OA21288A - Séchoir solaire de type indirect hybride et automatisé pour le séchage des fruits et analogues. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un séchoir solaire de type indirect hybride et automatisé de grande capacité pour le séchage des fruits ou analogues, comprenant une chambre de séchage (1), un capteur solaire thermique (2) assurant le chauffage de l'air pour le séchage des fruits, caractérisé en ce que ladite chambre de séchage (1) et ledit capteur (2) sont reliés par un entonnoir (3) permettant une bonne répartition du flux d'air entrant au niveau des produits à sécher, ladite chambre de séchage (1), ledit capteur (2) et ledit entonnoir (3) étant thermiquement isolés afin de limiter les déperditions thermiques. Le dispositif objet de la présente invention permet d'isoler les éléments à sécher des contaminations extérieures telles que la poussière, les animaux ou les intempéries. Il est isolé thermiquement offrant ainsi une plus grande inertie thermique, ce qui réduit sa dépendance aux aléas climatiques. Le dispositif est aussi doté d'un algorithme innovant de régulation qui permet de choisir en fonction des contraintes en présence, les meilleures combinaisons de sources énergétiques avec pour finalité de réduire le coût de revient du séchage. Le dispositif est également muni d'un dispositif de monitoring qui permet de suivre la cinétique du séchage en temps réel et alerte l'utilisateur de la fin du séchage.

Description

Séchoir solaire de type indirect hybride et automatisé pour le séchage des fruits et analogues

La présente invention concerne un séchoir solaire de type indirect hybride et automatisé de ' grande capacité pour le séchage des fruits ou analogues, comprenant une chambre de séchage (1), un capteur solaire thermique (2) assurant le chauffage de l’air pour le séchage des fruits; caractérisé en ce que ladite chambre de séchage (1) et ledit capteur (2) sont reliés par un entonnoir (3) permettant une bonne répartition du flux d’air entrant au niveau des produits à sécher, ladite chambre de séchage (1), ledit capteur (2) et ledit entonnoir (3) étant thermiquement isolés afin de limiter les déperditions thermiques.

Le développement des procédés de déshydratation comprend les méthodes traditionnelles, dans lesquelles les fruits à sécher sont étalés (sous le soleil) sur (des mailles en plastiques ou des claies) une surface de support et exposés directement aux radiations solaires pendant plusieurs jours période durant laquelle ils sont exposés à la poussière, à la présence d’animaux et peuvent subir des dommages liés aux intempéries.

Un autre type de système de séchage consiste en un four à circulation continue ayant un brûleur à gaz naturel ou un système à bois muni d’un échangeur de chaleur, qui souffle un mélange d’air chaud à environ 65-80°C, mélange composé d’air recyclé à partir de la sortie dudit four et d’air d’appoint provenant de l’extérieur, l’air chaud résultant, mélange de vapeur d’eau et d’air sec, est aspiré par un ventilateur et soufflé dans le four de séchage sur les fruits à sécher. Ce type de séchage est rapide et dure en général moins de 24 heures. Les inconvénients d’un tel système sont entre autres le coût énergétique et en capital, l’altération dès cellules des fruits due à la température élevée empêchant une bonne réhydratation de ces derniers et la contamination des fruits par les particules provenant de la combustion du gaz. ...

L’état de la technique fait ressortir également divers types de séchoirs aussi bien solaires, hybrides qu’électriques. Une des limites actuelles des séchoirs solaires réside dans le fait que l’augmentation de la température en leur sein est dépendante des conditioris météorologiques. En ce qui concerne les séchoirs électriques ou hybrides, la température de séchage dépasse parfois les valeurs maximales admissibles et les coûts de revient des produits finis les rendent inaccessibles aux populations. . . ; : . .

Le. but de la présente invention est de développer un système amélioré de séchage solaire d’un type hybride modifié de celui connu dans l’état de l’art actuel qui permet de sécher des fruits ou analogues grâce à l’énergie solaire de type indirect hybride et automatisé permettant d’isoler lesdits fruits des contaminations extérieures telles que la poussière, les animaux ou les intempéries. Le système est isolé thermiquement offrant ainsi une plus grande inertie thermique, Ce qui réduit sa dépendance aux aléas climatiques.

Le système est aussi doté d’un algorithme innovant de régulation qui permet de choisir en fonction dès contraintes en présence, les meilleures combinaisons de sources énergétiques avec pour finalité de réduire le coût de revient du séchage. Le système est également muni d’un dispositif de monitoring qui permet de suivre la. cinétique du séchage en temps réel et alerte, l’utilisateur de la fin du séchage. .

i

A 'cette fin, l’invention a pour objet un séchoir de type indirect hybride comprenant une chambre de séchage (1), un capteur solaire thermique (2) assurant le chauffage de l’air pour lé . séchage dés fruits, ladite chambre froide (1) et ledit capteur (2) étant reliés par un entonnoir ; (3) qui assure la bonne répartition du flux d’air entrant au niveau des produits à sécher. La chambre de séchage (1), le capteur (2) et l’entonnoir (3) sont thermiquement isolés afin dé limiter lés déperditions thermiques.

Dans un autre aspect de l’invention, l’entonnoir contient un ventilateur: (6) de type DC/AC, assurant l’évacuation de l’air par la cheminée (9) en cas de conditions défavorables dans la chambre de séchage (1) et asservi pour contrôler la vitesse de l’air au cours du séchage. Ce ventilateur peut être alimenté avec du courant DC (12V) provenant d’un secteur solaire PV ou avec une alimentation AC monophasée 230V.

Dans un autre aspect de l’invention, le séchoir dispose d’un système de régulation thermique de sorte que l’utilisateur entre la plage de température souhaitée dans la chambre de séchage, en fonction.des paramètres optimaux de séchage du produit en présence et lance le séchage.

Dans un autre aspect de l’invention, le séchoir peut déclencher dé façon automatique l’allumage des brûleurs à gaz (5) et des résistances chauffantes (8) en fonction des paramètres de séchage définis par l’utilisateur et des paramètres mesurés durant l’évolution du processus

Dans un autre aspect de l’invention, les brûleurs à gaz (5) sont disposés dans le capteur solaire (2), en dessous de l’absorbeur (4), les résistances chauffantes (8) étant disposées sur les claies (7) dans la chambre de séchage (1). ‘ ?.

Dans: ûn autre aspect de l’invention, l’air de séchage peut être admis, en mode convection forcée, par un ventilateur axial (2) disposé dans l’entonnoir (3). L’air peut être également admis par convection naturelle.

Dans un autre aspect de l’invention, la sélection de la source d’appoint est effectuée par un algorithme de régulation. Ledit algorithme de régulation gère la mise en marche et l’extinction du Ventilateur, des résistances chauffantes et des brûleurs à gaz. Le ventilateur permet l’homogénéisation de l’air dans la chambre de séchage et son évacuation hors de la chambre de séchage (1) grâce à la cheminée (9). L’utilisation des résistances chauffantes (8) ou-des brûleurs à gaz (5) assure à tout moment, la disponibilité de la chaleur àT intérieur de la chambre de séchage (1) afin de pouvoir asservir la température de la chambre de séchage dans la plage de température recommandée pour le séchage des produits en présence.

Une fois cette plage saisie au clavier par l’utilisateur, le système choisit en priorité, la chaleur eh provenance du capteur solaire thermique. Si au bout d’un temps Δί spécifié, la température de l’enceinte ne se retrouve pas dans la plage recommandée, le système active les résistances chauffantes alimentées par le solaire PV ou une source électrique ÀC disponible.

Si cette source ne permet pas. de rentrer et de rester dans la plage, optimale de température, les brûleurs à gaz sont activés. Il est possible aussi à l’utilisateur de spécifier Ja masse des produits à sécher, leur nature et la durée souhaitée pour le séchage, le système de régulation en fonction de sa base de données, sollicite les sources énergétiques appropriées pour satisfaire aux exigences du séchage. .

Dans un-autre aspect de l’invention, le dispositif est démontable, ce qui permet son déplacement d’un endroit à l’autre sans grande difficulté. · ;

[/invention va être exposée de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de réalisation représenté dans les dessins suivants :

^: La figure 1 représente une vue latérale du dispositif ;

La figure 2 représente une coupe frontale du capteur solaire et de ses constituants ;

: La figure 3 représente une vue éclatée du séchoir solaire. .

Conformément à la numérotation utilisée dans les figures, comme le montrent les figures, le dispositif objet de l’invention comprend une chambre de séchage (1) dont la partie extérieure est en âcîèr et la partie intérieure en acier inoxydable. Les dimensions du système dépendent de l’utilisation à en faire. Les plus petites dimensions possibles sont approximativement (de 0,8m de long, 0,6m de large et 0,8m de haut). Pour ces dimensions, les deux parties (extérieure et intérieure) sont séparées par un isolant thermique d’au moins 2,5 cm d’épaisseur. A l’intérieur de la chambre de séchage sont disposées au moins trois claies (7) distantes d’au moins 15cm chacune. Ces claies sont destinées à recevoir les produits à sécher introduits par l’utilisateur. · . . :

La'chambre de séchage (1) est munie d’une porte sur laquelle est vissé le boîtier du système de régulation thermique (13). La porte est dotée d’un gong de blocage pour assurer l’étanchéité de la chambre (1) lors du processus de séchage. Le conduit en forme d’entonnoir . (3) assure l’admission dans la chambre de séchage (1) de l’air provenant du capteur solaire (4). L’air de séchage peut être admis, en mode convection .forcée, par un ventilateur axial (2) disposé dans l’entonnoir (3). L’air peut être également admis par convection naturelle. Ledit capteur solaire (2) est fait d’une double paroi d’acier isolée thermiquement du milieu extérieur par de la laine de verre.

L’inclinaison du capteur est réglable en fonction de la zone d’installation. De bas en haut, ce 30 capteur (2) est constitué d’un absorbeur. (4) en aluminium de type plaque à ailettes rectangulaires peinte de toute autre couleur mais de préférence en noir mat et d’une couverture transparente (10) qui assure l’effet de serre au sein du capteur solaire (2). La couverture transparente (10) laisse, passer le rayonnement solaire (11) et permet ainsi à l’absorbeur (4) dé capter la chaleur provenant dudit rayonnement solaire. L’air entrant par les 35 ouvertures (12) situées à l’avant du capteur solaire (2) est chauffé au contact de l’absorbeur (4) . Le capteur solaire (2) et l’ensemble chambre de séchage-entonnoir, reposent chacun sur un.support qui. peut être réalisé en fer cornière ou en barre métallique.

. La régulation thermique au sein du séchoir est effective dans un premier temps grâce aux capteurs de température et d’humidité disposés dans la chambre de séchage (ί) et liés au microcontrôleur contenu dans le boîtier (13). Dans un second temps, cette régulation est assurée grâce, au ventilateur axial (6) dont la vitesse de rotation est contrôlée, par un ' . ’ .' . I 3 I . . ; !'. . : ' Ί X miçroepntrôleur programmé pour la circonstance. La cheminée (9) disposée sur la chambre de séchage permet l’évacuation de l’air de séchage vers le milieu ambiant. :

^;; Tous, les équipements électriques (système de régulation thermique, ventilateur; résistances j 5 chauffantes) peuvent être alimentés en énergie électrique soit par le réseau électrique conventionnel soit par un système solaire photo voltaïque. . .

i Pour un fonctionnement en mode solaire, la température de la chambre de séchage peut atteindre 65°C en convection naturelle.

Le séchoir est prévu pour fonctionner en mode hybride. Le mode hybride peut consister en plus du mode solaire thermique, à l’utilisation de résistances chauffantes (8) alimentées avec une source électrique. Lesdites résistances sont disposées sur des claies (7), dont le fonctionnement est géré par le microcontrôleur du système de régulation thermique.

Le mode hybride peut également consister à l’utilisation des brûleurs à gaz (5) et des , résistances chauffantes (8). Lesdits brûleurs à gaz sont disposés dans le capteur solaire (2), en . dessous dè l’absorbeur. L’allumage des brûleurs à gaz n’est pas effectué par l’utilisateur, il est effectué automatiquement par le microcontrôleur. Les brûleurs à gaz (5) chauffent l’absorbeur (4) qui à son tour chauffe l’air entrant dans le capteur solaire, comme dans le cas d’un 20 fonctionnement en mode solaire.

. Le fonctionnement en mode hybride peut assurer un séchage en moins de 12h du produit (fruits,..légumes ou analogues) à sécher. Les produits séchés sont retirés par l’utilisateur de la chambre de séchage après que le système de régulation thermique l’ait informé par SMS de la 25 fin du séchage. .

. Le séchoir est conçu de sorte que le ventilateur ou les résistances chauffantes puissent être alimentés avec du courant DC (12V) grâce à des éléments thermoélectriques. Ces derniers ; peuvent être disposés sur la couverture transparente (10) pour profiter du gradient de 30 température entre le capteur solaire (2) et le milieu ambiant. .

: De plus, pour améliorer la contribution du solaire thermique dans le bilan énergétique du séchage, il est prévu en fonction des besoins d’ajouter un ou deux capteurs solaires identiques . à celui présenté et disposés sur les deux faces latérales de l’entonnoir. La convection forcée à 35 l’intérieur du séchoir peut être également améliorée par l’utilisation de ventilateurs aussi bien . à l’entrée du capteur solaire (2) que dans la cheminée (9). ’ .

En résumé, la présente invention revendique un système de séchage solaire pour les fruits ou , analogue qui permet un meilleur contrôle de la qualité de séchage des fruits, relativement bon 40 marché à produire, permet de protéger les fruits contre des dommages liés à l’humidité, la poussière .et les animaux durant toute la phase de séchage. Ce système est ainsi destiné à réduire le temps et le coût du séchage et permet de contribuer à, la préservation de ; l’environnement.

Bien que le système de séchage soit utilisé de préférence pour les fruits, il faut comprendre que le système de la présente invention peut être adapté pour sécher de nombreux autres types de produits dans un certain stade ou phase de traitement. En conséquence, la description qui précède est. destinée à être exemplaire et ne doit pas être considérée comme limitative sur la 5 portée de T invention présentée avec les revendications suivantes. De même, les dimensions telles 'que présentées sont à titre d’illustration et ne doivent pas être considérées comme limitatives,,le système pouvant être adapté pour le séchage de fruits d’une grande quantité.

Claims (10)

1. : Séchoir solaire de type indirect hybride et automatisé pour le séchage des fruits ou analogues comprenant une chambre de séchage (1), un capteur solaire thermique (2) assurant le chauffage de l’air pour le séchage des fruits, caractérisé en ce que ladite chambre de séchage (1) et ledit capteur (2) sont reliés par un entonnoir (3) permettant une bonne répartition du flux d’air entrant au niveau des produits à sécher, ladite chambre de séchage (1), ledit capteur (2) et ledit entonnoir (3) étant thermiquement isolés afin de limiter les déperditions thermiques.

2. Séchoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit entonnoir contient un ventilateur assurant l’évacuation de l’air par la cheminée (9) en cas de conditions défavorables dans la chambre , de séchage (1) et asservi pour contrôler la vitesse de l’air au cours du séchage. /

3. Séchoir selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite chambre de séchage (1) est munie d’une porte sur laquelle est vissé le boîtier du système de régulation thermique (13), ladite porte étant dotée d’un gong de blocage pour assurer l’étanchéité de ladite chambre (1) lors du processus de séchage.

4. Séchoir selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que des capteurs de température et d’humidité sont disposés dans la chambre de séchage (1) et liés au microcontrôleur contenu dans le boîtier (13). :. · :

5 10. Séchoir selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en qu’il est muni d’un dispositif de monitoring permettant de suivre la cinétique du séchage et alertant l’utilisateur _: de la fin du séchage par sms. ;

IL Séchoir selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu’il est démontable, permettant son déplacement d’un endroit à l’autre sans grande difficulté.

5. Séchoir selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu’il.est muni d’un système de régulation thermique fonctionnant grâce aux capteurs de température et d’humidité et grâce au ventilateur axial (6) dont la vitesse est contrôlée par un microcontrôleur programmé pour la circonstance, de sorte que l’utilisateur puisse entrer la plage de température souhaitée dans la chambre de séchage (1), en fonction des paramètres optimaux de séchage du produit en présence et lance le séchage. ;

6. Séchoir selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que les brûleurs à gaz (5) sont disposés dans le capteur solaire (2), en dessous de l’absorbeur (4), les résistances chauffantes (8) étant disposées sur les claies (7) dans la chambre de séchage (1).

7. Séchoir selon l’une quelconque dès revendications, caractérisé en ce qu’il peut déclencher de façon automatique l’allumage des brûleurs à gaz (5) et des résistances chauffantes (8) en fonction des paramètres de séchage définis par l’utilisateur et des paramètres mesurés durant l’évolution du processus. ;

8. Séchoir selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que la source d’appoint est effectuée par un algorithme de régulation gérant la mise en marche et l’extinction du ventilateur (6), des résistantes chauffantes (8) et des brûleurs à gaz (5), ledit ventilateur permettant l’homogénéisation de l’air dans la chambre de séchage et son évacuation hors de la chambre de séchage (1) grâce à la cheminée (9).

_: 9. Séchoir selon, l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu’il fonctionne avec quatre sources' d’énergie (le réseau électrique public AC, le solaire PV, le gaz, le solairé thermique), choisit la combinaison optimale en fonction des contraintes en présence pour réduire le coût du séchage.

10 12. Séchoir selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu’il peut être muni d’un ou deux capteurs solaires, en plus du principal, et disposés sur les deux faces latérales dudit entonnoir.