Guide pratique: La ventilation des grains - Comment conduire la ventilation de refroidissement

Le grain stocké perd du poids parce qu'il respire: une partie de ses réserves est transformée en chaleur, en gaz carbonique et en eau.

Il respire d'autant plus qu'il est plus chaud: deux fois plus vite chaque fois que sa température augmente de 5 °C. Ainsi à 30 °C, le grain respire 8 fois plus vite qu'à 15 °C.

De plus, la chaleur dégagée par la respiration échauffe le grain, qui va respirer encore plus vite, s'échauffer encore plus, et ainsi de suite.

L'expérience montre qu'il faut maintenir le grain au dessous de 15 °C pour une bonne conservation.

A la moisson, le grain est presque toujours trop chaud (25 à 35 °C suivant les conditions de récolte).

Comme la masse du grain conduit mal la chaleur, un tas de grain ne peut se refroidir tout seul lorsque la température extérieure baisse, donc:

pour refroidir il faut ventiler

En cas de stockage de longue durée, au printemps la température de la masse du grain s'élève lentement. Pour éviter qu'elle dépasse 15 °C, le meilleur moyen consiste à abaisser la température du lot de grain pendant l'hiver:

entre 10 et 12 °C pour un stockage inférieur à 8 mois,
entre 5 et 10 °C pour une conservation d'un an.

Question pratique

L'orge de brasserie demande-t-elle des précautions de stockage particulières ?

L'orge de brasserie est plus délicate à conserver que le blé parce qu'il faut lui conserver son pouvoir germinatif.
Pour cette raison, l'orge de brasserie doit être traitée comme des semences. C'est elle qui sera ventilée en priorité sur les autres céréales si toute l'installation de stockage n'est pas ventilable simultanément: même avec une humidité de 15 %, de l'orge de brasserie très chaude (au-dessus de 30°) n'est pas conservable plus d'une ou 2 semaines; alors que ramenée aux environs de 10°, elle peut être conservée jusqu'au printemps (6 mois ou 1 an).

UN POUVOIR GERMINATIF SUPERIEUR A 95 % EST L'EXIGENCE FONDAMENTALE DES MALTEURS

Document EDF-Février 82
extrait de la brochure "Bien connaître le tarif vert"

Des prix de kWh différents suivant les saisons et les moments de la journée

Deux saisons:

hiver: d'octobre à mars
été : d'avril à septembre

Chaque jour⁽¹⁾

des « heures pleines » de 6 h à 22 h
des « heures creuses » de 22 h à 6 h

En plus, pendant les mois de novembre, décembre, janvier et février, il existe une période tarifaire supplémentaire dite « période de pointe »:

tous les jours (sauf le dimanche) pendant deux heures le matin et deux heures le soir⁽²⁾

Au total, cinq périodes tarifaires:

Cinq périodes tarifaires

Notes:

⁽¹⁾ - Par exception, le dimanche ne comprend que des heures creuses
⁽²⁾ - Pour tenir compte des particularités régionales, les 2 périodes de deux heures de pointe peuvent différer d'un Centre de Distribution à un autre. Situées dans tous les cas à l'intérieure des plages 8 h - 12 h et 17 h - 21 h, elles sont souvent de 9 h à 11 h le matin et de 18 h à 20 h le soir.

Quand ventiler?

Pour refroidir, il faut faire circuler dans toute la masse stockée, de l'air plus froid que le grain.

On ventilera de préférence la nuit:

l'air est plus froid que dans la journée;
le prix de l'électricité est plus bas (voir ci contre).

Mais il n'est pas possible de ramener en une seule fois du grain de 30 ou 35 °C à 10 car en été la différence de température entre grain et air n'est jamais aussi importante 11 procéder par étapes ou doses de ventilation:

dés la récolte, une première dose de ventilation abaisse la température du grain autant que le permet la température de l'air, (par exemple entre 20 et 25 °C).
dès que la température de l'air commence à baisser, à l'automne et en début d'hiver, des doses de maintien (ou de conservation) successives permettent d'abaisser progressivement la température du grain.

ATTENTION:
si la différence de température entre air et grain est trop forte, il se produira des condensations d'eau sur les parois de la cellule, provoquant des zones plus humides et des moisissures. Aussi, il ne faut ventiler en automne et hiver que lorsque l'écart de température entre air et grain ne dépasse pas 5 à 7 °C.

Par exemple, une ventilation de maintien fin septembre amènera le grain vers 15 °C; une autre courant novembre vers 10 °C. Si la conservation doit durer au-delà de mars-avril, une dernière ventilation dés les premières gelées permettra de descendre vers 5 °C. Ensuite, il ne faut plus ventiler.

Question pratique

Le grain va-t-il se réhumidifier si on ventile par temps de pluie ou de brouillard ?

La réponse est NON.

Une ventilation de refroidissement effectuée par temps humide ne réhumidifie pas le grain à partir du moment où l'air de ventilation est plus froid que le grain.

REFROIDISSEMENT = PERTE D'EAU

Ceci a été maintes fois vérifié par des expériences réalisées par l'I.T.C.F.

Le résultat est-il le même avec de l'air sec ou de l'air humide ?

L'humidité de l'air a une influence sur la ventilation des grains, mais seulement au niveau de l'ampleur du refroidissement.

Air humide...........	(80 à 100 %)	(r)	faible perte d'eau, refroidissement moyen;
air sec..................	(50 à 80 %)	(r)	perte d'eau importante, refroidissement plus important de quelques degrés.

Lors du refroidissement de deux lots de grain effectué en plusieurs étapes (par exemple de 30 ° à 10 °C) l'un avec de l'air diurne généralement sec, l'autre avec de l'air nocturne plus froid et plus humide, la deuxième solution présente l'avantage de provoquer une perte d'eau totale inférieure de 0,5 à 1 point à celle découlant d'une ventilation avec de l'air sec.

IL EST DONC PARFAITEMENT POSSIBLE DE NE VENTILER QUE LA NUIT, D'ARRETER LE VENTILATEUR DANS LA JOURNEE ET DE LE REMETTRE EN MARCHE LA NUIT SUIVANTE.

En annexe 2, un tableau indique le poids d'un quintal de céréales après perte d'eau, pour différentes teneurs en eau initiales.

Doc Privé

Principe de la ventilation

...Ventiler «un petit peu» ne signifie pas refroidir «un petit peu». C'est la zone de transition qui monte peu. Le grain situé au dessus reste chaud.

Quand arrêter la ventilation?

Lorsque toute la masse du grain est refroidie.

En effet, au cours de la ventilation, la partie inférieure de la cellule (par où arrive l'air) est refroidie la première, complètement. Au dessus s'établit une zone de transition dans laquelle se fait le refroidissement qui monte très lentement. Le sommet du tas ne commence à refroidir que lorsque la zone de transition l'atteint; il n'est complètement refroidi que lorsque la zone de transition l'a complètement traversé.

On ne peut arrêter définitivement la ventilation que lorsque la température de la couche supérieure du grain devient voisine de la température de l'air (écart inférieur à 2 ou 3 °C).

Nous verrons plus loin qu'une dose de ventilation ne peut être appliquée qu'en plusieurs nuits. Interrompre la ventilation pendant la journée est sans conséquence nocive, tant que la durée totale d'une dose de ventilation ne dépasse pas la durée pendant laquelle la couche supérieure du grain peut se conserver sans grands dommages: quelques jours pour du grain aux normes de teneur en eau, même si sa température est élevée.

Questions pratiques

Comment savoir si l'air traverse effectivement le grain ?

Même lorsque l'on n'est pas équipé en matériel de mesure très complexe, il est possible d'avoir une idée de la qualité de son installation à l'aide d'observations très simples:

pour savoir si l'air traverse effectivement la cellule de grain, il suffit de monter en haut du tas et de placer à la surface du grain une feuille de papier fin:

si celle-ci bouge, l'air passe;

si celle-ci ne bouge pas, recommencer l'opération avec une trémie conique retournée;

si la feuille de papier ne bouge toujours pas, un problème doit exister dans la ventilation;

on doit sentir l'air sortant de la cellule, légèrement réchauffé un quart d'heure à une demi-heure après le début de la ventilation.

de même pour savoir si une galerie de ventilation est étanche, observer les joints des portes d'accès:

si ceux-ci sont déchirés ou usés, il y a des fuites;

si l'on remarque sur le pourtour de la porte, des traces noires de poussière, il y a des fuites.

Est-il possible d'arrêter la ventilation en cours de refroidissement et de la reprendre un peu plus tard ?

Il est possible d'arrêter le ventilateur pendant quelques heures sans que le déroulement du refroidissement en soit affecté : la zone de transition séparant le grain encore chaud du grain refroidi s'immobilise et les températures restent stationnaires.

C'est ce qui permet d'effectuer des ventilations nocturnes pour lesquelles le ventilateur est arrêté le matin et remis en route le soir. Cette particularité permet aussi de faire face à une panne de l'installation ou d'attendre que la température ambiante soit redescendue.

L'automatisation partielle de la ventilation permet de simplifier ces manœuvres et supprime aussi l'obligation de surveiller continuellement le grain pendant son refroidissement. Elle est possible en intercalant en sur le circuit d'alimentation du moteur électrique, les éléments suivants:

une horloge à réserve de marche de 24 heures ou plus réglée en fonction des horaires choisis, ou mieux, un relais E.D.F.
un thermostat par moteur réglé sur la température du grain diminuée de 5°C (si la cellule a une hauteur inférieure à 10 m) ou 7°C (pour les cellules plus hautes). Par exemple, si la température du grain est de 25°C, régler le thermostat sur 18°C: le ventilateur fonctionnera pour des températures de l'air inférieures à 18 °C, pendant les tranches horaires pré-réglées sur l'horloge.
un compteur de temps par moteur, cet appareil qui n'est pas indispensable permet de connaître le temps de fonctionnement des ventilateurs pour chaque lot.
un temporisateur destiné à différer le démarrage des moteurs si plusieurs d'entre eux sont alimentés par la même armoire de commande ( suite page suivante).

Schéma de principe d'un système d'automatisation partielle

Le schéma électrique complet d'une telle installation est donné en annexe 1 pour les ventilateurs.

Thermostat doc. SOPAC

Horloge à réserve de marche doc. FLASH

UTILISATION CORRECTE DU MATERIEL

DÉTECTER LES POINTS CHAUDS

FAIRE PLUSIEURS MESURES EN DIFFÉRENTES ENDROITS

La masse de grain est un mauvais conducteur: LE POINT CHAUD NE BOUGE PAS

On ne mesure la température qu'au bout du thermomètre: PAS A DISTANCE

POUR TROUVER UN POINT CHAUD:

...mesurer une première fois la température
...VENTILER un quart d'heure, une demi-heure selon le débit
...l'air traverse le point chaud et vient réchauffer le thermomètre
...NOTER LA DIFFÉRENCE de température si elle existe

NOTER LES VARIATIONS DE TEMPERATURE

FRÉQUENCE DES MESURES

Avant et après une ventilation

Toutes les semaines sur grain chaud et humide

Tous les deux mois en hiver...

Thermomètre à sonde portable doc. ITCF

Eléments de silothermométrie doc. SERDIA -1

Eléments de silothermométrie doc. SERDIA - 2

Eléments de silothermométrie doc. SERDIA - 3

La surveillance de la température

Ce temporisateur doit être impérativement de la marque du disjoncteur auquel il sera couplé.

Cet ensemble d'automatisation nécessite malgré tout la surveillance de la température du grain stocké au moins avant son refroidissement afin de pouvoir régler le thermostat. Le temps de ventilation sera évalué à raide des notions ci-dessous.

Dés le chargement de la cellule, il est indispensable de surveiller la température de l'air et du grain (à l'aide d'un appareillage approprié ):

pour l'air, un thermomètre à mercure ou à cadran peut suffire. Il sera placé contre l'ouïe d'aspiration du ventilateur;
pour le grain, différentes solutions sont possibles, suivant l'importance de l'installation de stockage et le budget consacré à la ventilation:

thermomètre à sonde, portable, de 4 m maximum, à dilatation, à mercure ou électrique.
Il sera placé en haut de la cellule, au moins à 30 cm de profondeur et à 1 m minimum de la paroi. Cette solution peu onéreuse et polyvalente présente l'inconvénient majeur d'être contraignante et oblige à monter au sommet de chaque cellule chaque fois que l'on veut faire une mesure.
Toutefois, ce matériel permet une automatisation partielle de l'installation pouvant être montée aisément par l'utilisateur lui-même (voir annexe 1).

Silothermométrie complète avec mesure simultanée de la température sur plusieurs points de chaque cellule. Les appareils de lecture et de commande sont regroupés sur un tableau de commande (synoptique) avec un pupitre central, et peuvent être accompagnés d'un système d'automatisation. Ce matériel est du ressort du constructeur.

Question pratique

Le ventilateur a-t-il une influence sur l'air de ventilation ?

Au cours de son passage dans le ventilateur, l'air est comprimé légèrement afin de pouvoir traverser toute la couche de grain. Cette pression est exprimée en mm de colonne d'eau (mm C.E.) ou en Pascals.

Cette compression de l'air, comme dans une pompe à vélo, a pour conséquence de le réchauffer: plus la pression est élevée plus l'air est réchauffé.

L'expérience montre que l'air se réchauffe de 1 °C pour une pression de 85 mm C.E. Ceci veut dire que pour les cas courants, le réchauffage de l'air ne dépasse pas 3 à 4 °C, mais que dans les cellules de grande hauteur (30 à 40 m) la ventilation de refroidissement est une affaire délicate car, la pression pouvant atteindre 800 mm C.E., l'air peut être réchauffé de 8 et même 10 °C.

Il faut alors utiliser, soit des installations comprenant 2 ventilateurs I un qui pousse l'air l'autre qui l'aspire de l'autre côté); soit d'autres principes de conservation.

Lorsque l'on envisage de faire fonctionner un ventilateur en aspiration, il faut s'assurer que la dépression est compatible avec la résistance de la cellule. A titre d'exemple, les plafonds de cellules rondes en béton ne résistent pas à des dépressions supérieures à 200 ou 300 mm C.E. (2.000 à 3.000 Pa).

Doc. Phénix

Le contrôle de la teneur en eau

Questions pratiques

Jusqu'à quelle humidité peut-on stocker sans séchage ?

Aucune réponse précise ne peut être donnée si on ne connaît pas les caractéristiques de l'installation et en particulier le débit spécifique "n".

Les limites ci-dessous sont valables pour un débit spécifique compris entre 16 et 20 m³/h/m³ au-dessous de 16 m³/h/m³ les limites doivent être réduites d'un demi point à un point, au dessus de 20 m³/h/m³, elles peuvent être augmentées d'un demi-point.

Si l'humidité du grain ne dépasse pas 16%
...les ventilations de refroidissement et de maintien nocturnes doivent suffire pour ramener l'humidité aux normes.

Si l'humidité du grain est comprise entre 16 et 17 %
...dès la récolte, il faut pratiquer une ventilation continue (jour et nuit) jusqu'à ce que l'humidité soit descendue à 16 %, ensuite, on effectue les ventilations de refroidissement et de maintien nocturnes.

Si l'humidité du grain est comprise entre 17 et 20 %
...dès la récolte, pratiquer une ventilation séchante avec réchauffage de l'air de quelques degrés (l'air doit être chaud et sec) à l'aide du gaz, du fuel ou de la paille. Dans ce cas, on a intérêt à ce que le débit spécifique soit important (si possible supérieur à 20 m³/h/m³). Par la suite il sera nécessaire d'effectuer les ventilations de refroidissement et de maintien nocturnes. Cette solution n'est valable que pour des hauteurs de grain inférieures à 3 m. Au-delà, il vaut mieux passer le grain au séchoir.

Si l'humidité du grain est supérieure à 20 %
...La seule solution efficace consiste à passer le grain au séchoir.

Peut-on réhumidifier le grain ?

Si un refroidissement équivaut à une perte de l'eau contenue dans le grain, l'inverse n'est pas toujours vrai.

Une réhumidification accidentelle ou voulue ne peut se faire que si l'air est très humide et plus chaud que le grain (si l'air est sec et plus chaud que le grain, il y a séchage - voir ci-dessus). Ce sont des conditions climatiques que l'on peut rencontrer au printemps lorsque la température ambiante commence à remonter.

Un tel procédé n'est pas utilisable dans la pratique en raison de la quantité d'énergie mise en œuvre, des risques de condensation et de moisissures et des faibles chances de remplir toutes les conditions favorables. A titre d'exemple, il faudrait ventiler pendant 135 heures avec un débit spécifique de 20 m³/h/m³ pour remonter l'humidité d'un lot de 13,6 à 15,2, la température de ce lot étant de 7 °C.

L'expérience se solde par une consommation de 1.500 kWh pour 500 m³ (400 qx) de grain!

Ensemble de cellules rectangulaires métalliques Doc. STOLZ

Ensemble de 3 cellules rondes métalliques Doc. PRIVE

Doc. LAW.

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