Séchage intermittent volontaire

Le séchage intermittent a fait l’objet de plusieurs études dans le but d’améliorer la qualité du matériau séché et ou de réduire la consommation énergétique du procédé. Ce mode de séchage est réalisé en faisant varier les conditions hygrothermiques dans le séchoir d’une manière aléatoire ou cyclique (souvent appelé oscillant en littérature). Kumar et al., 2014, ont classé d’après une revue de littérature les différentes formes d’intermittence selon les paramètres variés et le mode de variation appliqué (Figure 1.9). Ces paramètres peuvent être soit les conditions de séchage (température et ou humidité relative ou pression) soit la vitesse de l’air ou encore la source d’énergie (arrêt et mise en marche ou changement de la source). Les conditions de séchage peuvent être variées d’une façon périodique (oscillation, sinusoïde, rampe, etc.) avec une amplitude et périodes fixées ou changées au cours du séchage.

Ainsi, l’intermittence peut se manifester par une alternance de phases de chauffage et de refroidissement, de séchage et de repos ou d’accélération et de ralentissement de la vitesse de séchage.

Figure 1.9. Différents modes du séchage intermittent (Kumar et al., 2014).

De nombreuses études ont été réalisées sur le séchage intermittent des produits sensibles à la température tels que les grains (riz, soja, blé, mais, café), des fruits et des légumes (pomme de terre, tomate, banane, mangue) et de certains matériaux tel que la céramique (Jumah et al., 1996 ; Li et al., 1999 ; Chua et al., 2000, Nishiyama et al., 2006 ; Kowalski et Pawłowski, 2011). Ces études montrent que ce mode de séchage permet la réduction de la durée ainsi que de la consommation énergétique grâce à l’augmentation du taux de séchage. En outre, il permet d’obtenir un produit de meilleure qualité en réduisant le taux de fissuration de certains produits (riz, blé) grâce à la réduction du gradient de teneur en eau pendant la phase de refroidissement et le changement de couleur et la détention d’éléments nutritifs pour d’autres (banane, pomme de terre).

Dans le cas du bois, l’étude de l’effet de l’intermittence a débuté suite à des constations empiriques qui consistent en une amélioration de la qualité du bois séché et une réduction de la durée lorsqu’il était soumis à des fluctuations des conditions de séchage dues à une mauvaise régulation. Cette amélioration a été attribuée à une activation du fluage mécanosorptif dans la périphérie des planches permettant de diminuer les contraintes liées au retrait. Plusieurs études ont donc été menées pour comprendre ce phénomène et d’en tirer profit.

De La Cruz-Lefevre (2012) a établi une revue historique de ces études en se focalisant particulièrement sur le séchage oscillant (variation cyclique de la teneur en eau d’équilibre réalisée en variant la température sèche et/ou de rosée). Elle a constaté que les premiers travaux qui ont traité ce sujet ont abouti à des résultats plutôt contradictoires autant au niveau de la qualité du bois séché qu’au niveau de la durée du cycle de séchage. En outre, De La Cruz-Lefevre souligne que les méthodes expérimentales utilisées manquent souvent de rigueur et les comparaisons portent généralement sur des séchages non comparables. Tandis que les travaux plus récents bénéficient de plus de rigueur dans la comparaison et semblent montrer une amélioration par rapport au séchage constant.

Chapitre 1

31 Le tableau suivant propose un résumé non exhaustif des travaux qui ont traité l’effet du séchage intermittent. Il récapitule, les caractéristiques du bois utilisé, les configurations de séchage intermittent testées ainsi que l’effet marquant par rapport à la conduite constante de séchage.

Tableau 1.5. Travaux antérieurs sur l’effet du séchage intermittent (Ts : température sèche, Th : température humide, Xf : humidité finale du bois, Xéq : humidité d’équilibre du bois).

Auteur Bois Configurations testées Effet marquant

Poskrobko et Vilchinski (1983) cités par Sackey et

al. (2004)

Chêne (Quercus sp), 25mm

Séchage oscillant : variation de la température entre 35 et 65°C pour un

intervalle de 4h

- Aucune différence significative au niveau de la durée et de la qualité,

- Réduction de 25% de la consommation de la vapeur.

Samuelson et Sönderström (1991)

cités par Sackey et al. (2004)

Pin, 75mm Séchage oscillant

- Réduction de 28% de la durée du séchage,

- Qualité inférieure à celle obtenue en séchage conventionnel. Langrish et al.

(1992a) ^{Hêtre rouge (Nothofagus} fusca), 27mm

Séchage intermittent : alternance des phases de chauffage (7h) et de

refroidissement (17h)

- Amélioration de la qualité cependant la durée du séchage est plus longue. Chafe (1995) ^{Eucalyptus (Eucalyptus} regnans), 50mm ^{Séchage intermittent après traitement} thermique à différentes températures

allant de 50°C à 90°C

- Réduction

des fentes de surface et internes particulièrement pour les bois traités à

50°C. Terziev et al. (2002)

cité par Sackey et al. (2004)

Pin sylvestre (Pinus sylvestris), 50mm

2 séchages oscillants en température sèche :

±1.2 à 2°C et 6 à 10°C, 30 mn et 20 à 90 mn

- Amélioration non significative statistiquement de la qualité pour un essai et

dégradation pour l’autre.

Sackey et al. (2004) Pruche de l’est (Tsuga heterophylla), 115mm par 115mm 4 séchages oscillants :

- oscillations de la température sèche (Ts) : ±6°C, 8h et ± 3°C, 4h - oscillations de la température humide

(Th) : ±6°C, 8h et ± 3°C, 4h

- Réduction de 10 à 14% de la durée du séchage avec les oscillations de la Ts et réduction du gradient de Xf avec les oscillations de la Th, à faible amplitude et

faible fréquence,

- Amélioration de l’homogénéité de Xf pour tous les essais.

Herritsch et al

(2008) ^{Hêtre rouge (Nothofagus} fusca), 27 et 18mm ^{Séchage intermittent}

- Réduction de la durée par rapport à la méthode de séchage traditionnel pour une

Chapitre 1 33 Milić et Kolin (2008) ^{Hêtre, 38mm} 4 séchages oscillants : - variation relative de ±10% de la

valeur de l’humidité d’équilibre (Xéq), périodes 3 et 6h - variation relative de ±20% de Xéq,

périodes de 3 et 6h

- Durée plus courte pour les oscillations de plus faibles amplitudes pour une période de

3 h,

- Réduction du gradient de la teneur en eau finale et réduction jusqu’à 17% de la

consommation d’énergie.

Aléon (2012) Hêtre, 27mm

3 séchages : - classique - basse T jusqu’au psf

- alternance de faibles et moyennes T jusqu’au psf

- Temps plus court, teinte claire et absence de taches de baguettes pour le séchage

intermittent.

De La Cruz-Lefevre

(2012) ^{Hêtre, 10mm et 30mm}

4 séchages oscillants :

- variation évolutive de Xéq, périodes de 3 et 12h.

- variation constante de Xéq, périodes de 3 et 12h.

- Pas de tendances claires d’amélioration de la qualité lors du

séchage d’une planche unique, - Amélioration de la qualité

(homogénéité de l’humidité, réduction des déformations) pour le

séchage d’une pile de planches.

Milić et al. (2014) ^{Hêtre, 38mm}_sylvatica ⁽_L.)^Fagus

12 séchages (3 constants et 9 oscillants) :

- oscillations de la T (±10%) et ou de Xéq (±10 % ou ±20%), périodes 3 et

6 h.

- Durée plus courte pour les oscillations de plus faibles amplitudes de Xéq pour une

période de 3h.

- La consommation énergétique est plus élevée pour les oscillations de plus fortes amplitudes de Xéq ainsi que les oscillations

combinées de Xéq et de T par rapport aux autres configurations.

Yang et al. (2014) ^{Eucalyptus (Eucalyptus} Europhylla), 30x30x100mm

3 intermittents : alternance de phases de séchage accéléré et lent, périodes

Cette synthèse non exhaustive reflète l’hétérogénéité des techniques utilisées pour réaliser l’intermittence. Globalement, les résultats de ces travaux semblent montrer qu’une amélioration de la qualité ou une réduction de la durée est possible grâce au séchage intermittent. Toutefois, il est très difficile d’en dégager la ou les technique(s) à utiliser pour réaliser ce séchage intermittent et obtenir ces gains.