OA21980A - Séchoir solaire amélioré - Google Patents

Abstract

L'invention un séchoir dont le fonctionnement combine l'utilisation de plusieurs sources d'énergie, capables de se relayer automatiquement en fonction des conditions climatiques et du cycle nycthéméral, destiné à équiper les ménages, les espaces gastronomiques et les zones rurales pour la conservation de divers produits : fruits, légumes, herbes aromatiques, champignons et autres. Le séchoir solaire selon l'invention comprend deux chambres : une chambre de séchage (7), en alliage aluminium-zinc; une chambre de chauffage (8), plus épaisse dont le prolongement latéral comportant une plaque de verre est incliné de 15 à 45° (2); un système d'alimentation électrique comprenant un panneau solaire (1) et une batterie (13) qui alimente un dispositif de chauffage électrique en cas d'ensoleillement insuffisant; un système de ventilation (4 et 14) chargé de provoquer des courants d'air transversaux et ascendants convectifs autour du produit séché et maintenir la température de séchage entre 40 et 45°C; et des moyens de contrôle (10 et 11). <img file="OA21980A_A0001.tif"/> Planche Unique – Fig. 1

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Séchoir solaire amélioré

La présente invention est relative au domaine de la conservation des aliments et précisément la conservation par séchage ou déshydratation et concerne un séchoir utilisant principalement le soleil à la fois comme source d’énergie pour son alimentation électrique et son fonctionnement et autre source d'énergie de relais selon le climat et le cycle nycthéméral.

Le séchoir solaire selon l’invention est destiné à équiper les ménages, les espaces gastronomiques et les zones rurales pour la conservation de divers produits : fruits, légumes, herbes aromatiques, champignons et bien d’autres.

De tout temps, l’homme a recherché des moyens pour conserver les aliments. Cette recherche constante était une préoccupation cruciale pour assurer sa survie. L’objectif était de pouvoir faire face aux récoltes défaillantes mais aussi aux hivers interminables ainsi qu’aux étés arides. Parmi les diverses techniques élaborées au fil du temps, le séchage a émergé comme une méthode des plus remarquables. Le séchage des aliments consiste à éliminer l’humidité présente dans les aliments. Cette technique repose sur la déshydratation ou dessiccation et a pour conséquence d’empêcher le développement et la prolifération de diverses bactéries et autres agents de détérioration des aliments. Des éléments historiques démontrent que dès 12 000 av. J.-C., les civilisations orientales avaient déjà adopté le séchage alimentaire. Dans les zones chaudes et arides, la méthode consistait à exposer les aliments au soleil. Pour accélérer le processus, les fruits et les légumes étaient découpés en fines tranches. Dans les régions plus humides, les aliments étaient suspendus dans des endroits bien aérés. Ainsi, en fonction des ressources alimentaires et du climat, chaque société développait des méthodes spécifiques. Celles-ci ont depuis connu une évolution significative. On.utilise aujourd’hui diverses machines pour les opérations de séchage.

Le séchage confère de nombreux bienfaits aux aliments. En effet, le séchage permet une conservation prolongée des aliments. En supprimant l’eau des aliments, on limite la croissance des bactéries, des levures et des moisissures, responsables de leur détérioration. La déshydratation permet aussi de conserver la plupart des vitamines et des minéraux présents dans les aliments, rendant ainsi les aliments déshydratés encore nutritifs. La déshydratation a également l’avantage de réduire significativement le poids et le volume des aliments et les rendre

[2] ainsi plus faciles à transporter. Le séchage ou déshydratation permet de conserver la saveur authentique des aliments sans recourir à l'ajout d'additifs quelconques. Le séchage représente enfin une stratégie judicieuse pour éviter le gaspillage. Car en déshydratant les aliments, l'on transforme un potentiel gâchis en une solution durable.

La plupart des séchoirs existants sont conçus pour déshydrater des quantités importantes d'aliments à des fins commerciales ou industrielles. Selon leur configuration, on peut distinguer des chambres de séchage spacieuses, des systèmes de ventilation puissants et de contrôles automatiques avancés pour garantir un processus de séchage optimal. Ces séchoirs peuvent être classés en plusieurs types selon le mode de transfert de la chaleur et d'élimination de l’eau des aliments. Toujours est-il que le choix d’un séchoir dépend de nombreux facteurs, entre autres le type d'aliment, ses caractéristiques telles que la sensibilité à la chaleur, la teneur en eau, la texture ; la capacité de production et le budget de l’opérateur ; les exigences de qualité du produit fini. On distingue ainsi :

- les séchoirs à convection : il s'agit des séchoirs à bande, à plateaux et à lit fluidisé. L'air chaud circule autour des aliments, transférant la chaleur et évaporant l'humidité. Ces séchoirs présentent l’avantages d'être d’un coût relativement faible et simple d'utilisation. Cependant, ils ont l’inconvénient de surchauffer le produit séché et provoquer ainsi la perte d'arômes volatils des aliments. De plus, leur efficacité énergétique est variable ;

- les séchoirs sous vide : ce sont les séchoirs à plateaux sous vide et les séchoirs rotatifs sous vide. Le séchage s'effectue sous pression réduite, ce qui permet d'abaisser la température d'ébullition de l'eau. Ces séchoirs ou sécheurs ont l’avantage majeur d'avoir des températures de séchage plus basses et ont une meilleure préservation des nutriments et des arômes des aliments. Toutefois, leur coût d'investissement est élevé et le processus de séchage est plus lent ;

- les séchoirs par congélation : c’est le cas des lyophilisateurs. Le principe consiste à congeler les aliments puis à éliminer directement l'eau congelée ou solide de l’aliment à l’état gazeux, sous vide, sans passer par l’état liquide. Ce type de sécheur a une excellente préservation des nutriments, des arômes et de la texture des aliments. Cependant, son coût est très élevé, de plus, le processus de séchage est long et complexe ;

- les séchoirs à micro-ondes : dans ce type de sécheur, l'énergie des micro-ondes excite les molécules d'eau, générant ainsi de la chaleur et favorisant l'évaporation de l'eau. Ces séchoirs sont d’un effet rapide avec une faible consommation d'énergie. Par contre, ils présentent un

[3] risque de surchauffe localisée qui peut détruire la qualité organoleptique de l’aliments. Leur utilisation est également limitée à certains types d’aliments ;

- les séchoirs solaires : ces séchoirs utilisent l'énergie solaire pour chauffer l'air de séchage qui à son tour chauffe le produit pour en éliminer l’eau. Ces séchoirs bénéficient d’un faible coût d'exploitation et d'une énergie renouvelable. Cependant, ils souffrent d’une grande dépendance des conditions climatiques et de la variabilité de l'ensoleillement.

La technologie et l'industrie alimentaire sont en constante évolution, et de ce fait, de nouveaux types de séchoirs plus efficaces et plus respectueux de l’environnement sont constamment développés. La tendance actuelle est à l'utilisation de technologies combinées ou mixtes, telles que le séchage sous vide assisté par micro-ondes ou le séchage solaire couplé à des systèmes de stockage d'énergie, pour optimiser le processus et répondre aux besoins spécifiques de chaque produit.

La présente invention, vues ses caractéristiques majeures s’apparente à de telles technologies.

Dans cette veine, le brevet FR 2868831 décrit un déshydrateur à convection doté d'un bon système de ventilation permettant de sécher rapidement et uniformément les aliments, et d’un système de récupération de l’eau éliminée de l'aliment et d'un panneau de commande pour le contrôle de la température et la durée de séchage. Ce déshydrateur comprend un carter muni de plaques de support mobiles perforées ou en mailles destinées à accueillir les aliments. Une entrée d'air est située au-dessus des plaques de support. De plus, un compresseur d'air extérieur comprime l'air sec, qu'il soit chaud ou froid, et l'achemine dans le carter par l'entrée d'air. Cette structure peut accueillir un stérilisateur UV. En dépit de son efficacité, ce sécheur a l'inconvénient d’être très complexe, bruissant, vorace en énergie et coûteux pour un utilisateur ordinaire, tout comme pour une utilisation domestique. En effet, l'utilisation d’un compresseur d'air, de multiples ventilateurs et potentiellement d'un dispositif de chauffage-refroidissement sont autant d'éléments qui fondent ces observations.

Un autre document, le brevet FR3040774 intitulé « Séchoir solaire pour produits agricoles » concerne un séchoir solaire pour produits agricoles ou marins, en particulier une chambre de séchage efficace. La chambre comprend des clayettes parallèles pour supporter les produits à sécher. Une entrée et une sortie d'air séparées permettent un flux d'air parallèle aux clayettes. Chaque clayette définit un canal de circulation d'air. Des plaques à gradient d’ouverture en entrée

[4] et sortie homogénéisent le flux d'air dans les canaux. Le séchoir comprend également un capteur solaire avec un absorbeur solaire recouvert d'un revêtement optiquement sélectif pour chauffer efficacement l'air. La conception du capteur réduit les pertes thermiques par rayonnement infrarouge et convection. Une section d'entrée d'air identique à la sortie évite les effets de vena contracta permettant ainsi un séchage homogène et efficace des produits. Cependant, ce séchoir est fortement tributaire des conditions conditions météorologiques ; le séchage dépend de l'ensoleillement et des conditions climatiques, ce qui peut ralentir le processus par temps nuageux ou pluvieux. De plus le nettoyage des différentes clayettes et de l'intérieur de la chambre de séchage après utilisation peut s'avérer fastidieux.

Il ressort que les sécheurs décrits par l’art antérieur sont certes efficaces, mais pas toujours efficients et adaptés à une utilisation domestique. Ces séchoirs sont complexes, consomment beaucoup d'énergie, surchauffent le produit à sécher, pour les uns et leur fonctionnement dépendant des conditions climatiques pour les autres.

La présente invention a donc pour but de proposer un séchoir simple, accessible, adapté à un usage domestique, sans surchauffe de produit et capable de juguler les dépendances énergétiques et climatiques.

Conformément à l'invention, cet objectif est atteint avec un séchoir qui combine l’utilisation de plusieurs sources d'énergie, se relayant en fonction des conditions climatiques et du cycle nycthéméral, pour assurer l'alimentation électrique du séchoir, son fonctionnement permanent, sans influence des paramètres climatiques.

Le séchoir solaire selon l'invention est destiné à équiper les ménages, les espaces gastronomiques et les zones rurales pour la conservation de divers produits : fruits, légumes, herbes aromatiques, champignons et bien d’autres produits encore.

Dans un mode de réalisation, le séchoir solaire selon l'invention comprend deux chambres : une chambre de séchage, en alliage aluminium-zinc, permettant une bonne isolation thermique pour une meilleure conservation et accumulation de la chaleur ; une chambre de chauffage, plus épaisse, située en dessous de la chambre de séchage ; un système d’alimentation électrique comprenant un panneau solaire et une batterie. Tout l'ensemble du dispositif repose sur des pieds afin d’éviter le contact avec le sol.

[5]

Dans un mode de réalisation, la chambre de séchage, compartiment situé au-dessus de la chambre de chauffage est subdivisée en plusieurs étages délimités par des plateaux amovibles ou clayettes, garnis de perforations pour laisser passer l'air chaud ascendant par convection. Les plateaux servent à étaler le produit à sécher. Des moyens d'extraction ou d’aspiration disposés dans ledit compartiment sont chargés d’évacuer l’air saturé en vapeur d’eau et de renouveler ainsi constamment le débit d’air sec provenant de la chambre de chauffage.

Dans un mode de réalisation, la chambre de chauffage plus évasée par l’arrière du séchoir présente donc un prolongement latéral, avec une surface frontale inclinée d’un angle compris entre 15° et 45 par rapport à l’horizontal. Ladite surface inclinée comporte une plaque thermique faite d'une plaque métallique solidaire d’une plaque en verre à sa surface et directement exposé au rayonnement solaire pour le capter. Cette configuration a pour but d’optimiser la réception des rayons solaires et d’accroitre l’effet de serre dans la chambre de chauffage ainsi que l'efficacité du séchoir.

Dans un mode de réalisation, la face avant de la chambre de chauffage est truffée de plusieurs rangées de perforations servant d’entrée d’air, grâce à au moins un moyen de convection forcé inséré dans le compartiment de ladite chambre.

Dans un mode de réalisation, les moyens d'extraction ou d’aspiration, ainsi que le moyen de convection forcé constituent le système de ventilation de l’invention. Ledit système est chargé de provoquer des courants d’air transversaux et ascendants dans les chambres, permettant d'homogénéiser la température de chauffe afin de la maintenir constante et uniforme, de rendre aussi le séchage des produits constant, et d'éviter la condensation des vapeurs d’eau à l'intérieur de la chambre de séchage, ainsi que la surchauffe du produit séché. Ainsi, la température ambiante dans la chambre de séchage est régulée et constamment maintenue automatiquement entre 40 et 45°C.

Dans un mode de réalisation, le système d'alimentation électrique assure l'alimentation électrique du séchoir selon l'invention et relaie le rayonnement solaire la nuit et en absence d'ensoleillement pour chauffer l'air. En effet, en période d’ensoleillement le panneau solaire photovoltaïque charge la batterie et fournit au séchoir l’énergie nécessaire au fonctionnement du système de ventilation, pendant que l'air est chauffé par le rayonnement solaire. Les nuits et en périodes sombres, le chauffage de l’air est suppléé par un moyen de chauffage électrique,

[6] alimenté par la batterie et également capable de se déclencher automatiquement en cas de chauffage insuffisant de l’air ou un brûleur à gaz.

Dans une mode de réalisation, des moyens de contrôle grâce à des capteurs indiquent par affichage les paramètres de performance du sécheur selon l’invention.

Le sécheur solaire amélioré selon l'invention présente l’avantage d'utiliser plusieurs sources d’énergie permettant de prévoir l’intermittence de l’énergie solaire et de l'ensoleillement. De plus, il est facile à déplacer, moins coûteux et assure un séchage régulier et à basse température, préservant ainsi la qualité nutritionnelle des aliments. Le séchoir selon l'invention est aussi facile d'utilisation et d’entretien.

Les autres caractéristiques et avantages de l’invention pourront apparaître distinctement à travers la description détaillée en référence au mode de réalisation non limitatif présenté par les figures 1, 2 et 3 de la planche unique.

La figure 1 de la planche représente une vue d'ensemble du séchoir ou déshydrateur selon l’invention.

La figure 2 de la planche représente une vue de face, de la face arrière du séchoir ou déshydrateur selon l'invention.

La figure 3 de la planche représente une vue de face, de la face avant du séchoir ou déshydrateur selon l'invention.

L’invention divulgue un séchoir qui combine l'utilisation de plusieurs sources d'énergie capables de se relayer automatiquement en fonction des conditions climatiques et du cycle nycthéméral, pour assurer l'alimentation électrique dudit séchoir, son fonctionnement permanent, pour s’affranchir de l’influence des paramétres climatiques.

Dans un mode de réalisation, le séchoir solaire selon l’invention comprend principalement deux chambres (7 et 8), un système de ventilation (4 et 14) et un système d’alimentation électrique (1). L’ensemble du dispositif repose sur des pieds (5) afin d’éviter un contact direct avec le sol.

Selon un mode de réalisation les deux chambres sont : une chambre de séchage (7), de préférence en alliage aluminium-zinc, permettant une bonne isolation thermique pour une meilleure conservation et accumulation de la chaleur. Ladite chambre est située au-dessus de la chambre de chauffage (8) et compartimentée en plusieurs étages délimités par des plateaux (7] amovibles ou clayettes (6), garnis de perforations pour laisser passer l'air chaud convectif ascendant. Les plateaux (6) servent à étaler le produit à sécher. Des moyens d'extraction ou d'aspiration, au moins un brasseur (4), selon un mode particulier de réalisation sont disposés dans ledit compartiment (7) pour évacuer l'air saturé en vapeur d’eau et renouveler aussi constamment le débit d'air sec provenant de la chambre de chauffage (8) ; une chambre de chauffage (8), située en dessous de la chambre de séchage (7), plus évasée par l’arrière du séchoir et qui présente donc un prolongement latéral incliné d'un angle compris entre 15° et 45 par rapport à l’horizontal, comportant une plaque thermique (2) faite d'une plaque métallique solidaire d’une plaque en verre à sa surface et directement en contact avec les rayonnements solaires pour d’optimiser la réception des rayons solaires et accroître l’effet de serre dans la chambre de chauffage ainsi que l'efficacité du séchoir.

Dans un mode de réalisation, la face avant de la chambre de chauffage (8) est truffée de plusieurs rangées de perforations (3) permettant de capter l’air grâce à au moins un moyen de convection forcé, particulièrement un brasseur (14) situé le compartiment de la chambre de chauffage (8). L'ensemble des brasseurs (4 et 14) constituent le système de ventilation de l'invention. Ledit système a pour rôle de provoquer des courants d'air convectifs transversaux et ascendants autour du produit à sécher, permettant également d'homogénéiser la température de chauffage (8) afin de la maintenir constante et uniforme entre 40 et 45°C dans ladite chambre et de rendre le séchage constant, d'éviter la condensation des vapeurs d'eau à l’intérieur de ladite chambre, ainsi que la surchauffe du produit séché.

Le système d'alimentation électrique du séchoir comprend : un panneau solaire photovoltaïque (1), qui le jour et en période d’ensoleillement, fournit le courant électrique nécessaire au fonctionnement du séchoir selon l'invention ; une batterie (10) chargée par ledit panneau. L’air est chauffé par le rayonnement solaire le jour et pendant les périodes d’ensoleillement. Les nuits et en périodes sombres, le chauffage de l'air est suppléé par un moyen de chauffage électrique, de préférence une résistance chauffante alimenté par la batterie (13) ou un brûleur à gaz.

Dans une mode de réalisation, des moyens de contrôle indiquent par affichage les paramètres de performance du sécheur selon l’invention, préférentiellement, ces affichages concernent la température (10) et la pression (9) à l'intérieur de la chambre de séchage.

[8]

Le séchoir solaire selon l’invention est destiné à équiper les ménages, les espaces gastronomiques et les zones rurales pour la conservation de divers produits : fruits, légumes, herbes aromatiques, champignons, etc.

Claims (9)

1- Séchoir caractérisé en ce que ledit séchoir combine l’utilisation de plusieurs sources d'énergie qui se relaient automatiquement en fonction des conditions climatiques et du cycle nycthéméral, pour assurer l’alimentation électrique et le fonctionnement permanent dudit séchoir sans influence des paramètres climatiques, et en ce que ledit séchoir comprend deux chambres : une chambre de séchage (7), en alliage aluminium-zinc, permettant une bonne isolation thermique pour une meilleure conservation et accumulation de la chaleur ; une chambre de chauffage (8), plus épaisse, située en dessous de la chambre de séchage ; un système d’alimentation électrique comprenant un panneau solaire photovoltaïque (1) et une batterie (13) ; un système de ventilation (4 et 14), l'ensemble reposant sur des pieds (5) afin d’éviter le contact avec le sol, destiné à équiper les ménages, les espaces gastronomiques et les zones rurales pour la conservation de divers produits : fruits, légumes, herbes aromatiques, champignons, et autres et pour lequel des moyens de contrôle (9 et 10), grâce à des capteurs indiquent par affichage les paramètres de performance du sécheur selon l'invention.

2- Séchoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de séchage (7) est subdivisée en plusieurs étages délimités par des plateaux amovibles ou clayettes (6), servant à étaler le produit à sécher et garnis de perforations pour laisser passer l’air chaud ascendant par convection.

3- Séchoir selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre de séchage (7) est équipé de moyens d’extraction ou d'aspiration (4) chargés d’évacuer l'air saturé en vapeur d’eau et de renouveler le débit d'air sec provenant de la chambre de chauffage (8).

4- Séchoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de chauffage (8) est plus évasée par l’arrière du séchoir et porte une plaque thermique inclinée d’un angle compris entre 15° et 45 par rapport à l'horizontal directement exposé au rayonnement solaire.

5- Séchoir selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'inclinaison de la plaque thermique permet d'optimiser la réception des rayons solaires et d’accroître l’effet de serre dans la chambre de chauffage ainsi que l’efficacité du séchoir.

[10]

6- Séchoir selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la face avant de la chambre de chauffage est truffée de plusieurs rangées de perforations (3) servant d'entrée de l’air environnant grâce à au moins un moyen de convection forcé (10) inséré dans ladite chambre (8).

7- Séchoir, selon toutes les revendications précédentes, caractérisé en ce que le système 5 ventilation comprend, les moyens d’extraction ou d’aspiration (4 et 14), destinés à provoquer des courants d'air convectifs forcés, transversaux et ascendants autour du produit à sécher d'homogénéiser la température de chauffe afin de la maintenir constante et uniforme entre 40 et 45°C, de rendre le séchage constant, et d’éviter la condensation des vapeurs d'eau à l’intérieur de la chambre de séchage (7), ainsi que la surchauffe du produit séché.

îo

8- Séchoir, selon toutes les revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau solaire photovoltaïque (1) assure l’alimentation électrique dudit séchoir le jour et en absence d’ensoleillement et charge une batterie (13).

9- Séchoir, selon la revendication 8, caractérisé en ce que la batterie (13), relaie le rayonnement solaire la nuit et en absence d’ensoleillement pour chauffer l’air en alimentant un 15 moyen de chauffage électrique, capable de se déclencher automatiquement en cas de chauffage insuffisant ou un brûleur à gaz.