THÈSE DOCTORAT EN SCIENCES

THÈSE DOCTORAT EN SCIENCES
Filière : Génie des procédés Option : Génie Chimique Etude et amélioration de l’efficacité énergétique des séchoirs solaires dans les zones arides désertiques Présentée par : Rapporteur : Djamel MENNOUCHE Professeur : Bachir BOUCHEKIMA

CONCLUSIONS ET PERPECTIVES
PLAN DE TRAVAIL CONCLUSIONS ET PERPECTIVES INTRODUCTION Traitement thermique des dattes humides par les procédés de séchage solaire RESULTATS ET DISCUSSION Traitement thermique de la pâte de tomate par les procédés de séchage solaire ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

INTRODUCTION L'énergie solaire présente une source d'énergie renouvelable. Elle est gratuite, inépuisable, non polluante et disponible en abondance dans la plupart des endroits du monde. L'utilisation de l'énergie solaire pour des applications thermiques, telles que le chauffage, la distillation de l'eau et le séchage a augmenté en raison des fluctuations du prix des combustibles fossiles et le déséquilibre écologique . Le séchage solaire présente un processus d'un grand intérêt pour préserver et stabiliser les produits agricoles tels que les fruits, les légumes, et les plantes médicinales. Le séchage direct au soleil est la méthode la plus utilisée dans la plupart des pays en voie de développement. Pendant le séchage par cette méthode, des problèmes liés à la contamination et des pertes considérables se produisent en raison de diverses influences telles que les oiseaux, les insectes, les micro-organismes, les poussières, les pluies etc. En plus la qualité des produits alimentaires peuvent être sérieusement dégradées. Afin de réduire les pertes et améliorer la qualité des produits séchés, le séchage direct au soleil devrait être remplacé par le séchage on utilisant des séchoirs solaires. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

OBJECTIF L’objectif de cette étude est l’amélioration de l’efficacité énergétique de deux prototypes de séchoir solaire (direct à convection naturelle et indirect à convection forcée). Pour atteindre cet objectif, deux applications ont été choisir, séchage des dattes et séchage de la pâte de tomate. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Partie I Traitement thermique des dattes humides par les procédés de séchage solaire ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Traitement thermique des dattes humides par les procédés de séchage solaire
La datte étant un aliment historique de grande valeur énergétique, de haute valeur commerciale. L'Algérie occupe le sixième rang mondial parmi les pays producteurs de dattes avec une production annuelle moyenne estimée à tonnes, selon les sources statistiques de la FAO (2012), pour plus de douze millions de palmiers dattiers. S’agissant de la variété Deglet Nour, l’Algérie est classée comme le premier producteur mondial. Pendant la récolte, cette variété est souvent triée en plusieurs catégories dont la datte sèche dite « Frezza » présente un état de maturation incomplète avec desséchement à l’arbre par effet de climat chaud. En proportion cette catégorie peut faire de 10% à 25% de la production de Deglet-Nour, voire plus, selon les conditions climatiques. Cette variété nécessite un traitement post récolte afin de minimiser les pertes et éviter les accidents de conservation et de stockage selon la climatologie de l'année. chère, est considérablement appréciée comme alternative tant dans le domaine industriel que dans les investigations de recherche ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Traitement thermique des dattes humides par les procédés de séchage solaire
Dans les procédés de technologie alimentaire, les traitements thermiques post-récolte (sources électrique) sont d’un grand intérêt économique et industriel. Ils permettent la préservation de la qualité des produits alimentaires mais présentent le problème d'être énergétiquement coûteux. L'énergie solaire, comme source propre et moins chère, est considérablement appréciée comme alternative tant dans le domaine industriel que dans les investigations de recherche. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Séchage solaire indirect à convection forcée
Régime variable (sans système d'appoint) Séchage solaire pendant la période du printemps ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Préparation de produit
Le triage 2. L’hydratation 3. Égouttage ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Fonctionnement du séchoir solaire indirect à convection forcée
soleil Chambre de séchage Capteur solaire La claie Ventilateur d'aspiration La balance Fonctionnement du séchoir solaire indirect à convection forcée ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Appareil de mesure multi fonction
Mesure des paramètres de l'air Un hygromètre Anémomètre à fil chaud Appareil de mesure multi fonction ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Mesure de perte de masse
ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX DU SÉCHAGE SOLAIRE PENDANT LA PÉRIODE DU PRINTEMPS

VARIATION DE LA TENEUR EN EAU EN FONCTION DU TEMPS
0.50 0.35 37 h = 4 Jours ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Les journées de séchage
Distribution de la température dans la chambre de séchage Les journées de séchage Tav-cl Tap-cl Tprod min max moy 30,8 48,1 40,1 30,3 45,4 38,7 25,6 47,9 39,5 31 41,2 37,2 30 40 36,4 23,5 41 36,2 28,8 36,1 33,2 27,6 34,2 31,6 22,3 35,2 32,0 32,9 41,3 38,5 31,4 39,9 37,0 26,2 40,2 36,6 34 43,7 40,0 42,6 38,8 28,1 43 38,1 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Variation de l’humidité relative
9,6 - 31,7 % ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Variation de la températures et du rayonnement solaire

et rayonnement solaire Les journées de séchage
Valeurs minimales, maximales et moyennes des températures et rayonnement solaire Les journées de séchage Text Te-cap Ts-cap Ray min Max moy max 27,8 37,5 32,6 26,5 36,8 33,1 37,1 50,4 45,1 317 759 26,2 36,5 32,7 26,4 35,2 32,1 36,2 49,9 44,8 405 835 20,1 31,9 26,6 25,1 30,2 27,1 45,8 41,8 320 796 21,1 24,1 22,1 26 24,4 30,1 39,9 35,7 340 777 35,6 32,9 27,2 34,2 31,6 32,8 43,3 38,8 269 810 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX DU SÉCHAGE SOLAIRE PENDANT LA PÉRIODE D’ÉTÉ

10 h = 2 Jours 0.35 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Variation de l’humidité relative de l'air
% 9.4 – 29.4% 6.9 à 15.8 %. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Les journées de séchage
Distribution de la température dans la chambre de séchage Les journées de séchage Tav-cl Tprod min max moy 39,7 51,1 46,7 30,4 49,8 44,8 40,4 50,4 45,6 30,9 45,4 40,3 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

SÉCHAGE SOLAIRE AVEC UN SYSTÈME D'APPOINT
(RÉSEAU ÉLECTRIQUE) ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Emplacement de la résistance

Influence de la température de l’air sur la variation de la teneur en eau des dattes
5 heures 3 heures 8 heures 6.5 heures ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Séchage Solaire Direct à -Régime variable (sans système d'appoint)-
Convection Naturelle -Régime variable (sans système d'appoint)- ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Sortie de l’air Cheminée Rayonnement solaire Plaques de verre
Chambre de séchage Plaques de verre Absorbeur 80 cm 31.57° 10 L’entrée de l’air Sortie de l’air Cheminée La claie de séchage La porte de la chambre 50 cm 20 cm 30 cm Rayonnement solaire Le produit 10 cm Plaques galvanisées ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

FONCTIONNEMENT DU SÉCHOIR SOLAIRE
soleil Sortie de l’air 10 cm 31.57° 80 cm Entrée de l’air

LES INSTRUMENTS DE MESURE
cobra Hygromètres Enregistrement automatique des mesures Anémomètre à fil chaud ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Solarimètre Analyseur d’humidité Hygromètre

Keithly 7500 Kurn Balanc Thermocouples type -K (chromel-Alumel)
Enregistrement automatique des données de perte de masse Enregistrement automatique des données de température ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

SECHAGE A CONVECTION NATURELLE
PARTIE I SECHAGE A CONVECTION NATURELLE ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DE LA TEMPERATURE
Température Tmin [°C] Tmax [°C] Tav-cl 52.35 74.96 Tap-cl 48.22 70.72 Tprod 33.1 77.72 Tabs 54.64 89.30 Text 27.7 43.85 VARIATION DE LA TEMPERATURE 0.36°C 3.43°C 34,6 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DES RAYONNEMENT SOLAIRE
Hgggggggggggggggggggggggggggggggggggggllllllllllllllllllllhhhhhhhlllllllllllll W/m2 8h ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DE L’HUMIDITE DE L’AIR
% % 4.16% ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DE LA TENEUR EN EAUX
2.64h 0.35 Kg eau/Kg m.s 0.14 Kg eau/Kg m.s 5h 3h ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Variation de la vitesse de l’air
0.15 m/s m/s. 0 m/s m/s. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Les techniques utilisées dans le fonctionnement du séchoir solaire pour l’amélioration de la qualité de produit ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

TECHNIQUE N° 1- MODE DE SECHAGE VENTILE

TECHNIQUE N°2 – MODE SOUS OMBRE

TECHNIQUE N° 3- MODE MIXTE

EFFETS DES DIFFERENTS MODES DE SECHAGE SUR LA TENEUR EN EAU
8.00 5.25 4.00 2.64 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

EFFETS DES DIFFERENTS MODES DE SECHAGE SUR LA TEMPERATURE DE L’AIR ET DE PRODUIT
Type de séchage Tav-max[°C] Tap-min[°C] Tprod-max[°C] Tprod-min[°C] Temps de séchage[h] Convection.N 72.52 52.35 73.68 33.01 2.64 C.N : amber 69.22 46.35 63.38 30.24 4.00 Séchage Ventileé 56.05 41.87 57.94 36.12 5.25 Mixte 51.24 39.33 49.86 34.72 8.00 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Qualité des dattes Deglet Nour séchées Analyses microbiologiques

Analyses microbiologiques
Les analyses microbiologiques ont été effectuées en vue de dénombrer: Les champignons (levures et moisissures) susceptibles d'être présents dans le produit fini Ces tests microbiologiques permettent d'apprécier le degré d'altération de la datte Deglet Nour hydratées et séchées. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Obtention de la suspension mère solutions
à partir des échantillons broyés Sachets de Stomacher Milieu de dilution TSE Echantillons des dattes préparées ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES Appareil Stomacher

Ensemencement et incubation des dattes à analysées
Milieu de culture OGA ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Caractéristiques microbiologique de la datte Deglet Nour
Traitement Conditions Opératoires Levures Moisissures Résultats Séchage solaire indirect Variable (Tv) Absence Conforme Hybride (Solaire-Electrique) Constant (T=50°C) Constant (T=55°C) Constant (T=60°C) Constant (T=65°C) Séchage solaire direct Variable une bonne qualité microbiologique ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Qualité des dattes Deglet Nour séchées
Analyses chimiques (dosage des sucres)

Analyses chimiques (dosage des sucres)
Les analyses chimiques ont été effectuées en vue de quantifier : Le taux des sucres totaux, saccharose et sucres réducteurs Ces analyses permettent d'apprécier la qualité finale des dattes séchées, sachant qu'une datte de premier choix de cette variété contient des sucres presque équitablement répartis entre saccharose et sucres réducteurs ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Solution Tartro Alcaline B
Mode opératoire Liqueur A : Solution cuprique A -Sulfate de Cuivre Pur :40g -Acide Sulfurique Pur : 2ml -Eau distillée : 1l Liqueur C Solution ferrique C -Sulfate Ferrique Sec Pur: 50g -Acide Sulfurique Pur : 110ml -Eau distillé : 1L liqueur B Solution Tartro Alcaline B -Tartrate Sodico-Potassique : 200g -Soude Pur : 150g -Eau distillé : 1l

3-Filtration et récupération du filtrat
1-Préparation de jus des dattes 4-Réchauffement de la solution 2-Défécation 3-Filtration et récupération du filtrat 5-Obtention de précipité d’oxyde cuivreux 6-Filtration sous vide de l'oxyde cuivreux Sucres totaux Sucres réducteurs 20ml de liqueur A 20ml de liqueur B 20ml de filtrat; solution(1) Dans une fiole (2) de 100CC -10ml de filtrat -10ml de HCl (83g/l) Porter au bain marie 30mn 7-Dosage du Cu2O isolé par manganimétrie

Taux des sucres des dattes séchées sous différentes conditions de séchage
Sucres équitablement répartis entre saccharose et sucres réducteurs % Gluc - Fruc % ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Qualité des dattes Deglet Nour séchées Evolution de la Couleur

Mesure de Couleur Colorimètre Minolta CR-400

Variations de la distance de couleur pour différents
types des dattes séchées ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Partie II Traitement thermique de la pâte de tomate par les procédés de séchage solaire ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Traitement thermique de la pâte de tomate par les procédés de séchage solaire
La tomate (Lycopersicon esculentum) est une source importante de lycopène, qui contribue à la prévention de nombreuses maladies chroniques comme le cancer et les maladies cardiaques. Elles contiennent aussi divers éléments nutritionnels (vitamines A, C et E), non nutritionnels (bêta-carotène, caroténoïdes, flavonoïdes phénoliques, etc.), des minéraux et des fibres alimentaires La production mondiale de la tomate, selon les données fournies par la FAO pour l’année 2013, est de 123 millions de tonnes, dont l’Algérie qui produit environ tonnes. La teneur en eau de la tomate, qui est très élevée (environ 90%), favorise sa dégradation à l’état frais et sa détérioration physico-chimique et microbiologique. Le séchage présente un procédé approprié pour minimiser la perte et l'amortissement du caractère saisonnier de la tomate. Valorisation de LA pate de TOMATE par le procédé de sechage SOLAIRE indirect a convection forcée

Séchage solaire indirect à convection forcée
Régime variable (sans système d'appoint) Entrée d'air Rayonnement solaire Entrée grillage Isolant Plaque de verre Absorbeur Chambre de séchage Claie Ventilateur d'aspiration Support métallique Balance Tiges filetés ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Préparation de la pâte de tomate
Lavage de la tomate Epluchage et l’enlèvement des graines Broyage Egouttage Etalonnage sur une claie Découpage en morceaux ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

4.41 1.00 5 heures 4 heures 0.13 9 heures ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DU RAYONNEMENT SOLAIRE
12h 30 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DE LA TEMPERATURE DANS LE SECHOIR SOLAIRE
21,1- 31,9 28,8 - 59 26,2-43,7 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Effet de la température de séchage sur la teneur en eau
APP à T=60°C 3h 30 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Mesure de la couleur de la pâte de tomate
N° Exp Séchage solaire sans appoint Produit : Pâte de tomate sèche Séchage solaire avec appoint Produit : Pate de tomate sèche L a b 1 9.04 2.76 2.52 7.64 0.87 2.21 2 8.34 3.11 2.85 7.42 0.83 2.15 3 8.43 3.25 2.81 7.4 0.74 2.17 4 8.97 2.48 2.39 7.57 1.03 2.29 5 8.55 3.38 2.96 7.63 0.99 2.18 6 8.47 3.22 2.94 7.66 1.2 2.2 Moy 8.63 3.03 2.745 7.55 0.94 ∆E 0.82 3.22 ΔE = [ΔL2 + Δa2 + Δb2]1/2 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Séchage solaire direct à convection naturelle
Régime variable (sans système d'appoint) 31.57° 10

VARIATION DE LA TENEUR EN EAUX POUR EP = 2cm
8,33 1er jour 4,66 4,5 2ème jour 3ème et 4ème jour 44% 1,57 1,41 14,4% 35,2% 0,13 4 jours=27h ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DES RAYONNEMENT SOLAIRE

Evolution de la température au cours de l’opération de séchage

Evolution de l’humidité relative de l’air
6-18% 7-10% 13,3-49% ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Effet de l’épaisseur de la couche de pâte

Les valeurs de L , a, et b de la pâte de la tomate sèche de différents états
Epaisseur 0.5 cm 1 cm 2 cm / L a b 1 30.41 21.09 8.77 27.68 18.17 8.59 20.61 10.07 5.68 2 30.9 21.53 9.55 24.29 15.79 8.21 19.94 13.21 5.87 3 32.56 20.42 8.62 27.82 15.93 21.64 15.25 7.58 4 30.11 32.61 20.80 13.31 24.17 14.22 6.91 5 29.93 21.28 8.38 30.74 15.92 9.30 19.91 11.24 5.93 6 30.28 21.81 8.72 28.04 14.96 7.69 24.91 13.92 7.67 7 29.65 20.53 33.04 20.14 12.65 21.44 10.14 7.10 8 31.64 19.98 8.45 31.91 18.04 11.73 22.49 12.52 6.21 9 29.66 21.55 32.36 19.66 11.45 25.21 11.04 7.84 10 30.27 21.97 8.65 33.11 21.39 12.83 20.71 8.95 6.00 Moy 30.53 8.7 30.16 18.00 10.39 22.10 12.05 6.67 Variations de la distance de couleur de la pâte de tomate pour le séchage solaire direct Epaisseur 0.5 cm 1 cm 2 cm ∆E 4.67 3.35 8.25 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Séchage Solaire Direct à Convection Naturelle
Régime variable (Avec Appoint) Le séchage solaire avec appoint présente une technique importante pour assurer un séchage continue de la pâte de tomate et amélioré la qualité de produit séché, en évitant toutes risques des moisissures durant le stockage de produit pendant la nuit ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DU RAYONNEMENT SOLAIRE Ray 131-843 pendant la journée
Ray = 0 pendant la nuit soleil ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DE LA TENEUR EN EAUX
Séchage pendant la journée Séchage pendant la nuit 7,73 soleil 1,49 0,13 Intégration de l’appoint ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DE LA TEMPERATURE
soleil Séchage pendant la nuit 50-66°C 47±2°C° Séchage pendant la journée ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

COMPARISON ENTRE LE SECHAGE AVEC ET SANS APPOINT
Avec un système d’appoint on peut exploité la période de stockage sans passé à une deuxième journée de séchage ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

VARIATION DE L’HUMIDITE RELATIVE DE L’AIR
Séchage pendant la journée 2 -6 % 7 -11 % Séchage pendant la nuit ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Calcul de la distance de couleur. ΔE
Les valeurs L, a, et b de la pâte de la tomate sèche de différents états pour les séchages solaire direct continu et discontinu Ep = 1cm Système discontinu Système continu mesures de référence L a b L0 a0 b0 1 49,53 23,89 11,29 52,26 27,57 13,16 60,20 46,62 17,6 2 47,35 20,61 10,22 51,32 26,45 11,97 3 47,74 22,3 10,5 49,93 28,01 11,37 4 49,11 22,4 11,33 50,6 27,99 11,79 5 51,05 24,37 12,62 53,77 28,77 14,04 6 49,73 23,3 11,21 48,84 30,74 11,71 7 48,83 22,93 11,18 55,93 23,61 15,54 8 48,3 22,91 10,49 49,28 26,36 11,52 9 50,98 26,06 11,59 46,96 25,03 10,55 10 48,34 22,2 51,41 27,45 13,21 Moy 49,10 23,10 11,10 51,03 27,20 12,49 Calcul de la distance de couleur. ΔE L’épaisseur (1cm) Séchage continu Séchage discontinu ∆E 22,1 26,8 ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Les traitements thermiques agro-alimentaires (dattes et pâte de tomate) sont effectués par deux procédés, le séchage solaire indirect à convection forcée et le séchage solaire direct à convection naturelle. Le traitement thermique des dattes, en utilisant le séchoir solaire à convection forcée, est réalisé en deux régimes, le régime variable qui présente le séchage solaire dans les conditions variables, qui s’effectue en deux périodes, au printemps et en été. Les résultats durant la période du printemps ont montré que le procédé de séchage est très lent, et la durée de traitement est effectuée en cinq jours. Du point de vue processus industriel on peut considérer que l’application de ce procédé est moins rentable, en plus cette durée de séchage nécessite un stockage de produit à la fin de chaque journée de séchage, ce qui présente une augmentation dans le coût de l’opération. Le traitement thermique des dattes durant la période d’été, écourte la durée de séchage par rapport à celle du traitement pendant la période du printemps, en passant de cinq à deux jours de séchage (de 37h à 10h). Cette diminution dans la durée de séchage nous a permis de réduire la durée de stockage du produit, et d’éviter les risques des moisissures. En plus on peut minimiser le coût d’investissement dans le cas des procédés de traitements industriels. Conclusion

L’amélioration de l’efficacité énergétique du séchoir nécessite l’intégration d’un appoint énergétique au niveau de la chambre de séchage, ce qui favorise une augmentation de la température de l’ordre de 50 à 65°C (cas des dattes). La durée de séchage observée pour ces différentes températures varie de 3.5h à 8h, soit une seule journée de travail en continu. L’intérêt de ce résultat est que la durée de séchage reste inférieure ou égale à une journée, ce qui permet d’éviter le stockage par la nuit pouvant induire des risques de réhumidification. Les analyses de qualité montrent que le séchage solaire des dattes à T=50°C avec un temps de séchage de 8h pourrait être défini comme état optimal qualité/durée de séchage. Les expériences de séchage des dattes pour le cas de séchage direct à convection naturelle, ont montré que le temps nécessaire pour atteindre la teneur en eau standard de 0.35 kg d'eau/kg m.s est d’environ 2.6 heures. Durant cette période la température de produit atteint des valeurs très élevées (allant jusqu’à 73.7°C). Parmi les trois techniques proposées pour résoudre ce problème (sous ombre, ventilée et combinée), on constate que le séchage solaire avec ventilation et avec le mode de combiné présentent un bon compromis entre la durée de séchage et la qualité du produit.

Pour la pâte de tomate, le traitement thermique (sous forme tranche) par le procédé de séchage à convection forcée est effectué seulement dans une journée. L’augmentation de l’efficacité énergétique de séchage par l’intégration du système d’appoint (résistance électrique) nous à permis une augmentation de température de séchage jusqu’à 60°C, ce qui provoque une diminution de 3h 30 min dans la durée de l’opération de séchage. Les mesures de qualité effectuées sur le produit séché montrent que l’augmentation de la température de séchage influe directement sur la qualité du produit et donc le séchage solaire (sans appoint) présente un procédé adéquat pour la valorisation de la tomate et qui peut garantir un produit de meilleure qualité. Les expériences de séchage direct ont aussi montré que le séchoir solaire direct à convection naturelle est très approprié pour le séchage de la pâte de tomate sous forme de couche. Les durées de séchage pour avoir une teneur en eau finale de 0.13 kg eau/kg m.s sont 27h, 12h et 6h respectivement pour des couches d’épaisseurs de 2cm, 1cm, et 0.5 cm. En regardant l’évolution de la couleur du produit durant le traitement thermique des couches de la pâte de tomate, on a constaté que le séchage pour une couche d’épaisseur de 1cm pourrait être défini comme état optimal qualité/durée de séchage. L’augmentation de l’efficacité énergétique par l’intégration d’un système d’appoint, qui présente une combinaison d’un échangeur de chaleur Eau/Air et d’une source d’eau chaude, dans le séchoir solaire direct à convection naturelle présente un grand intérêt économique et industriel, il permet de préserver la qualité des produits séchés, et d’assurer un traitement thermique avec un coût énergétique très faible et d’éviter le stockage de produit pendant la nuit.

PERSPECTIVES COUPLAGE DES SECHOIR A UN SYSTÈME dic « Instant Controlled Pressure Drop »

COUPLAGE DES SECHOIR A UN SYSTÈME DE CHAUFFE-EAU
Chauffe-eau solaire monobloc Echangeur de chaleur Eau/Air Séchoir solaire ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

Publications et Publication durant la période de Thèse
Mennouche, D., Bouchekima, B., Boubekri, A., Boughali, S., Bouguettaia, H., Bechki, D. Valorization of rehydrated Deglet- Nour dates by an experimental investigation of solar drying processing method. Energy Conversion and Management. 84, 481– 487(2014). Samira Chouicha, Abdelghani Boubekri, Djamel Mennouche, Mohamed Hafed Berrbeuh Samiha Bouhafs , Wahiba Rezzoug. Valorization Study of Treated Deglet-Nour Dates By Solar Drying Using Three Different Solar Driers. Energy Procedia 50 (2014) 907 – 916. Samira Chouicha, Abdelghani Boubekri, Djamel Mennouche, Mohamed Hafed Berrbeuh. Solar drying of sliced potatoes.an experimental investigation. Energy Procedia, 36(2013), 1276 – 1285. Boughali, S., Benmoussa, H., Bouchekima, B., Mennouche, D., Bouguettaia, H., Bechki, D. Crop drying by indirect active hybrid solar - Electrical dryer in the eastern Algerian Septentrional Sahara. Solar Energy 83(12), (2009). Boubekri A, Benmoussa H, Mennouche D. Solar drying kinetics of date palm fruits assuming a step-wise air temperature change. J Eng Sci Technol 2009;4(3):308–20. Samira Chouicha, Abdelghani Boubekri, Djamel Mennouche, Mohamed Hafed Berrbeuh. Solar drying kinetics of date palm fruits assuming a step-wise air temperature change (Journal of Engineering Science and Technology 2009). Samira Chouicha, Abdelghani Boubekri, Hamza Bouguettaia, Djamel Mennouche. Séchage et qualité des dates Deglet-Nour rehumidifieés par utilisation d’un séchoir solaire (Annales des Sciences et Technologie, Vol 2, N°1, Juin 2010). Mohamed Hafed · Abdelghani Boubekri · Djamel Mennouche.Choix et Validation d’un Modèle de Comportement pour le Séchage Convectif de la Datte Deglet-Nour (Annales des Sciences et Technologie, Vol 5, N°1, Juin 2013. Slimane Boughali · Djamel Bechki · Bouguettaia H .Djamel Mennouche · Hocine Mahcene Article: Opportunites et Challenges de la Promotion des Energies Renouvelables en Algerie Annales des Sciences et Technologie, Vol 5, N°1, Juin Slimane Boughali · Djamel Bechki · Bouguettaia H .Djamel Mennouche Expérience du séchage solaire dans le Sahara septentrional Est Algérien (Revue des Energies Renouvelables 2008). ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

COMMUNICATIONS D. Mennouche, B. Bouchekima, A. Boubekri, S. Boughali, H. Bouguettaia, D. Bechki. Séchage solaire de la menthe verte dans un séchoir indirect (Séminaire Maghrébin sur le séchage- SMSTS’2006-Tunisie). D. Mennouche, B. Bouchekima, A. Boubekri, S. Boughali, H. Bouguettaia, D. Bechki. Séchage solaire de la tomate dans un séchoir indirect a convection naturelle (Conférence Internationale sur le Génie des Procedes-CIGP’07-Bejaia- ALGERIE). D.Mennouche, B.Bouchekima, A.Boubekri, S.Boughali, H.Bouguettaia et D.Bechki. Le séchage solaire des boues des stations d’épuration urbaine dans le sud algérien. 9eme congres national de la physique et de ses applications cnpa’2010. D. Mennouche, B. Bouchekima, A. Boubekri, S. Boughali, H. Bouguettaia, D. Bechki. Etude expérimentale du séchage solaire de la pâte de tomate dans un séchoir direct, Séminaire maghrébin sur les sciences et les technologies de séchage SMSTS 2010 – Marrakech – Maroc. D. Mennouche, B. Bouchekima, A. Boubekri, S. Boughali, H. Bouguettaia, D. Bechki. Valorisation des dattes sèches prehydratées par le procédé de séchage solaire direct (1er Colloque International Procédés et Environnement – ProEnv’11 Ouargla - Algérie). D. Mennouche, B. Bouchekima, A. Boubekri, S. Boughali, R. Rachdi, S. Chouicha. Valorization de la pâte de tomate par le procédé de séchage solaire indirect à convection forcée, Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies de Séchage SMSTS’2013-îles de Kerkennah au large de Sfax. Tunisie. . D. Mennouche, B. Bouchekima, A. Boubekri, S. Boughali, K,. Karoumi, S. Chouicha. Valorisation de la pâte de tomate par le procédé de séchage solaire indirect à convection naturelle, Journées Internationales de Thermique -JITH 2013-Marrakech- Maroc. D. MENNOUCHE, B. BOUCHEKIMA, S. ZIGHM, A. BOUBEKRI, S. BOUGHALI. An experimental study on the drying of peanuts using indirect solar dryer. International Conference on Clean Energy 2014 Istanbul, Turkey. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

COMMUNICATIONS 9. D. MENNOUCHE, B. BOUCHEKIMA, S. ZIGHM, A. BOUBEKRI, S. BOUGHALI, A. MATALLAH. An Experimental Study on the Drying of Peanuts using a Direct Solar Dryer17èmes Journées Internationales de Thermique (JITH 2015).Marseille (France), Octobre 2015. 10. D. Mennouche, B. Bouchekima, A. Boubekri, S. Boughali, E.Benalia. Amélioration d’un procédé de séchage solaire direct destiné pour le séchage de la pâte de tomate, 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), Ouargla (Algérie), du 22 au 24 Novembre, 2015. Daoud Halassa · Islam Hendaoui · Belkacem Regagda · Abdelghani Boubekri · Mohamed Announ · Djamel Mennouche. Etude expérimentale des performances thermiques des capteurs solaires plans en applications de séchage . 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). M H Berrebeuh · M A Balti · A Boubekri · S Chouicha · D Mennouche · N Kechaou. Optimisation du gain en masse en cours d’hydratation des dattes algériennes sèches par trempage utilisant deux plans factoriels complets . 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). Samira Chouicha · Abdelghani Boubekri · Djamel Mennouche · Mohamed Hafed Berebeu.Contribution à l’amélioration des performances d’un séchoir solaire indirect en convection forcée destiné à la valorisation des grains de fève. 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). Moukhtar Lati · Slimane Boughali · Hamza Bouguettaia · Djamel Mennouche · Djamel Bechki.Etude expérimentale de la cinétique de séchage de la pomme de terre. 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

COMMUNICATIONS 15. Amhamed Babahani · Daoud Halassa · Abdelghani Boubekri · Djamel Mennouche · Hocine Belahia.INVESTIGATION EXPERIMENTALE D'UN SECHOIR SOLAIRE INDIRECT EN VUE DE STABILISATION DES CONDITIONS OPERATOIRES. 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). A Boubekri · D Mennouche · H Bouguettaia · S Chouicha · M H Berrebeuh · S Boughali. EXPLOITATION D'UN SECHOIR SOLAIRE HYBRIDE POUR LA VALORISATION DES DATTES SECHES PREHYDRATEES. SMSTS 2010 – Marrakech – Maroc. Daoud Halassa · Islam Hendaoui · Belkacem Regagda · Abdelghani Boubekri · Mohamed Announ · Djamel Mennouche. Etude expérimentale des performances thermiques des capteurs solaires plans en applications de séchage . 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). M H Berrebeuh · M A Balti · A Boubekri · S Chouicha · D Mennouche · N Kechaou. Optimisation du gain en masse en cours d’hydratation des dattes algériennes sèches par trempage utilisant deux plans factoriels complets . 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). Samira Chouicha · Abdelghani Boubekri · Djamel Mennouche · Mohamed Hafed Berebeu.Contribution à l’amélioration des performances d’un séchoir solaire indirect en convection forcée destiné à la valorisation des grains de fève. 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). Moukhtar Lati · Slimane Boughali · Hamza Bouguettaia · Djamel Mennouche · Djamel Bechki.Etude expérimentale de la cinétique de séchage de la pomme de terre. 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

COMMUNICATIONS Amhamed Babahani · Daoud Halassa · Abdelghani Boubekri · Djamel Mennouche · Hocine Belahia.INVESTIGATION EXPERIMENTALE D'UN SECHOIR SOLAIRE INDIRECT EN VUE DE STABILISATION DES CONDITIONS OPERATOIRES. 5ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies du Séchage (SMSTS'2015), At Ouargla (Algérie). A Boubekri · D Mennouche · H Bouguettaia · S Chouicha · M H Berrebeuh · S Boughali. EXPLOITATION D'UN SECHOIR SOLAIRE HYBRIDE POUR LA VALORISATION DES DATTES SECHES PREHYDRATEES. SMSTS 2010 – Marrakech – Maroc. Samira Chouicha · Abdelghani Boubekri · Hamza Bouguettaia · Djamel Mennouche. Séchage et qualité des dattes Deglet-Nour réhumidifiées par utilisation d'un séchoir solaire hybride. ICRE2010-Bejaia. S Boughali · B Bouchekima · N Nadir · D Mennouche · H Bouguettaia · D Bechki. Expérience du séchage solaire dans le Sahara Septentrional Est Algérien. (2ème Séminaire Maghrébin sur les Sciences et les Technologies de Séchage- SMSTS SMSTS 2008-Hôtel el Marsa Alger, Décembre). D. Mennouche , A. Boubekri, S. Chouicha , B.Bouchekima, H .Bouguettaia .ENHANCED QUALITY OF “DEGLET-NOUR” DATE FRUITS BY AN INDIRECT HYBRID SOLAR DRYING. The 20th International Drying Symposium (IDS 2016),Gifu, JAPAN, 7-10 August 2016. Moukhtar Lati · Slimane Boughali · Hamza Bouguettaia · Djamel Mennouche · Djamel Bechki. Experimental Study on Flat Plate Air Solar Collector Using a Thin Sand Layer. Technologies and Materials for Renewable Energy, Environment and Sustainability. TMREES16 International Conference Beirut – 2016. ETUDE ET AMÉLIORATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES SÉCHOIRS SOLAIRES DANS LES ZONES ARIDES DÉSERTIQUES

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