournie au séchoir - surface du capteur - rendement du capteur
- température moyenne de l’air de séchage
- humidité relative de l’air de séchage
- quantité d’énergie utilisée par jour - rendement de séchage - masse d’eau évaporée
par jour
Spécifications environementales
- zone climatique
- température moyenne de l’air ambiant
- humidité relative moyenne de l’air ambiant
- avantages et inconvénients tels que perçus par les utilisateurs
- disponibilité de l’espace - type d’utilisateur
- niveau d’organisation des utilisateurs - zone géographique - disponibilité et coût de l’énergie Caracteristiques économiques
- coût de la matière première par jour
- coût du produit sec - coût du séchoir - coût de fonctionnement - plus-value - chiffre d’affaire - temps de retour - capacité d’investissement - débouchés des produits
secs
- coût de séchage - coût de maintenance - proportion du coût de
séchage par rapport au chiffre d’affaire - plus-value
- plus-value par rapport au chiffre d’affaire
Chapitre 2 : Caractéristiques du contexte de séchage et des séchoirs utilisés en Afrique de l’Ouest À une échelle plus réduite, pour les séchoirs artisanaux (objet de cette étude) on a des débits évaporatoires de quelques kg d’eau par heure avec des temps de séchage d’un { plusieurs jours. Les énergies renouvelables en particulier l’énergie solaire (Ekechukwu & Norton, 1999; Sharma et al., 2009) sont souvent utilisées. On a rencontré également des utilisations de systèmes hybrides combinant l’énergie solaire et les énergies fossiles.
Dans un souci d’uniformité avec différents travaux sur les séchoirs solaires, la terminologie utilisée dans ce travail désigne pour :
- séchage traditionnel au soleil : dispositif { l’air libre où le rayonnement solaire parvient directement au produit souvent non protégé des insectes, de la pluie, etc. ;
- séchoir solaire direct : séchoir utilisant l’énergie solaire et dans lequel le rayonnement parvient directement aux produits à travers une couverture transparente ;
- séchoir solaire indirect : séchoir utilisant l’énergie solaire et dans lequel le rayonnement solaire chauffe l’air qui ensuite transfère son énergie au produit mis { l’abri du rayonnement solaire;
- séchoir solaire mixte, combine les deux principes précédents ;
- séchoir hybride, utilise en plus de l’énergie solaire une autre forme d’énergie au moins (Belessiotis & Delyannis, ; Ekechukwu & Norton, 1999; Augustus Leon et al., 2002; Fudholi et al., 2010).