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5.4.2. Intérêt d'un tel stockage

a) Avantages

- Ces silos peuvent être montés très facilement et très rapidement en 1 jour par une équipe de 10 personnes.

- Ils sont peu coûteux à l'achat. Cependant une comparaison sur 20 ans ou 30 ans avec les magasins classiques montre qu'ils sont plus coûteux que ces derniers en amortissement, du fait de la nécessité de les remplacer tous les 5 ans environ.

- Ils permettent une bonne conservation pendant de longues périodes du grain placé ainsi en conditions hermétiques, à condition toutefois que le grain stocké soit très sec (céréales à 11 % - 12 %). Sinon, ils sont au contraire le siège de nombreux accidents de conservation.

- Ils constituent une enceinte étanche qui permet de traiter les produits par fumigation en début de stockage. Cette herméticité assure d'autre part une bonne protection contre les réinfestations d'insectes.

b) Inconvénients

- Nécessité d'un personnel entraîné au mode de gerbage en cercle et en cône.
- Opérations de chargement et de déchargement difficiles.
- Faible résistance mécanique du matériau qui oblige à réduire le plus possible les opérations de chargement-déchargement.

En conclusion, on ne peut envisager l'utilisation éventuelle de silos souples que pour un stockage à long terme (la constitution de stocks de sécurité par exemple) du fait des difficultés de manutention et de la fragilité des matériaux constitutifs du silo, ou pour des interventions d'urgence du fait de la rapidité de montage des silos.

5.5. Gestion des magasins

5.5.1. Préparation des magasins
5.5.2. Mise en place des stocks
5.5.3. Au cours du stockage

5.5.1. Préparation des magasins

Avant toute action de stockage, il est nécessaire de s'assurer du bon état général des locaux de stockage.

Il est indispensable de nettoyer les locaux et les alentours des magasins et si nécessaire de réparer ou boucher toutes les fissures des murs et du sol.

On effectue également un traitement insecticide des locaux.

On doit vérifier l'état des différents matériels de réception, contrôle et manutention, nettoyage, etc. et, si nécessaire, les réparer ou les remplacer.

Enfin on doit prévoir les approvisionnements en produits divers (insecticides, carburants, huiles...).

5.5.2. Mise en place des stocks

Avant la mise en tas on doit effectuer les différentes opérations d'inspection à la réception du produit et des sacs.

Suivant les résultats de ces inspections, on doit alors intervenir pour obtenir un produit apte au stockage.

Différentes actions pourront être nécessaires:

- séchage,
- traitement,
- reconditionnement en sacs neufs, etc.

L'empilement doit se faire en tenant compte de la nature du produit (on fait différents tas pour différents produits) et en aménageant entre les piles des espaces qui permettent la manutention, facilitent les inspections et le nettoyage en cours de stockage.

La taille des bâches de fumigation dont on dispose intervient également pour définir la taille des lots.

On doit enfin isoler le lot du sol en empilant les sacs sur palettes lorsque des remontées d'humidité sont à craindre.

5.5.3. Au cours du stockage

On doit régulièrement (au moins une fois par semaine) inspecter l'état des stocks et nettoyer le magasin. Lorsque l'on reçoit un nouvel arrivage de produit, on doit correctement l'inspecter pour ne pas risquer d'introduire un lot infesté dans un magasin bien tenu.

Il ne faut pas non plus que du grain nouvellement livré soit entassé sur un vieux stock, car en cas de mouvement de stock on doit chercher à sortir les stocks les plus vieux. Il est nécessaire, dans la mesure du possible, d'observer la règle classique du «premier entré, premier sorti».

Toutes les entrées et sorties de grains doivent être consignées sur un cahier pour permettre d'effectuer un bilan matière. Chaque produit fait l'objet d'une fiche de stock.

Enfin, toute entrée et sortie doivent être assujetties à l'émission de «bons» (d'entrée ou sortie) qui permettront au magasinier, responsable du stock, de tenir régulièrement à jour ses fiches de stock et de connaître les fournisseurs et les acheteurs.

Nous n'avons fait ici qu'un rappel rapide de différents éléments de tenue des stocks. Il est évident que tout magasinier doit être correctement formé à la gestion des stocks. Des manuels de gestion sont généralement élaborés par les directions des différents organismes stockeurs.

5.6. Magasins réfrigérés

5.6.1. Utilisation du froid
5.6.2. Production du froid
5.6.3. Enceintes de conservation du froid
5.6.4. Niveau de puissance installée nécessaire

Dans de nombreux pays en développement, l'utilisation du froid pour la conservation des denrées alimentaires est récente.

Les domaines classiques d'utilisation du froid sont:

Dans les zones où les irrégularités du climat peuvent compromettre la production agricole, le froid est de plus en plus utilisé pour constituer des stocks de réserve de semences (céréales, tubercules...).

5.6.1. Utilisation du froid

a) Niveau de froid

On distingue:

- la réfrigération qui consiste à abaisser la température du produit sans atteindre la température voisine de 0° C à laquelle l'eau contenue dans le produit se congèle,

- la congélation qui transforme en glace l'eau contenue dans les produits. La congélation rapide permet la formation brutale de cristaux nombreux et petits répartis uniformément dans le produit et ainsi ne détruit pas les tissus. Les températures à mettre en œuvre sont basses (- 30° C à - 40° C).

Remarque: La surgélation est la congélation rapide qui permet d'amener les produits (conditionnés «prêts à l'emploi») à une température voisine de - 20° C (ex.: poissons surgelés avec une température de - 18° C «à coeur»).

b) Rappel de l'action du froid

Au-dessous de 15° C, les phénomènes vitaux ralentissent. Il y a diminution de l'activité diastasique, ralentissement de l'activité respiratoire (produits végétaux). Le froid permet donc de conserver les réserves contenues dans le produits (ex.: céréales).

Le froid permet donc d'augmenter le temps de stockage.

Le froid détruit les animaux déprédateurs et ralentit le développement des micro-organismes. Il est à noter que contrairement à la chaleur, le froid ne détruit pas les micro-organismes qui peuvent alors proliférer dès que les conditions redeviennent normales.

Exemples:

5.6.2. Production du froid

Produire du froid consiste en fait à ôter de la chaleur au milieu que l'on cherche à refroidir. L'unité utilisée est la frigorie qui équivaut à l'absorption d'une kilocalorie ou millithermie.

a) Méthode de production de froid

Du fait de sa simplicité, une méthode discontinue telle que la fusion de la glace est couramment utilisée, à petite échelle, pour la conservation et au cours de la commercialisation des denrées périssables.

Cependant la plupart des techniques de production du froid utilisent le principe de la vaporisation d'un liquide appelé «frigorigène».

b) Machines de production du froid

Les machines généralement employées utilisent le principe de la vaporisation d'un frigorigène dans un circuit fermé. Une installation frigorifique peut être schématisée de la façon suivante:

Fig. 113: Schéma d'un système production de froid en circuit fermé.

Le frigorigène se vaporise au niveau de l'évaporateur E1. Cette vaporisation consommant de la chaleur, c'est donc à ce niveau qu'il y a production de froid. Les vapeurs sont soutirées de l'évaporateur au moyen d'une «machine» M qui les envoie ensuite, en pression, au niveau d'un autre échangeur E2 où elles vont se condenser. C'est à ce niveau que la chaleur emmagasinée est rejetée à l'extérieur du système. L'échangeur E2 est appelé condenseur. Le frigorigène, alors liquéfié, retourne à l'évaporateur après avoir traversé un détendeur qui régularise le débit.

L'énergie nécessaire au fonctionnement du système est fournie au niveau de la machine M.

On distingue différents types de machines:

• les machines à compression,
• les machines à absorption,
• les machines à éjection (rares).

- Les machines à compression

Ce sont les machines les plus répandues. L'énergie est fournie au système par compression mécanique. Les compresseurs les plus utilisés sont les compresseurs volumétriques à pistons. Cependant en régions chaudes l'échauffement du frigorigène (notamment de l'ammoniac) est tel qu'il est nécessaire de prévoir un refroidissement conséquent des compresseurs (refroidissement à l'eau par exemple) ou de limiter les vitesses de rotations des groupes.

Il existe également des compresseurs volumétriques à palettes ou à vis, et enfin des compresseurs centrifuges (turbocompresseurs) qui permettent des débits importants de fluide frigorigène mais qui ne sont pas utilisés pour les magasins réfrigérés.

Fig. 114: Machine frigorifique à compression.

Frigorigènes

Les fluides frigorigènes généralement utilisés sont l'ammoniac (NH₃) ou des dérivés halogénés d'hydrocarbures: fréon 12 et fréon 22, appelés couramment R 12, R 22 (R 502 et R 13). Leur choix s'effectue en fonction de nombreux critères

- critères thermodynamiques,
- critères de sécurité (toxicité - action sur les denrées - inflammabilité),
- critères physico-chimiques (action sur métaux, plastiques, huiles de graissage...),
- critères économiques (prix - disponibilité).

Notons que le moins cher est l'ammoniac et que R 12, R 22 et ammoniac sont souvent disponibles au niveau des grandes villes; le R 12 est souvent utilisé au niveau des installations de petites et moyennes puissances.

- Les machines à absorption

Dans ce cas l'énergie est fournie au système sous forme calorifique et le frigorigène qui évolue dans le circuit est un mélange fluide frigorigène et solvant.

Dans un absorbeur, une solution pauvre en fluide frigorigène et refroidie s'enrichit en absorbant les vapeurs sortant de l'évaporateur.

Dans un bouilleur, la solution riche obtenue précédemment est réchauffée (c'est à ce niveau que l'on fournit de l'énergie au système) ce qui permet un dégazage. Les vapeurs obtenues vont aller se liquéfier au niveau du condenseur et suivre le cycle normal déjà vu.

Fig. 115: Schéma d'une machine frigorifique à absorption.

Couple frigorigène-absorbant (solvant).

Essentiellement ammoniac-eau (solvant) pour les basses températures, et eau (frigorigène)-solution bromure de lithium pour les installations à froid positif.

Les machines à absorption sont plus complexes (régulation) que les machines à compression. Elles sont également plus coûteuses et plus exigeantes en énergie (souvent 4 à 6 fois plus).

Cependant, généralement utilisées pour les petites puissances, ces machines nécessitent essentiellement l'apport d'énergie calorifique. Cela peut être intéressant en régions chaudes où l'on peut envisager d'utiliser l'énergie solaire comme source de chaleur. Il faut cependant rappeler que la source chaude doit permettre d'atteindre des températures élevées (plus de 100° C); ceci nécessitera d'autre part des systèmes d'évacuation thermique puissants.

Nous ne développerons pas les différents types d'évaporateurs et condenseurs à air ou à eau. Le lecteur peut se reporter à l'ouvrage «Les Techniques du froid dans les pays chauds en développement» (I.T.F. -Paris),

c) Distribution du froid

Les installations à refroidissement indirect où le froid est produit en dehors des enceintes à refroidir ne sont généralement pas retenues dans les pays en développement. On préfère les installations à refroidissement direct où le froid est produit au niveau d'un évaporateur placé dans l'enceinte à refroidir (voir schémas précédents).

5.6.3. Enceintes de conservation du froid

a) Conception des entrepôts frigorifiques

- Implantation

Comme pour les magasins classiques de stockage, on doit tenir compte des différents critères:

• desserte par les voies de communication,
• nature du sol (portant, non inondable...),
• alimentation en eau et électricité,
• proximité des zones de production ou d'expédition,
• etc.

- Conception

Aujourd'hui les entrepôts frigorifiques sont construits à un seul niveau ce qui permet de simplifier les manutentions, d'alléger les charpentes et les fondations, ou d'augmenter les dimensions horizontales des bâtiments et généralement de diminuer le coût des constructions. La recherche d'une forme cubique (rapport surface/volume faible) n'est plus un facteur prédominant.

- Orientation

On conçoit aisément que l'on doive chercher à éviter l'échauffement des bâtiments:

• en évitant une insolation directe: par une bonne orientation (est-ouest), et des auvents suffisants,
• en appliquant un revêtement (peinture) de couleur blanche.

- Sol

Il peut être constitué: d'une dalle de béton armé reposant sur un sol en place ou rapporté (pierres) compacté.

Cette dalle reçoit l'isolation qui est recouverte d'une dalle de roulement non glissante.

On considère des charges au sol de l'ordre de 5 000 à 7 500 kg/m².

Enfin pour les chambres à température négative (congélation), il est essentiel d'éviter une congélation de l'eau contenue dans le sol naturel au contact direct des chambres froides. On peut, par exemple, prévoir une construction surélevée ménageant un vide sanitaire.

- Ossature

Elle peut être réalisée en béton armé ou en éléments métalliques. Les charpentes métalliques permettent des portées importantes. L'ossature peut être intérieure ou extérieure au bâtiment. (Fig. 116).

- Isolation

La construction a pour rôle essentiel de conserver le froid produit par la machine frigorifique. Il faut donc qu'elle soit correctement isolée pour éviter les pertes de frigories (ou l'entrée de calories).

• Construction classique

Une isolation traditionnelle est généralement constituée de la façon suivante:

- bardage externe en tôle d'aluminium, d'acier, d'amianteciment,

- un écran antivapeur qui empêche l'entrée d'humidité externe émulsions de bitume (2-3 kg/m²) ou feuilles pare-vapeur (polyéthylène, feutres bitumineux...),

- isolant constitué généralement de deux couches croisées. L'isolation doit être continue pour éviter les ponts thermiques,

- le revêtement interne, qui protège l'isolant.

Fig. 116: Construction à isolation intégrée et charpente extérieure.

Les calculs d'épaisseur d'isolant sont le fait de spécialistes, on recommande de limiter le flux de chaleur pénétrant par les parois à 10 kcal/h/m² pour les magasins réfrigérés (6 à 7 kcal/h/m² dans l'avenir?).

• Les isolants

Il existe de nombreux isolants qui diffèrent par leurs caractéristiques physiques (masse volumique, conductivité thermique, dilatation, résistance à la compression, etc.):

* le liège expansé est souvent utilisé pour l'isolation des sols grâce à sa bonne résistance à la compression (4 à 7 kg/cm²),

* les produits d'origine synthétique: polystyrène expansé ou

* extrudé, mousse de polyuréthane, chlorure de polyvinyle...

On utilise également la laine de verre.

Les coefficients de conductivité thermique de ces matériaux sont de l'ordre de 0,020 à 0,045 kcal/h/m² x °C.

Fig. 117: Coupe entrepôt frigorifique en cellules métalliques étanches. (Doc. ISOMÉTAL-BOUTARD.)

Remarques: Les cellules étanches métalliques (Fig. 117).

Une société spécialisée dans la construction de cellules métalliques étanches propose une technique intéressante de construction d'entrepôts frigorifiques de grandes dimensions. Les éléments préfabriqués métalliques sont assemblés par soudure et constituent des enceintes étanches. Les parois sont isolées intérieurement par deux couches de laine de verre recouverte d'un bardage intérieur en acier galvanisé ou en aluminium.

• Les panneaux «sandwich»

Une technique qui s'est récemment développée et qui aujourd'hui est largement employée, consiste à utiliser des panneaux «sandwich»autoportants.

Ces panneaux sont fabriqués en usine et constituent des éléments de paroi complète. Leurs dimensions variées et leurs systèmes de liaisons rapides permettent de nombreuses combinaisons d'assemblages et un montage rapide.

Les panneaux de sol (différents des parois et plafonds) ont une surface non glissante et présentent une bonne résistance à la compression (1 à 2 t/m²). Ils sont largement utilisés pour la construction des chambres froides.

Fig. 118: Chambre froide en panneaux «sandwich». (Doc. DAGARD.)

5.6.4. Niveau de puissance installée nécessaire

La puissance calorifique est déterminée à partir d'un bilan où des facteurs tels que le climat, la nature du produit, la nature de l'enceinte, interviennent.

Le bilan comporte un passif qui correspond aux besoins en froid évalués le plus souvent sur une journée

- refroidissement des produits,
- chaleur dégagée par les denrées,
- déperditions par les parois,
- équivalent thermique des pompes et ventilateurs,
- pertes diverses (ouvertures des portes, rayonnement convection des appareils, etc.),

et un actif qui correspond à la puissance frigorifique multipliée par le nombre d'heures de fonctionnement (entre 14 et 20 h).

La conservation des produits végétaux (par exemple semences de céréales, d'arachides.... fruits et légumes...) s'effectue à des températures positives, donc d'une part, les bâtiments seront d'un investissement moins élevé:

- pas de risque de congélation du sol donc pas de nécessité de vide sanitaire ou de réchauffage du sol,

- isolation moins importante (le flux de chaleur est directement proportionnel à la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur),

et d'autre part, les puissances à mettre en œuvre sont moins importantes que pour des installations de congélation ou de réfrigération de produits animaux (viandes, poissons...).

En réfrigération de viande, le produit est abaissé de 38° C à 5-6° C en 24 h; les puissances installées sont de 80 à 100 fg/h/m³ de chambre. En tunnede réfrigération, c'est en 10 h que le produit est abaissé de 38° C à 5-6° C, les puissances installées sont alors de 100 à 150 fg/h/m³ avec un débit d'air de 150 m³/h/m³ tandis qu'en tunnel de congélation (produit à -35° C en 24 h) la puissance installée est de 450 fg/h/m³ (débit d'air 450 m³/h/m³).

Pour la conservation des végétaux en magasins réfrigérés nous sommes loin de ces fortes valeurs. Les puissances installées ne sont que d'environ 20 à 30 fg/h/m³.

Un exemple (d'après la revue Oléagineux - IRHO - Mars 1978):

- Les magasins réfrigérés pour la conservation de semences d'arachides au Sénégal.

Le Service semencier dispose à Louga de magasins réfrigérés constitués d'une chambre de 200 t (602 m³) pour une réserve de sécurité stockée d'environ 20 mois, à température q : 0° à 2° C, H. R.: 60-70 % et d'une chambre de 500 t (1 468 m³) pour un stockage plus court de 7 à 8 mois (récolte - semis) à température q de 4° C-6° C et H. R.: 60-70 %.

L'isolation est assurée par des parois en béton Vermex et deux couches de 5 cm de polyuréthane.

Fig. 119: Plan de l'unité de stockage.

La puissance horaire des installations est:

- pour la petite chambre (602 m³) de: 14 946 frigories, elle est assurée par deux groupes de 9 900 fg/h entraînés chacun par un moteur électrique de 6 ch.;

- pour la grande chambre (1 468 m³) de: 31468 frigories, assurée par deux groupes de 18 000 fg/h entraînés chacun par un moteur électrique de 12 ch.

L'installation est équipée d'appareils de contrôle: thermosonde, thermostat, hygrostat, thermohygromètre, et d'un groupe électrogène de secours de 75 kVA.

Pour les Il premiers mois de fonctionnement la consommation d'énergie pour l'ensemble des deux chambres a été d'environ 360 kWh/j.

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