WO2023096476A1 - Un séchoir solaire hybride à désinfection intégrée anticovid 19 - Google Patents

Un séchoir solaire hybride à désinfection intégrée anticovid 19 Download PDF

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Hind MOUHANNI
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Université Ibn Zohr
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Definitions

  • the present invention is a method of manufacturing a closed circuit hybrid solar dryer equipped with an effective integrated disinfection system for Covid-19.
  • the acquisition of the aerothermal data inside the system is by a real-time data logger of the process, and the data is reported on an excel file via a wifi network.
  • Our invention concerns the design and construction of two DUO drying chambers with a volume of 1.71 m3. Two parts can be observed from outside the system:
  • the upper part has an external dimension of 0.55 x 0.58 ⁇ 0.02 m, preferred for coaxial fans;
  • the second part has an external dimension of 1.60 x 0.58 ⁇ 0.02 m, representing the two DUO drying chambers.
  • Table 1 Measurement instruments integrated in the assembly of the dryer Each enclosure is equipped with ten (10) perforated racks, each had a dimension of 46/46 cm ⁇ 0.5 cm. The set of racks in number of twenty (20) acquiesce to the dryer a capacity of 1 metric quintal of products. Only five (5) racks of each enclosure equipped with electronic scales with a capacity of 10 Kg and which display the weight during drying.
  • the heat source is thermal, it is four (4) solar panels of two (2) m 2 each.
  • the overall surface is eight (8) m 2 .
  • Relative to the average maximum and minimum irradiation is estimated respectively from one thousand (1000) to eight hundred Watt. Apart from sunny seasons, the dryer must always have a source of heat, and therefore, an installation of an electrical back-up was necessary.
  • the assembly of the panels is mounted from bottom to top as follows:
  • the absorber is a 2mm thick aluminum plate. Only the upper side is tinted black with selective paint.
  • the solar panels capture the solar irradiation reflected via the windows towards the absorber which heats the air by heat exchange.
  • the hot air is sucked in by variable speed fans and returned to the side walls of the two enclosures.
  • the air arrives under the racks and crosses the different layers of the products where it loses its heat to be finally sent back to the lower part of the sensor to start the cycle again in a closed circuit.
  • valves located in the piping After saturation of the air circuit, a renewal is possible by valves located in the piping in order to guarantee dry air.
  • This dryer can be compared to several other systems installed and operated in the food industry.
  • the dryer consisted of a drying chamber-style container, drying trays, solar air heaters, hot air ducts, a fan and an electric heater.
  • the drying chamber has an overall size of (1000 x 1500 x 1500 mm). It was equipped with 30 drying trays to fill the coconut shell to avoid direct UV exposure of silk coconut shells.
  • a centrifugal fan powered by a HP electric motor was installed to suck hot air from the solar air heater and blow it into the solar dryer.
  • a suitable 4kW thermostat electric backup has been provided to supplement the heat during rains and at night.
  • M. Castillo-Téllez, et al., Mexic (2016) presented an indirect solar dryer consisting of a horizontal tube, a solar air heater and a centrifugal fan with two airflow speeds from 1 to 8 m/s.
  • the drying chamber is a horizontal rectangular tube 6 m long with a cross section of 0.30 m 2 , the frame material is plastic and is thermally insulated.
  • the tunnel can process up to 4000 m3/h, and a maximum air speed of 4 m/s can be obtained, as well as the minimum speed is less than 3 m/s for most food drying processes.
  • An external diffuser and an air filter are mounted at the entrance to the tunnel. At the top, a chimney was built to evacuate the dry and humid air.
  • the tunnel was divided into five sections, each with three trays of different levels containing the drying material.
  • a direct solar air heater consisting of a channel with hollow rectangular elements as an absorbing surface is used for the thermal energy needed for the drying process and is coated with a matt black resin which is very resistant to heating and a good solar absorption.

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Abstract

Dans le domaine du Procédé Agroalimentaire, notre invention consiste à un séchoir solaire hybride à convection forcée et à couche mince comme utilisé dans les séchoirs du secteur agroalimentaire. L'innovation dans ce nouveau séchoir est d'avoir un circuit fermé de l'air chaud entre les panneaux solaires et le duo d'enceintes du séchage avec une ouverture du renouvellement d'air en cas de besoin. La capacité de ce séchoir est 1 Quintal métrique puisqu'il abrite 10 claies de 10 kg chacune dans chaque enceinte. Seules cinq claies sont dotées des balances pour suivre le poids du produit sans qu'il soit pesé à l'extérieur et qu'il absorbe l'humidité. Les données aérothermiques (T à l'intérieur de l'enceinte sont suivis (T° et Humidité) par un dispositif automatique d'enregistrement des données en temps réel en CSV (excel) via un réseau WIFI. Les deux enceintes en duo sont équipées d'une lampe UV de capacité suffisante pour désinfecter la surface totale du séchoir et les produits à sécher (1 quintal).

Description

Un séchoir solaire hybride à désinfection intégrée Anticovid 19
Description de l’invention
La présente invention est un procédé de fabrication d’un séchoir solaire hybride à circuit fermé muni d’un système de désinfection intégré efficace pour le Covid-19. L’acquisition des données aérothermiques à l’intérieur du système est par un datalogger en temps réel du processus, et les données sont signalées sur un fichier excel via un réseau wifi.
Notre invention concerne la conception et la réalisation de deux enceintes de séchage en DUO de volume 1,71 m3. Deux parties peuvent être observées de l’extérieur du système :
-La partie supérieure est de dimension externe 0,55 x 0,58 ± 0,02 m, privilégiée pour les ventilateurs coaxiaux ;
-La deuxième partie est de dimension externe 1,60 x 0,58 ± 0,02 m, représente les deux enceintes DUO du séchage.
Le procédé est muni des deux côtés de chaque enceinte d’un boitier électronique de dimension externe 1,60 x 0,15 x 0,20 ± 0,02 m pour le contrôle digital des paramètres (voir figure 3):
Tableau 1 : Instruments de mesures intégrés dans le montage du séchoir
Figure imgf000003_0001
Chaque enceinte est équipée de dix (10) claies perforées, chacune avait une dimension de 46/46 cm ± 0,5 cm. L’ensemble des claies en nombre de vingt (20) acquiescer au séchoir une capacité de 1 Quintal métrique de produits. Seulement cinq (5) claies de chaque enceinte dotées des balances électroniques de capacité de 10 Kg et qui affichent le poids durant le séchage.
La source de chaleur est thermique, il s’agit de quatre (4) panneaux solaires de deux (2) m2 chacun. La surface globale est de huit (8) m2. Relativement à l’irradiation moyenne maximale et minimale est estimée respectivement de mille (1000) à huit cents Watt. En dehors de saisons ensoleillées, le séchoir doit avoir toujours une source de chaleur, et par conséquent, une installation d’un appoint électrique a été nécessaire. Il s’agit de deux résistances pour chaque enceinte de puissance chacune mille 1000 watt.
Le montage des panneaux est monté du bas vers le haut comme suit :
1. Une plaque en aluminium laqué 0,7 mm d’épaisseur
2. Un isolant par la laine de roche d’épaisseur de 40 mm
3. Un espace pour l’entrée de l’air de 40 x 40 mm
4. L’absorbeur est une plaque en aluminium de 2 mm d’épaisseur. Seulement la face supérieure est teintée en noir avec une peinture sélective.
5. Un espace de 3 cm
6. Le verre trompé de de 2 mm
Pour l’exploitation de ce système, les panneaux solaires captent l’irradiation solaire réfléchit via les vitres vers l’absorbeur qui réchauffe l’air par échange thermique. L’air chaud est aspiré par des ventilateurs à vitesse variable est renvoyé vers les parois latérales des deux enceintes. L’air arrive sous les claies et traverse les différentes couches des produits où il perd sa chaleur pour être enfin renvoyé dans la partie inférieure du capteur pour recommencer le cycle dans un circuit fermé.
Après saturation du circuit d’air, un renouvellement est possible par des vannes situé dans la tuyauterie afin de garantir un air sec.
Le tableau ci-dessous exporte les paramètres de performances du séchoir hybride pour les performances prouvées durant l’expérimentation et les essaies de fonctionnement du dite séchoir. Tableau 2 : Paramètres de performances du séchoir hybride à désinfection Anticovid intégrée
Figure imgf000005_0001
• a = Facteur d’absorption de l’absorbeur (0,9 - 0,96) ; F = facteur de rendement du capteur (0,88 - 0,91) ; T = facteur de transmission du vitrage (0,92 - 0,97)
Ce séchoir pourra être comparé à plusieurs autres systèmes montés et exploités dans le secteur agroalimentaire.
Panna Lal Singh., en Inde (2011), a travaillé sur un séchoir solaire indirect à convection forcée. Le séchoir se composait d'un conteneur de style chambre de séchage, de plateaux de séchage, de réchauffeurs d'air solaires, de conduits d'air chaud, d'un ventilateur et d'un appoint électrique. La chambre de séchage a une taille globale de (1000 x 1500 x 1500 mm). Il était équipé de 30 plateaux de séchage pour remplir la noix de coco afin d'éviter l'exposition directe aux rayons UV des noix de coco en soie. Un ventilateur centrifuge alimenté par un moteur électrique HP a été installé pour aspirer l'air chaud du réchauffeur d'air solaire et le souffler dans le séchoir solaire. Une sauvegarde électrique appropriée du thermostat de 4 kW a été fournie pour compléter la chaleur pendant les pluies et la nuit.
M. Castillo-Téllez, et al., Mexic (2016), ont présenté un séchoir solaire indirect composé d'un tube horizontal, d'un réchauffeur d'air solaire et d'un ventilateur centrifuge avec deux vitesses de flux d'air de 1 à 8 m/s. La chambre de séchage est un tube rectangulaire horizontal de 6 m de long avec une section transversale de 0,30 m2, la matière du cadre est en plastique et est isolé thermiquement. Le tunnel peut traiter jusqu'à 4000 m3/h, et une vitesse d'air maximale de 4 m/s peut être obtenue, ainsi que la vitesse minimale est inférieure à 3 m/s pour la plupart des processus de séchage des aliments. Un diffuseur externe et un filtre à air sont montés à l'entrée du tunnel. Au sommet, une cheminée a été construite pour évacuer l'air sec et humide. Le tunnel était divisé en cinq sections, chacune comportant trois plateaux de niveaux différents contenant le matériau de séchage. Un réchauffeur d'air solaire direct constitué d'un canal avec des éléments rectangulaires creux comme surface absorbante est utilisé pour l'énergie thermique nécessaire au processus de séchage et est recouvert d'une résine noire mate qui est très résistante au chauffage et à une bonne absorption solaire.
Mounir Kouhila et al., au Maroc (2020). ont travaillé sur un séchoir solaire à convection forcée indirecte utilisé dans le laboratoire du Lycée des Enseignants Stagiaires (Maroc). Le séchoir est le genre d'armoire qui permet un recyclage d'air de séchage complet ou partiel avec dix étagères multifonctionnelles. Cette forme de séchoir génère un débit d'air chaud déterminé par les conditions aérothermiques (température, humidité et débit). Ce travail est basé sur l'étude des résultats de séchage, puisqu'il peut être appliqué à différentes formes d'aliments. Le mécanisme de transport de l'humidité de l'intérieur vers la surface du produit est défini dans l'équation de Fick, qui concerne les matières alimentaires qui sont déshydratées pendant l'ère du taux de goutte. Des mesures de température en divers points et des observations de séchage solaire ont été effectuées par des thermocouples Chromel-Alumel (0,2 mm de diamètre) attachés à un enregistreur de données permettant une précision de ±0, 1 C et les températures de sortie ont été calculées à l'aide de thermomètres.
Jasinta Poonam Ekka et al., en Inde (2020). un séchoir solaire horizontal fabriqué à partir de bois de pin local avec un mode mixte à convection forcée. Deux capteurs solaires à air plat à double passage fixés en série à une latitude locale de 26,19° et alignés vers le sud. Un couvercle en verre transparent avec une transmissivité de 0,88 et une dimension de (0,69 x 0,69 m)est monté au-dessus du séchoir pour une exploitation efficace du rayonnement solaire à sa capacité. Le séchoir absorbe ainsi l'air chauffé indirect de deux SAC. L'air chaud généré par le SAC vers le séchoir est mis en circulation à l'aide d'un ventilateur de 0,75hp. Une vanne est installée pour contrôler le débit de la masse d'air. L'air ambiant s'écoule dans le SAC1 et est chauffé par le rayonnement solaire lorsqu'il se déplace sur la couche absorbante. L'air chaud du SAC1 est autorisé à s'écouler dans le SAC2, afin d'augmenter la température de la sortie. Le séchoir reçoit ainsi de l'air chauffé indirect de deux SAC.

Claims

6
Revendications - Séchoir hybride à désinfection intégré Anticovid 19 dédié au séchage des produits de terroir et agroalimentaire, caractérisé en ce qu’il est composé d’un système de circulation de l’air fonctionnant en circuit fermé, de telle sorte que l’air entrant au séchoir en aval des panneaux solaires est aspiré par les ventilateurs pour être diffusé dans les parois perforées des deux enceintes et circule en dessous des claies. Cet air une fois chargé en humidité, circule vers la conduite en bas des panneaux pour se réchauffer à nouveau. - Séchoir hybride à désinfection intégré Anticovid 19 dédié au séchage des produits de terroir et agroalimentaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il dispose des balances digitales dotées d’un affichage automatique de la réduction du poids par le séchage et l’évolution de la teneur en eau dans le produit. - Séchoir hybride à désinfection intégré Anticovid 19 dédié au séchage des produits de terroir et agroalimentaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est composé d’un Datalogger d’humidité et de la température pour l’acquisition des données par réseau Wifi sur un logiciel et les convertir en Excel, de telle sorte que l’arrêt du cycle du séchage est programmé selon l’humidité finale du produit à sécher. - Séchoir hybride à désinfection intégré Anticovid 19 dédié au séchage des produits de terroir et agroalimentaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il dispose d’un système de désinfection UV intégré dont la puissance de destruction des microorganismes est fiable pour le Covid 19 selon le descriptif de la lampe. - Séchoir hybride à désinfection intégré Anticovid 19 dédié au séchage des produits de terroir et agroalimentaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de fabrication est de l’INOX 304, tout en respectant la réglementation (CE) n°2023/2006 du 22 décembre 2006 relatif aux bonnes pratiques de fabrication des matériaux et objets destinés à entrer en contact avec les denrées alimentaires.
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