S�cher des Produits Alimentaires. Techniques, Proc�d�s, �quipements. (GRET, 1995)

S�cher des Produits Alimentaires. Techniques, Proc�d�s, �quipements. (GRET, 1995) Premi�re partie: L'environnement d'une activit� de s�chage Chapitre I: L'�volution des pratiques de s�chage L'int�r�t du s�chage des produits alimentaires Quelques enseignements et �l�ments de m�thode tir�s des exp�riences pass�es Les voies actuelles de la recherche Chapitre II: La fili�re de s�chage. Du produit frais � la consommation du produit s�ch� D�finir une fili�re de s�chage La pratique du s�chage Des conseils pour la consommation des produits secs Fiches produits Chapitre III: Avant tout' bien d�finir le projet Pr�sentation des diff�rents syst�mes de s�chage �tablir le cahier des charges � partir d'une analyse d�taill�e de la fili�re Une m�thode pour appr�cier un syst�me de s�chage

S�cher des Produits Alimentaires. Techniques, Proc�d�s, �quipements. (GRET, 1995)

Premi�re partie: L'environnement d'une activit� de s�chage

Chapitre I: L'�volution des pratiques de s�chage

L'int�r�t du s�chage des produits alimentaires

UNE TECHNIQUE ANCESTRALE BIEN IMPLANT�E DANS LES PAYS DU SUD

La technique du s�chage des denr�es alimentaires est la plus r�pandue et la plus ancienne des m�thodes de conservation des produits p�rissables . Son usage est commun�ment partag� de par le monde pour la conservation des c�r�ales et l�gumineuses.

Pour les autres produits (viande, poisson, l�gumes, fruits), la diff�rence de contexte socio-�conomique a permis, dans les pays industrialis�s, l'�mergence de nouveaux modes de conservation avec notamment la mise en place de cha�nes du froid, relay�e par l'implantation g�n�ralis�e de r�frig�rateurs et de cong�lateurs chez le consommateur.

Le producteur (transformateur) des pays du Sud, afin de conserver sa production non vendue ou non consomm�e en frais, doit pouvoir disposer d' une technique performante, facilement ma�trisable et peu co�teuse au regard de sa capacit� d'investissement. Le s�chage traditionnel, dit � l'air libre, reste une solution �conomiquement apte � r�pondre � ses attentes. Il pr�sente toutefois des inconv�nients importants, d'o� l'int�r�t des techniques et pratiques am�lior�es.

EN QUOI CONSISTE LE S�CHAGE ?

Il s'agit, pour r�duire fortement les r�actions diverses participant � la d�composition de l'aliment, d' extraire une part importante de l'eau contenue dans le produit. Cette eau est �limin�e par �vaporation dans l'air environnant. Pour cela, il faut fournir de l'�nergie (�nergie d'activation) et, gr�ce � cette �nergie, faire en sorte que cette eau migre au sein du produit, se transforme, en surface, en vapeur d'eau et soit entra�n�e par l'air ext�rieur.

O� trouver cette �nergie? Suivant les conditions climatiques locales, il est fait appel soit au soleil et/ou au vent chaud, soit � la chaleur d'un foyer � combustion.

Bien s�cher, c'est pouvoir ma�triser trois param�tres fondamentaux:

- l'�nergie thermique apport�e qui chauffe le produit et provoque la migration de l'eau vers la surface et sa transformation en vapeur d'eau;

- la capacit� de l'air environnant (appel� aussi air d'entra�nement) � absorber la vapeur d'eau d�gag�e par le produit. Cette capacit� d�pend du pourcentage de vapeur d'eau d�j� contenue dans l'air avant son arriv�e dans le s�choir et de la temp�rature � laquelle il a �t� port�;

- la vitesse de cet air au niveau du produit qui, surtout en d�but de s�chage, doit �tre �lev�e (jusqu'� une certaine limite) de mani�re � acc�l�rer l'entra�nement de la vapeur d'eau.

Il faut pouvoir s�cher suffisamment rapidement (pour �viter le pourrissement du produit) mais pas trop vite (une cro�te risque alors de se former en surface) ni � trop haute temp�rature (le produit se d�nature, noircit).

Il faut aussi, pour bien conduire l'op�ration de s�chage, prendre en compte les caract�ristiques du produit frais (on ne s�che: pas un poisson gras comme un l�gume-feuille), se demander quelles doivent �tre celles du produit final (texture, couleur, go�t sp�cifique).

Bien ma�triser un processus de s�chage, c'est aussi contr�ler la qualit� des produits frais et sec, � l'amont et � l'aval du s�chage lui-m�me (approvisionnement en produits frais, tri de ces produits, parage, pr�traitements, stockage aval, contr�le du produit sec, �ventuelle incorporation d'agents de saveur et de conservation, conditionnement, stockage amont, �ventuellement cha�ne de distribution...).

PRINCIPAUX ENJEUX LI�S AU S�CHAGE

Les processus de conservation qui r�sultent des pratiques traditionnelles de s�chage sont sophistiqu�s. Il faut absolument se garder de minimiser des savoir-faire et des techniques qui ont su s'adapter et tirer parti des contraintes du milieu. Il est toutefois toujours possible d'am�liorer les pratiques et les outils du s�chage pour mieux s'adapter aux nouvelles exigences de qualit� du produit final.

Les limites du s�chage traditionnel � l'air libre

La forte implantation du s�chage traditionnel � l'air libre repose sur:

- la bonne ma�trise locale de cette technique;

- l'absence d'outillages, d'�quipements on�reux;

- le faible co�t final et la bonne acceptation du produit s�ch� obtenu.

Mais en contrepartie le s�chage traditionnel pr�sente des inconv�nients:

- la forte d�pendance vis-�-vis des conditions climatiques. S�cher un produit en saison s�che (air sec et chaud, fort rayonnement solaire) donne de bons r�sultats. Mais d�s l'arriv�e de la saison des pluies, ou lors d'une d�gradation momentan�e des conditions climatiques, le s�chage � l'air libre s'av�re inop�rant et les pertes sont importantes;

- la faible qualit� nutritionnelle et microbiologique du produit s�ch�, ainsi que ses caract�ristiques parfois m�diocres de go�t, d'aspect, voire d'odeur. Les effets cumul�s d'une exposition directe au soleil (perte en vitamines, brunissement), d'activit�s enzymatiques (d�structuration du produit) et du d�veloppement microbien (risque de pr�sence d'�l�ments pathog�nes) donnent un produit de pi�tre qualit�. Il est d'ailleurs g�n�ralement consomm� en sauce (tomate, oignon, chou, l�gumes-feuilles...), pour le go�t qu'il apporte. Le plus souvent, le produit n'est pas suffisamment valoris� pour pouvoir atteindre de nouveaux march�s (milieu urbain, export) et sa dur�e de conservation ne permet pas la constitution de stocks assurant une s�curit� alimentaire en p�riode creuse;

- la mauvaise protection face aux nuisibles. Le s�chage � l'air libre sans syst�me de protection efficace expose le produit � toutes sortes d'attaques ext�rieures (pr�l�vements par les rongeurs, infestation par les insectes, etc.);

- l'importance du temps que n�cessite cette pratique. Les personnes charg�es du s�chage emploient une grande partie de leur temps en pr�paration, manipulation, protection contre les nuisibles...

Les cons�quences sont multiples:

- dur�e de conservation r�duite et pertes importantes;

- manque d'un moyen de conservation fiable et de circuits de distribution appropri�s;

- risques de d�ficit en produits vitamin�s particuli�rement chez les enfants, notamment en p�riode de culture uniquement.

Des enjeux nouveaux, li�s � l'apparition de nouveaux march�s

Des �tudes de march� r�centes, notamment en Europe, ont mis en �vidence une demande importante en produits tropicaux s�ch�s (fruits, condiments).

L'approche de ces march�s porteurs suppose tout � la fois des qualit�s de produits r�pondant � des normes tr�s rigoureuses et des niveaux d'approvisionnement tels que cela n�cessiterait la mise en place, dans les pays du Sud, d'unit�s de s�chage semi-industrielles. Les enjeux sont multiples: cr�ation d'emplois, apport de devises, valorisation de produits dont la production locale est parfois exc�dentaire (mangue par exemple). Il ne faut toutefois pas se cacher que l'acc�s � ces march�s demeure difficile.

Le d�veloppement acc�l�r� de l'urbanisation dans les pays du Sud a par ailleurs modifi� consid�rablement les termes de la demande de produits alimentaires, en particulier:

- la demande pour les produits vitamin�s ou prot�ines a fortement augment�, du fait de l'apparition de nouveaux cr�neaux de consommation et de l'apparition de nouvelles couches sociales;

- pour les m�mes raisons, il y a une demande pour une diversit� dans l'alimentation.

Le produit sec peut r�pondre en partie � de telles attentes.

Par ailleurs, le d�veloppement parfois spectaculaire de la demande urbaine en produits p�rissables tels que les fruits et les l�gumes frais modifie aussi les modalit�s de leur production, qui a sensiblement augment� en volume dans de nombreux pays. Mais, du fait des difficult�s de r�guler l'�quilibre de l'offre et de la demande de tels produits, ils sont souvent surabondants en p�riode de pleine r�colte. Le s�chage peut �tre un moyen efficace de mieux r�partir dans le temps leur offre.

Quelques enseignements et �l�ments de m�thode tir�s des exp�riences pass�es

Face � ces enjeux et en r�ponse � de multiples sollicitations de la part des partenaires locaux (groupements villageois, associations locales, structures de recherche, organismes internationaux, pouvoirs publics, promoteurs...), de nombreux programmes de promotion de pratiques de s�chage am�lior�es ont �t� lanc�s, avec des r�sultats in�gaux.

De ces exp�riences l'on peut tirer quelques enseignements, cerner les �cueils � �viter, dresser une m�thodologie d'action et dessiner les voies d'une recherche-action en la mati�re.

SE GARDER DES APPROCHES TROP TECHNICISTES

Combien de s�choirs tous plus ing�nieux les uns que les autres sont en train de finir paisiblement leurs jours dans un coin d'atelier, sur le terrain vague d'un groupement villageois. Le mythe de l'intervention technologique a conduit � une s�rie d'�checs. C'est ainsi qu'ont �t� con�us et r�alis�s des objets de laboratoire, lesquels se sont vite av�r�s incompatibles avec le contexte d'application.

Il y a encore un travail de conception et de mise au point d'outils de s�chage � faire, mais � condition de respecter une m�thodologie de recherche interactive et des cahiers des charges qui mettent au moins au m�me niveau, les aspects culturels, sociaux, �conomiques et les performances techniques (rendement thermique de s�chage), surtout pour un s�choir � usage domestique.

Parmi les multiples prototypes, il y en a peu qui puissent servir de r�f�rence pour une action de diffusion de s�choirs.

Dans un rapport sur les s�choirs solaires diffus�s au Sahel ⁽¹⁾ en 1988, seuls trois s�choirs de petite taille ont �t� retenus pour faire l'objet d'une diffusion massive pour le s�chage domestique. Force est de constater qu'en 1995, la liste ne s'est pas beaucoup allong�e.

⁽¹⁾ CEAO/CILSS/CRES, Madibo Diko, 1988. objectifs pr�cis �tablis au cas par cas. Prenons l'exemple d'un s�choir familial destin� � une zone rurale d'un pays en d�veloppement. Ce s�choir devra �tre:

On peut avancer plusieurs raisons � cette succession d'�checs:

· am�liorer l'outil ne r�sout pas tous les probl�mes, il faut pr�voir des mesures d'accompagnement. Face � des pertes de produits apr�s r�colte, � des probl�mes de qualit� ou de d�bouch�s pour des produits secs, les personnes concern�es pensent souvent qu'un outil plus perfectionn� permettra de tout r�soudre. Mais un outil ne repr�sente une solution que si sa diffusion est correctement faite, ce qui signifie, pour un nouveau s�choir:

- former les fabricants, contr�ler l'homog�n�it� et la qualit� de sa fabrication, assurer un r�seau de maintenance;

- pr�voir le cas �ch�ant, des syst�mes de cr�dit adapt�s, pour faciliter les investissements;

- former les utilisateurs.

· les approches produit/consommateur/march� ont �t� trop n�glig�es. Il faut adapter les produits aux diff�rentes cat�gories de consommateurs, �laborer des guides de recettes, am�liorer le conditionnement des nouveaux produits pour une meilleure pr�sentation/conservation, assurer leur promotion;

· les r�seaux d'information, bases de donn�es ouvertes au plus grand nombre font d�faut. Un organisme ou un consultant abordant pour la premi�re fois la probl�matique du s�chage a tendance � raisonner de la mani�re suivante: si la pratique du s�chage n'est pas suffisamment utilis�e ou performante, il faut inventer un nouveau s�choir. Et l'on est reparti dans une s�rie d'exp�rimentations d�j� faites par ailleurs, ce qui �quivaut � une perte de temps lorsque cela n'aboutit pas directement � une impasse technologique;

· les �l�ments devant servir � la d�finition d'un s�choir ne sont pas tous pris en compte. La mise au point d'un s�choir ne doit pas servir � mettre en valeur la ma�trise technique de son inventeur mais r�pondre au mieux � des

- individuel;

- adapt� et appr�ci� par les femmes, qui en sont les principales utilisatrices (formes, dimensions, maniabilit�, simplicit� d'utilisation...);

- fiable et r�sistant;

- d'entretien faible ou nul;

- reproductible en mat�riaux locaux;

- utilisable pour des produits diff�rents;

- abordable pour une famille rurale...

Chaque facteur a son importance. Il n'y aura pas d'appropriation d'un s�choir, m�me peu co�teux, s'il faut changer r�guli�rement sa couverture plastique, si un coup de vent le renverse et le d�t�riore.

La conception et la mise au point d'un s�choir ne constituent qu'une partie d'un programme de promotion du s�chage. Pour apporter des r�ponses satisfaisantes, il faut �tre innovant et � l'�coute des diff�rents acteurs (ce qui va souvent de pair) sur chaque volet du programme.

BIEN D�FINIR LES GRANDS OBJECTIFS

Avant toute chose, il est n�cessaire de savoir quels sont les objectifs vis�s, et donc les pratiques concern�es, car cela conditionnera la conception du s�choir, s'il y a lieu, et les diverses mesures d'accompagnement pour l'am�lioration des pratiques.

S�cher pour vendre ou pour consommer la production

Avant de conclure sur l'opportunit� d'une am�lioration ou d'une introduction d'outils de s�chage, il faut se poser la question suivante: l'objectif est-il d'accro�tre la vente de produits secs, voire d'introduire une nouvelle activit� �conomique ou surtout de limiter les pertes apr�s une r�colte destin�e � l'autoconsommation et donc, �ventuellement, vendre quelques exc�dents de produits secs?

Dans le premier cas, l'outil doit �tre con�u, en r�ponse aux besoins du producteur-commer�ant comme un outil de production permettant d'assurer la satisfaction du consommateur. Dans le second cas, il s'agit de penser un outil en r�ponse aux besoins du producteur-consommateur qui cherche � limiter les pertes en s�chant les produits frais non consomm�s non vendus. Il faut alors raisonner en termes de services rendus et non en termes strictement commerciaux. On ne demande pas � son r�frig�rateur de procurer des revenus.

Un syst�me pour conserver ou pour raffiner le produit

On verra par la suite que l'on ne con�oit pas n�cessairement un s�choir destin� � am�liorer la conservation pour des besoins domestiques comme un s�choir a finalit� commerciale. Ce dernier doit permettre d'obtenir des produits de qualit� sup�rieure, raffin�s, par rapport � ceux s�ch�s traditionnellement:

- un syst�me de conservation � usage domestique sera certainement plus rustique, son r�le sera d'amener le produit � un taux d'humidit� relativement bas avec une bonne qualit�, l'aspect final (brunissement, cro�tage, h�t�rog�n�it�...) ayant moins d'importance et le co�t du s�choir �tant d�terminant;

- un syst�me visant � raffiner un produit destin� � la vente n�cessitera un contr�le plus fin des divers param�tres de: s�chage. Il devra permettre de d�finir l'allure id�ale permettant d'obtenir un produit qui soit non seulement stabilis� mais qui, de plus, pr�sente des caract�ristiques (go�t, ar�me, couleur, texture, forme...) propres � satisfaire la client�le vis�e. Le co�t du s�choir est de moindre importance (un s�choir plus performant, �ventuellement plus cher, permettra de vendre un produit de meilleure qualit�, donc plus cher).

Un usage domestique, artisanal ou semi-industriel

Une conception appropri�e du s�choir est aussi fonction du type d'utilisateur (culture, habitudes, sexe, connaissances techniques, mode d'organisation...):

- pour un usage domestique, les notions de facilit� d'emploi, d'entretien, de poids, d'esth�tique vont �tre mises en avant, le s�choir �tant le plus souvent utilis� par les femmes;

- dans un contexte artisanal, semi-industriel, ce sont les questions de quantit� et de qualit� des produits s�ch�s qui priment. Les utilisateurs devront alors apprendre � utiliser et � g�rer ce s�choir au m�me titre que pour n'importe quelle autre activit� �conomique.

BIEN CONNA�TRE LES CONDITIONS DE PRODUCTION AGRICOLE

Il est particuli�rement important de bien conna�tre les conditions de production (organisation du travail, p�riodes de r�colte, rendements, etc.) ainsi que les qualit�s et quantit�s produites.

BIEN CONNA�TRE LES MODES DE CONSOMMATION ET LES MARCH�S

Lorsqu'il s'agit de d�velopper une fili�re �conomique, les r�gles fondamentales sont:

- d'adapter le produit au go�t du consommateur;

- d'obtenir un co�t de production compatible le prix auquel le produit pourra �tre vendu;

- de promouvoir le produit;

- d'assurer sa distribution.

Pour les produits s�ch�s des pays en d�veloppement, on peut distinguer trois grands types de march�s:

- le march� local sur lequel s'�coulent les produits s�ch�s traditionnellement, souvent caract�ris�s par leur courte dur�e de conservation et leurs faibles qualit�s de go�t et d'aspect, mais vendus � un prix tr�s bas;

- le march� urbain national pour lequel le produit doit �tre mieux pr�sent� et avoir des qualit�s finales acceptables pour une client�le plus exigeante, mais pr�te � payer plus cher pour ce type de produit;

- le march� hors du pays producteur et vers les pays du Nord pour lequel le produit doit �tre homog�ne et respecter des normes qualitatives tr�s rigoureuses. On distingue alors une grande vari�t� de modes de commercialisation (en tant que produit fini ou interm�diaire, int�gr� ou non � d'autres aliments, visant une client�le bien d�finie...). On sait qu'atteindre ces march�s se r�v�le tr�s difficile..

D�FINIR UNE STRAT�GIE DE DIFFUSION IDES S�CHOIRS

Il ne suffit pas de disposer d'un mod�le adapt� aux besoins et ayant fait ses preuves pour le voir s'autodiffuser rapidement. Tout outil technologique, aussi simple soit-il, demande que des actions d'encadrement soient mises en œuvre pour accompagner sa diffusion et permettre une modification p�renne des pratiques.

Pour d�passer le stade du prototype ou de la dizaine d'exemplaires, c'est une d�marche indispensable.

Les voies actuelles de la recherche

Depuis une trentaine d'ann�es, de multiples travaux ont �t� men�s dans les diff�rents domaines techniques de la pratique du s�chage:

- mise au point de s�choirs;

- traitement des produits;

- d�termination d'allures de s�chage;

- m�thodes de conditionnement...

En ce qui concerne la mise au point des s�choirs, il reste encore des am�liorations et des adaptations � faire (utilisation de sels dessinateurs, am�lioration des couvertures transparentes � co�t faible, stockage thermique...). Comme on l'a vu pr�c�demment, il faut, afin d'apporter la meilleure r�ponse possible, opter syst�matiquement pour une recherche interactive impliquant les personnes concern�es. Les m�thodologies de recherche dans ce domaine ont �volu� (association aux recherches de socio-�conomistes...).

Le d�veloppement de la pratique du s�chage se fera aussi gr�ce � la r�alisation de transferts scientifiques en direction des universit�s des pays en d�veloppement. L� aussi, une nette �volution se dessine: de la recherche fondamentale sans grand rapport avec les besoins du pays, on s'oriente vers une recherche plus appliqu�e. La promotion du s�chage am�lior� dans les pays du Sud passe par un soutien des organismes de recherche locaux, en leur fournissant le mat�riel ad�quat (boucle de s�chage...) pour apporter les informations adapt�es aux contextes: d�termination des allures de s�chage «id�ales » pour les produits locaux, conditionnements sp�cifiques...

Chapitre II: La fili�re de s�chage. Du produit frais � la consommation du produit s�ch�

D�finir une fili�re de s�chage

On d�signe par fili�re l'ensemble du parcours suivi par un produit, de sa production � sa consommation, en passant par sa transformation et sa commercialisation, et ce pour une utilisation donn�e. La fili�re diff�re si le produit est consomm� frais directement apr�s r�colte, ou s'il subit une transformation pour une conservation de plus ou moins longue dur�e (pasteurisation, d�shydratation, transformation en jus, confiture, etc.), s'il est destin� � l'alimentation humaine ou animale, etc.

On parle de fili�re de s�chage lorsque le principal proc�d� de conservation utilis� est le s�chage.

DESCRIPTION D'UNE FILI�RE DE S�CHAGE

Pour un m�me produit, il y a plusieurs fili�res de transformation possibles. Il conviendra en premier lieu d'op�rer un choix entre les diff�rentes possibilit�s existantes, le s�chage am�lior� en est une parmi beaucoup d'autres. En s'en tenant au s�chage, il existe, ensuite, diverses qualit�s de produit. � chaque qualit� correspond une gamme de client�le, un mode de consommation, un r�seau de distribution, un mode de commercialisation, etc.

L'analyse du « cahier des charges » du projet envisag� ( cf. chapitre III) permettra de pr�ciser la fili�re requise. Il est donc important de bien appr�hender les composantes d'une fili�re de s�chage. Pour en faire une premi�re description, il faut consid�rer le produit et les diff�rentes �tapes qu'il va devoir franchir avec tous les �l�ments de contexte.

Le produit

Quatre sortes d'informations doivent �tre prises en compte pour d�terminer la qualit� qu'il est possible et souhaitable d'atteindre:

- donn�es relatives � la production agricole. Pour chaque produit et chaque vari�t�, on doit conna�tre les p�riodes de culture/r�colte ainsi que les quantit�s disponibles au niveau local, dans les zones voire les pays environnants. On �tablit ainsi un calendrier de r�colte;

- donn�es relatives � la nature du produit et � son comportement au s�chage. Chaque produit a ses propres caract�ristiques (teneur en eau initiale, �tat de maturation, texture, comportement au s�chage, fragilit� par rapport aux attaques ext�rieures, pH...). De la nature du produit d�pendra le choix du mod�le de s�choir adapt� � son traitement, le processus de s�chage � suivre, les additifs �ventuels � utiliser pour une meilleure conservation, ainsi que le mode de conditionnement le plus appropri�;

- informations relatives au contexte �conomique. Le s�chage est particuli�rement int�ressant si l'on peut disposer de grandes quantit�s de produits frais, � bas prix. Qu'il s'agisse de rentabiliser son s�choir (vente diff�r�e) ou d'assurer sa s�curit� alimentaire (consommation diff�r�e), il est important de conna�tre le prix de vente du produit frais, les quantit�s en vente, les vari�t�s disponibles, la situation du march�, etc.;

- informations relatives au contexte sociologique. Il s'agit ici de consid�rer le degr� d'acceptation d'un produit alimentaire dans une soci�t� donn�e. Celui-ci est souvent li� � l'anciennet� de son implantation. L'approche est diff�rente s'il s'agit d'un produit traditionnellement cultiv� et ou s'il s'agit d'un produit nouveau (produit mara�cher en zone sah�lienne, par exemple) pour lequel les habitudes culinaires sont en cours d'assimilation ou subissent une modification.

La pratique du s�chage

La « fili�re s�chage » fait appel au s�chage comme proc�d� de transformation. Celui-ci se d�compose en plusieurs phases comprenant, outre le s�chage proprement dit, la pr�paration, le pr�traitement et le conditionnement du produit. Ces diff�rentes �tapes sont bri�vement d�crites ci-apr�s. Elles seront pr�sent�es plus en d�tail dans la partie suivante.

LA PR�PARATION DES PRODUITS AVANT S�CHAGE

Le lavage permet d'enlever les souillures et une grande partie des micro-organismes superficiels. L'eau doit �tre propre et assainie, sans quoi le r�sultat sera l'inverse de celui escompt�.

Le triage permet de s�lectionner les produits en bon �tat et pas trop m�rs, qui supporteront l'attente d'�tre en phase avanc�e du s�chage pour n'�tre plus alors susceptibles de se d�grader.

Le d�coupage en d�s, tranches, lamelles ou filets facilite le s�chage. Pour les produits �pais, cette op�ration est indispensable sinon le s�chage se fait trop lentement et l'inhibition des micro-organismes risque d'�tre incompl�te.

Le pr�traitement a pour but d'am�liorer la conservation, le go�t ou l'apparence du produit. Il permet en particulier d'adapter les produits � la demande. Il se pratique de diff�rentes mani�res (le blanchiment, la sulfuration, le sucrage, le salage, le fumage, etc.). Elles sont abord�es au chapitre VII.

LA CONDUITE DU S�CHAGE

Le s�chage augmente la dur�e de conservation du produit mais modifie sa qualit�: aspects, texture, go�t, composition nutritionnelle. L'appr�ciation de la qualit� des produits d�pend fortement des habitudes alimentaires des consommateurs. Telle caract�ristique pourra �tre rejet�e ici et au contraire appr�ci�e l�.

Les crit�res � retenir sont fonction de la nature m�me du produit et de l'usage qui doit en �tre fait: pour les fruits s�ch�s, par exemple, il s'agira surtout de la teneur en vitamines et de l'aspect, pour le cacao de l'ar�me...

Les d�gradations du produit sont principalement li�es � la dur�e et � la temp�rature de s�chage. Pour chaque produit, on peut d�finir une temp�rature maximale admissible (Tm) qu'il est recommand� de ne pas d�passer. Les « coups de chaleur » brefs, pratiquement in�vitables en s�chage solaire, sont cependant tol�rables.

Une temp�rature �lev�e pendant un certain temps entra�ne en particulier deux r�actions qui seront pr�cis�es au chapitre IV (le brunissement non enzymatique et le cro�tage), qui entra�nent une d�gradation de la qualit� du produit, et pour la deuxi�me peut emp�cher le s�chage de se poursuivre correctement.

Les autres modifications peuvent concerner la perte d'ar�mes, la destruction de vitamines ou la d�naturation des prot�ines...

CONDITIONNEMENT ET STOCKAGE APR�S LE S�CHAGE

Le conditionnement doit bien s�r �tre r�alise le plus rapidement possible de mani�re � limiter les contaminations (poussi�re, microbes...). Il est effectu� d�s que les produits sortant du s�choir sont refroidis.

Outre l'incitation � la vente et l'information du consommateur (quantit�, date de fabrication, etc.), l'emballage du produit doit permettre de remplir deux fonctions essentielles:

- prot�ger le produit contre les souillures (microbes, insectes, poussi�res...), contre la vapeur d'eau, la lumi�re, contre l'oxyg�ne pour les produits gras, et contre les d�t�riorations. physiques;

- faciliter la manutention, pour le transport et le stockage du produit.

Le choix des mat�riaux utilis�s pour le conditionnement d�pend:

- de la nature de l'aliment;

- des conditions de stockage et de manutention (temp�rature, humidit�, risques de d�t�rioration physique...);

- des propri�t�s protectrices des mat�riaux;

- de sa facilit� d'emploi;

- de sa disponibilit� et de son co�t sur les march�s locaux.

Des conseils pour la consommation des produits secs

L�GUMES ET C�R�ALES

Trempage

On recouvre d'eau froide et on laisse tremper pour que le produit reprenne l'eau perdue lors du s�chage. Un trempage d'une demi-heure � deux heures donne un produit acceptable. Un trempage de deux � six heures donne un produit plus tendre. On rajoute de l'eau au fur et � mesure que celle-ci est absorb�e par le produit, de fa�on � ce que celui-ci ne soit jamais � l'air libre.

Cuisson

On cuit les produits dans l'eau de trempage car celle-ci contient les sels min�raux utiles � l'organisme humain. On ajoute de l'eau au fur et � mesure de la cuisson. On peut faire cuire les tomates, choux et l�gumes verts s�ch�s sans trempage pr�alable. La cuisson est arr�t�e lorsqu'ils sont tendres.

Assaisonnement

Au cours du s�chage, les l�gumes perdent beaucoup de leur saveur. Il est recommand� de les relever avec de l'ail, oignon et autres herbes.

FRUITS

Les fruits secs peuvent �tre consomm�s tels quels ou cuits (un trempage pr�alable est possible). Habituellement, on rajoute 1/4 de tasse de sucre par tasse de fruit sec. Le sucre doit �tre rajout� en fin de cuisson pour qu'il n'emp�che pas la r�absorption de l'eau par le fruit. Quelques grains de sel aident � retrouver la douceur du fruit. On peut ajouter du jus de citron, orange ou pamplemousse: cela augmente la saveur et permet d'ajouter de la vitamine C.

Fiches produits

Chaque produit r�agit diff�remment au s�chage. Il existe, de ce point de vue, plusieurs grandes familles, fonction des caract�ristiques intrins�ques des produits consid�r�s (forme, capillarit�, homog�n�it�, teneur en sucre, en sels min�raux, �tat de maturit�...). En leur sein, les diverses vari�t�s pr�sentent elles-m�mes des diff�rences de comportement au s�chage.

Les fiches fournissent des informations de base concernant le traitement � appliquer aux produits les plus couramment s�ch�s:

- la pr�paration avant s�chage;

- les caract�ristiques du processus de s�chage (les humidit�s sont donn�es en base humide);

- l'utilisation du produit s�ch�.

Liste des fiches produits

Viande
Poisson

Bl�, ma�s, mil et sorgho
Abricot et p�che
Banane
Mangue et papaye

Chou
Gombo
Haricot vert
Oignon
Piment et poivron
Pomme de terre
Tomate
Carotte

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. D�coupage de la viande au choix:

- en morceaux cubiques de 2 � 3 cm de c�t�
- en lani�res fines rie 1 � 1,5 cm d'�paisseur

2. Mettre directement dans le s�choir, un pr�traitement pr�alable est possible:

- fumage et/ou salage
- trempage pendant 1 minute dans une solution saline satur�e � �bullition

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Nettoyer la viande avec de l'eau si n�cessaire.

- Laisser tremper � froid ou � chaud.

- Laisser mijoter. La viande peut �tre dor�e � la po�le auparavant.

OBSERVATIONS

1. La viande est un produit assez difficile � s�cher car elle est facilement alt�rable par les micro-organismes.

2. �viter les viandes jeunes qui donnent un produit s�ch� de qualit� m�diocre. Les viandes vieilles sont plus dures apr�s s�chage et plus faciles � conserver.

3. Pr�f�rer des viandes maigres et enlever la graisse quand c'est possible afin de limiter le rancissement de la viande apr�s s�chage.

4. Le choix du salage, du fumage d�pend fortement des go�ts et des habitudes culinaires des consommateurs.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. �vidage du poisson

2. Lavage

3. D�coupage en fonction de la grosseur du poisson:

- en dessous de 500 g. le poisson peut �tre laiss� entier surtout s'il est maigre

- au-del�, on le coupe une ou plusieurs fois dans le sens de la longueur

4. Mettre directement dans le s�choir, un pr�traitement pr�alable est possible:

- fumage et/ou salage

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Nettoyer le poisson � l'eau chaude.

- Laisser mijoter. Le poisson peut �tre frit � la po�le auparavant.

OBSERVATIONS

1. Le poisson est un produit tr�s difficile � s�cher car il est tr�s alt�rable: c'est un produit tr�s favorable au d�veloppement des microbes, qui a tendance � rancir facilement.

2. Les poissons gras sont moins aptes au s�chage car ils rancissent tr�s vite.

3. Le choix du salage, du fumage ou du sucrage d�pend fortement des go�ts et des habitudes culinaires des consommateurs.

4. En g�n�ral, la fermentation est recherch�e pour le go�t particulier qu'elle procure.

PARAM�TRES DE S�CHAGE

OBSERVATIONS

- Laisser refroidir avant stockage.

- Ne pas stocker avant s�chage.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. �pluchage

2. D�noyautage

3. D�coupage au choix:

- coup� en deux

- tranches de moins de 1 cm d'�paisseur

- quartiers

4. Mettre directement dans le s�choir, un pr�traitement pr�alable est possible

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Utiliser tel quel en produit de bouche.

- Utiliser apr�s trempage pour faire des p�tisseries.

OBSERVATIONS

- Un pr�traitement au bicarbonate de potassium est conseill� (7 % pendant 180 secondes) pour l'abricot.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. �pluchage

3. D�coupage en rondelle

4. Pr�traitement avant s�chage conseill�. Au choix:

- trempage 5 heures dans de l'eau additionn�e de jus de citron (jus d'un citron/ litre d'eau)

- trempage 5 heures dans une solution sucr�e (700 g/litre d'eau) et contenant du jus de citron (jus d'un citron/litre d'eau)

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Utiliser tel quel comme produit de grignotage.

- Utiliser apr�s un trempage de 30 mn comme garniture de p�tisseries.

OBSERVATIONS

1. Le trempage pr�alable est recommand� car le s�chage de la banane est difficile � r�ussir: le produit brunit tr�s facilement.

2. Le trempage pr�alable dans la solution sucr�e am�liore le go�t qui se rapproche de la banane fra�che, et facilite la conservation.

3. Le jus de citron peut �tre remplac� par une solution de m�tabisulfite � raison de 3 g de m�tabisulfite par litre d'eau utilis�.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. �pluchage

3. D�coupage au choix

- lamelles de 1,5 cm d'�paisseur

- d�s

4. Mettre directement dans le s�choir, un pr�traitement pr�alable est facultatif

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Utiliser tel quel comme produit de grignotage.

- Utiliser apr�s un trempage de 30 mn comme garniture de p�tisseries.

OBSERVATIONS

1. La mangue et la papaye sont des fruits sujets au cro�tage et au bruissement.

2. Pr�traitements possibles: trempage pendant 30 mn dans une solution de m�tabisulfite de sodium � 3 g/litre d'eau; trempage pendant 5 heures dans une solution de sucre (700 g/litre d'eau) et de jus de citron (I citron press� par litre d'eau).

3. Le pr�traitement au m�tabisulfite permet de limiter le brunissement de la mangue et le risque de d�veloppement microbien.

4. Le choix du trempage dans une solution de sucre est une affaire de go�t mais il est recommand� pour la papaye car il en augmente la dur�e de conservation.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage (�carter les feuilles ab�m�es et le cœur)

2. D�coupage au choix:

- feuilles: s�chage plus rapide si on enl�ve la nervure

- principale (cette nervure s�che difficilement et est souvent noire. Les feuilles se pr�sentent alors moins joliment dans les plats)

- quartiers: m�thode bien adapt�e aux habitudes culinaires mais le s�chage est long et il est difficile d'�valuer si le cœur du quartier est bien sec (risques microbiens)

- tranches fines (4 mm d'�paisseur): s�che vite et bien, bonne pr�sentation

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Trempage n�cessaire dans de l'eau chaude pendant 30 mn avant utilisation.

OBSERVATIONS

1. Les rondelles peuvent �tre blanchies avant le s�chage:

- laisser 3 minutes dans de l'eau bouillante ou 5 minutes � la vapeur. Attention � ne pas blanchir trop longtemps: les choux risqueraient de cuire et de fermenter

- il est possible �galement d'ajouter du bicarbonate � l'eau bouillante � raison de 10 g par litre d'eau

2. Paradoxalement, le blanchiment donne une couleur plus fonc�e au chou s�ch�.

3. Le blanchiment acc�l�re le s�chage. Il est toutefois � d�conseiller dans le cas d'un s�chage lent car le chou blanchi risque de fermenter.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. Tri

3. D�coupage en rondelles de 1 cm d'�paisseur, en tranches ou entier pour les petits sp�cimens

4. Mettre directement dans le s�choir

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Le trempage avant utilisation n'est pas n�cessaire.

- � utiliser directement ou l�g�rement pli�.

- Temps de cuisson: 30 mn.

OBSERVATIONS

1. Choisir des gombos frais bien verts afin d'obtenir un bel aspect.

2. Le blanchiment � la vapeur est possible mais il n'est pas recommand� car le s�chage direct est satisfaisant. Le blanchiment donne une couleur plus fonc�e au gombo s�ch�.

3. Le gombo sec peut �tre r�duit en poudre.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. �queutage (�ter les fils)

3. D�coupage facultatif: morceaux de 2 cm de longueur

4. Mettre directement dans le s�choir, un pr�traitement est facultatif: -

- blanchiment: 3 mn dans de l'eau bouillante. L'eau peut �tre additionn�e de bicarbonate (10 g de bicarbonate/litre d'eau)

- trempage pendant 1 mn dans une solution de m�tabisulfite (12 g/litre d'eau)

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Avant utilisation, faire tremper les haricots 30 mn dans de l'eau chaude.

- Temps de cuisson: 30 mn environ.

OBSERVATIONS

- Le blanchiment et le trempage sont facultatifs. Ils permettent de r�duire la dur�e de s�chage et de mieux conserver la couleur du produit.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. �pluchage

2. Lavage

3. D�coupage au choix:

- rondelles (s�chage rapide et forme adapt�e � l'utilisation courante)

- lamelles (s�chage moins rapide) e moins rapide)

- pil� avec du sel (s�chage lent, conservation moindre mais conservation du go�t de l'oignon: utilisation en sauces)

4. Mettre directement dans le s�choir, un trempage pr�alable dans de l'eau sal�e est possible

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Le trempage n'est pas n�cessaire avant utilisation.

- Utiliser directement, piler ou faire mariner.

OBSERVATIONS

1. Les rondelles peuvent �tre mises � tremper avant le s�chage: pr�parer l'eau de trempage en ajoutant 50 g de sel par litre d'eau, laisser tremper l'oignon d�coup� pendant 10 mn. Le trempage dans l'eau sal�e � temp�rature ambiante r�duit la dur�e de s�chage et permet une meilleure conservation de la couleur de l'oignon.

2. L'oignon pil�, mis en petites boulettes et s�ch�, conserve tr�s bien son ar�me.

* ALEWTINA BA Valkova, DOUMBIA Bakary (chercheurs � la section de Recherches fruiti�res et mara�ch�res au minist�re de l'Agriculture du Mali, « Comment conserver et transformer les fruits et l�gumes au Sahel. Guide technique. », CILSS, Institut du Sahel, Programme Resadoc, Bamako (Mali), 1991, 24 p.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. D�coupage au choix (retirer les p�pins):

- rondelles

- lamelles de 1 cm de largeur

Le piment peut �tre s�ch� entier. Le poivron entier peut �tre blanchi pendant 2-3 minutes dans de l'eau bouillante puis ouvert et �tal� tel quel sur la claie de s�chage.

3. Mettre directement dans le s�choir.

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Pas de trempage n�cessaire avant utilisation.

- Utiliser tel quel ou plier.

OBSERVATIONS

- Le piment ou le poivron peuvent �tre r�duit en poudre apr�s s�chage.

* « Utilisation des s�choirs solaires », IBE, Ouagadougou, 1987.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. Pelage

3. D�coupage

- en rondelles fines de 3 � 5 d'�paisseur

- en forme de frites

4. Pr�traitement conseill�, au choix:

- blanchir 9 mn dans une eau bouillante sal�e

- blanchiment pendant 5 mn dans de l'eau bouillante puis trempage pendant 1 mn dans une solution de m�tabisulfite � 8 g/litre d'eau

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Faire tremper avant utilisation.

- On peut faire revenir les pommes de terre et/ou les cuire.

OBSERVATIONS

- Le s�chage peut se faire sans pr�traitement mais les pommes de terre noircissent.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. D�coupage de 1 cm d'�paisseur, au choix:

- rondelles

- lamelles

3. Mettre directement dans le s�choir

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Pas de trempage n�cessaire avant utilisation de la tomate s�ch�e.

- La tomate peut �tre broy�e avant utilisation.

OBSERVATIONS

1. Les tomates ne supportent pas un temps de s�chage trop long (3 jours). Au-del�, elles brunissent. Des moisissures peuvent �galement �tre source d'alt�rations.

2. La tomate une fois s�ch�e peut �tre r�duite en poudre.

3. � partir du produit s�ch� � 40 %, il est possible de conserver facilement la tomate sous forme de concentr� sal� � 10 %.

LES �TAPES DE PR�PARATION CONSEILL�ES

1. Lavage

2. �pluchage

3. D�coupage au choix:

- d�s (1 � 2 cm)

- rondelles

- lamelles de 2 cm d'�paisseur

4 Un pr�traitement est recommand� avant le s�chage

- blanchiment � la vapeur pendant 8 mn des carottes d�coup�es

- trempage pendant 1 mn des morceaux dans une solution de m�tabisulfite (12 g/litre d'eau)

PARAM�TRES DE S�CHAGE

CONSEILS POUR LA CONSOMMATION

- Avant utilisation, un trempage de 30 mn dans de l'eau chaude est n�cessaire.

OBSERVATIONS

1. Par s�chage sans pr�traitement, le produit devient p�le: il se forme une l�g�re cro�te blanche. Le blanchiment ou le trempage sont donc recommand�s malgr� le surplus de travail qu'ils occasionnent.

2. Le blanchiment ou le trempage pr�serve la couleur des carottes. La conservation est am�lior�e.

Chapitre III: Avant tout' bien d�finir le projet

Pr�sentation des diff�rents syst�mes de s�chage

Il existe quatre grands syst�mes de s�chage:

- le s�chage tout solaire � convention naturelle;

- le s�chage tout solaire � convention forc�e;

- le s�chage tout combustible fossile;

- le s�chage hybride solaire/autre �nergie.

LE S�CHAGE TOUT SOLAIRE � CONVECTION NATURELLE

On entend par s�chage tout solaire un syst�me ne faisant appel qu'� l'usage de l'�nergie solaire pour extraire l'eau du produit. Dans cette famille, on trouve:

- le s�chage traditionnel � l'air libre (sans �quipement);

- les s�choirs solaires directs (les rayons solaires frappent directement les produits � s�cher, apr�s avoir travers� une couverture transparente);

- les s�choirs solaires indirects (un air chaud est envoy� sur le produit, qui n'est pas expos� au soleil);

- les s�choirs solaires mixtes (combinaison des deux syst�mes pr�c�dents; la chambre de s�chage permet aussi une exposition directe du produit au soleil).

Dans le s�chage � l'air libre, on se contente simplement de poser le produit � s�cher au soleil. Le rayonnement solaire augmente la temp�rature du produit. Les mouvements de l'air et le vent enl�vent l'eau du produit affluant � sa surface. On l'appelle s�chage au soleil.

Dans le s�chage solaire direct, le produit est plac� sous une couverture transparente (vitre, feuille de plastique). Le processus est identique au cas pr�c�dent: mais l'air et le produit sont plus chauds du fait de l'effet de serre (« pi�geage » de la chaleur du soleil), et des faibles mouvements de l'air dans l'enceinte de s�chage. Si ces mouvements sont trop faibles, il n'y a pas s�chage car l'eau n'est pas �vacu�e: il y a cuisson. Ceci arrive souvent avec les s�choirs mal con�us o� on privil�gie la temp�rature sans favoriser les mouvements d'air.

Dans le s�chage solaire indirect, l'air est chauff� par un capteur, qui peut �tre distinct de l'enceinte de s�chage. Le produit reste � l'ombre, isol� du rayonnement solaire. Il n'est donc pas r�chauff� par le soleil. Le s�chage se produit par �change d'eau avec l'air chaud. Cf. le sch�ma page ci-contre.

LE S�CHAGE TOUT SOLAIRE � CONVECTION FORC�E

Ce syst�me permet d'acc�l�rer l'extraction de la vapeur d'eau. L'�nergie solaire fournit l'�nergie thermique de s�chage; une source d'�nergie m�canique est utilis�e pour actionner un ventilateur destin� � propulser l'air d'entra�nement. On peut utiliser soit un moteur � combustion soit un moteur �lectrique.

LES S�CHOIRS TOUT COMBUSTIBLE FOSSILE

L'�nergie solaire n'est plus utilis�e, m�me en appoint; un combustible fournit seul l'�nergie thermique n�cessaire au chauffage de l'air.

Seul le gaz (butane, propane...), convenablement br�l�, peut �tre utilis� directement pour r�chauffer l'air d'entra�nement. Pour les autres combustibles (bois, r�sidus agricoles, biogaz, fuel, charbon minier...), un �changeur de chaleur gaz de combustion/air d'entra�nement doit �tre utilis�.

LE S�CHAGE HYBRIDE SOLAIRE/AUTRE �NERGIE

Il ne faut pas confondre un s�choir hybride combinant deux types d'�nergie (hybride solaire/autre �nergie) avec un proc�d� de s�chage combinant un s�choir tout solaire et un s�choir tout combustible.

Dans le cas d'un syst�me de s�chage hybride, l'�nergie solaire est combin�e avec une autre source d'�nergie pour pallier aux variations de l'ensoleillement (p�riode nocturne, m�t�orologie d�favorable...). On peut aussi concevoir un s�choir avec un syst�me de r�cup�ration d'�nergie:

- utilis�s dans des unit�s industrielles, des r�seaux de chaleur permettent une r�cup�ration de l'�nergie de la vapeur d'eau produite dans les cuves de traitements thermiques. D'aubes types d'�changeurs peuvent �tre utilis�s (air/eau...);

- les s�choirs avec syst�me de recyclage de l'air permettent, gr�ce au recyclage d'une partie de l'air apr�s s�chage, de contr�ler le taux d'humidit� dans le s�choir et/ou de r�cup�rer la chaleur d�j� fournie en premier passage.

L'utilisation de ces diff�rents syst�mes est pr�sent�e et illustr�e dans la deuxi�me partie.

�tablir le cahier des charges � partir d'une analyse d�taill�e de la fili�re

L'objectif est d'avoir, dans un contexte donn�, une fili�re de s�chage op�rationnelle. Une analyse d�taill�e de la fili�re va permettre de dresser le cahier des charges du futur s�choir.

C'est la premi�re �tape d'un montage de projet de s�chage, qui permet de mieux d�finir ce qu'on en attend exactement.

Il est n�cessaire d'appr�hender tout l'environnement du syst�me de s�chage.

Cette pr�sentation va nous servir de fil conducteur pour l'analyse de la fili�re. Cette derni�re est scind�e en trois grandes parties. On distingue l'aval de la fili�re, l'amont de la fili�re et, au coeur de la fili�re, tout ce qui a brait au fonctionnement m�me du syst�me: la question de l'�nergie, celle de la construction, celle de l'utilisation et, enfin, tout ce qui concerne le milieu ext�rieur. Chacune des composantes de la fili�re doit faire l'objet d'une �tude pouss�e.

L'AMONT

Conna�tre la fili�re amont c'est conna�tre les caract�ristiques du ou des produits mais aussi tout ce qui a trait «i la production, jusqu'au moment o� le produit parvient sur le lieu de s�chage.

Les conditions de production

On peut s'apercevoir qu'une am�lioration du produit s�ch� fini passe par une modification du proc�d� de production. En pisciculture par exemple, un probl�me d'alimentation des poissons peut �tre � l'origine du fait que les produits sont trop gras et donc difficiles � s�cher.

Il est important de bien conna�tre la population productrice (�tude socio-�conomique) et les moyens culturaux utilis�s pour savoir dans quelle mesure on peut intervenir � ce niveau (meilleure qualit�, �talement de la production...).

Les conditions de r�colte et d'approvisionnement

Les informations � r�unir sont les suivantes:

- p�riodes de r�colte;

- dur�e, rythme et conditions d'approvisionnement;

- possibilit�s de stockage avant s�chage.

D�terminantes pour ce qui est de l'�tat du produit (maturit�, fra�cheur...), de ces informations d�pendent aussi le choix du s�choir (possibilit� d'utiliser l'�nergie solaire, capacit�...), son utilisation (rythme de s�chage ou d�bit-produit...), sa rentabilit� dans un contexte commercial (dur�e et rendement de son utilisation par campagne de s�chage).

Le produit

Pour chaque produit, il faut r�unir toutes les informations utiles � la conduite du s�chage, et notamment son comportement hygroscopique ⁽¹⁾ ainsi que son humidit� initiale. Quelques points de variation de ce taux d'humidit� ont une grande incidence sur la dur�e de s�chage n�cessaire. Il faut proc�der � une analyse sur un �chantillon repr�sentatif du produit. Les principaux crit�res sont:

⁽¹⁾Comportement hygroscopique: �volution du degr� d'humidit� par adsorbtion-r�sorbtion, en r�action au milieu ambiant (degr� d'humidit� de l'air) et/ou du traitement subi.

- humidit� initiale;

- forme/dimension;

- degr� de maturit�;

- composition biochimique.

UTILISATION

Pour l'implantation d'un nouveau s�choir, la premi�re question � se poser est de savoir si le co�t total du s�choir est en accord avec l'usage qu'on veut en faire.

De fa�on g�n�rale, on ne dispose de l'information sur les co�ts du s�chage qu'en fin de proc�dure d'identification technique du projet. On peut cependant s'en faire une premi�re id�e, et v�rifier par une �valuation �conomique sommaire que le projet pr�sente bien plus d'avantages que d� co�ts (cf. chapitre VIII pour l'�valuation �conomique d'un projet), et dans un rapport plus favorable que pour d'autres fili�res envisageables.

Les avantages et les co�ts � prendre en compte ne sont pas toujours mon�taires. Dans le cas d'un s�choir � usage domestique par exemple, les avantages � consid�rer sont principalement li�s aux services rendus et non aux recettes de commercialisation. Des crit�res non mon�taires peuvent compter du point de vue de l'utilisateur. Ils vont conditionner l'acceptation du s�choir et donc le succ�s du transfert technologique.

Un s�choir domestique destin� � une femme, par exemple, devra r�pondre � des imp�ratifs diff�rents de ceux auxquels devra r�pondre un s�choir destin� � un groupement de mara�chers.

Chaque groupe social aura ses propres exigences sur divers points:

- la technologie � laquelle il est fait appel ne doit pas �tre un obstacle � l'utilisation ni poser des probl�mes de maintenance. Il convient de consulter les futurs utilisateurs et de pr�voir des formations � l'utilisation;

- la solidit�/durabilit�, crit�re de premi�re importance, d�pend du choix des mat�riaux, question qui ne peut �tre isol�e d'autres consid�rations (co�t, disponibilit�, performance �nerg�tique). Il convient de veiller particuli�rement � la robustesse des parties mobiles (ouverture/fermeture du couvercle...). La prise en compte de cet imp�ratif peut conduire parfois � �carter, pour le capteur, le verre (fragilit�, co�t) et les plastiques de mauvaise qualit� (certains vieillissent rapidement);

- l'entretien/maintenance (nettoyage des surfaces de s�chage, protection contre l'humidit�...) ne doit pas �tre trop long, trop malais�, etc. Son co�t est donc � prendre en compte dans les calculs �conomiques � la fois sur le plan des amortissements pour renouvellement/r�parations et sur le plan du co�t de la main d'œuvre;

- le temps requis par l'activit�, ce temps qu'il faut pour faire fonctionner le s�choir ne doit pas exc�der le temps dont dispose l'utilisateur pour cette t�che. Dans un contexte commercial, la charge correspondante au temps consacr� au chargement, � la surveillance et � l'entretien du s�choir sera � int�grer dans le calcul des co�ts;

- la facilit� de transport du s�choir, parce que, dans certains cas, le terrain affect� au s�chage n'est pas r�serv� � cet usage et aussi pour pouvoir, le cas �ch�ant, mettre le s�choir � l'abri de bourrasques, poussi�res, fortes pluies, pr�sence d'animaux... Il est recommand� de se pr�occuper de savoir si le s�choir aura � �tre transport� ou non et d'en tenir compte (poids, dimensions);

- l'esth�tique, il peut �tre important de consid�rer l'aspect du s�choir et sa bonne int�gration dans son environnement imm�diat (formes architecturales, ustensiles de cuisine...).

L'AVAL

On entend par aval de la fili�re toutes les �tapes suivies par le produit, de la sortie du s�choir jusqu'au consommateur.

L'objectif �tant de satisfaire un besoin, il faut s'attacher � bien le d�finir. L'analyse de l'aval est tout particuli�rement importante lorsqu'il s'agit de mettre en place une unit� � but commercial. Les r�ponses � la question: quelles sont les attentes du consommateur? conditionneront tout le reste. Si l'utilisateur du s�choir est aussi le consommateur (autoconsommation), ce sont ses go�ts et attentes qu'il faut prendre en compte.

Il y a quatre �l�ments � consid�rer:

- le produit (son utilisation, ses qualit�s nutritionnelles, microbiennes, son aspect, son go�t, la gamme, la marque, le type de conditionnement, les quantit�s...);

- le prix de vente aux consommateurs (prix r�el de produits concurrents, prix de vente acceptable pour un produit nouveau appel� aussi « prix psychologique »);

- le r�seau de distribution (quantit�s concern�es, transport, interm�diaires, sites de mise en vente, organismes de contr�le...);

- la promotion du produit (les aspects valoris�s ou � valoriser, la campagne publicitaire, le « packaging » c'est-�-dire l'emballage, l'habillage du produit tels que con�us pour attirer le client...).

Seule une �tude de march� permet de cerner les attentes du consommateur de ces diff�rents points de vue. Elle comportera:

- une �tude socio-�conomique des consommateurs;

- une enqu�te pour d�terminer le « prix psychologique » (appel�e test d'acceptabilit� si le produit final est utilis� pour la mener), qui est le prix que le consommateur est pr�t � payer pour disposer du produit;

- un test de march� sur un �chantillon de la population vis�e (fiche d'appr�ciation, suivi des ventes).

Les informations recueillies vont indiquer comment et o� intervenir.

�NERGIE DISPONIBLE

Une source �nerg�tique est n�cessaire pour chauffer l'air d'entra�nement. On d�termine au pr�alable la puissance de chauffe n�cessaire puis, en fonction de la disponibilit� et du co�t des �quipements rapport� au kWh, � d�terminer quelle sera la ou les sources d'�nergie les mieux adapt�es.

Disponibilit�

Pour chaque type de combustible, il s'agit de conna�tre les conditions d'approvisionnement et de stockage. De mauvaises conditions d'approvisionnement n�cessitent une importante capacit� de stockage alourdissant les co�ts d'investissement. L'annexe 4 propose une m�thode simplifi�e d'analyse de la disponibilit� en �nergie solaire sur le site de s�chage.

Pour faire face � un probl�me de disponibilit�, on peut envisager de combiner deux ou plusieurs sources �nerg�tiques (cas des s�choirs hybrides).

Dans un contexte artisanal (semi-industriel), le choix du syst�me est conditionn� par la disponibilit� en �lectricit� qui seule permet l'utilisation d'un ventilateur puissant et performant pour des d�bits d'air �lev�s. L'exp�rience acquise dans la mise au point de s�choirs de grande capacit� montre en effet que l'usage de l'�lectricit� est incontournable pour l'entra�nement forc� de l'air. Si l'on s'en tient � l'�nergie solaire, m�me avec des syst�mes imposants (hautes chemin�es solaires par exemple, ci exp�rience ONUDI/ITA au S�n�gal), il est difficile d'atteindre une vitesse de ventilation �lev�e. Avec des combustibles fossiles et des temp�ratures de gaz de combustion �lev�es, une construction judicieuse de la chambre de s�chage permet des vitesses d'�coulement acceptables (proches de 2 m/s).

�valuation des besoins et de la rentabilit�

Selon le syst�me choisi pour le chauffage de l'air d'entra�nement, les rendements �nerg�tiques varient. Selon les conditions de s�chage (vitesse et humidit� de l'air chaud...), il faudra d�terminer les quantit�s de combustibles n�cessaires, rapport�es � une quantit� de mati�re � s�cher donn�e.

C'est en th�orie lors du dimensionnement technique du projet que cette donn�e peut �tre �tablie (cf. chapitre V). Il est toutefois utile de s'en faire une premi�re id�e pour mener une �valuation �conomique sommaire en d�but de processus de montage du projet, de fa�on � mieux orienter les r�flexions par la suite.

CONSTRUCTION-MAINTENANCE

Il faut aussi se demander si les moyens d'assurer, localement, la r�alisation et la maintenance du s�choir existent. Cette consid�ration peut s'av�rer d�terminante dans le choix d'un syst�me de s�chage (cas d'une autoconstruction en zone rurale en particulier).

Les principaux crit�res sont:

- la disponibilit�, les co�ts et les facilit�s d'approvisionnement en mat�riaux entrant dans la construction du s�choir;

- la ma�trise technique des constructeurs;

- les co�ts li�s au transport du s�choir jusqu'� son lieu d'utilisation.

Des mesures d'accompagnement (formation des artisans, am�lioration de l'outillage) peuvent s'av�rer n�cessaires. Il est aussi possible que certains �l�ments techniques ne soient pas disponibles ou ne puissent �tre r�alis�s sur place (ventilateur, �changeur de chaleur...). Dans un programme de diffusion de s�choirs, il est important de veiller � la proximit� constructeur/utilisateur. Enfin, si l'utilisateur ne peut assurer la maintenance ou la r�paration de certaines pi�ces, il faudra se pr�occuper de savoir si le constructeur peut assurer un service apr�s vente.

LE MILIEU EXT�RIEUR

Les performances du s�choir d�pendront en partie de son environnement physique imm�diat.

Humidit� relative de l'air

Le pouvoir �vaporatoire de l'air d�pend de l'humidit� ambiante. C'est un �l�ment essentiel � consid�rer pour op�rer des choix concernant le s�choir et la source d'�nergie qui le fera fonctionner. En effet, plus l'humidit� de l'air est

�lev�e plus il faudra �lever la temp�rature (dans la limite du maximum acceptable pour le produit) pour atteindre un pouvoir �vaporatoire satisfaisant.

Dans certains cas, l'�nergie ne saurait suffire, m�me avec un bon ensoleillement, du fait d'une trop forte humidit� de l'air (cas de la saison des pluies en zone tropicale, cas de la zone �quatoriale). Un syst�me mixte (solaire/�nergie fossile) ou seulement � �nergie fossile devra �tre pr�f�r�.

Vent et intemp�ries, poussi�re et insectes

Le vent peut �tre un facteur favorable ou d�favorable au bon fonctionnement du s�choir. Orient� dans le sens de la circulation de l'air dans le s�choir, en convention naturelle, il exerce une pression suppl�mentaire en compl�ment � la pression motrice de l'air chaud, qui provoque son mouvement. Mais cet effet b�n�fique peut �tre contrecarr� par le refroidissement occasionn� sur la caisse de s�chage. D'autre part, dans le cas d'un chauffage par combustion, il faudra veiller � assurer la protection de la flamme tout en conservant un bon m�lange air/combustible. Dans la majorit� des cas, on a int�r�t � positionner le s�choir dans un endroit abrit� des effets du vent.

Tout particuli�rement pour un s�choir de grande dimension, il faut pr�voir une protection efficace contre les intemp�ries, contre la pluie en premier lieu (couverture �tanche, traitement des supports, coffrage contre l'humidit�...).

La pr�sence d'insectes nuisibles ou de poussi�res obligera � une protection des ouvertures de circulation de l'air (chicanes pour la poussi�re, moustiquaires...).

Une m�thode pour appr�cier un syst�me de s�chage

Au moment de la d�finition du projet et avant de proc�der � une �tude technico-�conomique plus pouss�e, il est possible d'�valuer la pertinence du syst�me envisag�. Il s'agit, � l'aide de la liste de questions (cf. encadr� ci-contre), de d�finir les crit�res auxquels le syst�me devra r�pondre et, dans un deuxi�me temps, de comparer les diff�rentes solutions possibles, au regard de ces crit�res. Chaque syst�me peut, par exemple, �tre not� en fonction de sa capacit� � r�pondre aux exigences qui auront �t� d�finies (le syst�me obtenant la plus haute note sera retenu):

0 = le syst�me envisag� ne satisfait pas cette exigence;

1 = le syst�me envisag� r�pond plut�t � cette exigence;

2 = le syst�me envisag� r�pond tout � fait � cette exigence.

Remarques:

Les exigences auxquelles le syst�me doit r�pondre ou se soumettre doivent �tre hi�rarchis�es. Certaines conditions doivent obligatoirement �tre remplies (0 �liminatoire). L'amont et l'aval, le milieu ext�rieur et l'�nergie disponible seront d�terminants, l'utilisation et la construction peuvent plus facilement faire l'objet d'adaptations. Ainsi, pour une fili�re commerciale, les attentes du consommateur sont � prendre comme premier crit�re. Autre exemple, on a pu constater que, dans le contexte d'une diffusion en milieu rural, en zone sah�lienne, d'un s�choir solaire domestique, les s�choirs les plus performants (rendement �nerg�tique et de s�chage) sont d�lass�s au profit de s�choirs moins performants mais fonctionnels et surtout beaucoup plus adapt�s au milieu d'accueil (cas typique du s�choir coquillage).

Les situations peuvent �voluer (formation des constructeurs, programme d'�lectrification en cours, co�t des mat�riaux variable...). Il faut donc conna�tre les marges d'�volution possibles, et consid�rer l'adaptabilit� du syst�me aux situations � venir ainsi que les actions � envisager (programme d'encadrement, innovation) pour accompagner une meilleure int�gration d'un s�choir.

On peut parfois arriver � la conclusion qu'il y a plus � gagner � am�liorer des techniques et pratiques simples (meilleure exposition � l'air chaud, meilleure protection par rapport aux nuisibles, usage de pr�traitement, meilleur conditionnement...) qu'� adopter un syst�me de s�chage plus sophistiqu�.

S�cher des Produits Alimentaires. Techniques, Proc�d�s, �quipements. (GRET, 1995) Deuxi�me partie: Notions de base sur le s�chage des produits alimentaires Introduction Chapitre IV: Les grands principes du s�chage (introduction...) Principes du comportement des produits alimentaires L'eau dans le produit L'eau dans l'air Les trois phases de s�chage Actions du s�chage sur la qualit� du produit alimentaire Le cas du s�chage solaire direct Jusqu'o� mener le s�chage? En r�sum� Chapitre V: El�ments pour le dimensionnement des s�choirs Avertissement Rythme de production, temp�rature de s�chage, d�bit d'air et �nergie requise Production de l'�nergie requise Chapitre: exemples de s�choirs types (introduction...) Contenu des « fiches s�choirs » Les « fiches s�choirs » Chapitre VII: Conduire une activit� de s�chage (introduction...) �tapes amont �tapes aval L'organisation et le dimensionnement des locaux L'organisation du travail dans une unit� de s�chage Chapitre VIII: El�ments d'�valuation �conomique des projets (introduction...) Doit-on attendre la fin d'une proc�dure de choix pour proc�der � une analyse �conomique? L'�valuation �conomique « approfondie » O� implanter une unit� de s�chage?

S�cher des Produits Alimentaires. Techniques, Proc�d�s, �quipements. (GRET, 1995)

Deuxi�me partie: Notions de base sur le s�chage des produits alimentaires

Introduction

Le cahier des charges du syst�me de s�chage pour la fili�re envisag�e, abord� en fin de premi�re partie, permet d'op�rer une pr�s�lection des types de s�choir � retenir. Il permet en effet d'�carter de l'analyse ceux qui ne r�pondent pas correctement aux attentes du projet. L'�laboration du cahier des charges constitue une phase importante dans la conception du projet, car elle clarifie les objectifs vis�s.

Il faut cependant encore pr�ciser quel type de s�choir devra finalement �tre retenu, et ses caract�ristiques pr�cises (dimensions, mat�riaux...).

Ce choix d�pend de deux familles de crit�res:

- des crit�res d'ordre technique: le s�choir doit satisfaire aux exigences requises pour un s�chage adapt� au produit trait�, aux quantit�s � traiter, et au terrain (en particulier l'ensoleillement, le degr� hygrom�trique de l'air...);

- des crit�res d'ordre �conomique: le s�choir doit satisfaire, et mieux que d'autres s�choirs envisageables sut le plan technique, les exigences �conomiques de l'activit� (rentabilit� financi�re en premier lieu, mais aussi souvent sur un plan �quivalent qualit� du produit et r�gularit� de la production).

Ces �l�ments du choix sont pr�sent�s ici de fa�on relativement lin�aire. Les �l�ments techniques qui permettent de pr�ciser les options envisageables sont expos�s en chapitre V, apr�s une pr�sentation des notions de base sur les m�canismes physico-chimiques qui interviennent dans le s�chage (chapitre IV). Le chapitre VI pr�sente pour sa part les caract�ristiques des principaux types de s�choirs actuellement bien �prouv�s dans les pays en d�veloppement.

Les r�ponses apport�es aux exigences techniques et une bonne connaissance des modalit�s de la production (organisation du travail, activit�s en amont et en aval du s�chage...), abord�es au chapitre VII, sont les param�tres sur lesquels on peut asseoir une analyse �conomique, dont les principes sont expos�s au chapitre VIII.

Pr�cisons enfin que cette partie a �t� r�dig�e dans le souci de la rendre accessible au plus grand nombre. Les principes physiques qui interviennent dans le s�chage, ainsi que les calculs th�oriques de dimensionnement de certaines grandeurs, sont relativement complexes. Ils ne sont trait�s dans cette partie que de fa�on simplifi�e.

Certaines informations doivent de ce fait �tre consid�r�es avec prudence, en particulier au chapitre V. Elles correspondent en effet parfois � des « raccourcis » qui permettront au lecteur de se faire une id�e des ordres de grandeur du dimensionnement d'un projet de s�chage, sans avoir � passer par des formulations trop complexes, mais ne peuvent en aucun cas s'y substituer. L'expos� d�taill� de ces formulations est propos� en troisi�me partie.

Chapitre IV: Les grands principes du s�chage

S�cher un produit consiste � �liminer une grande partie de l'eau qu'il contient de fa�on � permettre sa bonne conservation. Il existe plusieurs proc�d�s pour �liminer celte eau. Le proc�d� le plus ais� � mettre en œuvre dans les PED, et pr�sent� dans cet ouvrage, repose sur l'entra�nement de l'eau en surface du produit par l'air environnant (vent, convention libre ou forc�e par ventilateur) r�chauff� au pr�alable. Le produit sec doit avoir une teneur en eau finale suffisamment faible de fa�on � ce que les micro-organismes, moisissures, levures et bact�ries, ne puissent pas se d�velopper.

Le premier paragraphe pr�cise les alt�rations majeures qui interviennent lors d'une d�gradation d'un produit alimentaire. Cela permet de bien pr�ciser les raisons pour lesquelles le s�chage pr�sente un « caract�re conservateur », et d'introduire la notion de traitements compl�mentaires, �ventuellement n�cessaires, abord�s plus en d�tail au chapitre VII.

Les quatre paragraphes suivants traitent le cas du s�chage par l'air environnant lorsque le produit n'est pas lui-m�me �chauff� par une autre source de chaleur, comme c'est le cas pour le s�chage solaire direct. Dans ce dernier cas, les grands principes d�crits restent valables; mais certaines particularit�s sont pr�cis�es en paragraphe 6. Le dernier paragraphe enfin expose les crit�res qui permettent de d�finir la fin d'un cycle de s�chage. Un r�sum� des points qui conditionnent fortement la pratique du s�chage termine ce chapitre.

Principes du comportement des produits alimentaires

Les produits destin�s � l'alimentation humaine pr�sentent une grande diversit� dans leur forme, leur taille, leur homog�n�it� et leur composition biochimique. Ces caract�ristiques conditionnent l'�volution du produit et donc induisent des contraintes dans les possibilit�s et le choix de traitements de conservation.

COMPOSITION BIOCHIMIQUE DES ALIMENTS

Tout compos� biologique est constitu� de mol�cules et d'assemblages mol�culaires pouvant �tre regroup�s en plusieurs familles. Ce sont:

- l'eau;

- les lipides (ex: huiles, graisses...);

- les prot�ines;

- les glucides (ou sucres);

- les �l�ments min�raux et les vitamines.

Toute diff�rence de composition entra�ne une �volution diff�rente du produit.

La table de la page suivante indique la composition moyenne de quelques produits repr�sentatifs. On peut voir sur cette table que la composition des produits v�g�taux (fruits et l�gumes) diff�re tr�s sensiblement de celle des produits carn�s (viandes et poissons): teneur en eau et en glucides plus �lev�e, teneur en prot�ines et en lipides plus faible. C'est pourquoi on distingue ces deux groupes d'aliments. Le comportement des produits v�g�taux est tr�s diff�rent de celui des produits carn�s.

On s'aper�oit aussi que dans ces deux grands groupes, certains produits diff�rent nettement.

* Taux �lev� de lipides tr�s fortement oxydables (= lipides insatur�s).

Source: C. Alais. G. Linden, « Biochimie alimentaire », �d. Masson, 1991.

Ainsi les fruits ont une teneur en eau plus faible que celle des l�gumes mais contiennent beaucoup plus de glucides.

De m�me la chair de poisson se diff�rencie des viandes par un taux �lev� de lipides qui s'oxydent tr�s facilement, etc.

Les cons�quences de ces diff�rences de composition sont abord�es ci-apr�s.

ALT�RATION DU PRODUIT

Le maintien de l'int�grit� des tissus, leur fonctionnement n�cessitent de l'�nergie. La mort de l'animal ou la « r�colte » du v�g�tal vont emp�cher les apports d'�nergie. On assiste alors � une modification de leur physiologie qui provoque une d�g�n�rescence des tissus. Ainsi vont appara�tre les premiers probl�mes de conservation.

D'autres ph�nom�nes interviennent �galement. Certains apparaissent spontan�ment, suite aux modifications physiologiques des tissus et sont par la suite favoris�s ou d�favoris�s en fonction des traitements et des conditions de stockage du produit.

C'est le cas:

- des alt�rations microbiennes;

- des r�actions d'oxydation des lipides;

- des r�actions de brunissement enzymatique.

D'autres ph�nom�nes, comme le brunissement non enzymatique abord� plus loin, sont essentiellement dus aux traitements thermiques subis par les aliments.

Avant d'aborder plus en d�tail les probl�mes sp�cifiques au s�chage, il est important d'avoir une connaissance globale de ces ph�nom�nes car ils entrent �galement en jeu dans le choix de traitements d'appoint adapt�s � la nature de l'aliment.

�volution physiologique

L'ampleur et la rapidit� des modifications physiologiques du produit apr�s la r�colte du v�g�tal ou la mort de l'animal sont fonctions de chaque type d'aliment. La d�g�n�rescence entra�ne une perte de la valeur alimentaire du produit (crit�res de go�t [organoleptiques], hygi�niques, nutritifs et d'aptitude aux traitements technologiques...).

Comportement physiologique des v�g�taux apr�s r�colte

Apr�s « r�colte », le v�g�tal ne va plus recevoir ni eau ni nutriments et la photosynth�se s'arr�te. On assiste � une diminution de sa masse, � une production de chaleur et � la lib�ration d'eau � la surface du produit. Le produit a tendance � se fl�trir et offre un terrain favorable aux prolif�rations microbiennes. L'intensit� du ph�nom�ne est lice � l'activit� m�tabolique du v�g�tal: elle est limit�e dans le cas des v�g�taux en �tat de dormance (graines, tubercules, pommes, agrumes...) qui peuvent donc se conserver assez longtemps. En revanche, cette activit� est tr�s �lev�e pour la plupart des fruits et l�gumes qui, sans traitement, vont s'alt�rer assez vite.

Comportement physiologique des produits animaux: viandes et poissons

Les modifications physiologiques les plus importantes atteignent surtout les muscles. � la mort de l'animal, l'arr�t de la circulation sanguine va priver le muscle d'un apport en oxyg�ne et en mol�cules �nerg�tiques. Dans un premier temps, le muscle va mobiliser ses substances de r�serve. Avec l'�puisement des r�serves �nerg�tiques, les fibres musculaires sont dans l'incapacit� de se relaxer: le muscle va se durcir. Sa qualit� diminue. On peut limiter ce ph�nom�ne en maintenant le produit carn� entre 15 et 20°C.

Toutefois, apr�s plusieurs jours, selon les conditions ambiantes, le produit carn� perd de sa rigidit� et s'attendrit: cette �tape est favorable au d�veloppement microbien et aux r�actions biochimiques d'alt�ration.

Cas particulier du poisson: � cause de la composition et de la structure particuli�re du muscle de poisson, la rigidit� puis l'attendrissement interviennent plus rapidement que dans le cas des viandes. Le poisson est ainsi rapidement expos� aux r�actions d'alt�ration et au d�veloppement microbien. C'est l'un des produits animaux les plus difficiles � conserver.

Alt�rations microbiennes

Les alt�rations microbiennes sont sans doute le facteur le plus limitant de la conservation des aliments. Elles modifient le go�t et les caract�ristiques hygi�niques de l'aliment. On distingue trois grands groupes de micro-organismes:

- les bact�ries;

- les levures;

- les moisissures.

Ces micro-organismes sont naturellement pr�sents sur les aliments mais peuvent �tre �galement apport�s par des agents ext�rieurs (vent, sol, eau, insectes, manipulations de l'homme...).

Si les levures et les moisissures sont essentiellement responsables d'alt�rations du go�t du produit, beaucoup de bact�ries peuvent �tre extr�mement nocives pour l'homme, voire mortelles. L'ampleur des alt�rations ou de la nocivit� de l'aliment d�pend en grande partie du nombre de microbes qu'il contient. Or la population microbienne cro�t extr�mement vite. Quand les conditions sont favorables, 100 bact�ries peuvent donner naissance � 3 millions de bact�ries en moins d'une demi-journ�e!

D'une mani�re g�n�rale, les milieux les plus favorables au d�veloppement microbien sont constitu�s par des milieux liquides ou � forte humidit�, riches en sucres, maintenus � des temp�ratures comprises entre 20 et 50°C. On comprend d�s lors, compte tenu de l'effet de l'humidit�, l'int�r�t du s�chage pour la conservation des aliments.

Les micro-organismes peuvent �tre partiellement d�truits:

- par des agents chimiques sp�cifiques;

- par la chaleur, par des temp�ratures de produit sup�rieures � 65°C: pour un temps donn� de maintien � temp�rature, plus la temp�rature sera haute, plus le taux de destruction sera �lev�.

Pour une temp�rature donn�e, plus le temps de maintien � temp�rature sera important, plus le taux de destruction sera �lev�.

La croissance microbienne est d'autant plus limit�e que:

- la pr�sence d'eau non li�e fortement au produit (et donc susceptible d'�tre facilement utilis�e par la population microbienne) est faible dans ce produit;

- la temp�rature du produit est basse.

Remarques:

1. Le dernier point n'est pas en contradiction avec le fait que de hautes temp�ratures permettent d'�liminer les microbes: pour des gammes de temp�rature inf�rieures � 50-60°C, plus la temp�rature est �lev�e, plus les microbes sont actifs. En revanche, une temp�rature plus �lev�e les d�truit.

2. Le premier facteur de limitation de la croissance microbienne mentionn� ci-dessus fait appel � la notion d'activit� de l'eau, plus ou moins li�e au produit. Ce terme sera d�fini plus en d�tail par la suite. Nous conservons pour la suite de cette section l'id�e que l'activit� de l'eau dans un produit mesure le degr� de libert� de mouvement de l'eau dans le produit. Elle est �gale � 1 lorsque l'eau est totalement libre dans le produit, comme de l'eau liquide ordinaire, et tr�s faible lorsqu'elle est « accroch�e » � la mati�re s�che du produit par de tr�s fortes liaisons �lectrochimiques.

Evolutions biochimiques

Il existe trois grands types de r�actions biochimiques:

Oxydation et d�gradation des lipides

Les lipides vont s'oxyder, donnant un mauvais go�t de rance et abaissant la qualit� nutritionnelle de l'aliment. Ce ph�nom�ne est influenc� par divers facteurs:

- le degr� d'instauration des lipides: plus les lipides sont insatur�s plus l'aptitude � l'oxydation est forte;

- la temp�rature: plus la temp�rature du produit est basse, plus l'oxydation est favoris�e;

- l'oxyg�ne, la lumi�re, le sel, le sang et certains m�taux (fer, cuivre...) favorisent le rancissement;

- l'activit� de l'eau dans le produit influence l'oxydation des lipides qui est minimale quand cette activit� est comprise entre 0,2 et 0,4 (pour la commodit� de l'expos�, la d�finition de l'activit� de l'eau a �t� report�e � la section suivante);

- les prot�ines, les phosphates ou certains compos�s chimiques ont une action antioxydante vis-�-vis des lipides.

Le bruissement enzymatique

Caract�ris� par l'apparition de pigments bruns du fait de r�actions enzymatiques, il n'intervient cependant que pour les produits v�g�taux. Parfois recherch� (dattes...), il est en g�n�ral ind�sirable � cause de la couleur qu'il donne au produit.

Il est favoris� par l'oxyg�ne, par un pH compris entre 5 et 7 et par les manipulations qui blessent le produit (chocs, �pluchage, parage...). Il est limit� par les faibles teneurs en eau dans le produit, les traitement thermiques � temp�rature de produit sup�rieure � 65°C (blanchiment, pasteurisation...), les pH bas et par l'acide ascorbique.

Les r�actions de Maillard (ou bruissement non enzymatique)

Ces r�actions, encore appel�es brunissement non enzymatique, interviennent essentiellement sous l'action de traitements thermiques. Elles sont caract�ris�es par l'apparition de pigments bruns ou noirs et par des modifications du go�t et de l'odeur de l'aliment.

Elles sont par exemple en partie responsables de la transformation du sucre en caramel, de la cro�te dor�e du pain, de la couleur, du go�t, de la saveur des pommes frites ou des viandes r�ties...

Elles peuvent cependant aussi modifier le go�t d'un aliment jusqu'� le rendre inconsommable. Selon les aliments et les habitudes culinaires d'une population, elles peuvent donc �tre recherch�es ou non.

En g�n�ral, elles constituent plut�t un facteur limitant pour la conservation des aliments d�shydrat�s. Elles abaissent �galement leur valeur nutritionnelle.

Il est � noter que ces r�actions se d�roulent en deux phases principales:

- une phase pendant laquelle il y a production et accumulation de compos�s r�actifs;

- une phase de brunissement sous l'action de ces compos�s accumul�s.

Le brunissement non enzymatique se produit en g�n�ral lors du traitement thermique, de mani�re plus ou moins rapide (quelques minutes � plusieurs heures) selon la s�v�rit� du traitement. Toutefois, � cause de la possibilit� d'accumulation de compos�s r�actifs, un brunissement non enzymatique peut se r�v�ler et s'intensifier au fil des jours et des mois qui suivent le traitement, alors qu'il n'�tait pas visible tout de suite apr�s.

Les r�actions de Maillard sont favoris�es par:

- les glucides (sucres) et les prot�ines;

- pour une dur�e de traitement donn�e, plus la temp�rature du produit est �lev�e, plus ces r�actions sont importantes. Pour une temp�rature de produit donn�e, plus le temps de traitement est grand, plus les r�actions de Maillard seront favoris�es; le seuil de temp�rature � partir duquel la vitesse de ces r�actions s'acc�l�re est de l'ordre de 50-60°C;

- l'activit� de l'eau (entre 0,5 et 0,7) et le pH (entre 1 et 7);

- certains m�taux (fer et cuivre...);

- l'acide ascorbique et autres acides organiques.

L'anhydride sulfureux est le seul inhibiteur ⁽¹⁾ efficace.

⁽¹⁾Inhibiteur: substance permettant de bloquer ou de ralentir une r�action chimique.

L'eau dans le produit

D�TERMINER LA QUANTIT� D'EAU � �VACUER

On fait pour cela appel � une grandeur physique, la teneur en eau, appel�e aussi degr� d'humidit�. C'est un param�tre fondamental du s�chage. Il s'agit du rapport entre la masse d'eau dans le produit et la masse totale de ce produit, qui est la somme de la masse d'eau et de la masse de mati�re s�che qu'il contient.

Remarque:

Il ne faut pas confondre la mati�re s�che, qui est ce qui reste lorsque le produit a perdu la totalit� de son eau (obtenue par un long s�jour en �tuve) et le produit sec, qui est le produit final apr�s s�chage et qui contient encore un peu d'eau.

La quantit� d'eau � �vacuer du produit peut �tre d�termin�e � partir:

- de la quantit� de produit que l'on d�sire s�cher;

- de la teneur en eau initiale, avant le s�chage (c'est une caract�ristique du produit, indiqu�e sur les « fiches produit ». � titre indicatif, elle est de 95 % pour la tomate et de 20 % pour le bl�);

- de la teneur en eau finale. Cette derni�re est une norme technique, en grande partie caract�ristique du produit. Elle pr�cise le niveau d'humidit� du produit consid�r� � atteindre pour garantir sa conservation sur une longue p�riode. Elle est elle aussi indiqu�e sur les « fiches produit », pour des conditions standard de stockage. � titre indicatif, elle est de l'ordre de 10 % pour la tomate et de 16 % pour le bl�.

Remarque:

La teneur en eau finale recommand�e d�pend cependant aussi des conditions de stockage. En particulier, il peut �tre souhaitable de proc�der � un s�chage plus s�v�re que celui qui est recommand� sur les « fiches produit », dans le cas d'un stockage en air relativement humide. Il sera en effet alors parfois n�cessaire de pr�voir une �ventuelle r�-humidification du produit, du fait de cette humidit� de l'air ambiant, lors du stockage sur une longue p�riode.

� titre d'exemple de calcul, cherchons � d�terminer la quantit� d'eau � extraire de 20 kg de bananes, d�j� �pluch�es et pr�par�es, pour un s�chage efficace. Selon les donn�es de la « fiche produit » de la banane en page 45, la teneur en eau initiale de ce produit est de 72 %, et la teneur en eau finale recommand�e est de 15 %. On proc�de d�s lors comme suit.

Le poids de mati�re s�che contenue dans les 20 kg de banane est de: (1 -0,72) x 20 = 5,6 kg, et le poids de l'eau contenue dans les m�mes 20 kg de banane fra�che est de: 0,72 x 20 = 14,4 kg. La mati�re s�che n'�tant pas �limin�e lors du s�chage, il en reste toujours 5,6 kg en fin de s�chage. Cette mati�re s�che doit repr�senter 100 % - 15 % de la masse de banane s�ch�e, si on veut respecter les recommandations de la « fiche produit ». Le poids de banane s�ch�e obtenue est donc de: 5,6/(1 - 0,15) = 6,6 kg et le poids de l'eau restant dans ce produit s�ch� est de: 6,6 - 5,6 = 1 kg.

On peut ainsi facilement calculer deux grandeurs importantes dans un m�me temps:

- la quantit� de produit �labor� qui sera obtenu � partir d'une quantit� donn�e de mati�re premi�re pr�par�e (ici 6,6 kg de banane s�che pour 20 kg de banane �pluch�e et pr�par�e). Ce calcul ne suffit cependant pas pour calculer l'approvisionnement n�cessaire en mati�re premi�re: il faut encore �valuer les pertes et d�chets issus du tri et de la pr�paration du produit, ou utiliser les rapports produit sec/produit frais fournis dans les «fiches produit »;

- la quantit� totale d'eau � extraire de cette mati�re premi�re pour obtenir le produit final d�sir� (on a dans le cas pr�c�dent 14,4 kg d'eau dans la banane s�che, et il doit en rester 1 kg � la fin du s�chage, soit 13,4 kg � enlever)

La premi�re donn�e est utile pour calculer la rentabilit� �conomique de l'op�ration, pour estimer le rapport « mati�re �labor�e/mati�re premi�re ». La deuxi�me donn�e est d'importance premi�re pour le dimensionnement du s�choir, puisqu'elle conditionne fortement les param�tres du s�chage (temp�rature et d�bit de l'air, dur�e du s�chage).

De fa�on g�n�rale, la quantit� d'eau � �vacuer d'une quantit� donn�e de produit est d'autant plus grande:

- que cette mati�re premi�re est en quantit� importante: les deux quantit�s sont proportionnelles;

- que le degr� d'humidit� initial du produit est �lev�: pour un m�me degr� d'humidit� final de 15 %, il faudra enlever deux fois moins d'eau dans un produit � teneur initiale de 75 % plut�t que de 85 %, et trois fois moins pour un produit � teneur initiale de 65 %;

- que le degr� d'humidit� final requis est faible.

NOTION DE DISPONIBILIT� DE L'EAU

L'eau contenue dans un produit animal ou v�g�tal est plus ou moins «disponible ». Cette « disponibilit� » varie pour un m�me produit en fonction de sa teneur en eau. Toutes les parties d'un m�me produit n'ont pas le m�me comportement vis-�-vis de l'eau. Un fruit m�r ne se comporte pas comme un fruit vert. Cela varie aussi d'un produit � l'autre, suivant sa composition biochimique: certaines structures ou mol�cules retiennent l'eau plus que d'autres. Cette « disponibilit� » apparente est quantifi�e par une grandeur physique: l'activit� de l'eau du produit. Celle-ci se d�finit par rapport � un �tat de r�f�rence qui est celui de l'eau pure, pour laquelle l'activit� est �gale � 1.

L'activit� de l'eau d'un produit est toujours inf�rieure ou �gale � 1. Lorsque l'eau contenue dans un produit a une activit� proche de 1, elle s'�vapore comme de l'eau pure � l'air libre. Par analogie, on dit que ce produit contient de l'eau libre. C'est le cas de produits organiques tr�s hydrat�s. Lorsque l'activit� de l'eau d'un produit est inf�rieure � 1, cela signifie que les constituants du produit fixent partiellement l'eau et diminuent ainsi sa capacit� � se vaporiser. On parle alors d'eau lice, plus ou moins fix�e au produit par absorption.

Un produit alimentaire contient en g�n�ral dans le m�me temps plusieurs sortes d'eau: de l'eau libre, des eaux faiblement li�es et des eaux fortement li�es, ces derni�res �tant retenues aux mol�cules de mati�re s�che par des forces relativement importantes. Le graphique ci-dessous en fournit une illustration dans le cas d'un ma�s.

Les proportions d'eau plus ou moins adsorb�e d�pendent de chaque produit. Pour les produits les plus hydrat�s tels la plupart des fruits et l�gumes, une partie importante de l'eau sera sous forme d'eau libre, en surface du produit ou dans des « poches », et de l'eau faiblement adsorb�e, retenue par capillarit� dans les tissus du produit. Pour les produits les plus secs, et selon leur texture et leur composition chimique, une part plus importante de l'eau sera fortement adsorb�e par le produit (cas de la plupart des c�r�ales).

Un produit qui ne contiendrait que de l'eau dite « du premier type », tr�s fortement li�e au produit par des forces �lectrochimiques (liaisons de Van Der Waals) serait tr�s fortement prot�g� des risques de d�gradation: l'eau est si fortement li�e � la mati�re s�che que les microbes ne peuvent en disposer pour leur d�veloppement. D'autre part, cette eau a perdu une part de ses caract�ristiques physico-chimiques, car elle partage partiellement ses �lectrons avec la mati�re s�che.

POUR �VAPORER L'EAU IL FAUT DE L'�NIERGIE

L'eau existe sous diff�rentes formes: solide, liquide, gazeuse. La transformation d'une forme en une autre, encore appel�e changement d'�tat, absorbe ou fournit de l'�nergie suivant le cas.

Dans l'eau liquide, les mol�cules sont li�es entre elles par des forces qui les emp�chent de se s�parer. Lorsqu'on chauffe l'eau, mais que l'apport de chaleur reste mod�r�, les mol�cules s'agitent de plus en plus, mais ces forces ne sont pas rompues. Lorsque l'eau s'�vapore, ces forces sont rompues et les mol�cules se s�parent. Pour rompre ces forces, il faut fournir un apport cons�quent de chaleur, c'est-�-dire d'�nergie.

Lors du s�chage, l'eau libre se comporte comme de l'eau pure: il suffit pour la vaporiser de relativement peu d'�nergie (de l'ordre de 2 400 KJ/kg d'eau libre). En revanche, lorsque l'eau contenue dans un produit a une activit� nettement inf�rieure � 1, c'est-�-dire lorsqu'il s'agit d'eau li�e, des forces la maintiennent davantage au produit. L'�vaporation de cette eau est de ce fait plus difficile et demande plus d'�nergie.

Au cours du s�chage, c'est d'abord l'eau libre qui va �tre �vapor�e, puis l'eau de plus en plus li�e. La quantit� d'�nergie n�cessaire pour vaporiser la m�me quantit� d'eau augmente donc au cours du s�chage. Le dernier gramme d'eau �vapor�e co�te beaucoup plus d'�nergie que le premier.

Ceci est un point important pour comprendre que le s�chage n'est pas une op�ration homog�ne dans le temps, mais doit plut�t �tre consid�r� comme une succession de phases assez diff�rentes, sur lesquelles il sera n�cessaire de revenir apr�s avoir pr�cis� la fa�on dont se font les �changes d'eau entre le produit et l'air.

L'eau dans l'air

LE POUVOIR �VAPORATOIRE DE L'AIR

Dans le s�chage par entra�nement, l'air est avant tout charg� d'�vacuer la vapeur d'eau en surface du produit. L'�vaporation de cette eau a n�cessit� de la chaleur provenant uniquement de l'air, au dessus du produit (cas du s�chage indirect), ou provenant, en suppl�ment, du rayonnement solaire frappant le produit (cas du s�chage direct).

L'air � l'�tat naturel contient de l'eau sous forme de vapeur invisible. Cette quantit� d'eau est variable (selon le climat local, les mouvements d'air dans l'atmosph�re, la pr�sence de grands lacs, de nuages...). Sa capacit� maximale � absorber de l'eau est par contre totalement d�termin�e par sa temp�rature et la pression. Par exemple, 1 m³ d'air, � la pression atmosph�rique, et � 26°C, ne peut contenir plus de 24,5 g de vapeur d'eau. Au-del�, la vapeur d'eau se condense en fines gouttelettes: c'est le brouillard. On dit alors que l'air est � saturation d'eau.

On d�finit par « pouvoir �vaporatoire » de l'air sa capacit� � absorber de l'eau plac�e � son contact, mesur�e en grammes d'eau suppl�mentaires qu'il peut absorber, par m�tre cube d'air, jusqu'� atteindre la saturation d'eau.

Deux param�tres sont introduits pour quantifier les proportions entre l'air sec et la vapeur d'eau contenue dans cet air:

- l'humidit� absolue (teneur en eau), qui s'exprime en grammes d'eau par kg d'air sec. Par exemple si elle est de x = 10 g/kg d'air sec, dans 1,01 kg d'air on a 1 kg d'air sec et 10 g de vapeur d'eau.

- l'humidit� relative (degr� qui s'exprime en pour cent (%). Cette valeur pr�cise le niveau d'humidit� absolue de l'air par rapport au niveau d'humidit� absolue maximal qu'il pourrait avoir, compte tenu de la temp�rature de l'air et de la pression. Elle permet donc de conna�tre le niveau de saturation de l'air en eau.

Pour une humidit� relative de l'air de 100 %, celui-ci ne peut plus absorber d'eau sans que celle-ci ne se condense en bu�e ou gouttelettes. Son pouvoir �vaporatoire est alors nul. Plus le degr� d'humidit� relative de l'air s'�loigne de cette valeur, plus l'air dispose d'une capacit� d'absorption de nouvelles quantit�s d'eau, et plus son pouvoir �vaporatoire est fort.

Lorsque l'air est r�chauff�, son humidit� relative diminue (bien que son humidit� absolue reste la m�me). Son pouvoir �vaporatoire augmente donc. On comprend d�s lors l'int�r�t de r�chauffer l'air qui sera utilis� pour le s�chage.

Le tableau ci-contre fournit les ordres de grandeur du pouvoir �vaporatoire de l'air pour diff�rents niveaux de sa temp�rature et de son degr� d'humidit� relative (d° hygrom�trique) qui se pr�sentent pour l'air ambiant. Les pouvoirs �vaporatoires d'airs port�s � plus haute temp�rature sont pr�cis�s au chapitre suivant.

La capacit� de l'air � enlever l'eau du produit se d�termine normalement de fa�on plus complexe, sur la base de la lecture du « diagramme de l'air humide ». Ces �l�ments seront abord�s en troisi�me partie, plus th�orique.

Le pouvoir �vaporatoire, tel que d�fini ci-dessus, permet de pr�ciser la vitesse de s�chage dans les premi�res phases de l'op�ration. L'air en sortie du s�choir peut en effet �tre relativement proche de son niveau de saturation en eau tant qu'il y a de l'eau libre dans le produit, ce qui est le cas au d�but du s�chage. De la sorte, et pour ce d�but de s�chage, le pouvoir �vaporatoire exprime, en premi�re approximation, la quantit� d'eau extraite du produit par nombre de m�tres cubes d'air ayant travers� le s�choir. Pour affiner cette approximation, il faut par la suite tenir compte de ce que l'air ne sortirait du s�choir � saturation que si:

- les �changes d'eau � la surface air/produit �taient parfaits, ce qui n'est pas le cas dans la r�alit�;

- tout l'air passait un temps suffisant au contact direct du produit pour se charger totalement en eau, ce qui n'est pas non plus le cas (de l'air passe pr�s des parois et relativement loin du produit et n'a pas le temps, lors de sa progression dans le s�choir, d'accumuler toute l'eau dont il peut se charger).

Pouvoir �vaporatoire de l'air en grammes d'eau par m�tre cube d'air

Froid et sec: la Sib�rie Chaud et sec: le Sahara

Froid et humide: l'Irlande

Chaud et humide: Amazonie

(d'apr�s « Le s�chage solaire des plantes aromatiques et m�dicinales », SOLAGRO, GEFOSAT, ARCHIMED, 1989)

L'approximation premi�re ne fournit donc ici qu'un ordre de grandeur par exc�s de la capacit� de l'air � enlever l'eau du produit. Cette surestimation peut �tre de l'ordre de 10 (contact air/produit tr�s efficace et peu d'air « inutile », mal focalis� sur le produit dans le s�choir) � 50 %.

Comme il a d�j� �t� mentionn�, le s�chage se produit d'autre part en plusieurs phases, et les « r�gles du jeu » sont plus difficilement calculables lorsqu'il n'y a pas d'eau libre ou tr�s peu li�e dans le produit.

Les trois phases de s�chage

Quel que soit le mode de s�chage solaire (naturel, direct ou indirect), les produits agro-alimentaires subissent trois p�riodes de s�chage de dur�e variable suivant les caract�ristiques de l'a* et du produit. La vitesse de s�chage, exprim�e en kg d'eau extrait par heure, la temp�rature du produit et l'humidit� de l'air �voluent dans le temps de fa�on tr�s distincte selon ces phases.

P�RIODE DE MISE EN TEMP�RATURE DU PRODUIT (PHASE I)

La premi�re phase (vitesse de s�chage croissante) est courte, �ventuellement inexistante, et correspond � la mont�e en temp�rature du produit jusqu'� atteindre une temp�rature d'�quilibre, lorsque le produit re�oit autant de chaleur de l'air qu'il doit en fournir � l'eau lors de sa vaporisation. Cette temp�rature d'�quilibre ne s'atteint pas tout de suite, puisque le produit avait au d�part du s�chage une temp�rature plus basse, et qu'il existe une inertie thermique. La vitesse de s�chage sera croissante puisque l'�change d'eau entre le produit et l'air sera d'autant plus efficace que le produit sera r�chauff�.

P�RIODE DE VITESSE DE S�CHAGE CONSTANTE (PHASE II)

La deuxi�me phase, � vitesse constante, correspond � l'�vaporation de l'eau libre (activit� de l'eau = 1) en surface du produit, sans cesse renouvel�e par de l'eau venant de l'int�rieur du produit (en partie similaire au ph�nom�ne de transpiration). La temp�rature du produit reste constante.

Du point de vue de l'�volution des temp�ratures, on peut comparer les phases I et II aux phases du chauffage d'une casserole d'eau: la temp�rature de l'eau monte dans un premier temps puis se stabilise lorsque l'eau bout (� 100°C sous pression atmosph�rique). Il est important de noter que l'analogie s'arr�te l� et qu'il ne faut pas confondre la vaporisation et l'�bullition. Ce n'est pas en effet, dans le cas du s�chage, une �bullition de l'eau � l'int�rieur du produit qui provoque sa vaporisation. C'est plut�t un jeu « subtil » de lutte d'influence entre le produit et l'air dans l'attraction de cette eau. 100°C n'est pas une temp�rature de s�chage recommand�e!

En phase II, la vitesse de s�chage est constante tant que les caract�ristiques de l'air et sa vitesse de passage sur le produit sont constantes. Cette vitesse de s�chage peut �tre acc�l�r�e soit en r�chauffant davantage l'air avant son arriv�e sur le produit (ce qui provoque une augmentation du pouvoir �vaporatoire de l'air), soit en augmentant la vitesse de circulation de l'air au niveau du produit (ce qui augmente le d�bit d'air, donc la quantit� d'air susceptible d'emporter avec lui de l'eau du produit en un temps donn�).

Remarque:

Le choix d'augmenter ou non la vitesse de s�chage d�pendra:

· du rythme de production n�cessaire pour rentabiliser l'activit�;

· du co�t des options d'acc�l�ration de la vitesse de s�chage;

Le choix d'augmenter cette vitesse par augmentation de la temp�rature de l'air ou par augmentation de son d�bit d�pendra, entre autres choses:

- des co�ts relatifs de chaque option. Par exemple: augmenter la surface de captage de l'�nergie solaire ou introduire une source suppl�mentaire de r�chauffement de l'air (gaz) pour la premi�re option, et choisir un ventilateur plus puissant ou une chemin�e solaire plus haute pour augmenter le d�bit d'air pour la deuxi�me;

- des contraintes associ�es � chaque produit, qui conditionnent la gamme de temp�ratures de s�chage admissibles (sans risque d'alt�ration du produit).

Pr�cisons que ces deux options sont li�es. On peut augmenter la temp�rature de l'air en diminuant le d�bit d'air. L'air restera alors plus longtemps en phase de r�chauffement avant d'arriver sur le produit. Mais la vitesse de s�chage n'augmentera pas pour autant. Au contraire, elle diminuera: l'impact de la diminution du d�bit d'air sera plus fort que l'impact du r�chauffement de l'air. Dans le m�me ordre d'id�e, une augmentation du d�bit d'air sans modification de l'apport d'�nergie pour le chauffage de l'air conduit � une diminution de temp�rature (L'air restera moins longtemps en phase de r�chauffement), qui affectera l'efficacit� de cette option.

· des risques de d�gradation du produit encourus (cf. paragraphe suivant «Actions du s�chage sur la qualit� du produit alimentaire »).

Toutefois, la phase II est une phase qui pr�sente un risque de d�gradation sp�cifique du produit: le cro�tage.

P�RIODE DE RALENTISSEMENT DU S�CHAGE (PHASE III)

La troisi�me phase (ralentissement de la vitesse de s�chage) correspond � l'�vaporation de l'eau li�e. L'eau libre, qui migrait de l'int�rieur vers l'ext�rieur du produit pour �tre alors transform�e en vapeur d'eau, a compl�tement disparu en fin de phase II. Ne reste plus dans le produit que l'eau li�e, plus « accroch�e » au produit. L'eau ne s'�vapore plus � la surface du produit mais � l'int�rieur de celui-ci. Un front d'�vaporation s'enfonce vers le cœur du produit. La vapeur d'eau est ensuite �vacu�e en surface par l'air. Plus le front s'�loigne de la surface ext�rieure du produit, plus le transfert d'eau est difficile.

Par ailleurs, l'eau faiblement li�e au produit, et donc la plus facile � extraire, s'�vapore le plus vite. Au cours de cette phase de s�chage, l'eau � �liminer du produit est de plus en plus li�e, et de plus en plus difficile � �vaporer.

Un troisi�me facteur intervient parfois pour expliquer le ralentissement de la vitesse de s�chage � mesure que l'on approche de la fin de l'op�ration. Les corps solubles, transport�s en surface par le mouvement de l'eau, obstruent les pores du produit et il se forme parfois une cro�te � sa surface, qui g�ne le transfert de l'eau vers l'air ext�rieur.

Dans cette phase, et si d�bit d'air et temp�rature d'arriv�e de l'air restent les m�mes qu'auparavant, la temp�rature du produit augmente et tend � devenir �gale � la temp�rature d'arriv�e de l'air. En effet, l'air fournit un flux de chaleur constant au produit, alors que l'effet refroidissant de l'�vaporation de l'eau contenue dans le produit s'estompe (du fait d'une moindre vitesse de cette �vaporation). Si on poursuivait le s�chage jusque � disparition compl�te de l'eau dans le produit, celui-ci n'aurait plus de source de refroidissement (la vaporisation de son eau), et sa temp�rature deviendrait celle de son milieu ambiant, c'est-�-dire la temp�rature de l'air d'arriv�e. Elle peut alors d�passer largement la temp�rature admissible du produit au-del� de laquelle se produisent des alt�rations profondes de sa qualit�. Il faut donc imp�rativement contr�ler cette augmentation de temp�rature pour ne pas d�passer la temp�rature maximale admissible par le produit, afin d'�viter la d�gradation du produit.

Lors de cette phase, une temp�rature de l'air chaud l�g�rement inf�rieure de quelques degr�s � cette temp�rature maximale permet de garantir cette s�curit� tout en optimisant la vitesse d'�vaporation.

Remarquons enfin que la d�termination de la vitesse de s�chage ne peut plus se faire sur les m�mes bases qu'en phases I et II (multiplication du d�bit d'air par la diff�rence de taux d'humidit� relative entre un air satur� d'eau et l'air � l'arriv�e sur le produit). En effet, du fait des difficult�s rencontr�es dans l'extraction l'eau li�e, l'air de sortie du s�choir n'est plus charg�e d'eau � sa pleine capacit� (saturation).

ALLURES DE S�CHAGE

Selon les produits, d'importantes variations peuvent exister dans les dur�es respectives de ces trois phases. Dans le cas des produits � particules ou � feuilles, la phase I est quasiment inexistante. La phase Il n'existe pas toujours. Enfin, la phase III peut �tre divis�e en plusieurs p�riodes.

Les �volutions en cours de s�chage de param�tres tels que la masse d'eau dans le produit, sa temp�rature ou la vitesse du s�chage, sont propres � chaque produit. Elles sont d�termin�es exp�rimentalement en laboratoire, en s�chage continu, et sont repr�sent�es sous forme de courbes appel�es allures de s�chage. Les trois courbes pr�sent�es ci-contre fournissent un exemple type d'allures de s�chage.

INFLUENCE DE LA TAILLE ET DE LA DISPOSITION DU PRODUIT LORS DES TROIS PHASES

En r�gle g�n�rale, quelle que soit la phase de s�chage, on a int�r�t � augmenter la surface d'�change air/produit (petits morceaux, �talement sans que les morceaux se touchent, couches minces...). Ceci pr�sente plusieurs avantages qui seront pr�cis�s par la suite, au chapitre V][I. Ne sont pr�sent�s ici que les avantages qui ont trait aux m�canismes d�crits dans les trois phases du s�chage:

- une telle mesure permet de diminuer la dur�e de la premi�re phase: plus les morceaux sont petits et en couche mince, plus le produit atteindra rapidement la temp�rature � partir de laquelle le s�chage est efficace (moindre inertie thermique);

- en deuxi�me phase, l'�vaporation s'effectue en surface du produit, et est d'autant plus rapide que la somme des surfaces de contact entre l'air et le produit est �lev�e et que l'air peut acc�der facilement � toutes ces surfaces. D'autre part, le risque de cro�tage du produit, �voqu� plus haut, est nettement amoindri lorsque les morceaux de produit sont de petite taille;

- en troisi�me phase, l'�limination de l'eau en profondeur dans le produit sera d'autant plus facile que le front d'�vaporation reste proche de la surface (donc que les morceaux sont de taille r�duite).

De telles mesures sont cependant parfois difficiles � prendre. C'est le cas pour le s�chage des c�r�ales, qui sont trait�es en couche �paisse. Les produits s�ch�s en couche �paisse ont en effet un comportement complexe. Si on d�compose la couche �paisse en une succession de couches minces, on constate que seule la couche d'entr�e a le comportement d'une couche mince (vitesse de s�chage constante, puis ralentissement).

En effet, l'air se charge d'humidit� et se refroidit au fur et � mesure qu'il traverse la couche �paisse. Quand la couche d'entr�e amorce sa phase de ralentissement, l'air qui la traverse en sort moins satur� d'eau. Alors commence le s�chage � vitesse constante de la couche suivante. Ainsi progresse peu � peu le front de s�chage, de l'entr�e vers la sortie. L'application de la th�orie suppose donc de d�composer la couche �paisse en une succession de couches minces. D'o� des calculs complexes, qu'il faut valider par l'exp�rimentation.

Une autre cons�quence directe de la sp�cificit� du s�chage en couche �paisse est que l'air de s�chage ne doit pas �tre port� � une temp�rature sup�rieure � la temp�rature maximale admissible par le produit: les premi�res couches du produit sont tr�s vite en phase III du s�chage.

Actions du s�chage sur la qualit� du produit alimentaire

L'effet du s�chage sur la qualit� du produit alimentaire est abord�e successivement sous deux angles: l'�volution de sa population microbienne, et l'�volution de ses caract�ristiques gustatives et nutritionnelles.

ACTION DU S�CHAGE SUR LES MICRO-ORGANISMES

Les traitements de conservation sont d'autant plus difficiles que la population microbienne est �lev�e. Si certains traitements peuvent permettre de r�duire cette population, ils ne peuvent en aucun cas atteindre la st�rilit� totale.

En revanche, tous les traitements de conservation doivent emp�cher le d�veloppement des micro-organismes avant qu'ils ne soient trop nombreux.

Parmi les traitements qui stabilisent la population microbienne, on peut citer des traitements chimiques (acidification, salaison, sucrage, inhibiteurs chimiques...) et des traitements physiques (froid, st�rilisation, d�shydratation...).

Les conditions les plus propices au d�veloppement des micro-organismes se situent aux fortes activit�s de l'eau du produit (0,8) et dans une gamme de temp�rature comprise entre 20 et 50°C.

Pour la conduite du s�chage, il faut:

· �viter que l'air de sortie du s�choir soit trop humide (80-95 %) car cela indique qu'une partie au moins du produit se situe dans une atmosph�re humide propice au d�veloppement microbien: le produit ne doit pas rester plus d'une demi-journ�e en d�but de s�chage � de tels taux d'humidit� relative de l'air;

· essayer d'arriver rapidement � de faibles activit�s de l'eau dans le produit; cependant, il existe deux obstacles majeurs � une telle conduite.

- Il peut se produire un cro�tage du produit aux allures de s�chage rapide: la surface sera dure et s�che. Elle emp�chera la diffusion de l'eau contenue � l'int�rieur du produit. L'int�rieur de l'aliment restera donc � de fortes teneurs en eau et ne sera pas stable microbiologiquement.

- Un s�chage rapide est en g�n�ral li� � des temp�ratures de l'air assez �lev�es (jusqu'� 70-80°C). Cela peut entra�ner en phases II et III des modifications du go�t ind�sirables. Ce risque est amplifi� par le ph�nom�ne de cro�tage s'il survient (cuisson, r�actions de brunissement).

Remarque:

Pour des raisons techniques ou �conomiques, il peut �tre int�ressant:

· d'effectuer un pr�s�chage rapide permettant de stabiliser le produit quelques jours puis, ult�rieurement, un s�chage compl�mentaire pouvant �tre plus lent et permettant de descendre � de tr�s faibles teneurs en eau;

· d'effectuer un cycle de s�chage complexe quand le s�choir est r�gulable.

Exemples: En phases I et II, s�chage rapide � temp�rature �lev�e � condition que:

- la temp�rature du produit reste inf�rieure � la temp�rature maximale admissible par le produit (on pr�conise une temp�rature d'arriv�e de l'air de 10° sup�rieure � cette temp�rature maximale);

- l'humidit� relative de l'air apr�s passage sur le produit reste comprise entre 60 et 80 % pour �viter le cro�tage d'un c�t� et le d�veloppement microbien de l'autre.

En phase III, s�chage � temp�rature r�duite pour que la temp�rature du produit reste inf�rieure � la temp�rature critique de brunissement non enzymatique.

Dans des conditions particuli�rement d�favorables (conditions climatiques d�favorables, produit particuli�rement alt�rable, mauvaises conditions de stockage, etc.) il est recommand� d'utiliser un traitement anti-microbien d'appoint sp�cifique (pr�cis� au chapitre VII).

Les produits qui doivent �tre le plus surveill�s sont les viandes et surtout les poissons � cause du terrain favorable qu'ils offrent au d�veloppement des microbes pathog�nes (entra�nant des maladies).

ACTION DU S�CHAGE SUR LES TRANSFORMATIONS DU GOUT DU PRODUIT

Ces transformations sont in�vitables mais selon la composition de l'aliment et les param�tres du s�chage, certaines r�actions vont �tre favoris�es tandis que d'autres vont �tre limit�es. L'essentiel est de savoir quelles r�actions vont constituer le facteur pr�dominant d'alt�ration afin de mieux cibler les caract�ristiques que doit avoir le traitement de conservation.

Les r�actions d'oxydation des lipides

Au point de vue de la conduite du s�chage, elles seront limit�es par un s�chage:

- � haute temp�rature (le cro�tage et le risque de brunissement non enzymatique �tant des facteurs limitants);

- men� � l'abri de la lumi�re (le s�chage solaire direct est donc � �viter pour les produits les plus sujets � ces r�actions);

- conduit � des activit�s de l'eau dans le produit entre 0,2 et 0,5.

Parmi les produits pour lesquels ces r�actions peuvent �tre un facteur limitant, on peut citer:

- les produits � forte teneur en lipides et surtout en lipides insatur�s (viande de porc, de volaille, poissons - surtout les poissons gras -, pommes de terre...);

- les produits pr�sentant une grande surface d'�change par rapport � leur volume, � condition que la teneur en lipide soit suffisamment �lev�e: produits poreux, farine de poisson.... En effet, quand l'eau s'�vapore, elle va faciliter le contact et la diffusion de l'oxyg�ne dans l'aliment et donc le rancissement.

Ces r�actions peuvent �tre limit�es par des pr�traitements employant des antioxydants et par un conditionnement adapt� (cf. chapitre VII).

Le bruissement enzymatique

Le s�chage men� jusqu'� des activit�s de l'eau inf�rieures � 0,4 va limiter l'action des enzymes. Cependant, ce bruissement peut intervenir tr�s rapidement (quelques dizaines de minutes pour certains produits). C'est pourquoi un pr�traitement permettant de stopper ces r�actions d�s le d�but du proc�d� de conservation est souvent souhaitable (ex: blanchiment).

Les produits concern�s sont essentiellement des fruits (bananes, abricots, pommes...) et quelques l�gumes (pommes de terre...).

Les r�actions de Maillard (ou r�actions non enzymatiques)

Les produits les plus concern�s par les r�actions de Maillard sont les fruits et les produits carn�s. Elles seront d'autant plus favoris�es que le produit est acide, riche en acide ascorbique (vitamine C), en glucides et en prot�ines.

Ces r�actions seront d'autant plus limit�es que le s�chage permettra d'abaisser rapidement l'activit� de l'eau, en dessous de 0,5 dans la mesure du possible, et que la temp�rature du produit reste inf�rieure � la temp�rature «critique » de 50-55°C. Cette temp�rature est � pr�ciser et � adapter en fonction du produit.

Un s�chage � basse temp�rature ne limite pas forc�ment le brunissement non enzymatique car le temps de s�chage est en g�n�ral plus �lev�. Le produit reste plus longtemps � des niveaux d'humidit� favorisant � la fois les r�actions de Maillard et le d�veloppement microbien. De plus, l'oxydation des lipides (du fait d'un s�chage � basse temp�rature) peut �galement �tre un facteur limitant.

Un s�chage rapide � haute temp�rature reste donc pr�f�rable tant que la temp�rature du produit reste inf�rieure � la temp�rature « critique ».

Rappelons que le brunissement non enzymatique peut se r�v�ler au cours du stockage sur un produit apparemment « sain » juste apr�s s�chage. Pour les fruits, l'emploi d'anhydride sulfureux avant ou apr�s s�chage peut s'av�rer int�ressant pour ralentir ces r�actions.

Autres cons�quences du s�chage

On peut citer:

- une perte assez limit�e des compos�s aromatiques;

- une modification de la pigmentation et de la texture du produit;

- une perte en vitamines notamment en vitamines A et C, limit�e par un s�chage indirect;

- une conservation de la quantit� de sels min�raux.

Le cas du s�chage solaire direct

Les �l�ments de la th�orie du s�chage solaire indirect pr�sent�s plus haut sont valables pour le s�chage solaire direct ou pour le s�chage au soleil, avec quelques modifications.

En effet, le produit est alors chauff� non seulement par l'air, mais aussi directement par le soleil. On applique donc la th�orie pr�c�dente, mais en consid�rant une temp�rature fictive, r�sultat de l'�chauffement du produit. Cette temp�rature fictive est difficile � calculer.

Sa d�termination repose sur la connaissance de trois param�tres:

- le flux solaire arrivant sur le produit;

- la surface de produit expos�e;

- le coefficient d'absorption du flux solaire par le produit; il d�pend de l'�tat de surface du produit (couleur, lisse ou rugueux) et du comportement de cette surface aux diff�rentes longueurs d'onde du rayonnement solaire. Il semble que l'absorption du rayonnement soit plus forte en fin de s�chage, ce qui renforce la contrainte de la temp�rature maximale admissible par le produit en phase III, puisque c'est encore un facteur qui tend � augmenter la temp�rature du produit.

Dans la pratique, on la d�duit des observations. Le pouvoir s�chant de l'air est donc plus fort dans le cas du s�chage solaire direct que dans le cas du s�chage solaire indirect. Le s�chage est alors plus rapide, ce qui peut pr�senter des avantages. Cependant, le s�chage solaire direct pr�sente aussi des risques, que l'on peut �viter en prenant certaines pr�cautions:

Jusqu'o� mener le s�chage?

Le s�chage d'un produit doit �tre men� jusqu'� obtention de la teneur en eau recommand�e pour son stockage sur le long terme. Il existe plusieurs m�thodes envisageables pour savoir quand ce stade est atteint.

· Analyse de la teneur en eau d'�chantillons du produit. C'est la m�thode la plus fastidieuse. Elle consiste � retenir quelques produits t�moins dans chaque lot de s�chage et analyser leur teneur en eau r�guli�rement en cours du s�chage.

Cette d�marche peut �tre n�cessaire pour analyser le comportement d'un s�choir pilote, mais n'est pas compatible ni avec les attentes des petits producteurs, ni avec les contraintes de production des plus gros.

· Suivi de l'�volution du degr� d'humidit� relative de l'air en sortie de s�choir. La teneur en eau du produit et l'humidit� relative de l'air en sortie de s�choir sont li�es par des relations qui sont pr�cis�es en troisi�me partie. Pendant la phase II, l'humidit� relative de l'air dans le s�choir doit �tre assez �lev�e (environ sup�rieure � 60 %). Quand on approche de la phase III, l'humidit� relative va avoir tendance � chuter. La mesure de l'humidit� relative de l'air en sortie de s�choir peut donc fournir des indications sur le degr� de s�chage obtenu.

· Suivi de l'�volution du poids du produit. On a montr� dans le premier paragraphe comment le poids du produit et sa teneur en eau sont li�s. Une m�thode simple consiste donc � relever le poids d'un �chantillon de produit avant s�chage et � effectuer des pes�es r�guli�res de cet �chantillon vers la fin de la phase II de s�chage. On stoppera le s�chage lorsque le poids du produit sera en correspondance avec la teneur en eau finale recommand�e.

· Analyse des caract�ristiques externes du produit. Les caract�ristiques ext�rieures de certains produits d�pendent fortement de leur teneur en eau. Il suffit alors de proc�der dans un premier temps � l'analyse de produits s�ch�s disposant de la teneur en eau recherch�e, et observer les caract�ristiques de ces produits. On pourra par la suite, sans avoir � r�aliser de mesures, arr�ter le s�chage lorsque le produit aura ces m�mes caract�ristiques. Ce crit�re peut �tre, par exemple: on peut arr�ter le s�chage lorsque le produit a une consistance �lastique, est souple, de couleur brun dor�, et que les morceaux ne se collent pas ensemble (cas �tabli pour une vari�t� de mangue). Par mesure de prudence, il convient cependant de r�aliser de temps en temps une analyse pour surveiller la teneur en eau des produits finis.

· Pour les petites productions et pour des s�choirs � comportement relativement stable, on pourra parfois se contenter de se rappeler la dur�e de s�chage n�cessaire dans les conditions d'ensoleillement et d'humidit� de l'air pr�sentes, sur la base d'une exp�rience accumul�e suffisante.

En r�sum�

Les principaux �l�ments th�oriques mentionn�s qui conditionnent la pratique du s�chage sont les suivants:

· La pr�sence d'eau dans un produit alimentaire est l'un des principaux facteurs de sa d�gradation potentielle, par multiplication des micro-organismes. De fa�on � disposer de produits s�ch�s de bonne tenue dans le temps, il est n�cessaire d'abaisser la teneur en eau jusqu'� un niveau caract�ristique, en premier lieu, du produit lui-m�me, et dont la valeur standard est fournie dans les « fiches produits ».

· L'abaissement de la teneur en eau doit �tre d'autant plus �lev�e que l'on envisage de stocker le produit dans une atmosph�re humide ou chaude (chez le producteur, le commer�ant ou le consommateur).

· La teneur en eau initiale du produit �tant elle-m�me une caract�ristique du produit, il est facile de d�terminer la quantit� d'eau que l'on doit extraire � partir de:

- la quantit� totale de produit que l'on envisage de traiter par cycle de s�chage;

- la teneur en eau initiale du produit;

- sa teneur en eau finale recommand�e.

· L'eau est associ�e au produit de diff�rentes fa�ons. Une partie de cette eau n'est pas v�ritablement retenue par lui et se comporte comme de l'eau ordinaire (eau libre). Elle s'�vapore de ce fait relativement facilement au contact de l'air ext�rieur, tant que ce dernier peut accro�tre sa teneur en humidit�.

· L'�vaporation de cette eau libre est suffisamment facile pour que l'air qui circule dans le s�choir ai tendance � se charger du maximum d'eau qu'il peut contenir. Cette quantit� maximale d�pend directement des param�tres de temp�rature et de l'air. On peut donc d�terminer, en premi�re approximation, les relations qui existent entre d�bit d'air, temp�rature de l'air, degr� hygrom�trique et vitesse de s�chage, du moins tant qu'il reste de l'eau libre dans le produit (la vitesse de s�chage est alors donn�e, en premi�re approximation, par le d�bit d'air que multiplie son pouvoir �vaporatoire). Dans deuxi�me temps, il faut tenir compte de ce que les �changes de masse et de chaleur ne sont pas parfaits. La premi�re estimation n'est de ce fait qu'une estimation par exc�s de cette vitesse. Mais cette surestimation peut parfois atteindre 50 %.

· Lorsque toute l'eau libre, qui est la plus rapide � s'�vacuer du produit, a disparu, le s�chage devient plus difficile car l'eau qui reste dans le produit lui est attach� par des forces qu'il faut vaincre. Cette derni�re phase du s�chage est � contr�ler tout particuli�rement, car le produit a tendance � s'�chauffer. Si sa temp�rature d�passe un maximum admissible, pr�cis� sur les « fiches produit », la d�gradation de la qualit� du produit devient tr�s probable. Il ne faut cependant pas chercher � diminuer trop la temp�rature de s�chage dans cette phase. Le s�chage est en effet d'autant plus efficace que la temp�rature de l'air est �lev�e.

· Ce contr�le de la temp�rature en fin de s�chage doit �tre particuli�rement prononc� dans le cas d'un s�chage solaire direct, car le produit s'�chauffe du fait de son contact avec l'air chaud, mais aussi du fait de son r�chauffement direct par le soleil.

· Le s�chage est, pour chacune de ses phases, d'autant plus efficace que le produit est d�coup� en petits morceaux, �tal� sans que les morceaux se touchent et en couches minces.

· La fin du s�chage peut se d�terminer par plusieurs m�thodes, mais est dict�e en premier lieu par l'obtention de la teneur finale en eau du produit recommand�e pour sa conservation sur le long terme.

Chapitre V: El�ments pour le dimensionnement des s�choirs

Avertissement

La conception et le dimensionnement d'un s�choir sont des probl�mes d�licats. D'une part les �l�ments th�oriques � prendre en compte sont parfois complexes, d'autre part ils n'apportent pas toutes les r�ponses, pour plusieurs raisons:

- certains m�canismes, comme l'efficacit� du transfert de masse et de chaleur entre le produit et l'air, l'efficacit� d'un capteur solaire, ou les r�sistances au passage de l'air, sont connus dans leur principes, mais difficiles � transcrire avec pr�cision dans la pratique;

- il existe de nombreuses vari�t�s de chaque produit. Chacune peut r�agir diff�remment des autres dans le processus de s�chage. Et on ne peut pas, en l'�tat actuel des connaissances, d�livrer une fiche technique pour chacune d'elles;

- le mode op�ratoire du s�choir d�pendra d'habitudes et d'attentes socioculturelles diverses. Ce mode op�ratoire doit �tre int�gr� dans la conception du s�choir lui-m�me;

- la conception du s�choir repose aussi sur des crit�res autres que techniques. Il y a bien entendu les crit�res d'ordre �conomique (abord�s au chapitre VIII). Mais d'autres interviennent, comme la disponibilit� locale en mat�riaux pour l'�laboration du s�choir ou pour sa maintenance, et le savoir-faire des artisans.

On peut donc difficilement proposer des r�gles pr�cises de dimensionnement de s�choir qui permettraient de r�pondre � une demande particuli�re dans un environnement sp�cifique.

Cela �tant dit, il faut consid�rer que, pour la gamme de s�choirs abord�e dans ce document (s�choirs au plus semi-industriels), peu d'entre eux co�tent plus de 3000 FF. C'est le prix d'une journ�e de travail d'un expert expatri�...

Les options envisageables pour faciliter la diffusion des s�choirs en pays en d�veloppement sont de ce fait limit�es. On pourrait:

- d�velopper des « s�choirs types », sur le principe du « cl� en main », sur la base de mod�les �prouv�s dans des conditions donn�es d'environnement et d'utilisation. Mais on contraint alors le futur utilisateur � se restreindre au type et � la gamme de production et au contexte pour lesquels ils ont �t� d�clar�s fiables. Compte tenu du faible nombre de s�choirs types et de la faible variation dans l'usage de chacun d'eux, cela limite les choix. Les principaux s�choirs qui r�pondent � des exigences de fiabilit� sont expos�s au chapitre VI;

- former des experts qualifi�s locaux, dont on peut penser qu'ils co�teront moins cher qu'un expatri�. C'est l'un des objectifs de ce document d'y contribuer. Il faudra cependant attendre encore quelques ann�es pour qu'ils soient en nombre suffisant, et qu'un march� du s�choir se d�veloppe suffisamment pour que leurs bureaux d'�tudes soient rentables;

- attendre encore quelques ann�es que la gamme de s�choirs �prouv�s soit plus �tendue et/ou que l'on soit en mesure de sugg�rer leurs modifications envisageables pour r�pondre � tel ou tel besoin dans tel ou tel environnement;

- utiliser quelques principes physiques simples pour dimensionner soi-m�me un s�choir, ou modifier soi-m�me les dimensions de s�choirs existants, au risque probable d'obtenir un s�choir inadapt�, non fonctionnel, irr�alisable ou trop co�teux.

Le choix de cette derni�re option n'appartient ni � l'auteur, ni � l'�diteur de cet ouvrage, mais au concepteur qui accepte les risques encourus d'obtenir un s�choir qui ne fonctionne pas, ou plus souvent d'avoir par la suite � consacrer du temps � tester lui-m�me et am�liorer au fur et � mesure le s�choir ou son mode d'utilisation.

L'objectif de ce chapitre est d'apporter le maximum de pr�cisions sur les relations qui interviennent dans le dimensionnement, sans pour autant proposer des indications chiffr�es sur les redimensionnements envisageables de tel ou tel type de s�choir existant. Ces relations sont le plus souvent pr�sent�es de fa�on simplifi�e, pour �tre accessibles au plus grand nombre, et n'indiquent que des ordres de grandeur. Les aspects les plus complexes, dont la compr�hension reste n�cessaire pour une bonne ma�trise des proc�dures de dimensionnement, sont abord�s dans la troisi�me partie.

Ce chapitre a aussi pour objectif de compl�ter les �l�ments de compr�hension du s�chage qui ont �t� d�velopp�s au chapitre IV, en se concentrant maintenant sur le s�choir lui-m�me.

Les principaux �l�ments requis pour l'analyse sont:

- le rythme de la production de produit sec que l'on envisage;

- le temps que le produit frais peut passer sans se d�grader, en stockage amont et dans le s�choir, tant que son humidit� n'est pas encore assez r�duite;

- le rythme d'enl�vement de l'eau du produit, qui r�sulte de ces contraintes et des caract�ristiques du produit;

- la temp�rature de l'air envisag�e pour le s�chage;

- le d�bit d'air circulant dans le �choir;

- la vitesse de l'air que cela suppose;

- la puissance du ventilateur requis, le cas �ch�ant, pour fournir cette vitesse � l'air;

- la puissance thermique n�cessaire pour extraire l'eau du produit au rythme envisag�;

- le dimensionnement des capteurs qui transmettent la puissance solaire � l'air;

- la puissance thermique d'une source d'�nergie compl�mentaire, le cas �ch�ant.

Dans la pratique des calculs de dimensionnement technique, de nombreuses �tapes se r�alisent conjointement. La temp�rature d'arriv�e de l'air sur le produit et le d�bit de l'air dans le s�choir, par exemple, sont li�s par des relations qui emp�chent de les traiter s�par�ment. La pr�sentation est ici relativement lin�aire, mais les �ventuels n�cessaires « allers-retours » seront pr�cis�s en temps voulu.

Les questions � se poser lors du dimensionnement technique d'un projet, 24 au total, sont pr�sent�es sur deux sections:

- Rythme de production, temp�rature de s�chage, d�bit d'air et �nergie requise;

- Production de l'�nergie requise.

Rythme de production, temp�rature de s�chage, d�bit d'air et �nergie requise

1. Quel produit veut-on s�cher, quels sont les objectifs?

Ce point n'est rappel� ici que pour m�moire: la r�ponse a �t� apport�e d�s le d�but de la proc�dure, lors de l'�laboration du cahier des charges du projet.

2. Quelle quantit� de produit frais le s�choir doit-il pouvoir traiter en moyenne par jour?

Cela d�pend des circonstances. Si la personne qui s'engage dans une activit� de s�chage alimente son unit� � partir de sa propre production, et n'envisage pas d'acheter le produit frais � d'autres producteurs parce que cela lui reviendrait trop cher, il doit se poser deux premi�res questions:

- quelles sont les p�riodes de l'ann�e o� le produit est disponible, et en quelles quantit�s?

- doit-on chercher � s�cher toute la production qui ne peut pas �tre vendue en frais � un bon prix?

Des �l�ments m�thodologiques pour r�pondre � ces questions sont pr�cis�s par la suite. Dans le cas d'un entrepreneur qui pr�voit d'acheter au moins une partie des produits frais, le probl�me du dimensionnement est pos� en termes similaires, mais plus complexes. Cela est discut� plus loin.

Le calendrier de r�colte

Un calendrier de r�colte/approvisionnement pr�visionnel pour la campagne de s�chage de r�f�rence va permettre une premi�re estimation de la capacit� de production du s�choir � retenir.

C'est un tableau pr�visionnel de r�colte par esp�ce (produit) et pour une �chelle de temps pr�d�finie (hebdomadaire, tous les dix jours, tous les mois...).

Le d�bit de r�colte/production journali�re va varier durant la saison et passer par un ou plusieurs maxima. Deux options peuvent alors �tre envisag�es:

- traiter la totalit� de la r�colte de produit frais; il faudra alors retenir un s�choir capable d'absorber ces « pics de r�colte », ce qui impose de caler son rythme de production sur le d�bit de produit frais en p�riode de pointe;

- ne traiter qu'une partie du produit frais; on peut alors retenir un s�choir de capacit� de production adapt� au d�bit journalier moyen de produit frais (par exemple).

L'int�r�t relatif de ces options extr�mes d�pend des circonstances.

Si les « pics de r�colte » sont nombreux et/ou de dur�e importante et/ou si le produit est bien valoris� par le s�chage, la premi�re option est souhaitable pour ne pas perdre des opportunit�s de vente. Si par contre il n'y a qu'un pic de r�colte de dur�e modeste (une semaine par exemple) et dont l'amplitude d�passe largement le niveau moyen de la production sur les autres moments de la p�riode de r�colte, la deuxi�me option devient pr�f�rable. Il est en effet difficile d'amortir un investissement important s'il n'est utilis� � capacit� normale qu'une semaine par an.

Si le produit envisag� peut �tre stock� avant le s�chage sans risque de d�gradation pendant un temps suffisant, on pourra davantage �taler dans le temps les pics d'approvisionnement du s�choir en produits frais. On aura de m�me, de toutes fa�ons, int�r�t � r�partir les r�coltes dans le temps, en �talant les semis et/ou en adoptant plusieurs vari�t�s, voire plusieurs produits ayant des p�riodes de maturit� diff�rentes.

Le rapport de parage

Pour transformer le calendrier des r�coltes en calendrier des approvisionnements du s�choir en produit frais, il faut aussi conna�tre les rapports de « parage » entre le produit frais r�colt� et le produit frais pr�t � s�cher. Il s'agit de conna�tre les pertes par pr�l�vement de la peau, du noyau, des os, des mati�res grasses, des ar�tes... et par d�coupage (en filets, d�s, lamelles, rondelles...) suivant le produit � s�cher.

Exemple:

Calendrier pr�visionnel d'approvisionnement en mangues (objectif de production: 4,7 tonnes de mangues s�ch�es)

Le cas d'un s�chage de produits frais achet�s � d'autres producteurs

Si l'entrepreneur qui �labore un projet de s�chage pr�voit d'acheter au moins une partie de la mati�re premi�re aupr�s d'autres producteurs, les termes du probl�mes sont modifi�s dans deux directions oppos�es:

- il n'y a plus de limite a priori � son approvisionnement en produit frais, tant qu'il consent � en payer le prix;

- la contrainte forte est par contre ce co�t de l'approvisionnement.

Il devra par exemple analyser:

- les capacit�s de la zone dans laquelle il se situe � satisfaire les objectifs de production de produit sec qu'il envisage;

- les p�riodes de l'ann�e o� le produit frais devient trop cher pour son activit�;

- les co�ts du transport (et sa faisabilit�) de la mati�re premi�re s'il la fait venir d'autres zones de production.

Certains de ces �l�ments seront repris au chapitre VIII, sur l'�valuation �conomique des projets, avec les probl�mes de localisation d'une activit� de s�chage.

Autres d�terminants du rythme de la production de produits secs

En premier lieu, l'argument les avantages comparatifs d'une vente du produit frais plut�t que du produit sec n'intervient pas que pour l'entrepreneur d�crit ci-dessus. Il intervient aussi pour l'agriculteur qui envisage de se lancer dans le s�chage � vocation commerciale. Il devra toujours se demander s'il est plus rentable de vendre le produit frais ou de le s�cher. Si c'est le cas � certaines p�riodes de l'ann�e, cela peut modifier l'estimation du rythme de production de produit sec, puisqu'alors la mati�re premi�re sera disponible en quantit� plus r�duite.

D'autre part, le s�chage peut �tre tributaire des conditions climatiques (cas du s�chage solaire notamment). Il faut donc pr�voir que le rythme de s�chage sera plus faible � certaines p�riodes, du fait d'une moindre performance du s�choir lorsque l'air est plus humide ou lorsque l'ensoleillement est moindre. Si la d�gradation des conditions climatiques se produit lors de p�riodes de pics de r�colte du produit frais, il faudra �ventuellement soit pr�voir un surdimensionnement du s�choir, soit une possibilit� d'�nergie d'appoint.

Enfin, il faut aussi tenir compte des possibilit�s d'�volution de l'unit� de s�chage. Il peut par exemple �tre int�ressant de pouvoir augmenter la production de l'unit� apr�s une premi�re p�riode d'essai, sans avoir � investir dans un nouveau s�choir mieux adapt� aux nouveaux objectifs.

En r�sum�, il est plut�t conseill� de surdimensionner au d�but la capacit� de s�chage pour faire face aux pointes de production, � des conditions climatiques d�favorables, et se conserver une marge de manœuvre pour une �ventuelle expansion de l'activit� � l'avenir.

3. De quel temps d'attente dispose-t-on avant un s�chage suffisant pour �viter que le produit frais ne commence � se d�grader?

Le rythme de production d'une unit� de s�chage est donn� par la division de la quantit� de produit frais trait� � chaque cycle de s�chage par la dur�e de ce cycle (incluant le temps de chargement et de d�chargement du s�choir, ainsi que les « temps morts »). On peut donc fournir le m�me rythme de diff�rentes mani�res (dur�e de cycle plus courte et moins de produit trait� � chaque cycle, ou dur�e de cycle plus longue et plus de produit trait� � chaque cycle). Pour de nombreux produits alimentaires, une contrainte forte p�se sur la dur�e du cycle de s�chage: le s�chage doit �tre suffisamment rapide pour que le produit atteigne vite un �tat d'humidit� o� il est pr�serv� des risques de d�gradation. � titre indicatif, on consid�re que la dur�e de s�chage de la tomate ne doit pas d�passer trois jours. C'est parmi les l�gumes le plus difficile maintenir longtemps avant un s�chage suffisant (risques de moisissure). Parmi les fruits, les plus sensibles de ceux qui sont usuellement s�ch�s sont la mangue et l'abricot. Les viandes, mais surtout les poissons, sont particuli�rement sensibles � des dur�es trop longue d'attente.

La dur�e pendant laquelle le produit reste sujet au d�veloppement microbien n'est pas le seul param�tre qui influe sur le risque de d�gradation du produit avant son s�chage total. Cela est aussi fonction de:

- la temp�rature du produit pendant le s�chage (le d�veloppement microbien est le plus intense pour les temp�ratures comprises entre 30°C et 55°C. Au-del� de 65°C, le risque est limit�);

- l'activit� de l'eau du produit: le risque de: d�gradation est tr�s �lev� pour les produits pr�sentant une activit� de l'eau de plus de 0,9; il est fort de 0,9 � 0,75, limit� entre 0,75 et 0,6, et pratiquement inexistant en dessous de 0,6;

- la vari�t� du produit consid�r�;

- la population microbienne initiale;

- la qualit� du parage;

- etc.

Remarque:

� dur�e identique, le temps pass� dans le s�choir compte beaucoup plus que le temps pass� en stockage amont: les microbes se d�veloppent beaucoup plus facilement aux temp�ratures �lev�es (du moins, tant que l'on n'atteint pas une temp�rature de « st�rilisation thermique » qui les tue).

4. Quelle quantit� d'eau doit-on enlever du produit?

La question de la quantit� d'eau � extraire selon les produits a d�j� �t� abord�e au chapitre pr�c�dent. La m�thode de calcul est reprise ici sous une forme plus math�matique.

La masse d'eau � extraire correspond � ce qu'il faut retirer du produit pour le faire passer d'une teneur en eau initiale donn�e, caract�ristique du produit frais et indiqu�e sur les « fiches produit », � une teneur en eau finale donn�e, fournie par une norme technique assurant la conservation du produit consid�r�, elle aussi fournie dans les « fiches produit ». La relation qui s'�tablit entre ces termes s'�crit:

avec:

- m _i: teneur en eau initiale du produit frais (en %);

- m _f: teneur en eau finale du produit s�ch� (en %);

- M _e: quantit� d'eau � extraire du produit (en kg);

- M _i quantit� � s�cher de produit frais apr�s parage (en kg), le parage �tant l'op�ration initiale de retrait de la peau et des d�chets du produit frais.

Remarque:

La teneur en eau, ou degr� d'humidit�, du produit d�finie ici est appel�e teneur en eau en base humide, car elle est le rapport de la masse d'eau contenue dans le produit sur la masse totale du produit (masse de sa mati�re s�che et de son eau). On utilise parfois dans les calculs une teneur en eau dite « en base s�che », qui est le rapport de la masse d'eau sur la seule masse s�che du produit. La conversion entre ces deux teneurs, en base humide et en base s�che, est rapide:

avec:

- m: teneur en eau en base humide (la plus courante, utilis�e ici);
-X: teneur en eau en base s�che.

5. Quelle doit-�tre la dur�e du s�chage?

Elle d�pend de plusieurs facteurs:

- le premier facteur, et sans doute le plus d�terminant, est le rythme de la production de mati�re s�che, d�termin� au point 2. Le rythme de la production s'exprime comme la quantit� de produit frais � traiter � chaque cycle de s�chage divis�e par la dur�e de ce cycle. Il doit correspondre � la capacit� de production envisag�e, � un �ventuel loger surdimensionnement pr�s. Pour chaque grand type de s�choir, la quantit� de produit frais trait�e par cycle s'inscrit dans une gamme pr�cise (par exemple, la charge d'une claie, la charge d'un chariot ou de deux chariots selon le type de s�choir). Il devient d�s lors facile d'estimer la dur�e de s�chage qui correspond aux objectifs de production;

- le deuxi�me facteur est la contrainte d'une dur�e suffisamment faible pour �viter les risques de d�gradation du produit, avant qu'il n'atteigne un degr� suffisant de s�chage pour le pr�server du d�veloppement microbien (dur�e maximale abord�e au point 3.) ci-dessus;

- le troisi�me facteur est une contrainte oppos�e sur la vitesse d'enl�vement de l'eau, qui ne doit pas �tre trop rapide si on veut �viter les probl�mes de cro�tage, ph�nom�ne qui intervient lorsque l'eau quitte trop rapidement l'int�rieur du produit. Cette contrainte n'est n�anmoins pas vraiment d�terminante pour la dur�e du s�chage: pour une m�me vitesse d'enl�vement d'eau, le risque de cro�tage sera bien moindre si le s�chage se produit avec un air plus humide mais � d�bit plus �lev�, plut�t qu'avec un air tr�s sec et � d�bit faible. La mangue est un fruit qui pr�sente des risques �lev�s de cro�tage au s�chage. La dur�e minimale de s�chage sans risque de cro�tage obtenue sur s�choir � gaz type tunnel pour ce produit est de l'ordre d'une quinzaine d'heures.

Pour les deux derniers points, la recherche exp�rimentale permet d'�tablir des allures de s�chage pour atteindre en un temps minimum un produit s�ch� aux qualit�s pr�d�finies (humidit� finale, qualit�s de go�t et d'apparence, caract�ristiques microbiologiques).

Dans la pratique, on retiendra plut�t les �l�ments suivants:

- la dur�e doit �tre, pour chaque type de s�choir envisageable dans l'�tude de dimensionnement, d�termin�e en fonction du rythme de production envisag� et de la capacit� de chargement de ce type de s�choir en produits frais;

- si cette dur�e est trop �lev�e, par rapport � la dur�e maximale admissible d'attente d'un s�chage suffisant, il faudra pr�voir soit un s�choir de moindre capacit� dans la gamme envisag�e, mais dimensionn� pour s�cher plus rapidement (si une telle modulation est possible), soit un pr�traitement de conservation plus s�v�re, soit une modification des objectifs de production, soit un abandon de ce type de s�choir pour la suite de l'�tude technique;

- le risque de cro�tage peut �tre �limin� par d'autres moyens (d�bit d'air plus �lev� avec un air plus humide, obtenu soit en humidifiant la chambre de s�chage dans des proportions raisonnables, soit par un recyclage de l'air de sortie, plus humide mais non totalement satur� d'eau).

6. Quelle est la vitesse d'enl�vement de l'eau du produit?

On peut, sur la base des donn�es des points 4. et 5., faire une estimation de la vitesse d'enl�vement de l'eau du produit:

- V _em: vitesse d'enl�vement de l'eau (en kg/h);

- M _e: masse d'eau � extraire (en kg);

- T _s: dur�e id�ale du s�chage pour le produit consid�r� (en heures).

Remarque: La vitesse d'enl�vement V _em est indic�e « m », car il s'agit d'une vitesse moyenne sur la totalit� du s�chage. On a vu au chapitre pr�c�dent que le s�chage s'effectue en plusieurs phases distinctes. En particulier, l'enl�vement de l'eau est beaucoup plus difficile en phase finale du s�chage (phase III), car l'eau restante dans le produit en est plus solidaire, et donc la vitesse d'enl�vement de l'eau plus faible. Une lecture plus d�taill�e des courbes d'allure de s�chage doit permettre de mieux pr�ciser les teneurs en eau � chaque d�but et fin d'une phase de s�chage, ainsi que leurs dur�es respectives. On peut alors calculer sur cette base des vitesses moyennes d'enl�vement de l'eau pour chacune des phases, et affiner ainsi les calculs.

7. Quelle doit �tre la temp�rature de l'air � son arriv�e sur le produit?

� titre de rappel d'�l�ments du chapitre pr�c�dent: le passage de l'air sur le produit provoque d'autant plus d'�vaporation que l'air a �t� au pr�alable r�chauff�. La temp�rature de l'air � l'arriv�e sur le produit � s�cher doit �tre:

- la plus �lev�e possible, pour garantir un s�chage rapide en phases I et II, o� le produit est encore « fragile », et pour le rendre efficace en phase III, o� l'autre facteur d'enl�vement d'eau, le d�bit d'air, est peu influent;

- telle que la temp�rature du produit ne d�passe pas sa temp�rature maximale admissible, fournie sur les « fiches produit ».

La temp�rature du produit est peu �loign�e de la temp�rature de l'air � l'arriv�e sur le produit en phase III du s�chage, car alors il y a peu d'�vaporation pour contribuer � son refroidissement. En phases I et II par contre, elle sera moins �lev�e pour la raison inverse, sauf �ventuellement dans le cas o� le produit est expos� directement aux rayons du soleil (cas du s�chage solaire direct) et o� le d�bit d'air est faible, car alors le produit s'�chauffe aussi du fait de cette source de chaleur.

De fa�on g�n�rale, et � d�faut de disposer des courbes d'allure de s�chage du produit consid�r�, on recommandera de retenir une temp�rature de l'air � l'arriv�e sur le produit de 10°C au dessus de la temp�rature maximale admissible par le produit lors des phases I et II, et l�g�rement inf�rieure � cette temp�rature maximale pour la phase III.

8. Quel est le pouvoir �vaporatoire de l'air ?

� titre de rappel d'�l�ments du chapitre pr�c�dent: le pouvoir �vaporatoire de l'air, qui mesure la quantit� maximale d'eau que peut emporter un m�tre cube d'air lors de son contact avec un produit humide, d�pend:

- de la densit� de vapeur d'eau d�j� contenue dans l'air ambiant, avant son entr�e dans le s�choir;

- des conditions de pression (ici: pression atmosph�rique, dont les fluctuations sont d'effet totalement n�gligeable);

- de la temp�rature � laquelle est port� l'air.

Sa valeur, pour un taux d'humidit� relative donn� et une temp�rature donn�e de l'air, peut �tre fournie en premi�re approximation par le tableau 3 ci-contre. Pour les temp�ratures et degr�s d'humidit� interm�diaires, il faudra soit proc�der � des interpolations des donn�es de ce tableau, soit adopter l'approche plus complexe d'une lecture du diagramme enthalpique de l'air humide, pr�sent�e en troisi�me partie, chapitre IX.

Rappel: Lorsqu'on porte l'air d'une temp�rature donn�e � une autre plus �lev�e par apport de chaleur, comme c'est le cas pour le s�chage, l'humidit� absolue de l'air ne change pas (l'air contient toujours la m�me quantit� de vapeur d'eau). En revanche, son humidit� relative n'est pas la m�me; elle est plus faible. L'humidit� relative de l'air qui arrive sur le produit apr�s avoir �t� r�chauff� n'est donc pas l'humidit� relative de: l'air ext�rieur.

Tableau 1: Teneur en eau de l'air (ou humidit� absolue), en fonction de sa temp�rature et de son humidit� relative (en grammes d'eau par kg d'air sec)

Tableau 2: Teneur en eau maximale (d saturation) d'un air, en fonction de sa temp�rature initiale et de son humidit� relative initiale, lorsqu'il se charge d'eau sans apport ni perte d'�nergie ext�rieure (en grammes d'eau par kg d'air sec)

Tableau 3: Pouvoir �vaporatoire de l'air, en fonction de sa temp�rature et de son humidit� relative (en grammes d'eau par kg d'air sec): diff�rence « Tableau 2 - Tableau 1 »

9. Quelle quantit� d'eau du produit peut-on retirer avec un m�tre cube d'air?

Le cas simple

� titre de rappel, si l'�change de vapeur d'eau entre le produit et l'air �tait parfait et concernait la totalit� de l'air circulant dans le s�choir, l'air pourrait se charger d'autant d'eau qu'il peut en contenir tant que subsiste de l'eau libre dans le produit, c'est-�-dire lors des phases I et II.

La quantit� d'eau du produit que peut retirer un m�tre cube d'air serait, dans un cas parfait, relativement facile � calculer. Elle correspondrait exactement au pouvoir �vaporatoire d'un m�tre cube d'air, dont les donn�es sont fournies au point 8. (au coefficient de masse volumique pr�s pour la conversion kg/m³).

Les probl�mes

Le calcul de la quantit� d'eau que l'on peut extraire du produit par m�tre cube d'air utilis� lors du s�chage est en fait plus complexe pour trois raisons.

a) Il existe en fait un continuum entre l'eau libre et l'eau fortement lice dans le produit. L'eau du produit en phase II est partiellement li�e au produit, ne serait-ce que par les tensions de capillarit�, et ne se comporte donc pas comme une eau totalement libre (et de moins en moins � mesure que le s�chage progresse). M�me si l'�change d'eau entre l'air et le produit �tait parfait, l'air ne peut pas se charger d'autant d'eau qu'il le pourrait en passant au-dessus d'un r�cipient rempli d'eau (totalement libre donc), et l'humidit� relative de l'air en sortie de s�choir ne peut donc jamais atteindre 100 %.

b) � mesure que l'on entre dans la phase III du s�chage, l'eau restante dans le produit lui en est de plus en plus solidaire. L'activit� de l'eau d�cro�t peu � peu. Or, l'activit� de l'eau dans le produit d�termine les r�gles de l'�quilibre de l'eau entre le produit et l'air: plus l'activit� de l'eau est faible, plus le produit offre une r�sistance � ce que l'air s'« empare » de cette eau, et moins l'air peut en emporter. De ce fait, plus le s�chage progresse, moins l'air sort du s�choir charg� d'eau. � l'extr�me, si on poussait le s�chage au point qu'il n'existe quasiment plus d'eau dans le produit, l'air ne sortirait pas du s�choir avec plus d'eau au m�tre cube qu'en y entrant.

c) Par ailleurs, les �changes d'eau entre le produit et l'air pr�sent�s aux points a) et b) sont des principes de base qu'il faut moduler au regard de plusieurs consid�rations:

- l'isolation thermique n'est jamais parfaite entre le s�choir et l'ext�rieur, de ce fait l'air se refroidit avant d'arriver sur le produit (donc dispose d'un moindre pouvoir �vaporatoire);

- il y a des pertes d'�nergie du fait des frottements de l'air dans le s�choir, d'autant plus �lev�es que la vitesse d'�coulement de l'air est grande (on verra plus loin que les « pertes de charge » sont proportionnelles au carr� de cette vitesse);

- l'�quilibre de la vapeur d'eau entre le produit et l'air n'a pas le temps de se r�aliser totalement. Plus la vitesse de circulation de l'air est importante, moins c'est le cas puisque cela limite le temps de contact de l'air avec le produit. Il faudrait en effet d'une part laisser � l'eau du produit du temps pour migrer correctement de l'int�rieur vers l'ext�rieur du produit. Il faudrait d'autre part laisser � l'air le temps de r�colter l'eau arriv�e en surface du produit. Il faudrait enfin laisser � l'air qui ne passe pas � proximit� imm�diate du produit le temps de se charger de l'eau dont l'air plus proche s'est charg�, permettant � ce dernier de se recharger de nouveau, etc.

Pour r�soudre le probl�me, on adopte une approximation pour traiter les points a) et b), et une approche plus empirique pour traiter le point c).

Premier niveau d'approximation

De fa�on � traiter le probl�me de la diminution de l'activit� de l'eau dans le produit � mesure que le s�chage progresse, qui influe sur l'humidit� relative de l'air en sortie de s�choir, on proc�dera en premi�re approximation comme suit:

- l'air sort � un niveau proche de la saturation en d�but de s�chage;

- l'air sort en phase finale du s�chage avec une humidit� relative qui est celle qui correspond � l'�quilibre air/produit lorsque l'eau de ce dernier a atteint un niveau d'activit� qui le rend propre � la conservation. Cette humidit� relative se lit sur le diagramme de sorption-d�sorption du produit, qui sera pr�sent� dans la troisi�me partie, chapitre IX;

- on consid�re � titre d'approximation que l'humidit� relative de l'air de sortie du s�choir est, en moyenne sur la dur�e du s�chage, la moyenne de ces deux humidit�s relatives extr�mes, soit:

avec:

- H _rm: humidit� relative de l'air � la sortie du s�choir, en moyenne sur la dur�e totale du s�chage (en %);

- H _rs humidit� relative de l'air � la sortie du s�choir, � la fin du s�chage (param�tre fourni sur les courbes de sorption-d�sorption);

- 100: humidit� relative de l'air � la sortie du s�choir, en d�but de s�chage (saturation d'eau: 100 % d'humidit� relative).

On peut, connaissant ainsi la valeur de l'humidit� relative en sortie de s�choir, en moyenne pendant le s�chage (H _rm), d�terminer l'humidit� absolue x _m (ou teneur en eau moyenne) � laquelle elle correspond, compte tenu de la temp�rature moyenne de l'air en sortie de s�choir, � partir du tableau 1 de la page 121. Si l'�change d'eau entre l'air et le produit �tait parfait lors du s�chage, la quantit� d'eau enlev�e en moyenne pendant le s�chage par un m�tre cube d'air pourrait s'�crire:

r_air · (x _m - x _a), exprim�e en grammes d'eau par m�tre cube d'air ayant circul� dans le s�choir, avec:

-r_air masse volumique de l'air sec: 1,2 kg/m ³;

- x _m: teneur en eau de l'air en sortie de s�choir, en moyenne sur la dur�e du s�chage, en gramme par kilogramme d'air sec;

- x _a: teneur en eau de l'air, � l'entr�e du s�choir, en grammes par kilogramme d'air sec.

Second niveau d'approximation

Si on ne dispose pas de la courbe de sorption-d�sorption du produit pour d�terminer le niveau de l'humidit� relative de l'air en sortie de s�choir en fin de s�chage (H _rs), on pourra dans la majorit� des cas faire l'approximation suivante.

En fin de s�chage, l'eau r�siduelle dans le produit est une eau tr�s fortement li�e au produit, et un m�tre cube d'air circulant dans le s�choir ne peut emporter que tr�s peu d'air. Donc, si on fait l'approximation qu'un m�tre cube d'air peut emporter l'�quivalent du pouvoir �vaporatoire de l'air, rapport�e au m�tre cube d'air, en d�but de s�chage, et quasiment 0 en fin de s�chage, on peut exprimer en approximation plus sommaire encore que la premi�re, que si les �changes d'eau entre l'air et le produit �taient parfaits, un m�tre cube d'air emporterait en moyenne: 1/2 x r _air x e _air avec:

- r _air: masse volumique de l'air sec (1,2 kg/m ³ en premi�re approximation aux temp�ratures usuelles de s�chage);

- e _air: pouvoir �vaporatoire de l'air de s�chage (en gramme par kg d'air sec), obtenu par interpolation des donn�es du tableau 3 de la page 121.

Cette approximation n'est valable que pour les produits tr�s secs en fin de s�chage.

L'approche empirique

Les �changes d'eau entre l'air et le produit dans le s�choir n'�tant pas parfaits, on introduit un coefficient correcteur appel� rendement de s�chage.

Ce rendement not� s d�pend de nombreux facteurs �voqu�s ci-dessus (point c). Il d�pend donc de ces faits:

- de la nature du produit;

- de son humidit� relative (et donc du degr� de s�chage atteint);

- du s�choir envisag� lui-m�me.

� titre indicatif, les « fiches s�choirs » pr�sent�es dans le chapitre VI exposent l'ordre de grandeur du rendement de s�chage de chaque grand type de s�choir, pour un cycle complet de s�chage dans ses conditions usuelles d'utilisation.

La formulation

En s'en tenant � la premi�re approximation, la quantit� d'eau que peut extraire un m�tre cube d'air, en moyenne sur la dur�e du s�chage, s'�crira:

- q _se: quantit� d'eau extraite en moyenne par un m�tre cube d'air (g/m ³);

- r _air: masse volumique de l'air sec: 1,2 kg/m ³;

- x _m: teneur en eau de l'air en sortie de s�choir, en moyenne sur la dur�e du s�chage, en gramme par kilogramme d'air sec (d�termin�e ci-dessus);

- x _a: teneur en eau de l'air, � l'entr�e du s�choir, en grammes par kilogramme d'air sec;

- h _s: rendement de s�chage.

Le calcul d�taill� par phases

Le rendement d�pend de l'activit� de l'eau dans le produit, diff�rente � chaque �tape du s�chage, et dont d�pend aussi le degr� d'humidit� relative de l'air en sortie de s�choir.

La connaissance pr�cise de l'allure de s�chage conseill�e pour le type de produit � s�cher permettrait de d�terminer la proportion d'eau � extraire pour chaque phase, donc de conna�tre de mani�re plus pr�cise le fonctionnement du s�choir. Cependant, les allures de s�chage sont encore mal connues pour la plupart des produits tropicaux.

10. Quel d�bit d'air doit-on avoir dans le s�choir?

Le d�bit d'air moyen dans le s�choir doit �tre tel qu'il permet l'�vacuation de l'eau du produit � la vitesse moyenne V _em �valu�e au point 6.

Cette vitesse d'�vacuation est d'autre part d�termin�e par le produit « d�bit d'air x eau enlev�e en moyenne par m�tre cube d'air ». En reprenant la formulation du point 9., on a:

- D _s: d�bit d'air recherch� (en m ³/h);

- V _em: vitesse d'enl�vement de l'eau (en kg/h);

- M _e: masse d'eau � extraire (en kg);

- T _s: dur�e id�ale du s�chage pour le produit consid�r� (en heures);

- r _air: masse volumique de l'air sec: 1,2 kg/m ³;

- x _m: teneur en eau de l'air en sortie de s�choir, en moyenne sur la dur�e du s�chage, en gramme par kilogramme d'air sec;

- x _a: teneur en eau de l'air, � l'entr�e du s�choir, en grammes par kilogramme d'air sec;

- h _s: rendement de s�chage.

11. Ce d�bit peut-il �tre fourni sans �quipement annexe (chemin�e solaire, ventilateur)?

On consid�re que, de fa�on g�n�rale, si le d�bit d'air n�cessaire est inf�rieur � 20 m ³/h, le s�chage pourra �tre assur� de fa�on naturelle, par les mouvements de convention de l'air chaud. Les mouvements de convention sont cependant alors tr�s complexes et d�pendent de nombreux param�tres. Il n'est de ce fait souvent pas possible de savoir exactement quel sera le d�bit de l'air dans le s�choir sans une exp�rimentation.

On peut seulement dire que le d�bit sera d'autant plus grand:

- qu'est grande la hauteur qui s�pare l'entr�e d'air de la sortie d'air;

- qu'est importante la diff�rence de temp�rature entre l'air qui entre et l'air qui sort;

- qu'est faible la vitesse de l'air au niveau des entr�es et sorties et du produit. En effet, plus cette vitesse est faible, moins les frottements sont importants: on peut diminuer la vitesse, et donc les frottements, sans diminution du d�bit, en dimensionnant largement les entr�es et sorties (syst�me de « venturi »). On ne surdimensionnera pas cependant la chambre de s�chage elle-m�me, sinon une partie importante de l'air passera trop loin de la zone d'�change d'eau avec le produit pour s'en charger efficacement.

Compte tenu des incertitudes, il se peut que la dur�e de s�chage devienne trop importante. Il peut alors �tre souhaitable de mieux garantir une circulation de l'air ad�quate en l'assistant.

On peut l'aider soit en accentuant les causes de la convention naturelle (une diff�rence de temp�rature de l'air entre deux points), soit en « for�ant » la circulation de l'air par un moyen m�canique. On parle ainsi de convention naturelle pour des syst�mes tels que le syst�me « sans rien » (ci-dessus) ou la chemin�e solaire, et de convention forc�e dans les autres cas (ventilateurs). Le choix d�pend du compromis �labor� entre le co�t de ces �quipements et un rythme de s�chage plus �lev�.

Au-del� du seuil critique de d�bit d'air de 20 m ³/h, potentiellement accessible en convention naturelle, il faudra de toutes fa�ons envisager d'aider l'air � circuler dans le s�choir par de tels �quipements p�riph�riques.

12. Une chemin�e solaire est-elle appropri�e?

Pour un d�bit d'air n�cessaire situ� entre 20 et 60 m ³/h, une chemin�e solaire peut fournir l'aide n�cessaire pour la circulation de l'air. Le mode de dimensionnement d'une chemin�e solaire requiert des calculs complexes qui ne seront pr�cis�s qu'en troisi�me partie.

Le principe d'une chemin�e solaire est relativement simple. Elle est comme une chemin�e ordinaire, mais constitu�e d'un mat�riau qui capte la chaleur fournie directement par le soleil et en transmet une partie � l'air. L'air qui est en haut de la chemin�e, et qui a re�u de la chaleur suppl�mentaire, est donc plus chaud que l'air situ� � l'entr�e de cette chemin�e. Selon les principes de base de la thermodynamique et le principe d'Archim�de, l'air situ� en haut est moins dense que l'air situ� en bas, et l'air subi dans la chemin�e une pouss�e vers le haut, du fait d'une pression diff�rentielle sur l'air (« terme moteur »).

Cette pression (ou « terme moteur ») est donn�e par:

avec:

- Dmc: diff�rentiel de pression entre le bas et le haut de la chemin�e en Pa;

- r ₁ est la masse volumique de l'air en bas de la chemin�e (kg/m ³);

- r ₂ est la masse volumique de l'air en haut de la chemin�e (kg/m ³);

- H est la hauteur de la chemin�e (m);

- g est l'acc�l�ration de la pesanteur (» 10 m/s ²).

En premi�re approximation, le rapport p1/p2 des masses volumiques de l'air est donn� par le rapport « temp�rature de sortie/temp�rature d'entr�e », si les temp�ratures sont exprim�es en degr�s Kelvin (t degr�s Celcius = 273 + t degr�s Kelvin).

Pr�cisons que, contrairement aux chemin�es ordinaires qui sont droites, une chemin�e solaire fonctionne mieux si elle est pench�e, de fa�on � pr�senter le maximum de surface d'exposition aux rayons du soleil. Le calcul de l'angle d'inclinaison optimal de la chemin�e sera pr�cis� dans la troisi�me partie XXX.

Malgr� les multiples efforts de recherche, les chemin�es solaires se sont r�v�l�es peu adapt�es � l'extraction de l'air de s�chage. Elles n�cessitent des dimensions cons�quentes pour �tre efficientes. L'efficacit� des syst�mes de convection naturelle est en effet limit�e par la limite de vitesse impos�e par les r�sistances � l'�coulement de l'air, appel�es pertes de charges, dans les diff�rents �l�ments du s�choir. Ces pertes de charge sont pr�sent�es par la suite.

13. � partir de quand doit-on envisager d'installer un ventilateur?

Au del� d'un d�bit d'air de 60 m3/h, un ventilateur s'impose. En de�� de cette valeur, cela d�pendra du compromis entre le co�t des options (convention naturelle, chemin�e solaire ou ventilateur), le rythme de production recherch� et sa r�gularit� (le ventilateur �tant la seule option qui garantisse un d�bit d'air donn� quelles que soient les circonstances).

14. Quelle sont les composantes du dimensionnement du ventilateur � installer?

Les deux composantes essentielles du dimensionnement d'un ventilateur sont:

- le d�bit d'air recherch�;

- les frottements divers de l'air, qui freinent le mouvement, appel�s « pertes de charge ».

Dans le cas purement imaginaire o� les mol�cules d'air ne subiraient aucun frottement, ni � l'amont ni � l'aval du ventilateur, la puissance de celui-ci pourrait n'�tre que celle n�cessaire pour fournir � chaque mol�cule son �nergie cin�tique (1/2 mV ²).

L'�nergie cin�tique de l'air ne repr�sente en fait qu'une tr�s faible partie de l'�nergie qu'il faut fournir. L'essentiel est constitu� de l'�nergie perdue dans les frottements:

- le frottement des particules d'air contre les autres particules d'air, d'autant plus important que l'�coulement de l'air est « turbulent », c'est-�-dire que les diff�rentes mol�cules n'ont pas des trajets parall�les les uns aux autres (et donc risquent plus de se « choquer »);

- le frottement des particules d'air sur la surface du produit � s�cher;

- le frottement des particules d'air le long des parois du s�choir.

C'est de loin le premier type de frottement qui est le plus important. Mais il est pour beaucoup occasionn� par les d�formations des trajets de l'air lorsque celui-ci contourne un objet (le produit, les parois du s�choir et des claies, la grille du ventilateur...), qui provoquent les « turbulences » dans l'�coulement de l'air. Ces pertes de charge sont d'autant plus fortes que la vitesse d'�coulement de l'air est importante. Elles sont, en premi�re approximation, proportionnelles au carr� de cette vitesse.

15. Comment calculer les pertes de charge?

Le cas du s�chage en couche mince

Les pertes de charge sont malheureusement tr�s difficiles � calculer dans ce cas. Elles sont certes proportionnelles au carr� de la vitesse de l'air, mais dans quelles proportions?

Dans le cas du s�chage en couche mince (produit �tal� sur une claie), le produit ne cr�e qu'une partie des pertes de charge, et c'est l'ensemble produit-claies-s�choir et ses interf�rences avec les flux d'air qu'il faut analyser. Pour les s�choirs de type artisanal ou semi-industriel, on ne pourra pas pousser l'�tude au point de sophistication requis (calculs de l'�coulement par �l�ments finis...). On devra le plus souvent se contenter des indications des constructeurs pour les grands types de s�choirs existants.

Le cas du s�chage en couche �paisse

Paradoxalement, c'est dans le cas du s�chage en couche �paisse (produit en vrac), comme pour les c�r�ales, f�ves, etc., que le calcul est le plus simple. Les pertes de charge lors du passage de l'air dans le produit repr�sentent en effet alors l'essentiel des frottements de l'air.

Elles peuvent �tre d�s lors estim�es lorsque l'on conna�t la r�sistance qu'oppose un m�tre d'�paisseur du produit au passage de l'air pour une vitesse d'�coulement donn�e.

La perte de charge dans le produit s'�crit dans ce cas:

avec:

- r _a masse volumique de l'air (Pa = 1,2 kg/m ³);

- w: r�sistance � l'air du produit (en m);

- d: �paisseur de la couche (en m);

- V _p: vitesse de l'air � travers le produit (en m/s).

La r�sistance � l'air du produit est un param�tre propre au produit, donn�e ci-dessous pour les principaux produits s�ch�s couramment en couche �paisse. Elle d�pend essentiellement de quatre facteurs:

- la forme du produit;

- ses caract�ristiques de surface (rugueux, lisse...);

- le volume de vides dans un m�tre cube de produit en vrac;

- le volume moyen de ces vides.

R�sistance (w) par un produit en vrac au passage de l'air (en m-1)

Dans la pratique du s�chage en couche �paisse, il faut une vitesse de l'air de l'ordre de 0,1 m/s pour que l'�change air/produit soit correct. Pour obtenir cette vitesse, la surface de l'entr�e d'air du bac de s�chage (S _bc) et l'�paisseur de la couche (d) doivent �tre:

o�:

- m _i est la masse de produit � s�cher (en kg);

- r _p est la densit� du produit � s�cher (en kg/m ³);

- V _p est la vitesse de l'air � travers le produit (fix�e � 0,1 m/s

- D _s est le d�bit souhait� (en m ³/h) d�j� calcul�;

- 3600: conversion heures/secondes.

16. Quelle doit-�tre la puissance du ventilateur?

La puissance fournie par le ventilateur doit �tre le produit du d�bit de l'air par les pertes de charge. La puissance �lectrique du ventilateur n�cessaire est cette puissance, � un coefficient de rendement du ventilateur pr�s:

avec:

- D _s d�bit recherch� en m ³/h;

- DP _t: pertes de charge totale en Pascals;

- h _vent: rendement du ventilateur (d'apr�s indications du fournisseur);

- 3600: conversion heures/secondes.

Sachant que les pertes de charge (DP _t) sont, pour un s�choir donn�, fonctions du carr� de la vitesse de l'air, donc du d�bit, la puissance �lectrique est proportionnelle au d�bit � la puissance trois. Ainsi, chaque fois que le d�bit double, la consommation �lectrique est multipli�e par huit!

17. Quelle doit-�tre la vitesse de rotation du ventilateur?

On peut tracer la courbe des pertes de charges du s�choir en fonction du d�bit (courbe en gras sur le tableau). Les constructeurs de ventilateurs fournissent parfois les courbes de fonctionnement de leurs ventilateurs pour diff�rentes vitesses de rotation. Chacune de ces courbes donne, pour chaque d�bit, la valeur des pertes de charges auxquelles peut s'opposer le ventilateur.

Dans l'exemple fourni sur le graphique ci-dessus, on veut assurer un d�bit D _s en s'opposant � des pertes de charges DP _t, on voit que le ventilateur dispose d'une puissance suffisante et que sa vitesse nominale sera de 1000 t/mn.

18. Comment limiter les pertes de charge?

Il faut veiller � limiter le plus possible les pertes de charge (les frottements de l'air) dans le s�choir:

- en convention naturelle, pour rendre cette convention la plus facile possible;

- en convention forc�e, pour limiter le co�t de l'investissement dans un ventilateur puissant et les co�ts de l'�lectricit�.

Les actions envisageables pour limiter les pertes de charge ont cependant toutes un co�t, et c'est en d�finitive lors de l'�valuation �conomique des int�r�ts respectifs des diff�rentes options que l'on pourra d�terminer s'il vaut mieux investir dans des mesures de r�duction de pertes de charge, dans une chemin�e solaire plus importante, un ventilateur plus puissant, etc.

Hormis la vitesse de l'�coulement de l'air (qui est en partie impos�e par les choix de production), les pertes de charge d�pendent du choix du type de ventilateur, de l'installation d'�l�ments tels qu'un diffuseur, de l'architecture du s�choir et de la nature de l'absorbeur de chaleur.

Crit�res de choix d'un ventilateur

Cf. sch�ma page suivante.

Remarque: Au-dessus de 3 kW de puissance, l'alimentation �lectrique doit �tre triphas�e.

Le lignes de flux sont rejet�es sur les parois du conduit. Il y a beaucoup de turbulences.

Les lignes de flux redeviennent rapidement parall�les � la conduite.

Dans les deux cas, il est conseill� de s�parer le moteur du flux d'air (transmission par courroie).

Un diffuseur en aval du ventilateur permet parfois d'utiliser un ventilateur plus petit

L'air qui traverse le ventilateur a une vitesse �lev�e � sa sortie. En revanche, l'air qui se situe juste � l'arri�re du ventilateur, mais au dessus, en dessous ou sur le c�t�, ne l'a pas travers� et circule � vitesse r�duite. Il se cr�e de nombreux frottements entre ces deux airs de vitesses distinctes, ainsi que des turbulences, qui peuvent entra�ner des pertes de charge �lev�es. Un diffuseur (ou divergent) tel celui repr�sent� ci-dessous et plac� � l'aval du ventilateur permet d'�viter les frictions entre l'air de sortie du ventilateur et l'air avoisinant en cr�ant une s�paration physique entre eux.

Le diam�tre du ventilateur �tant D, la longueur L du divergent doit �tre au moins �gale � 1,5. D et l'angle de paroi du divergent doit �tre compris entre 7 et 15°.

Le divergent permet de plus une meilleure homog�n�isation du flux d'air qui est turbulent en sortie de ventilateur.

L'architecture du s�choir

De nombreuses pertes de charge ne peuvent �tre �vit�es, en particulier celles qui sont induites par la pr�sence du produit sur le chemin de l'air (ou alors on remet en cause l'int�r�t du s�chage). En revanche, la forme du s�choir peut �tre �tudi�e de fa�on � pr�senter des profils a�rodynamiques dans le sens de l'�coulement de l'air.

Pour les gammes de s�chage envisag�es, il faut cependant r�aliser que la construction d'un s�choir disposant de formes complexes pour bien �pouser le mouvement de l'air peut revenir cher. Le choix ne pourra donc �tre fait qu'au terme d'une �valuation �conomique de l'int�r�t de cet effort, et d'une analyse des capacit�s locales de construction et/ou r�paration d'un tel s�choir. Dans la pratique, on se contentera surtout d'�viter les cheminements de l'air trop tortueux, sauf s'ils sont pr�vus pour am�liorer l'efficacit� du s�chage: par exemple, un syst�me de chicanes pour focaliser l'arriv�e d'air sur le produit provoque des pertes de charge suppl�mentaires, mais permet d'am�liorer la qualit� de l'�change d'eau entre le produit et l'air (donc le rendement du syst�me).

Parmi les pertes de charge importantes � contr�ler, se trouvent celles occasionn�es par le grillage de protection sur la prise d'air ext�rieure � l'amont du ventilateur. Ce grillage est imp�ratif pour �viter l'introduction de corps �trangers dans le s�choir (insectes, feuilles, brindilles...), mais ne devra pas �tre d'un maillage trop fin. Les trous de ce maillage devront avoir une superficie d'au moins 5 mm ² � 1 cm ², selon l'importance du d�bit d'air.

La nature de l'absorbeur de chaleur

L'absorbeur de chaleur sera abord� plus loin. C'est un mat�riau inclus dans le capteur solaire, dont la fonction est d'absorber la chaleur �mise par le soleil, afin de la restituer � l'air et ainsi de le r�chauffer.

Il existe plusieurs sortes de capteurs. Le graphique en page ci-contre pr�sente les pertes de charge en fonction du d�bit d'air pour deux capteurs: un capteur � absorbeur poreux (l'air passe � travers un mat�riau poreux chauff� par le soleil au sein du capteur) et un capteur � absorbeur lisse (l'air circule au-dessus du mat�riau absorbeur).

La conclusion � tirer de ce graphe quant � l'emploi d'un absorbeur poreux ou d'un absorbeur lisse n'est cependant pas imm�diate. Parce que l'air passe dans de multiples pores du premier, l'�change de chaleur entre l'absorbeur et l'air est plus efficace que dans l'autre cas (pour un m�me d�bit d'air): l'absorbeur est mieux refroidi par l'air � qui il transmet sa chaleur, et les fuites thermiques sont donc moindres, d'o� un meilleur rendement du s�chage. Le choix final passe donc par un compromis qui d�pend pour une grande part du d�bit envisag�.

19. Quelle est l'�nergie requise par la seule �vaporation de l'eau?

Avant d'atteindre la chambre de s�chage, l'air doit �tre �lev� � la temp�rature maximale admissible par le produit. L'�nergie n�cessaire � l'�l�vation de temp�rature d'un kilogramme de l'air utilis� est d�termin�e par la diff�rence d'�nergie contenue dans un kilogramme d'air entre l'�tat final et l'�tat initial. Les �nergies contenues dans l'air � ces deux �tapes sont appel�es enthalpies de l'air. En fonction du d�bit, on peut alors d�terminer la puissance n�cessaire pour atteindre ce niveau de temp�rature.

avec:

- D _s: d�bit d'air (en m ³/heure);

- h _s et h _a: �nergie contenue dans l'air � l'entr�e et en sortie du s�choir (en kJ/kg d'air sec);

- P _n: puissance n�cessaire pour le s�chage (en kW);

- r _air = 1,2 kg/m ³: masse volumique de l'air;

- 3600: conversion heures/secondes.

Approximation

La d�termination des enthalpies de l'air, en entr�e et en sortie du s�choir, s'effectue par la lecture du diagramme humide de l'air, qui est expos� dans la troisi�me partie. Elle fait appel � des notions et d�finitions trop complexes pour appara�tre ici.

On peut cependant proposer une premi�re approximation de la diff�rence d'�nergie de l'air entre l'entr�e et la sortie, en supposant que les pertes thermiques sont minimes. Cette diff�rence d'�nergie correspond alors � l'�nergie qu'il a �t� n�cessaire de fournir pour porter l'air d'une temp�rature initiale (temp�rature ext�rieure g�n�ralement, sauf dans le cas d'un recyclage d'air) � la temp�rature de s�chage.

On �crira alors la puissance n�cessaire de la fa�on suivante:

avec:

- P _n' puissance n�cessaire en premi�re approximation;

- Cr _air: chaleur massique de l'air (en J/kg/°C);

- T ₂: temp�rature de s�chage (� l'arriv�e sur le produit) (en °C);

- T ₁: temp�rature de l'air utilis� pour le s�chage, avant son chauffage (en °C);

- D _s: d�bit d'air (en m ³/h).

La chaleur massique de l'air, � pression atmosph�rique, �volue peu en fonction de la temp�rature (du moins pour les gammes de temp�rature envisag�es).

On retiendra: Cr _air: 1030 J/kg/°C.

On peut affiner cette estimation en �valuant la chaleur n�cessaire pour porter l'eau contenue dans l'air de la temp�rature de d�part � la temp�rature de s�chage. Mais dans la majorit� des cas, elle est n�gligeable ou faible (sauf cas d'un air recycl�): l'air ext�rieur a tr�s rarement une teneur en eau sup�rieure � 40 grammes par kilogramme (valeur obtenue � 100 % d'humidit� relative et temp�rature de 35°C). � titre indicatif, la chaleur massique de l'eau est approximativement de 4 200 J/kg/°C sur la plage de temp�ratures envisag�es. Dans le cas extr�me d'une teneur en eau de 40 g/kg d'air sec, l'erreur sur la premi�re estimation est donc de 17 %.

On cherchera surtout � am�liorer cette approximation de la puissance n�cessaire par une �valuation des pertes de chaleur de l'air par les parois du s�choir.

L'�nergie n�cessaire est pour sa part:

- P _n: puissance n�cessaire en kW;

- t _s dur�e du s�chage en heure;

- E _n: �nergie n�cessaire en kWh.

20. Quelle �nergie doit-on fournir � l'air?

Mais toute l'�nergie fournie � l'air d'entra�nement ne sert pas uniquement � s�cher le produit. Une partie est dissip�e sous forme de pertes thermiques (dans les parois du capteur, de la chambre de combustion, dans l'�changeur thermique s'il existe....). On introduit la notion de rendement thermique ( h _therm) qui est li� � la diff�rence de temp�rature et au d�bit souhait�s.

Seule l'exp�rimentation peut donner des informations pr�cises sur ce rendement.

Production de l'�nergie requise

PRINCIPE DU CAPTEUR SOLAIRE � AIR

Les s�choirs solaires peuvent avoir des formes tr�s diverses, les �l�ments de captation du rayonnement solaire aussi.

En s�chage solaire, on utilise le plus souvent, pour des raisons de co�t et de mise en œuvre, des capteurs « � air », ce qui signifie que c'est l'air qui transporte la chaleur du capteur vers le produit � s�cher.

Un capteur � a* associe en g�n�ral un absorbeur et une couverture transparente.

L'absorbeur doit convertir en chaleur la plus grande partie possible du rayonnement solaire, en r�fl�chir vers l'avant ou en transmettre vers l'arri�re le moins possible. En pratique, un corps m�tallique recouvert de peinture noire convient tr�s bien.

La couverture a pour r�le de canaliser sur l'absorbeur l'air qui entre froid dans le capteur et doit en sortir chaud. Elle doit aussi prot�ger l'absorbeur et servir d'isolant thermique.

Elle joue enfin un r�le d'effet de serre: l'�nergie r��mise par l'absorbeur est partiellement conserv�e dans le capteur du fait de la couverture. Cela tient aux propri�t�s de certains mat�riaux utilis�s en couverture d'�tre transparents � la lumi�re visible mais opaques aux infrarouges. L'�nergie qui entre sous forme de lumi�re visible est donc plus ou moins « pi�g�e » une fois qu'elle a �t� transform�e en chaleur (rayonnement infrarouge). Ci sch�mas page ci-contre.

LA COUVERTURE PI�GE LE RAYONNEMENT

Le mat�riau de couverture id�al doit:

- �tre transparent au rayonnement;

- absorber ou r�fl�chir les infrarouges;

- isoler l'air chaud du capteur de l'air ambiant;

- �tre durable;

- �tre solide;

- supporter la chaleur;

- �tre bon march�.

Aucun produit ne r�unit toutes ces qualit�s. Il faut faire des choix en privil�giant certains crit�res, en fonction de la situation et des buts de l'op�ration.

· La transparence: les verres et mati�res plastiques transmettent 80 � 90 % du rayonnement tant que l'angle d'incidence de celui-ci est inf�rieur � 45-50°. Au-del�, le taux de transmission d�cro�t tr�s vite. Certaines mati�res plastiques jaunissent ou blanchissent � l'usage: leur transparence diminue.

· L'absorption - r�flexion des infrarouges: le verre est le mat�riau le plus efficace de ce point de vue. Il absorbe 82 % des infrarouges et n'en r�fl�chit de 18 %, n'en transmettant quasiment aucun. Les plastiques ont des comportements tr�s divers: le poly�thyl�ne de 0,15 mm d'�paisseur laisse passer 73 % des infrarouges, tandis que l'ac�tate de 0,10 mm n'en laisse passer que 20 %. Les autres films plastiques se situent entre ces deux extr�mes.

· L'isolation: elle a, en ce qui concerne le s�chage solaire, peu d'importance. Les mesures susceptibles de l'am�liorer ne sont pas justifi�es �conomiquement. Il faut surtout placer le capteur � l'abri du vent.

· La durabilit�: le verre est le mat�riau le moins sensible au vieillissement. Parmi les plastiques, les plus r�sistants sont les acryliques (Plexiglas).

· La r�sistance m�canique: le verre, fragile sous sa forme ordinaire, est plus r�sistant lorsqu'il a �t� tremp� (verre S�curit). Les films plastiques sont sensibles aux d�chirures (le Tevlar et le Mylar moins que les autres). Leur fragilit� peut �tre r�duite si on les colle sur un grillage textile ou autre. Le polycarbonate est particuli�rement r�sistant aux chocs. Les stratifi�s polyester ont une tenue m�canique excellente. Les mat�riaux alv�olaires sont tr�s rigides dans le sens des alv�oles.

· La r�sistance � la chaleur: tous les mat�riaux se dilatent � la chaleur. Il faut donc pr�voir du jeu dans le montage, sp�cialement pour le verre (sinon il cassera). La plupart des films plastiques s'affaisse rapidement. Le polycarbonate alv�olaire en revanche a une excellente tenue thermique.

· Le prix de revient: il faut l'�valuer par rapport � la durabilit� du produit: un film bon march� qu'on doit remplacer chaque saison revient tr�s cher.

La tableau ci-contre pr�sente les principales caract�ristiques de quelques mat�riaux.

Propri�t�s des diff�rentes couvertures transparentes

(1) Les valeurs entre parenth�ses correspondent au poly�thyl�ne trait� UV, d'apr�s B. Yanda.

(2) Bon march�: 0; moyennement cher: *; co�teux: **.

L'ABSORBEUR CAPTE LA CHALEUR ET R�CHAUFFE L'AIR

Son r�le est d'absorber la plus grande partie possible du rayonnement solaire. Un absorbeur est donc d'autant meilleur que son taux d'absorption est �lev�. Il devra toujours �tre peint en noir ou fonc�. La peinture (choisie mate de fa�on � r�fl�chir le moins possible les rayons du soleil) doit r�sister � la chaleur pour ne pas contaminer les aliments en se d�composant, ni en alt�rer le go�t. L'absorbeur doit aussi communiquer sa chaleur � l'air qui circule dans le capteur.

En r�gle g�n�rale, l'efficacit� du capteur solaire sera d'autant meilleure que:

- la surface de contact entre l'air et l'absorbeur est importante (surface globale, mais aussi �tat de surface: un corps rugueux offre davantage de surface de contact qu'un corps lisse pour une m�me taille);

- la vitesse de l'air est importante, pour deux raisons: (a) il se cr�e alors des turbulences dans la zone d'�change de chaleur entre l'absorbeur et l'air, et davantage de mol�cules d'air peuvent rentrer en contact avec lui et (b) l'absorbeur est davantage refroidi par l'air, ce qui diminue d'autant les pertes thermiques par diffusion de la chaleur de l'absorbeur � travers l'isolant (qui ne l'est jamais totalement) ou le cadre du capteur.

D'un autre c�t�, ces param�tres tendent � augmenter les pertes de charge dans le syst�me, qui sont d'autant plus �lev�es que l'�coulement de l'air se fait avec des turbulences (augmentation des frottements air/air) et que la vitesse est rapide (frottements proportionnels au carr� de la vitesse).

On a d�j� �voqu� (section pr�c�dente, point 18.) les avantages et inconv�nients des absorbeurs poreux par rapport aux absorbeurs lisses. Le choix de l'absorbeur (poreux ou lisse) n'est pas imm�diat.

Dans la pratique, et sauf pour des vitesses de l'air particuli�rement �lev�es, l'absorbeur poreux est celui qui permet d'utiliser le ventilateur le moins puissant pour une m�me performance au s�chage: les pertes de charge sont plus �lev�es, mais le s�chage peut se faire � moindre d�bit d'air, compte tenu d'une meilleure efficacit� de l'�change de chaleur entre l'absorbeur et l'air. Cela dit, si l'efficacit� des absorbeurs poreux est ind�niable quand la circulation de l'air est forc�e par un ventilateur, ce n'est pas le cas en circulation naturelle pour deux raisons:

- le d�bit et la vitesse de l'air sont plus faibles, de sorte que les �changes de chaleur avec un absorbeur lisse sont eux aussi efficaces;

- les pertes de charge dans l'absorbeur poreux emp�chent les mouvements de convection de l'air de se produire de fa�on optimale.

L'efficacit� d'un capteur d�pend beaucoup de son orientation et de son inclinaison. L'id�al serait qu'il soit toujours perpendiculaire aux rayons du soleil, ce qui supposerait un capteur orientable. Les capteurs �tant le plus souvent fixes, on cherchera � orienter et incliner le plan du capteur de fa�on � ce qu'il soit perpendiculaire aux rayons du soleil de midi pour la p�riode de s�chage. On trouvera en bibliographie les sources pour une m�thode de choix de l'orientation (MM. Vauchon et Puiggali, Universit� de Bordeaux I).

Mentionnons qu'une autre condition essentielle de l'efficacit� des capteurs est l'homog�n�it� des flux d'air dans l'absorbeur, pour �viter les passages pr�f�rentiels d'air. L'int�r�t d'un absorbeur poreux est en effet de multiplier les probabilit�s que chaque mol�cule d'air rentre en contact avec lui, ce qui ne sera pas le cas si se pr�sente une br�che par laquelle l'air s'engouffre sans avoir le temps de prendre la chaleur de l'absorbeur.

L'ISOLATION LIMITE LES PERTES

L'isolation est destin�e � limiter les pertes de chaleur par les c�t�s et l'arri�re de l'absorbeur. Elle n'est pas toujours n�cessaire en pays chaud (en zone tr�s chaude, au sol tr�s sec et sableux par exemple). Si elle est n�cessaire, on a int�r�t � utiliser ce qui est disponible localement: polystyr�ne de r�cup�ration, journaux, cartons, sable, etc.

Mais ces mat�riaux doivent toujours �tre secs pour conserver tout leur pouvoir isolant et �viter les dommages � la structure. Ils doivent �tre soit chang�s r�guli�rement, soit pouvoir �tre nettoy�s, pour des raisons sanitaires �videntes. Le polystyr�ne est � ce titre un mat�riau avantageux.

Placer une feuille m�tallique r�fl�chissante entre absorbeur et isolant diminue les pertes. Il faut enfin �viter tout « pont thermique »: il suffit qu'un mat�riau de petite taille mais dans lequel la chaleur se diffuse rapidement soit en contact avec l'absorbeur pour que l'isolation soit mauvaise (discontinuit�s dans l'isolation, par exemple vis m�talliques).

L'assemblage des diff�rentes parties du capteur doit se faire en respectant les valeurs de la deuxi�me figure page suivante. La distance couverture-absorbeur doit �tre de 3 � 4 cm pour minimiser le transfert de chaleur de l'absorbeur vers la couverture. La valeur de l'intervalle caisson/isolant-absorbeur d�pend du type de s�choir. Quand le capteur est s�par� de l'enceinte de s�chage, il doit �tre de 5 � 15 cm pour favoriser un bon �change absorbeur-air tout en limitant les pertes de charges. Une vitesse minimale de 3 m/s est alors requise, ce qui suppose l'emploi d'une chemin�e solaire ou plut�t d'un ventilateur.

Lorsque le capteur et l'enceinte ne font qu'un, la surface de s�chage impose la distance caisson-absorbeur.

Lorsque le capteur est s�par� de l'enceinte de s�chage, il faut respecter les valeurs ci-dessus.

LA COURBE DE RENDEMENT D'UN CAPTEUR

Pour �valuer l'efficacit� d'un capteur � collecter l'�nergie solaire, � la transformer en chaleur apr�s absorption et � chauffer l'air le traversant, on d�finit le rendement thermique d'un capteur selon le m�me principe que pour le s�choir entier comme suit:

avec G _N: �clairement global re�u par m�tre carr� de capteur (W/m ²).

La puissance thermique utile totale du capteur est celle qui a permis de transmettre � l'air sa chaleur pour passer de la temp�rature T ₁ � l'entr�e du capteur � la temp�rature T ₂ en sortie de capteur. On retrouve donc une expression similaire � celle d�j� utilis�e ci-dessus lors de l'approximation de la variation d'enthalpie de l'air dans le s�choir:

avec:

- E _u: puissance thermique utile par m ² de capteur (en W/m ²);

- Cr _air: chaleur massique de l'air (en J/kg/°C);

- T ₂: temp�rature de s�chage (� l'arriv�e sur le produit) (en °C);

- T ₁: temp�rature de l'air utilis� pour le s�chage, avant son chauffage (en °C);

- D _s: d�bit d'air (en m ³/h);

- A: superficie totale de captage des rayons solaires (en m ²).

On rappelle: Cr _air = 1030 J/kg/°C, peu d�pendant de la temp�rature pour la gamme envisag�e pour le s�chage.

Le rendement du capteur ainsi exprim� est peu diff�rent du rendement thermique du s�choir complet. La seule diff�rence est que le rendement du s�choir doit int�grer les pertes thermiques � l'int�rieur de la chambre de s�chage, et les pertes dues aux interactions entre le produit � s�cher et l'air.

Le rendement d'un capteur d�pend de ses caract�ristiques intrins�ques, mais aussi du d�bit de l'air. Une courbe importante est la courbe de rendement du capteur en fonction du d�bit, rapport� au m�tre carr� de capteur. Cette courbe est d�finie pour un capteur donn�; le graphe ci-dessous en fournit un exemple.

La lecture de ce type de courbe fournit plusieurs indications.

· Pour un type de capteur donn�, et connaissant le d�bit d'air souhait� pour le s�chage, on a tout int�r�t � choisir la surface de capteur qui offre un bon rendement, c'est-�-dire de l'ordre ou au-del� de 20 m ³/h/m² pour le type de capteur consid�r� ci-dessus. Si on envisage de fournir un d�bit d'air de 90 m ³/h dans la chambre de s�chage, il faudra retenir au maximum une surface de captage des rayons solaires de 6 m ².

· Pour ce type de capteur et pour la gamme des d�bits d'air rapport�s au m ² de capteur de plus de 20 m ³/h/m², le rendement thermique du capteur est quasiment constant. De la sorte, d�bit d'air rapport� au m�tre carr� de capteur et gain de temp�rature de l'air dans le capteur sont alors intimement li�s. Dans ce cas, le d�bit d'air que multiplie le gain de temp�rature reste en effet relativement constant, pour une irradiation solaire donn�e. Cela s'explique par le fait que le capteur fonctionne alors � son r�gime nominal, et que l'�nergie fournie � l'air est totalement proportionnel a l'irradiation solaire. Soit le syst�me porte moins d'air � une temp�rature plus �lev�e, soit il porte plus d'air � une temp�rature moins �lev�e, par unit� de temps. Cette remarque est importante � deux titres.

· Elle permet de simplifier les calculs de dimensionnent en consid�rant un rendement du capteur constant dans sa plage d'utilisation « efficace » (ici 50%).

· Elle permet de r�aliser que la manipulation d'un param�tre du s�chage peut entra�ner des effets parfois inattendus. Par exemple, il se peut que l'utilisateur d'un s�choir s'aper�oive que le s�chage se produit trop rapidement, ou � temp�rature trop forte. Si, pour limiter le rythme du s�chage, il diminue le d�bit d'air (« moins j'envoie d'air chaud, moins je provoque d'�vaporation »), mais que ce d�bit reste sup�rieur � 20 m³/h/m² pour le s�choir envisag� ici, il risque d'obtenir les r�sultats inverses de ceux qu'il escomptait. Le rendement thermique du capteur sera en effet le m�me que pr�c�demment, donc l'apport de chaleur pour le s�chage sera le m�me, et la temp�rature aura augment�, et non diminu�. Cette augmentation de la temp�rature sera vite pr�judiciable au produit, puisque le s�chage doit se faire � une temp�rature proche de la temp�rature maximale admissible. En revanche, si l'utilisateur r�duit le d�bit d'air � des proportions telles que, rapport� au m�tre carr� de captage, celui-ci ne repr�sente plus que 5 m ³/h/m², alors il obtiendra l'effet escompt� d'une r�duction du rythme de s�chage, du fait d'une forte baisse dans le rendement du capteur, donc de l'�nergie fournie pour le s�chage pour un niveau donn� de l'ensoleillement.

�L�MENTS DE DIMENSIONNEMENT

Reprenons les questions associ�es au probl�me du dimensionnement du s�choir.

21. Le s�chage peut-il �tre r�alis� directement par la seule exposition du produit au soleil?

Pour les puissances n�cessaires au s�chage sup�rieures � 0,3 ou 0,7 kW par m�tre carr� de claie (selon la zone consid�r�e, et son ensoleillement en particulier), le s�chage direct par les seuls rayons du soleil ne suffira pas. Il faudra alors envisager un syst�me de capteurs solaires � air, voire un syst�me d'�chauffement de l'air � l'aide d'un combustible fossile. C'est pour le moment dans le cadre d'un s�choir solaire fonctionnant uniquement avec un capteur solaire que nous nous pla�ons.

On supposera, suite aux d�veloppements de la partie pr�c�dente « La courbe de rendement d'un capteur », que le capteur du s�choir solaire sera dimensionn� de telle fa�on que son rendement soit optimal (surface de captage telle que le d�bit d'air souhait� rapport� � la surface de captage soit sup�rieur � 20 m ³/h/m² pour le type de capteur envisag� dans l'exemple ci-dessus).

22. Quelle est la surface de captation n�cessaire?

La surface de captation n�cessaire pour obtenir la puissance n�cessaire au s�chage qui a �t� expos�e au point 19. de la section pr�c�dente, est donn�e par:

avec:

- A: surface de capteur (en m ²);

- P _n: puissance n�cessaire au s�chage (en kW);

- G _n: puissance de rayonnement disponible (en kW/m ²);

- h _c: rendement du capteur solaire, pouvant varier de 0,4 � 0,6 selon le capteur, si on admet qu'on l'utilise � sa capacit� nominale (sinon moins).

23. Quelle �l�vation de temp�rature permet la surface de captation A?

C'est l� une question annexe, dans la mesure o�, en th�orie, les calculs pr�c�dents ont conduit � d�terminer la surface du capteur pr�cis�ment pour une temp�rature de s�chage optimale (de l'ordre de la temp�rature maximale admissible, avec une marge de s�curit� suppl�mentaire en phase III du s�chage).

On en fournit la r�ponse pour deux raisons:

- dans les cas simples, la totalit� du calcul du dimensionnement ne sera pas effectu�e;

- l'ensoleillement �volue dans le temps, et le s�choir n'est g�n�ralement pas �« g�om�trie variable »: il ne peut pas s'adapter aux fluctuations climatiques. Conna�tre les relations entre la temp�rature de s�chage, la temp�rature de l'air ambiant, le d�bit d'air, la surface de captage et le niveau d'ensoleillement permet ainsi de mieux savoir comment r�agir � de telles fluctuations.

Il suffit de reprendre la formule du rendement thermique du capteur indiqu�e ci-dessus d'une part, et de la puissance utile d'autre part.

On obtient:

avec:

- Cr _air: chaleur massique de l'air (en J/kg/°C) = 1030 J/kg/°C;

- T ₂: temp�rature de s�chage (� l'arriv�e sur le produit) (en °C);

- T ₁: temp�rature de l'air utilis� pour le s�chage, avant son chauffage (en °C);

- D _s: d�bit d'air (en m ³/h);

- A: superficie totale de captage des rayons solaires (en m ²);

- h _capt: rendement thermique du capteur;

- G _n: irradiation solaire moyenne (en W/m).

Une telle expression peut �tre utile pour contr�ler rapidement si la temp�rature de s�chage sera bien ou non de l'ordre de la temp�rature maximale admissible. On pourra, selon les cas, augmenter le d�bit d'air pour diminuer la temp�rature, ou le diminuer dans le cas contraire (rappel pour ces cas contraires: diminution de d�bit dans des proportions telles que le capteur reste dans sa plage de fonctionnement nominal, sinon la temp�rature peut au contraire chuter, du fait d'une forte baisse du rendement du capteur). Une autre mesure pour limiter la temp�rature (par exemple dans les p�riodes de trop fort ensoleillement) peut �tre de couvrir une partie des capteurs dans une proportion proche de celle du « surensoleillement » �pisodique.

24. Comment aborder le cas des s�choirs hybrides?

Nous avons vu que dans certaines conditions (mauvaises conditions climatiques, capacit� et rythme de s�chage �lev�s...), il est n�cessaire de faire appel � une source �nerg�tique compl�mentaire � l'�nergie solaire. Ces s�choirs sont d�nomm�s s�choirs hybrides.

La puissance totale est alors:

- P _u: puissance du syst�me d'appoint (chaudi�re, fourneau, �changeur �lectrique) en kW;

- h _a: rendement global du syst�me d'appoint incluant le rendement de la production de chaleur (chaudi�re) et le rendement de transfert de la chaleur � l'air (�changeur).

L'�nergie d'appoint requise pour l'op�ration de s�chage est:

Si l'appoint est �lectrique, on peut calculer directement le co�t en �nergie d'une op�ration de s�chage. Si l'appoint est un combustible, la masse de combustible n�cessaire (en kg) est donn�e par:

o� PCI = Pouvoir calorifique inf�rieur du combustible (en kWh/kg).

Le graphique ci-dessous pr�cise les �quivalences de pouvoirs calorifiques pour les diff�rents combustibles envisageables.

(Source: Ren� Mass� « Le butane et le k�ros�ne en chiffres », �d. GRET, Paris, 1990)

On tiendra compte des remarques suivantes:

- le PCI ou propane est de 12,7 kWh/kg;

- les rendements de combustion de ces diff�rentes sources d'�nergie varient, pour des installations artisanales ou semi-industrielles de 50 % (pour les combustibles solides) � 80 % (pour les combustibles liquides).

R�capitulatif de la m�thode de dimensionnement

Chapitre: exemples de s�choirs types

La technologie du s�chage am�lior� appliqu� aux produits alimentaires est relativement r�cente dans de nombreux pays en d�veloppement. Le d�veloppement d'un s�choir n�cessite de nombreux efforts:

- adaptation aux caract�ristiques climatiques locales;

- adaptation, dans la mesure du possible, aux mat�riaux locaux;

- adaptation aux comp�tences locales dans la fabrication des s�choirs;

- adaptation aux produits trait�s;

- adaptation aux besoins (quantit�, apparence du produit...);

- adaptation aux exigences de l'utilisateur du s�choir;

- etc.

Les s�choirs qui sont ici pr�sent�s ont fait l'objet de nombreux tests pour les rendre adapt�s � des situations relativement pr�cises, mais qu'on rencontre suffisamment souvent qu'ils soient aptes � assurer une large diffusion � l'avenir.

Contenu des « fiches s�choirs »

Plusieurs types de s�choirs sont pr�sent�s: � convection directe ou indirecte, � convection forc�e. Trois mod�les tout fossile � gaz sont pr�sent�s parce qu'ils permettent la r�alisation de produits s�ch�s de qualit�, m�me pendant la saison humide.

L'�volution actuelle des s�choirs artisanaux tend vers des processus mixtes (pr�-s�chage rapide en s�choir tout fossile, finition en s�chage solaire am�lior�) ou vers des s�choirs hybrides solaire/tout fossile. Alors qu'en Europe des syst�mes performants de s�choirs hybrides (solaire/gaz notamment) sont fonctionnels, peu de r�alisations sont encore op�rationnelles en PED mis � part quelques prototypes. Pourtant, cette conception mixte se justifie �conomiquement avec des temps de retour sur l'investissement normaux (5 � 10 ans) pour une unit� artisanale visant un produit de qualit�.

Parmi les s�choirs pr�sent�s, on peut aussi faire la distinction entre s�choir � une seule fourn�e (syst�me « batch »), semi-continu (les fourn�es se suivent, on peut enfourner des produits humides en remplacement de certaines claies o� les produits sont suffisamment secs). Les syst�mes continus (tapis roulant...) sont essentiellement des applications industrielles ne se justifiant que sur des tonnages cons�quents.

Les fiches comprennent une partie descriptive o� le lecteur trouvera les �l�ments essentiels pour cerner l'usage du s�choir (fonctionnement, caract�ristiques, dur�e de vie, historique, r�f�rences) et une partie donnant des �l�ments de performance de s�chage en vue d'une comparaison avec d'autres syst�mes.

Ces fiches ont pour but de donner au concepteur les informations basiques n�cessaires � son �tape d'analyse et de s�lection du s�choir convenant � son cas. Elles ne suffisent en aucun cas pour r�aliser le mod�le pr�sent�. Pour chacun, des plans pr�cis et des guides de fabrication sont disponibles aupr�s des organismes mentionn�s en r�f�rence dont les adresses figurent en annexe 7. Les param�tres techniques mentionn�s dans ces fiches sont d�finis ci-dessous.

Consommation sp�cifique du s�choir (C _s en kWh/kg d'eau extrait)

Dans la conception d'un s�choir polyvalent (plusieurs types de produits � s�cher), on a coutume d'utiliser la quantit� d'eau � extraire par p�riode de temps donn�.

Pour conna�tre la facture �nerg�tique, la connaissance de la « consommation sp�cifique » donne la quantit� d'�nergie � fournir associ�e � cette quantit� d'eau � extraire. Cette valeur est bien s�r une valeur moyenne sur la dur�e de l'op�ration de s�chage et sur une campagne de s�chage o� les conditions climatiques et les caract�ristiques du produit varient. En particulier, l'�nergie � fournir par kilogramme d'eau � extraire est plus �lev�e en phase III du s�chage.

N.B. Pour les s�choirs � convection forc�e, on tient compte de l'�nergie �lectrique consomm�e par le ventilateur dans l'expression de la consommation sp�cifique.

Rendement �nerg�tique global (REG en %)

Il est d�fini comme le rapport entre l'�nergie n�cessaire � la vaporisation de l'eau libre, appel�e chaleur latente de vaporisation de l'eau, et la consommation sp�cifique d�finie pr�c�demment.

L_v = 0,65 kWh/kg eau (� 60°C, � la pression atmosph�rique).

Dans une phase exp�rimentale, on ne peut se contenter de ce terme global. Il est n�cessaire de travailler sur les caract�ristiques de l'air � l'entr�e et en sortie. On calcule alors la diff�rence d'enthalpies pour conna�tre l'�nergie ayant particip� au s�chage du produit (cf. troisi�me partie). On peut ainsi d�finir l'efficacit� du s�chage s�par�ment du rendement d'�chauffement de l'air d'entra�nement.

Liste des neuf s�choirs pr�sent�s

· Fiche A S�chage traditionnel am�lior�

· Fiche B S�choir cadre NRI/Tropical Wholefood

· Fiche C S�choir coquillage GERES/GRET

· Fiche D S�choir banco CEAS/ATESTA

· Fiche E S�choir solaire tunnel type Hohenheim

· Fiche F S�choir toiture � craies GERES ⁽¹⁾

· Fiche G S�choir gaz type armoire CEAS

· Fiche H S�choir semi-continu ITDG

· Fiche I S�choir tunnel � gaz type Cartier ⁽²⁾

(1) Ce mod�le a �t� retenu, bien qu'il ne soit pas destin� au s�chage de produits alimentaires, pour son principe tr�s fonctionnel �prouv� en Europe et pouvant s'adapter � des syst�mes mixtes.

⁽²⁾Ce mod�le a �t� mis en place au Burkina Faso pour le s�chage des mangues sans traitement (sec et mi-cuit) d'apr�s le savoir technologique d�velopp� pour le s�chage du pruneau en France.

Les « fiches s�choirs »

FICHE A: S�chage traditionnel am�lior�

Il nous a paru int�ressant, compte tenu de l'importance de l'activit� concern�e, de pr�senter une fiche g�n�rale sur l'am�lioration des pratiques traditionnelles sans la mise en place d'un outil technologique.

Cette am�lioration r�side en trois points:

1. La pr�paration et le traitement des produits � s�cher pour limiter les pertes.

2. Une meilleure exposition du produit � l'air chaud ou au soleil et une meilleure protection vis-�-vis des agents ext�rieurs (insectes, rongeurs...).

3. Un conditionnement/stockage permettant une conservation plus longue.

1. Les pr�-traitements, qui permettent d'�viter et de repousser toute contamination du produit et d'am�liorer le s�chage, sont abord�s dans le d�tail au chapitre suivant.

2. Beaucoup de pratiques persistent consistant � �taler directement le produit � s�cher sur la terre battue, le sable, la paille. Des syst�mes simples permettent d'�loigner le produit de ces sources d'infestation.

3. Le conditionnement, ainsi que les conditions de stockage, seront abord�s au chapitre suivant, et ont une port�e g�n�rale quel que soit le type de s�choir utilis�.

Des crit�res de fin de s�chage simples doivent �tre �tablis dans le cas du s�chage traditionnel am�lior�, car il est difficilement envisageable de proc�der � des tests compliqu�s pour ce type de s�chage. On pourra opter pour un crit�re de caract�ristiques ext�rieures du produit (c): fin du chapitre IV).

FICHE B: S�choir cadre NRI

FICHE C: S�choir coquillage GERES/GRET

CARACT�RISTIQUES DU S�CHOIR Description g�n�rale: Il est compos� de deux c�nes m�talliques reli�s par une charni�re. Il est con�u pour prot�ger les aliments des insectes et de la poussi�re. Diam�tre: 70, 90 et 110 cm selon les mod�les. Surface de s�chage: 0,5; 1,4 ou 2,2 m 2. Syst�me d'a�ration: La circulation d'air par convection naturelle est faible (quelques m 3/h). Cela contribue � la mont�e en temp�rature de l'air et � l'efficacit� du s�choir en fin de s�chage. Capacit�: Environ 5 kg de produit frais/m 2 de claie en saison s�che soit 2,5 � 10 kg de produit frais selon les mod�les de s�choir. La capacit� de chargement est r�duite par ciel couvert. Chargement: Op�ration discontinue ou semi-continue (claie de finition dans le bas du s�choir). Mat�riaux: T�le 10/10, fers de 6 et 8 mm de diam�tre et corni�res, claie avec tamis en fibre de verre, grillage galvanis� maille fine, peinture noire mate, antirouille. S�choir coquillage GERES/GRET

FICHE D: S�choir banco CEAS/ATESTA

FICHE E: S�choir solaire tunnel type Hohenheim

CONDITIONS D'UTILISATION ET PERFORMANCES (suite)