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S�chage

1. Principes g�n�raux
2. Les principaux param�tres d'un s�choir
3. Les diff�rents types de s�choirs
4. Utilisation des s�choirs
5. S�chage � basse temp�rature
6. Le crib a mais
7. Cellule s�cheuse � �pis

Au-dessus d'une certaine teneur en eau, les c�r�ales, les ol�agineux et les prot�agineux doivent �tre s�ch�s sous peine de se d�grader tr�s rapidement.

Tout grain r�colt� humide doit passer au s�choir. Ce dernier constitue un �quipement g�n�ralis� dans les installations d'organismes stockeurs. Il peut constituer un �quipement individuel dans les installations de stockage des exploitations c�r�ali�res.

Pour le ma�s et le sorgho la quantit� d'eau � �vacuer repr�sente entre le tiers et le quart de la masse de produit sec. Pour les c�r�ales � paille (bl� tendre, bl� dur, orge), les ol�agineux (colza, tournesol), r�colt�s occasionnellement humides, la masse d'eau � �vaporer est beaucoup plus faible.

Repr�sentation sch�matique du mode de fixation de l'eau dans le grain: indication approximative des limites entre les diff�rents types d'eau pour du mais a 15 �C.

1. Principes g�n�raux

Lorsque la masse de grain humide est introduite dans le s�choir, elle est soumise � l'action d'un courant d'air chaud. La temp�rature de chaque grain va augmenter jusqu'� la temp�rature de vaporisation de l'eau. Apr�s �vaporation de l'eau superficielle, cette temp�rature continue � augmenter au fur et � mesure que l'eau s'�vapore.

C'est donc dans un premier temps la zone p�riph�rique du grain qui est s�ch�e, puis elle est travers�e par l'eau situ�e de plus en plus pr�s du centre du grain. Lorsque le grain sort du s�choir il contient encore de l'eau; mais il y a un gradient d'humidit� qui va du plus sec au plus humide de l'ext�rieur vers le centre du grain.

L'eau est pr�sente sous 2 formes dans le grain:

Exemple: un s�choir d'une puissance �vaporatoire de 1000 kg d'eau/h s�che du ma�s de 35 � 15 %:

On a vu plus haut que pour avoir 1 quintal sec � 15%, il fallait introduire 1,3077 q de grain humide � 35 % donc un d�bit de 32,5 q secs/h correspond � un d�bit de 32,5 x 1,3077 = 42,5 q humides/h.

2. Les principaux param�tres d'un s�choir

Puissance ou pouvoir d'�vaporation:

C'est une caract�ristique fondamentale d'un s�choir fonctionnant dans des conditions bien d�termin�es de d�bit d'air, de temp�rature d'air chaud, de temp�rature ambiante, de nature de grain trait� et d'humidit� initiale et finale du grain.

Elle s'exprime en kilogrammes d'eau �vapor�e par heure. A partir de cette valeur et en fonction des humidit�s initiale et finale du grain, il est tr�s facile de calculer les d�bits de grain sec et de grain humide du s�choir (voir exemple ci-contre).

Puissance thermique:

C'est la quantit� de chaleur fournie par heure. Elle s'exprime en kilocalorie/h (kcal/h) ou en millithermie/h (mth/h).

Quelques formules utiles:

Hi: Humidit� initiale
Hf: Humidit� finale
Poids d'eau � enlever � 100 kg de grain humide
Poids d'eau enlever � 100 kg de grain s�ch�
Pi: Poids initial avant s�chage
Pf: Poids final apr�s s�chage

LES PERTES D'EAU AU SECHAGE

Consid�rons 100 kg de produit humide � 35 % d'humidit�. Ce produit se compose de:

kg d'eau

et de 100 - 35 = 65 kg de mati�re s�che.

S�chons ces 100 kg de produit humide afin d'obtenir un produit � 15 %.

Nous supposerons que le s�chage conserve int�gralement la mati�re s�che initiale, et que la perte de poids subit par le produit est due uniquement � l'�vaporation de l'eau.

Dans le produit � 15 %, la mati�re s�che (65 kg) repr�sentera 85 % du poids:

Nous obtenons donc la r�gle de trois suivante:

(Poids du produit � 15 % d'humidit� en partant de 100 kg � 35%)

kg

Comme nous avons suppos� la conservation int�grale de la mati�re s�che, nous avons l'�galit� suivante:

100 - 76,47 = 23,53 kg d'eau �vapor�e

(Poids � 35 d'humidit� - Poids � 15 % d'humidit� = Poids de l'eau retir�e).

Dans le raisonnement qui pr�c�de, nous sommes partis d'un produit � 35 % d'humidit� pour arriver � un produit � 15 %, le nombre de points d'humidit� retir�s au produit est donc de 35 - 15 = 20 points.

En cons�quence, la perte d'eau moyenne par quintal humide s�ch� jusqu'� 15 %, et par point est de

kg d'eau par point

C'est ce qu'on appelle la valeur moyenne du point, qui dans la pratique est arrondie � 1,2. Consid�rons maintenant non pas 100 kg de produit humide, mais 100 kg de produit sec � 15 %.

Quel est le poids du produit � 35 % dont il provient ?

Dans les 100 kg de produit sec � 15 % d'humidit�, il y a 85 kg de mati�re s�che. Dans le produit humide � 35 % ces 85 kg repr�sentent 65 % du poids.

kg de produit � 35 % d'humidit�, c'est de ce poids que proviennent les 100 kg de produit � 15 %.

Les pertes d'eau au s�chage

Rendement thermique:

C'est le rapport en pourcentage de la puissance r�cup�r�e sur la puissance fournie.

Pouvoir calorifique du combustible:

Le pouvoir calorifique inf�rieur (PCI) d'un combustible est la quantit� de calories r�ellement utilisables par unit� de poids ou de volume. il ne faut pas confondre avec le pouvoir calorifique sup�rieur (PCS) qui donne la quantit� brute de calories d�gag�es par la combustion. La diff�rence entre les deux tient compte du fait qu'une partie des calories produites sert � �vaporer l'eau provenant de la combustion et est donc perdue.

COMBUSTIBLE POUVOIR CALORIFIQUE INFERIEUR TENEUR MAXIMUM EN SOUFRE
kcal/m3 kcal/kg mg/m3
Fioul domestique 8 425 (kcal/l) 10 150 5 000 (mg/kg)
Propane 21 915 11 010 30
Butane 27 800 10 920 30
Gaz naturels:
• Lacq 8 710 11 820 10
• Groningue 7 560 9 140 10
• Alg�rie 9 440 11 240 10

D�bit sp�cifique ou d�bit de renouvellement:

C'est le volume d'air traversant un m�tre cube de grain en une heure. Dans les s�choirs continus � canaux il est de l'ordre de 1500 � 2 000 m3 d'air/heure et par m3 de grain.

Consommation thermique sp�cifique:

Elle repr�sente la quantit� de chaleur � fournir pour �vaporer 1 kg d'eau. C'est une valeur int�ressante � conna�tre car elle est directement li�e � la consommation de combustible. Il est de l'int�r�t de l'utilisateur que cette grandeur soit aussi faible que possible.

Le constructeur doit la garantir ainsi que le pouvoir d'�vaporation et le d�bit de grain sec pour des conditions bien d�finies (temp�rature d'air chaud et humidit�s du grain).

La consommation thermique sp�cifique, pour les s�choirs industriels r�cents, est de l'ordre. de 820 � 850 kcal/kg d'eau �vapor�e alors que pour la plupart des s�choirs fermiers elle varie de 900 kcal/kg d'eau �vapor�e pour les plus r�cents � 1 200 kcal/kg voire plus pour des mat�riels anciens.

Remarque: On exprime souvent la puissance d'�vaporation en points/heure. Cette unit� repr�sente le produit du d�bit de grain humide par le nombre de points de s�chage effectu�s (voir exemple ci-contre).

Exemple:

Pour les conditions cit�es plus haut - pouvoir d'�vaporation 1 000 kg d'eau/heure un d�bit de 42,5 quintaux humides/heure, un s�chage de 35 � 15 % soit 20 points d'humidit�.

La puissance �vaporatoire: 42,5 x 20 = 850 points/heure.

On peut retrouver la valeur du point en effectuant le rapport:

Le rapport 1000: 850 = 1,177 kg d'eau par point.

1 millithermie = 1 kilocalorie

1 thermie = 1 000 kilocalories

SECHOIRS STATIQUES:

Valeurs du couple d�bit sp�cifique - temp�rature pour l'obtention en fin de s�chage d'une h�t�rog�n�it� de 15 � 3 % entre les couches extr�mes de grain dans un s�choir statique.

TEMPERATURE AIR CHAUD
(�C)
DEBIT SPECIFIQUE
(m
3/h.m3 de grain)
45 2000
60 3000-3500
80 4000-4500
100 5000-6000

3. Les diff�rents types de s�choirs

Dans leur ensemble les s�choirs de type fermier sont gros consommateurs d'�nergie, soit parce que de conception ancienne, soit parce que trop petits pour prendre en compte les proc�d�s �conomiseurs d'�nergie mis au point et actuellement utilis�s sur les gros mat�riels. On les classe en trois groupes selon leur mode de fonctionnement: statique, � recirculation du grain et continu.

S�choirs statiques:

Dans un s�choir statique le grain est introduit dans l'appareil en d�but d'op�ration et n'est soumis � aucun d�placement au cours du s�chage, dans quelques cas il est anim� par un mouvement de brassage. Le produit est soumis � une ventilation chaude puis � une ventilation froide. Le grain, qui reste en place, est parcouru par un front de s�chage sous l'action de l'air chaud, ce dernier se d�place depuis la face d'entr�e de l'air chaud jusqu'� la face de sortie de l'air us�. Tant que le front de s�chage est dans la masse de grain, l'air sort satur� et les couches de grain situ�es au-del� de ce front ne s�chent pas, tandis que le grain situ� avant s�che en permanence.

De ce fait il se produit une h�t�rog�n�it� d'humidit� entre les couches extr�mes apr�s s�chage du lot. Cette h�t�rog�n�it� est fonction du couple d�bit sp�cifique-temp�rature d'air chaud. Dans la pratique les valeurs retenues sont 60 �C pour 3 000 m3/h associ�es � une �paisseur de la couche de grain de 50 cm. Cela correspond � un bon compromis entre les aspects qualitatif (h�t�rog�n�it�), quantitatif, (importance du lot) et �conomique du s�chage (pertes de charge).

Dans l'ensemble, le rendement thermique est faible et la consommation thermique sp�cifique importante (1500 � 2 000 kcal/kg d'eau �vapor�e).

Ces cases de fabrication artisanale sont en bois. Le faux fond doit avoir une inclinaison de 25 � 30 % pour retenir le grain humide et permettre un �coulement naturel du grain sec en fin de s�chage. La hauteur maximale de la couche de grain doit �tre de 30 cm sous peine d'obtenir en fin de s�chage, une forte h�t�rog�n�it� de l'humidit� du grain entre le fond et la couche sup�rieure du tas. Le nivellement de cette couche est manuel.

Ce sont des mat�riels destin�s � des quantit�s annuelles s�ch�es plus importantes. Le remplissage et la vidange s'effectuent m�caniquement par 1 ou 2 vis. Les vis de vidange servent �galement � niveler le dessus du tas en fin de remplissage.

Ces s�choirs permettent. selon les mod�les, de traiter 50 � 400 quintaux de ma�s humide par jour pour un s�chage de 35 � 15 % et cela en 2 ou 3 cycles quotidiens % cycle = remplissage + s�chage + refroidissement + vidange).

S�choir statistique a case cylindrique (Doc. Bernard).

Ce mat�riel se compose d'une cellule cylindrique standard en t�le ondul�e galvanis�e �quip�e d'un toit et d'un plancher perfor�. On leur adjoint un syst�me de brassage du grain et un g�n�rateur d'air chaud fournissant de l'air � 50-60 �C avec un d�bit sp�cifique de l'ordre de 140 m3/h par m3 de grain.

Le syst�me de brassage se compose d'un arbre horizontal plac� en haut et au centre de la cellule, anim� d'un mouvement circulaire. Sur cet arbre sont install�es une ou plusieurs vis verticales, anim�es de trois mouvements simultan�s

Au cours du s�chage, le grain situ� dans les couches basses de la cellule est ramen� en surface par le syst�me de vis verticales mobiles qui se d�placent en permanence dans la masse de grain. Le brassage doux et continu r�duit fortement les h�t�rog�n�it�s d'humidit�s. Ce syst�me adapt� au ma�s pr�sente des d�fauts pour les autres types de grain au niveau du brassage effecut� par les vis qui ne sont plus adapt�es.

S�choirs a recirculation du grain:

Ces appareils travaillent sur des lots successifs. Le s�choir est rempli de grain humide qui est recycl� en permanence dans le s�choir. Il est �vacu� lorsqu'il est sec et refroidi, le s�choir est alors � nouveau rempli pour le cycle suivant.

On distingue deux types de s�choirs fonctionnant suivant ce principe:

Dans ces appareils une vis verticale centrale assure le remplissage puis le brassage du grain par remont�e de bas en haut pendant toute la phase de s�chage; en fin de cycle elle sert � la vidange. L'air chaud sous pression est inject� au centre du s�choir et traverse la couronne p�riph�rique de grain. Le g�n�rateur d'air chaud fonctionne soit au gaz, soit au fioul domestique. Le ventilateur peut �tre entra�n� par un moteur �lectrique ou par la prise de force d'un tracteur. La consommation sp�cifique est de l'ordre de 900 � 1 000 kcal/kg d'eau �vapor�e. Etant munis de roues, ce mat�riel est d�pla�able et peut donc fonctionner en diff�rents lieux au cours de la campagne.

Il est g�n�ralement fixe, mais il existe des mod�les munis de roues donc d�pla�ables. Dans ces s�choirs le grain descend dans une colonne centrale et l'air traverse la masse de grain en passant par des canaux de distribution et de reprise noy�s dans la masse. Le grain effectue autant de passages dans la colonne qu'il est n�cessaire pour qu'il soit sec, il est repris � la base du s�choir et est remont� en t�te de colonne par un �l�vateur � godets.

Suivant les mod�les, les d�bits s'�chelonnent de 100 � 700 quintaux de ma�s humide s�ch� de 35 � 15 % en 24 heures soit 2 000 � 14 000 quintaux s�ch�s en 20 jours.

Avec ce type de mat�riel � recirculation du grain, le taux de grains cass�s augmente de 2 � 3 %, ce qui s'explique par les nombreuses manutentions. La qualit� du produit s�ch� n'est pas toujours tr�s bonne surtout � cause des temp�ratures de s�chage �lev�es pr�conis�es par les constructeurs.

S�choirs continus:

Dans ce type de s�choir le s�chage s'effectue en un seul passage, le grain entre humide en haut de la colonne et ressort sec et refroidi.

Dans cette cat�gorie on distingue trois types de s�choirs qui se d�ff�rencient par le sens d'avancement du produit:

Ces s�choirs ne sont pratiquement plus fabriqu�s. Ils sont � tablier plat horizontal sur lequel le grain s�che en couche de 30 � 40 cm en �tant brass� r�guli�rement par un agitateur � palettes. Le grain avance r�guli�rement sur le tablier et passe de la zone de s�chage � la zone de refroidissement puis tombe dans le dispositif de reprise.

Sur ce type de s�choir, le tablier est inclin� et se compose de lamelles qui se recouvrent � la fa�on de persiennes laissant passer l'air chaud. L'�paisseur de la couche de grain (15 � 20 cm) est r�gul�e par des rouleaux. L'avancement du grain sur le tablier est assur� par un convoyeur � barrettes.

Il existe deux types de s�choirs � � cascade �:

Ce syst�me permet de mieux utiliser l'air chaud qui traverse 2 fois le grain et est de ce fait mieux satur�. Certains mod�les peuvent �tre adapt�s en version mobile. Leur conception leur permet une polyvalence dans les produits � s�cher et notamment grains et fourrages. Dans ce dernier cas on les d�signe sous le nom de d�shydrateuse basse temp�rature.

Ce proc�d� nouveau en FRANCE est largement utilis� aux Etats Unis. Il a �t� mis au point et exp�riment� par l'ITCF et ENSAT (Ecole Nationale Sup�rieure d'Agriculture de Toulouse) pour les productions du Sud Ouest comme le tournesol, le soja, le sorgho et le ma�s. Il est aussi parfaitement adapt� pour les productions d'autres r�gions car ce syst�me est tr�s polyvalent. Les premiers mat�riels de ce type, de fabrication fran�aise, devraient �tre commercialis�s en 1989.

Il s'agit d'une cellule �quip�e:

Le principe de fonctionnement de ce s�choir en cellule est le suivant:

Lorsqu'une couche de grain d'environ 30 cm est s�che, la vis racleuse de vidange se met en fonctionnement et l'on �vacue la totalit� de ce grain sec situ� en fond de cellule. L'�lectroniveau enclanche alors automatiquement la manutention pour le remplissage de la cellule. Pour automatiser l'ensemble une simple minuterie r�glant le temps de fonctionnement de la vis et sa fr�quence de mise en route suffit.

Cette cellule qui sert de s�choir est bien entendu utilis�e pour le stockage classique apr�s la p�riode de s�chage.

Ce sont des s�choirs o� le grain descend par gravit�. Ils peuvent �tre install�s en ext�rieur ou dans un b�timent. Ils sont mont�s � partir d'�l�ments pr�fabriqu�s en usine et assembl�s sur place.

Ils se composent tous:

Ils diff�rent d'une marque � l'autre essentiellement par:

Prince de s�chage par canaux noy�s (Doc. Law).

Principe de s�chage par colonne � persiennes (Doc. Omnium).

Sch�ma de principe d'un s�choir continu vertical gamme CNA (Doc. Omnium).

4. Utilisation des s�choirs

4.1 S�chage du ma�s
4.2 S�chage du bl� de meunerie
4.3 S�chage de l'orge de brasserie et des semences
4.4 S�chage des ol�agineux
4.5 S�chage des prot�agineux

4.1 S�chage du ma�s:

M�thode classique (s�chage conventionnel).

Cette m�thode consiste � effectuer le s�chage et le refroidissement du grain en un seul passage. C'est de beaucoup la m�thode la plus utilis�e, toutefois on peut lui reprocher son manque de souplesse car elle constitue un goulot d'�tranglement lorsque la capacit� de r�colte des moissonneuses batteuses d�passe le d�bit du s�choir.

Plusieurs attitudes peuvent �tre prises pour r�soudre ce probl�me:

S�chage en deux passages dans le m�me s�choir avec stockage interm�diaire de 15 jours � 1 mois par la ventilation.

Cette m�thode consiste � s�cher le ma�s jusqu'� 22-25 % d'humidit� lors d'un premier passage au s�choir, puis le conserver 15 jours � 1 mois sous ventilation et finir de le s�cher lors d'un deuxi�me passage au s�choir.

Cette m�thode, qui offre l'avantage de permettre une augmentation de la capacit� de s�chage de l'ordre de 60 � 70 %, n�cessite une installation de ventilation adapt�e au ma�s � demi-sec �, c'est-�-dire disposant d'un d�bit sp�cifique de 40 � 50 m3/h par m3 3 de grain. Elle pr�sente cependant les inconv�nients suivants: doublement des op�rations de manutention, d'o� accroissement des risques de casse et l�g�re perte de mati�re s�che par respiration ainsi qu'en t�moigne le diagramme ci-contre. De plus, la dur�e de stockage, � l'�tat � demi-sec �, sans alt�ration d�pend de la temp�rature ext�rieure et de la teneur en eau interm�diaire du ma�s.

Refroidissement lent diff�r� ou � dryeration �:

En dryeration, le refroidissement du grain n'a plus lieu dans le s�choir, mais dans un ensemble de cellules pr�vues � cet effet et �quip�es d'une ventilation sp�ciale.

Le proc�d� comprend 4 �tapes successives:

Pour obtenir le meilleur effet de s�chage plusieurs conditions doivent �tre satisfaites:

Principe de la m�thode de s�chage par dryeration (Doc. ITCF).

Avantages escompt�s de cette m�thode:

A temp�rature de s�chage identique, la qualit� technologique d'un mais est meilleure en dryeration qu'en s�chage classique.

Probl�mes pratiques pos�s par la mise en place du proc�d� de dryeration:

Pour r�aliser ce cycle de travail, il existe de nombreuses solutions qui d�pendent du nombre et de la capacit� des cellules que l'on peut r�server � la dryeration. Dans tous les cas il faut �tablir un diagramme du cycle de travail qui respecte les dur�es pr�conis�es plus haut (10 heures de ressuyage et 12 � 15 de ventilation).

L'�l�vateur de reprise du grain chaud et humide est aussi soumis � ces bu�es, et il est conseill� en fin de campagne de s�chage de le s�cher en lui faisant v�hiculer du grain sec.

Dur�e de conservation du ma�s demi-sec (d'apr�s Steele et Saul, Univ, Iowa, USA).

Dryeration: refroidissement sur 4 cellules (Doc. ITCF).

Dryeration: refroidissement sur 2 cellules (Doc. ITCF).

4.2 S�chage du bl� de meunerie:

Le s�chage du bl� �tant occasionnel, on utilise les m�mes s�choirs que pour le ma�s moyennant quelques r�glages pr�alables:

Lorsque la manutention a un d�bit insuffisant pour suivre le d�bit du s�choir, il faut baisser la temp�rature de l'air chaud jusqu'� ce qu'il y ait concordance entre la capacit� du s�choir et les d�bits de manutention.

Le traitement thermique du bl� humide (18 % et plus de teneur en eau) par s�chage � temp�rature mod�r�e (jusqu'� 90�C) est b�n�fique pour la qualit� boulang�re. A temp�ratures plus �lev�es il y a d�gradation de la qualit�.

4.3 S�chage de l'orge de brasserie et des semences:

Pour ces produits le principal crit�re qualitatif � respecter est le maintien du pouvoir germinatif. La temp�rature de l'air chaud doit �tre limit�e � 40 - 42 �C pour ne pas d�truire le germe.

4.4 S�chage des ol�agineux:

Il est possible de s�cher ces graines sans alt�rer la qualit� de l'huile avec des temp�ratures de l'air de l'ordre de 65 � 70 �C.

Il faut dans le cas du colza et du tournesol diminuer le d�bit d'air des ventilateurs pour �viter les envolements de grain dans la chambre d'air us�.

Un probl�me particulier au tournesol est souvent �voqu�, il s'agit des incendies de s�choir. Ces accidents sont favoris�s par l'accumulation de poussi�res et de coques dans certains endroits du s�choir, en effet ces d�chets une fois port�s � l'�tat anhydre sont tr�s facilement inflammables; il suffit donc qu'une escarbille provenant du br�leur soit v�hicul�e par l'air de s�chage et vienne percuter un bouchon ou un amas de poussi�re pour qu'un incendie se d�clare. Pour diminuer fortement ce risque d'incident il est indispensable de pr�nettoyer le grain avant son introduction dans le s�choir et d'�viter un pr�stockage humide trop long (24 heures maximum). Avant de mettre en marche le s�choir, faire fonctionner la ventilation une demi-heure pour �liminer les gaz produits par la respiration ou la fermentation du grain en attente de s�chage.


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