09 01 17 9h 10h dessication siepmann

2016-2017 Dessiccation ou séchage
Dessiccation ou séchage
– UE :XI –
Semaine : n°16 (du 09/01/17 au
13/01/17)
Date : 09/01/2017
Heure : de 9h00 à
10h00 Professeur : Pr. Siepmann
Binôme : n°78 Correcteur : 84
Remarques du professeur : pas de remarques
PLAN DU COURS
I) INTRODUCTION
A) Définition
B) Etats de l'eau
II) SECHAGE DES PARTICULES SOLIDES
A) Séchage par air chaud
1) Séchoirs discontinus
2) Séchoirs continus
B) Séchage par rayonnements
1) Rayonnement par infrarouges
2) Rayonnement par micro-ondes
C) Appareils à fonctionnement sous-vide
1) Appareils statiques
2) Appareils rotatifs
D) Séchage en présence de déshydratants
III) SECHAGE DES LIQUIDES
A) Séchage sur cylindres
B) Séchage par dispersion ou nébulisation
IV) Lyophilisation
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2016-2017 Dessiccation ou séchage
I) INTRODUCTION
A) Définitions
B) Etats de l'eau
Suivant la pression et la température, l'eau va se retrouver à différents états : solide, liquide ou vapeur.
Il existe un point triple où on peut passer de l'état liquide à l'état solide à l'état de vapeur
Nous on veut sécher : on va vouloir passer de l'état liquide à l'état de vapeur en chauffant, c'est ce qu'on appelle
l'évaporation : on chauffe pour enlever l'eau.
Si on passe en dessous du point triple on peut passer directement de l'état solide à l'état vapeur : c'est la
sublimation.
C'est intéressant car on va pouvoir travailler à températures basses tout en éliminant de l'eau, donc c'est bien si on
a des produits sensibles à la chaleur, ça peut être une alternative de passer par la sublimation.
On va voir les différents appareils pour effectuer le séchage.
La vitesse de séchage varie en fonction de :
–la vitesse d'évaporation de l'eau à la surface des solides
–la vitesse de migration de l'eau dans le solide lui-même ( dépend : de l'humidité résiduelle, du
renouvellement de l'air, de la surface du solide, de la pression, de la quantité de calories fournies).
Ces calories sont fournies soit par convection d'un fluide gazeux, ou par conduction en contact d'une
surface chauffée ,ou encore par rayonnement.
Le choix du procédé va dépendre de
:
–la texture du produit
–sensibilité du PA à la chaleur et oxygène de l'air
–Degré de dessiccation souhaité
On en a déjà vu plusieurs dans les cours précédents mais on va pouvoir les comparer.
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II) SÉCHAGE DES PARTICULES SOLIDES
A) Séchage par air chaud
Là les calories sont fournies par convection d'un fluide gazeux chaud.
1) Séchoirs discontinus
–Étuves : on l'a vu quand on a parlé de la granulation humide, on a vu que l'on pouvait faire des séchages à
l'étuve. Dans ces cas là, on met dans des grands plateaux métalliques en couches très fines pour augmenter
la surface de contact pour le séchage et pour qu'il soit le plus rapide et homogène possible.
–Séchoirs à lit d'air fluidisé : cuve perforée au fond pour pas que la poudre tombe.
On met le produit dans la cuve, ensuite on a un flux d'air de bas en haut, le produit se retrouve en l'air.
En amont résistance chauffante, on va retrouver nos produits en suspension dans de l'air chaud
= très grande surface de contact = séchage beaucoup plus rapide et homogène comparé à l'étuve
Gros avantage par rapport à l'étuve : l'humidité de l'air augmente dans l'étuve alors que dans le lit d'ai
fluidisé on a toujours de l'air sec et un renouvellement de l'air.
De plus dans l'étuve, le séchage commence à la surface de notre produit dans le plateau et on va avoir
formation d'une croûte en surface ce qui va freiner la libération de l'eau.
Exemple de séchoirs à lit d'air fluidisé
:
–Pour ces séchoirs, on travaille de façon discontinue, on fait un lot puis on passe au suivant.
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2) Séchoirs continus
Ils sont également appelés séchoirs à contre-courant ou séchoirs-tunnels.
Ici l'air chaud circule à sens inverse de la matière :
–tunnel (les produits sont véhiculés dans des wagonnets ou bande sans fin)
–ou cylindre incliné qui tourne autour de son axe. On a d'un côté le produit humide qui arrive en continu,
et de l'autre on a de l'air chaud en sens inverse. On va avoir une dessiccation progressive du produit, et
plus le produit se rapproche de la sortie plus il rencontre de l'air sec.
L'intérêt c'est qu'à la sortie, on élimine les traces résiduelles d'humidité. On évite un séchage brutal à la
surface du produit, on évite donc la formation de la croûte comme à l'étuve. C'est un séchage qui est dit
progressif.
Inconvénient
: peu perméable à l'humidité.
Ça c'était les techniques où les calories sont apportées par de l'air chaud.
B) Séchage par rayonnements
1) Rayonnement par infrarouges
On utilise souvent les rayonnements IR. On travaille avec des longueurs d'ondes situées entre 10'000 et
12'000 Angström.
–On utilise les effets calorifiques du rayonnement IR, ça va permettre de chauffer la masse à sécher en
profondeur.
On va essayer de mettre les couches les plus fine possibles pour que le séchage soit efficace.
On a une bande sans fin avec une trémie d'alimentation dans lequel arrive le produit humide et 30 cm au
dessus du produit on a des lampes IR (à filament de tungstène). La moitié supérieur de ces lampes est recouverte
de cuivre, du coup les rayonnements vont uniquement vers le bas pour sécher le produit.
Il va sécher de plus en plus et on récupère le produit sec. On peut travailler en continu avec ce type de
système.
2) Rayonnement par micro-ondes
- On utilise un champ électrique alternatif avec des fréquences élevées (exemple : 2500 MHz).
- Les calories sont produites directement au sein de la matière ( énergie calorifique va être produite par le
mouvement des molécules polarisées comme l'eau).
- Procédé très sélectif : production de calories uniquement dans les corps à constante diélectrique élevée.
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- Dès qu'il y'aura plus d'eau, la substance va arrêter de chauffer
- Procédé très rapide, installation peu encombrante, mais c'est très couteux.
C) Appareils à fonctionnement sous-vide
Une autre possibilité est de travailler sous vide, à pression réduite. C'est intéressant pour ce qui est
sensible à la température et l'oxygène.
On l'a vu avec le diagramme, si on diminue la pression, on va pouvoir travailler à des températures beaucoup plus
basses.
Travailler sous vide ce sera souvent pas suffisant pour enlever l'humidité , il faudra combiner le vide et un
peu de chaleur pour rompre les liaisons eau-substrat.
Pour les appareils qui fonctionnent sous-vide, on en distingue deux types.
1) Appareils statiques
Par exemple : l'armoire à vide qui va être utiliser pour la dessiccation de produits pulvérulents.
Description : on a des étagères à l'intérieur et au sein de ces étagères circule un fluide chaud qui va
apporter les calories. Nous on va prendre notre grain à sécher et le mettre sur ces étagères. Cette armoire est
connectée à un système qui va permettre de faire le vide à l'intérieur.
On va donc pouvoir travailler à des températures plus basses, l'eau va s'évaporer et passer dans un
condenseur et on va repasser à l'état liquide.
On va éliminer l'eau au fur et à mesure.
Exemple d'armoire à vide
:
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