Comment construire un séchoir à plateaux

Description brève

• Problème: trouver un moyen pratique pour sécher les aliments
• Idée: faire sécher les aliments avec un séchoir à plateaux
• Difficulté: difficile
• Gamme de prix:
• Matériel nécessaire: feuilles de contreplaqué, fer / châssis en bois, combustible
• Zone géographique: global
• Compétences:
• Commbien de personnes? Jusqu'à 5 personnes
• Combien de temps cela prend-il?

Introduction

Une gamme de technologies est utilisée pour le séchage des aliments qui comprennent un plateau et un séchoir tunnel, un vaporisateur, un rouleau et des lyophilisateurs. Avec l'exception des séchoirs à plateaux, aucun de ceux-ci sont appropriés, en termes de coûts et de rendement, pour utilisation par les petites et moyennes entreprises.

Bien que le séchage au soleil sur des plateaux ou dans des séchoirs solaires puisse être considéré comme le séchoir à plateaux, cela s’applique normalement aux petits systèmes industriels avec une certaine forme de chauffage à air et un ventilateur pour faire passer l'air sur le produit séché. Alors que les petits séchoirs à plateaux sont disponibles en Europe et aux Etats-Unis, où ils sont utilisés dans des installations pilotes et des universités, leurs coûts (plus de £ 25,000) les rendent inabordables et peu rentables pour les producteurs des pays en développement.

Au début des années 1980, l'ITDG a reconnu la nécessité de petits séchoirs à plateaux contrôlables et alimentés, capables de produire des produits de haute qualité, qui pourraient être construits par des ingénieurs des pays en développement dans une grande mesure à partir de matériaux disponibles localement. Le travail requis de développement de base a été effectué et il y a maintenant des séchoirs à plateaux, sur la base des principes développés par ITDG, en quelque huit pays.

La plus grande demande de cette technologie a été en Amérique latine où probablement plus de 100 unités sont maintenant opérationnels. Le point essentiel à garder à l'esprit, lorsque l'on considère la construction locale d'un tel séchoir, est de comprendre les principes de base et les adapter aux conditions locales telles que les dimensions de la feuille de contreplaqué, les tailles des stocks d’acier communs, les conditions sociales et la disponibilité du carburant.

La famille de séchoirs à plateaux

Practical Action est en mesure de fournir des informations pour permettre la construction de quatre types de séchoirs. Dans certains cas, beaucoup de dessins et des manuels indiquant la manière de les construire sont disponibles avec un livre d’étude. Une grande partie de cette information est en anglais et en espagnol.

Principes de base

Les séchoirs se composent d'un cabinet contenant des plateaux qui est relié à une source d'air chauffé par gaz, diesel ou biomasse, comme les cosses de riz. La température de l'air est généralement contrôlée par un thermostat qui est normalement comprise entre 50°C et 70°C. L'air pénètre au fond de la chambre ci-sous les plateaux et s’élève ensuite à travers les plateaux de nourriture qui est séchée, et ressort par une ouverture pratiquée dans la partie supérieure de la chambre. Dans les systèmes de mesures concrètes les plateaux sont conçus pour forcer l'air de suivre une route plus longue en zigzag qui augmente le rapport air / temps de contact alimentaire et donc l'efficacité. Ce système permet également de réduire la contre-pression qui signifie que cela est meilleur marché et que des ventilateurs plus petits peuvent être utilisés.

Figure 1: pièces de base et circulation d'air dans un séchoir de Practical Action

Le flux d'air dans un système typique est montré à la figure 1. Il existe trois types fondamentaux de séchoirs cabinets à plateaux; séchoirs à lot, semi-continu à flux transversal. À ce jour, Practical Action a travaillé seulement avec les deux premiers systèmes.

Cabinets par lots (Batch) sont les plus simples et moins chers à construire. Le cabinet est une grande boîte en bois munies de simples élévateurs internes pour soutenir les plateaux de nourriture traitée. Les plateaux sont placés dans la chambre, les portes fermées et l'air chaud est soufflé à travers la pile de tiroirs jusqu'à ce que tout le produit soit sec. De toute évidence, lorsque l'air chaud pénètre en dessous du plateau inférieur, ce plateau va sécher en premier. Le dernier plateau à sécher est celui au dessus de la chambre. Les avantages et les inconvénients de ce système sont les suivants:

• simple, une chambre à faible coût
  
• faibles coûts salariaux - Il suffit de charger, puis décharger
  
• une tendance à trop sécher les plateaux inférieurs
  
• la faible efficacité, en termes de consommation de carburant, dans les étapes ultérieures de séchage quand la plupart des plateaux sont secs.
  

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Figure 2: séchoir à lots avec chambre double typique

Des cabinets semi-continus ont été développés par Practical Action en vue de surmonter certains des inconvénients du système à lots. Dans un cabinet semi-continu un mécanisme de levage permet à tous les plateaux, sauf le plateau du bas, d'être levés. Il est donc possible d'enlever le plateau le plus bas dès que le produit est sec. Le mécanisme permet alors d’abaisser tous les tiroirs (maintenant le plateau 2 est désormais au bas de la pile). Cela laisse un espace au sommet de la pile pour charger un plateau de matière fraîche.

Deux types de mécanisme de levage sont disponibles. Tous deux sont activés par quatre doigts mobiles qui soulèvent le 2e plateau. Un modèle est exploité par une poignée qui est tirée vers le bas. Les autres modèles, développés au Sri Lanka, sont plus appropriés pour une utilisation par les femmes et ici le mécanisme de levage est un vérin à vis de véhicule qui, lors de l’enroulement vers le haut, lève les quatre doigts.

Les avantages / inconvénients de ce système sont les suivants:

• le sur-séchage est évité
  
• la qualité des produits est plus élevée
  
• le rendement du carburant est considérablement augmenté
  
• un débit quotidien plus élevé est possible
  
• le cabinet est toutefois plus coûteux à construire
  
• les coûts salariaux sont plus élevés dus au chargement et déchargement des plateaux à intervalles réguliers
  
• afin de maximiser un travail de 24 heures est recommandé
  

Les séchoirs semi-continus typiques sont présentés à la figure 3, qui montre le mécanisme de levage et l'écart au-dessus du plateau le plus bas, qui est prêt à être enlevé.

Figure 3: séchoirs semi-continus

Détail des doigts élévateurs

1. Mécanisme de levage extérieur
2. Levier à pivot pour soutien de levage principal
3. Tiges de levage vertical
4. Doigts élévateurs
5. Plateaux avec bordure à angles en fer
6. Paroi interne du cabinet de séchage
7. Doigt élévateurs avec soutien à pivot

Figure 4: schéma diagramme d’un cabinet à flux transversal

Chambres à flux transversal
Bien que l'ITDG n’ait pas encore développé ce système, il est jugé utile de le mentionner dans ce bref exposé. Dans cette chambre, l'air est soufflé à travers une série de lucarnes, directement à travers les plateaux et ré-circule sur le chauffage. Dans les premières phases de séchage, lorsque beaucoup d'eau est retirée, une proportion élevée de l'air est évacuée vers la sortie et remplacée par l'air frais. Pendant le procédé de séchage la proportion d’air ventilé est réduite. À la fin du cycle de séchage aucun air n’est évacué. Ce système permet de surmonter enfin les problèmes liés aux cabinets batch (lot) et semi-continus:

• les coûts salariaux sont faibles car il fonctionne comme un séchoir à lot
  
• tous les plateaux sèchent au même taux
  
• te rendement énergétique est maximisé.
  

Les systèmes à flux transversal sont cependant, techniquement plus complexes et nécessitent des capteurs d'humidité automatiques pour contrôler le pourcentage d'air ventilé pendant le cycle de séchage.

Détails techniques

Le séchoir tiroir à thé

Celui-ci, le plus petit séchoir dans la gamme, est conçu pour permettre des essais, la production d'échantillons à démontrer aux acheteurs et pour le calcul des coûts des produits de base. En raison de sa faible capacité le séchoir tiroi à thé n'est pas destiné à la production commerciale mais permet le développement de produits à un coût très faible.

Construction:	parois de contreplaqué sur cadre en bois
Dimensions:	0.5 m3
Capacité:	6 plateaux
Source de chaleur:	ventilateur de chauffage électrique de 2kw, câblé avec thermostat externe afin d'avoir un fonctionnement en permanence
Coût:	environ £75
Capacité:	environ 1kg/jour

Le grand Practical Action semi-continu

Construction:	parois de contreplaqué sur angle, cadre en fer
Dimensions:	cabinet 1.4 x 1.2 x 0.9m
Hauteur totale:	2.2m
Capacité:	15 plateaux standards, chacun 0.8m2
Source de chaleur:	kérosène / diesel, souffleur de chauffage indirect. Production max. de chaleur 60kw. Débit d'air 2800m3
Consommation de carburant:	0.8 gallons/h à 50°C
Débit:	360 kg/24 h pour les herbes
Travail:	3 travailleurs de plus de 24 heures
Coût en Grande Bretagne:	Cabinet: £ 2000.- Appareil de chauffage: £ 1500.-

Le petit Practical Action semi-continu

Construction:	parois de contreplaqué sur cadre en bois
Dimensions:	cabinet 1.08 x 0,98 x 0.83m
Hauteur totale:	1.9m
Capacité:	13 plateaux, surface utilisée par plateau 0.53m2
Source de chaleur:	chauffage à gaz direct / ventilateur (sortie max 25kw et 470m3air/h)
Consommation de carburant:	0.5lbs par heure à 50°C
Débit:	120 kg d'herbes par cycle de 24 heures
Travail:	3 travailleurs d'équipe
Coût (en GB):	cabinet £ 600.-, appareil de chauffage £ 300.-

Le séchoir Anagi

Ce semi-séchoir continu a été mis au point par IT-Sri Lanka (maintenant ITDG Asie du Sud) et est le seul qui utilise la biomasse (cosses de riz) comme source de chaleur et ne nécessite pas d'électricité. Le levage du plateau se fait par un cric mécanique sous le cabinet. La contamination du produit est évitée par l'utilisation d'un échangeur de chaleur. Comme le séchoir dépend de la convection naturelle de l'air (plutôt que des ventilateurs) sa capacité est plus faible que les séchoirs alimentés. Son capital et les frais de fonctionnement sont cependant très faibles.

Construction:	parois en bois sur angle de cadre en fer
Dimensions:	4ft x 2ft 8" x 7ft
Débit:	70-80 kg de noix de cajou / jour
Nombre de plateaux:	6
Carburant:	sciure de bois ou cosses de riz
Consommation d'essence:	30 kg/jour
Coût:	£260.- au Sri Lanka

Séchoir à lot avec chambre double

Construction:	contreplaqué sur cadre en bois
Dimensions:	Cabinet 1.8 x 2.0 x 3.0m
Capacité:	28 plateaux. Surface utilisée du plateau: 1.2m2
Source de chaleur:	souffleur de chauffage indirect diesel, max 60 kW de chaleur
Débit:	240 kg par 24 heures
Travail:	quelques heures pour charger et décharger
Coût (en GB):	Cabinet £500.-, appareil de chauffage £1500.-

Considérations économiques

Pendant le traitement, toute valeur alimentaire est ajoutée et la valeur ajoutée générée par kg doit être suffisante pour couvrir tous les coûts impliqués, comme le travail, le carburant, le loyer et les coûts d'amortissement. En général très peu de valeur est ajoutée aux aliments à faible valeur tels que les céréales et les plantes-racines. Pour cette raison, il est économique de sécher ces produits dans de très grandes usines. Une valeur considérable peut cependant être ajoutée à certains fruits, herbes, noix, épices et légumes tels que champignons ou asperges. Ce sont les aliments les plus fréquemment traités par les petites et moyennes entreprises de séchage.

Données de séchage

La plupart des expériences à ce jour ont été le séchage des herbes et des fruits. Des temps de séchage typiques pour les herbes dans des séchoirs semi-continus à 55°C sont 4 heures avant l'enlèvement du premier plateau, après quoi un plateau d'herbes sèches peut être supprimé toutes les 15 minutes. Chaque plateau enlevé est remplacé par un plateau contenant 5 kg d'herbes fraîches. Cependant, pour les fruits en tranches, il faut 8 à 10 heures pour sécher le 1er plateau. Par la suite, les plateaux peuvent être enlevés et chargés toutes les 30-45 minutes. Les données de séchage et les coûts de production pour une large gamme de produits font actuellement l'objet d'une enquête et ITDG peut accéder à des informations supplémentaires grâce à son réseau d'organisations de développement.

Les organisations et les entreprises intéressées à développer sérieusement les produits alimentaires secs peuvent être intéressées de savoir qu’un appareil de chauffage d'essai a été conçu pouvant construit localement. Cela permet de connaître le taux de séchage pour un aliment donné afin d’obtenir une préparation rapide et bon marché. Ces informations sont précieuses pour ceux qui sont impliqués dans la conception des équipements et le développement de nouveaux produits. L'unité se compose d'une boîte chauffage de 1 pied (de la même manière que le séchoir tiroir à thé) par un sèche-cheveux domestique. Le plateau de nourriture est suspendu à partir d'une balance électronique à lecture de 0.1g. Le poids du produit est alors simplement indiqué en fonction du temps pendant le séchage. Des dessins sont disponibles auprès d’ITDG.

Références et lectures suggérées

Cette entrée Howtopedia est dérivée de Practical Action Technical Brief Tray Dryers.
Pour voir le document original suivre ce lien: http://www.practicalaction.org/?id=technical_briefs_food_processing

Drying of Foods, Practical Action Technical Brief

Drying Technologies, Practical Action Technical Brief

Anagi Tray Dryer, Practical Action Technical Brief

Solar Drying, Practical Action Technical Brief

Drying Food for Profit: A Guide for Small Businesses Barrie Axtell, ITDG Publishing, 2002

Producing Solar Dried Fruit and Vegetables for Micro- and Small-scale Rural Enterprise Development Natural Resources Institute, 1996

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