Article

1 - SÉCHAGE PAR « CONDUCTION » OU PAR « CONTACT »

2 - SÉCHAGE CONVECTIF PAR VAPEUR D'EAU SURCHAUFFÉE (VES)

Article de référence | Réf : J2453 v1

Séchage industriel : principes et calcul d'appareils - Autres modes de séchage que l'air chaud (partie 1)

Auteur(s) : Jean VASSEUR

Date de publication : 10 mars 2011

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

Auteur(s)

  • Jean VASSEUR : Ingénieur GREF - Docteur Ingénieur - Professeur à AgroParisTech-MASSY (ex-ENSIA) - UMR 1145 – Génie des Procédés Alimentaires

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Les articles précédents [J 2 451] et [J 2 452] ont présenté le « séchage par air chaud », ses applications industrielles et les techniques d'économie d'énergie, pour le cas courant où c'est l'air chaud qui apporte au produit l'énergie de vaporisation de l'eau, via des transferts convectifs air/produit. Les deux articles suivants [J 2 453] et [J 2 454] décrivent les « autres modes de séchage que par air chaud », où l'air circulant autour du produit est généralement plus froid que le produit, et où ce n'est pas lui qui apporte la chaleur utile à la vaporisation de l'eau, mais d'autres modes de chauffage, avec des avantages et des inconvénients spécifiques qui seront décrits. En particulier, on va démontrer la possibilité de diviser dans certains cas la consommation d'énergie par 2 à 15 par rapport au séchage par air chaud, en changeant de mode de séchage, ce qui est du plus haut intérêt industriel. Les articles [J 2 453] et [J 2 454] sont classés selon le mode d'apport de chaleur.

Dans [J 2 453] (présent article) :

  • séchage par conduction : le produit est mis au contact d'une paroi chauffée à la température de source chaude (oC) en surface, et la chaleur est apportée au produit par conduction à travers cette paroi, puis par conduction dans le produit. Selon les conditions, notamment de température de plaque en regard de la pression ptot régnant côté produit, le séchage sera en mode « par ébullition » ou « par entraînement » (les définitions sont développées au § 1.1, puis reprises et résumées en [J 2 454] § 1). On présentera les possibilités d'économie d'énergie associées : la consommation est, selon le cas, de 2 à 10 fois moindre que dans le séchage par air chaud ;

  • séchage par vapeur d'eau surchauffée (VES) : on remplace l'air chaud circulant autour du produit par de la vapeur d'eau quasi-pure surchauffée, c"est-à-dire dont la température est nettement plus élevée que sa température de saturation à la même pression ptot de fonctionnement. Ce gaz « sec » peut donc chauffer le produit par convection sans se condenser, et apporter ainsi au produit l'énergie de vaporisation du séchage. En atmosphère de VES quasi-pure (en l'absence d'air), le mode de séchage est alors forcément par « ébullition » (§ 1.1). On verra que cette technique permet potentiellement une réduction considérable de la consommation d'énergie pour le séchage, qui peut tendre vers 0 quand la vapeur émise par le produit peut être utilisée et valorisée par ailleurs.

Dans [J 2 454] (prochain article) :

  • séchage par rayonnement : l'énergie est apportée au produit par rayonnement, ce qui décrit les cas de chauffage par infrarouge, micro-ondes, hautes fréquences, ainsi que le séchage solaire à ensoleillement direct ;

  • séchage par friture : le produit est immergé dans un bain d'huile chaude (friture par immersion), où le séchage a lieu par ébullition, situation voisine du séchage VES avec cependant des différences de mise en œuvre ;

  • séchage par « lyophilisation » : la lyophilisation concerne un produit préalablement congelé, tel que l'eau passe directement de l'état solide (glace) vers la phase vapeur sans passer par l'étape de fusion, ce changement d'état étant appelé « sublimation ». Ce séchage peut se faire en atmosphère de vapeur d'eau pure sous vide, ou en présence d'un certain taux de gaz incondensables dans l'atmosphère autour du produit, la pression de vapeur étant alors une pression partielle ppa ;

  • séchage par zéolithes : le séchage se fait par transfert de vapeur entre le produit et les zéolithes régénérées, avides d'eau, et fonctionne sur le mode de « l'ébullition » quand on est dans une atmosphère de vapeur d'eau pure sous vide, comme pour la lyophilisation sans air.

Dans le paragraphe 1.1 du présent article, l'accent est mis sur la distinction fondamentale entre les deux modes de séchage « par ébullition » et « par entraînement », sur l'exemple du séchage chauffé par conduction. En effet, l'ébullition est un mode de séchage courant quand ce n'est plus l'air chaud qui apporte l'énergie au produit. Cette problématique – séchage « par ébullition » ou « par entraînement » – sera reprise tout au long des deux articles ([J 2 453] et [J 2 454]), et il nous semble utile de lire le paragraphe 1.1 avant d'aborder chaque type de séchage traité : les lois de transfert, les histoires hydro-thermiques suivies par le produit au cours du séchage, la façon de piloter les flux et la consommation énergétique du séchage sont nettement différents dans les deux cas.

On continuera dans tous les cas de s'appuyer sur le concept d'activité de l'eau aw et de courbe de sorption (cf. [J 2 451] § 1), qui caractérise la liaison de l'eau sur la matière sèche du produit notamment au cours du séchage. L'activité de l'eau étant une caractéristique d'état attachée à l'interaction eau/produit, est par là indépendante du mode de séchage (par ébullition ou par entraînement). Mais en ébullition, on utilisera plutôt les « isobares » de sorption à pv = Cte (pression supposée connue ou fixée) et à variable, au lieu des isothermes de sorption à fixée et pv variable, telles qu'utilisées précédemment pour le séchage par entraînement dans l'air chaud.

L'ensemble « Séchage industriel » est constitué de plusieurs articles :

  • [J 2 451] : Principes du séchage – Le séchage convectif par air chaud ;

  • [J 2 452] : Séchage convectif par air chaud : applications industrielles, et économies d'énergie ;

  • [J 2 453] : Autres modes de séchage que l'air chaud : séchage par conduction, par vapeur d'eau surchauffée (VES) ;

  • [J 2 454] : Autres modes de séchage que l'air chaud : séchage par rayonnement, par friture, par lyophilisation et zéolithes (à paraître en 2011) ;

  • [J 2 455] : Technologie et choix des séchoirs (P. Arlabosse).

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j2453


Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(361 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Version en anglais En anglais

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(361 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BASSAL (A.), sous la direction de VASSEUR (J.) -   Le séchage par la valeur d'eau surchauffée – État de l'art. (synthèse bibliographique).  -  Cahier de l'AFSIA no 13, Éd. LAGEP, Lyon, 83 p. (1996).

  • (2) - PONSART (G.), VASSEUR (J.), FRIAS (J.M.), DUQUENOY (A.), MEOT (J.M.) -   Modeling of stress due to shrinkage, during drying of spaghetti.  -  Journ. of Food Engineering, 57(3), p. 277-285 (2003).

  • (3) -   GPA Génie des procédés alimentaires.  -  Éd. Dunod, 573 p. (2002).

  • (4) - PÉRRÉ (P.), MOSER (M.), MARTIN (M.) -   Advances in transport phenomena during convective drying with superheated steam and moisture air.  -  Intern. Journ. of Heat and Mass Transfer, 36(11), p. 2725-2746 (1993).

  • (5) - NADEAU (J.P.), PUIGALLI (J.R.) -   Séchage, des processus physiques aux procédés industriels.  -  Éd. Lavoisier Tec. & Doc., Paris, 307 p. (1995).

  • ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Revues

Revues traitant de l'opération unitaire séchage, indépendamment du produit :

  • Chemical Engineering Science ;

  • Chemical Engineering Processing ;

  • Drying Technology Journal ;

  • International Journal of Thermal Science ;

  • Journal of Heat and Mass Transfer ;

  • Journal of Food Engineering ;

  • Lebensmittel Wissenschaft und Technologie.

Voir aussi les revues spécialisées produit par produit : papier, bois, céramique, plâtre, textile, colorants, lait, lessives, céréales, pharmacie, etc.

HAUT DE PAGE

2 Outils logiciels

Collection de plusieurs logiciels de psychrométrie http://www.linric.com

Calcul psychrométrique en ligne http://www.psychro.com

Logiciel Commercial « Dryer 3 000 » [Windows, MacOSX ou Unix/Linux], pour le calcul de séchoirs tours à céréales, par simulation à partir des courbes cinétiques de séchage caractéristiques de chaque produit (payant). Multilangages (français, anglais, portugais) http://www.drying.org

...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(361 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS