L’étude de cas sur le séchage du raphia révèle que la position de l’échantillon influence significativement la vitesse de séchage. Ces résultats, obtenus par des méthodes innovantes, pourraient transformer notre compréhension des processus de séchage dans l’industrie du raphia.
CHAPITRE II : MATERIEL ET MÉTHODES
– Introduction
Les matériels et méthodes utilisées seront décrits à continuation. Cette manipulation nous permettra de sécher le rachis du palmier hookeri jusqu’à stabiliser la masse et de tracer les courbes de cinétique de séchage.
– Principaux matériels initiaux et équipements utilisés
– Matériel végétal
Pour le développement expérimental, nous avons utilisé trois (03) Rachis du palmier raphia hookeri, en provenance des forêts marécageuses de Bilolo sur la route nationale n°2, dans la banlieue de Brazzaville Nord. Dont le rachis n°1 mesure 11,42m de long et un diamètre de 84,7mm ; le rachis n°2 10,50m de long et un diamètre de 60,11mm et le rachis n°3 de 6,82m de long et un diamètre de 61,85mm.
L’analyse de ces données a nécessité l’utilisation d’un logiciel professionnel OriginPro 8, afin de tracer les courbes et de modéliser le mécanisme de séchage.
– Equipements employés
Le matériel utilisé comporte :
- Un four à micro-ondes ;
- Une étuve ;
- Une décamètre ;
- Une scie électrique ;
- Une balance électronique ;
- une fiche de mesure vierge ;
- un crayon et
- un pied à coulisse digital.
– Description du milieu
Les travaux se sont déroulés à la Faculté des Sciences et Techniques de l’Université Marien Ngouabi dans le laboratoire de physique.
– Description du déroulement de la collecte des données
La masse humide du produit est pesée par intervalles de temps successifs. Au fur et à mesure que la variation de la masse devient petite, jusqu’à l’obtention d’une masse fixe indiquant l’atteinte de l’équilibre hygroscopique. Dès que les masses des échantillons deviennent stationnaires, on arrête l’expérience. L’objectif de cette opération est de déterminer les masses sèches des échantillons.
La connaissance de la masse humide et de la masse sèche du produit avant et après le séchage dans l’étuve, au four à micro-ondes et l’air libre, nous permet d’avoir la teneur en eau à l’équilibre. Le tableau 2.1, présente la répartition et le découpage des échantillons utilisés.
Tableaux I : Caractéristique des échantillons
| Tableau I : Caractéristique des échantillons | |
|---|---|
| Paramètre/Critère | Description/Valeur |
| Rachis n°1 | 11,42m de long et un diamètre de 84,7mm |
| Rachis n°2 | 10,50m de long et un diamètre de 60,11mm |
| Rachis n°3 | 6,82m de long et un diamètre de 61,85mm |
Le rachis n°1 utilisé pour l’étude au four à micro-ondes, a constitué les échantillons avec la notation alphabétique B, C, E, F, G et H (chaque échantillon contient l’indice 1,2 et 3, qui correspondent à trois sous-échantillons de 7 cm de long) en allant de la base vers le sommet.
Le rachis 2 et 3 par contre ont été étudiés à l’étuve, dont la notation des échantillons varie de I à N et de O à T respectivement. Une partie des échantillons du rachis 3, a fait l’objet de séchage à l’air libre.
– Plans expérimentaux
Le traitement expérimental des rachis, qui constitue l’objet du travail a été réalisé conformément à ceux rapportés dans la littérature, et se présente comme suit :
- préparation des installations et les échantillons ;
- pesée et mesure de l’échantillon avant la mise en œuvre ;
- mise en marche des appareils ;
- séchage par micro-onde ou Etuve ou à l’air libre ;
- par rapport au pas, à la fin on pèse et on mesure l’échantillon jusqu’à stabiliser la masse ;
- masse stable, fin des opérations.
- Etapes du séchage
Peser le l’échantillon avant la mise en œuvre.
Mettre
l’échantillon dans le four, l’étuve ou à l’air libre.
Masse non stable
Masse stable (fin de séchage).
Ouvrir le four, retirer l’échantillon et le peser.
Chauffer pendant 1 min, 5mn et 6h respectivement
Figure 3 : Schéma simplifié de la méthode adoptée
– Méthodes d’analyse des données
Ce travail est basé sur une méthodologie progressive qui rassemble les techniques nécessaires à la conduite des problèmes de recherche, elle nous permet de mener des études avec une grande sûreté et une grande économie de moyens. Cette stratégie, doit nous faciliter l’organisation progressive de l’acquisition des connaissances, minimiser le plus possible le nombre
d’expériences et nous donner une meilleure précision possible des résultats, avec des représentations graphiques qui illustrent les résultats obtenus.
Séchage par micro-ondes
Les expériences de séchage ont été effectuées dans un four micro-ondes, sous une puissance maximale de 900W, à trois niveaux de puissances (126, 252 et 406 W) pour un cycle de 60 secondes, soit une minute le pas. A chaque puissance, six (06) échantillons ont été séchés.
Critère de Fin = Masse finale constante ; Répétabilité: Expériences en triple.
Les cinétiques de séchage sont présentés par :
𝑋𝑟é𝑑 = 𝑓(𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠)𝑒𝑡 𝑉𝑖 = 𝑓(𝑋𝑟é𝑑) (3.1) Séchage à l’étuve
Les expériences de séchage ont été effectuées dans l’étuve à différentes températures (40, 50, 60, 70, 80 et 90°C) pour un cycle de 5 minutes le pas. A chaque température six (06) échantillons ont été séchés.
Critère de Fin = Masse finale constante ; Répétabilité: Expériences en triple.
Séchage à l’air libre
Les expériences ont été effectuées à la température ambiante avec un pas de six heures (6h).
Critère de Fin = Masse finale constante ; Répétabilité: Expériences en triple.
Les cinétiques sont présentées par les équations 3.1
– Ajustement des modèles
La modélisation cherche l’application mathématique qui peut simuler au mieux les différentes courbes de cinétique de séchage. De nombreuses corrélations
empiriques existent dans la littérature. Parmi lesquels, on peut citer les modèles de : Peleg, Avrami, Khazaei et Diffusion. Les équations représentatives de ces modèles sont consignées dans le tableau II.
Tableau II : Noms et équations des modèles
| Tableau II : Noms et équations des modèles | |
|---|---|
| Paramètre/Critère | Description/Valeur |
| Modèle de Peleg | a est un paramètre qui représente l’inverse de la vitesse de séchage, donnée par la formule : 𝑎−1 = − (𝑑𝑀𝑟) à 𝑡 = 0. |
| Modèle d’Avrami | La constante n est un nombre entier ou demi-entier dont la valeur dépend du mode de nucléation de la nouvelle phase. Le coefficient a dépend du mode de germination. |
| Modèle de Khazaei | Décrit a comme un paramètre qui représente l’inverse du taux de séchage et est approximativement donné par la formule (1− 𝑀𝑡(t) )−1. k est un paramètre de temps, il représente le temps au bout duquel on évapore 63.2% d’eau du matériau et b le taux de séchage proche de l’équilibre. |
| Modèle de Diffusion | Définit k comme un paramètre proportionnel au coefficient de diffusion. |
Le logiciel ORIGINPRO8, est celui qui, nous a permis de tracer les courbes de cinétique de séchage et de faire une analyse statistique des résultats de notre modélisation.
– Choix du modèle le plus adapté
Le choix du modèle s’est fait par la comparaison des données statistiques des modèles utilisés, à partir du coefficient de détermination R2 et de Khi-carré(𝑥2).
– Conclusion du chapitre II
Par rapport à la méthodologie mise en place, on peut étudier la cinétique de séchage des rachis par Micro-ondes, à l’étuve et à l’air libre. On peut aussi modeler, afin de choisir le modèle le plus adapté à partir du coefficient de détermination R2 et de Khi-carré(𝑥2).
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Questions Fréquemment Posées
Quels matériels ont été utilisés pour l’étude de séchage du raphia hookeri?
Les matériels utilisés comprennent un four à micro-ondes, une étuve, une balance électronique, une scie électrique, un décamètre, un pied à coulisse digital, et une fiche de mesure vierge.
Comment a été menée l’expérience de séchage du rachis du palmier raphia hookeri?
L’expérience a été menée en pesant la masse humide des échantillons à intervalles de temps successifs jusqu’à obtenir une masse fixe, indiquant l’atteinte de l’équilibre hygroscopique.
Où a été réalisée l’analyse de la cinétique de séchage du raphia hookeri?
L’analyse a été réalisée à la Faculté des Sciences et Techniques de l’Université Marien Ngouabi, dans le laboratoire de physique.