Optimisation d’un chauffe-eau solaire pour l’hydratation des dattes 'Deglet-Nour' sèches

Abstract

Ce projet de Master vise à améliorer la qualité et la valeur marchande des dattes sèches Deglet- Nour en développant une solution utilisant 100% d’énergie solaire, facile à manipuler, à faible coût et sans impact environnemental négatif. Nous avons traité des dattes sèches de Ghardaïa et de Touggourt par immersion dans des bains-marie à différentes températures (40°C, 50°C, 60°C) puis séchées dans divers types de séchoirs solaires (séchoir direct, séchoir direct avec obstacle, séchoir direct à parois d’argile, séchoir indirect). Les résultats montrent que 50°C est optimal pour l'hydratation et que le séchoir solaire à parois d’argile donne les meilleurs résultats. Nous avons déterminé les cinétiques de réhydratation pour ces trois températures et les cinétiques de séchage pour ces quatre types de séchoirs solaires, en les modélisant avec des modèles empiriques. Quatre modèles empiriques ont été appliqués pour la cinétique de réhydratation, le modèle de Peleg s'étant avéré le plus approprié. Pour la cinétique de séchage, sept modèles ont été testés, le modèle de Midilli-Kucuk donnant les meilleurs résultats. Nous avons également estimé la diffusivité de réhydratation et de séchage des dattes. Nous avons ensuite conçu et réalisé un prototype de réhydratation solaire innovant utilisant un matériau à changement de phase (paraffine), intégré dans un échangeur de chaleur à tube enroulé en spirale. Ce système, basé sur un capteur de chauffe-eau solaire, permet de stabiliser la température du bain de réhydratation tout au long de la journée et de poursuivre l'opération après le coucher du soleil. Ce procédé assure une réhydratation et un séchage 100% solaires des dattes, offrant ainsi une alternative viable et durable aux méthodes traditionnelles, réduisant la consommation d’énergie et préservant la qualité des fruits

This Master's project aims to improve the quality and market value of dry Deglet-Nour dates by developing a solution that uses 100% solar energy, is easy to handle, low-cost, and has no negative environmental impact. We treated dry dates from Ghardaïa and Touggourt by immersing them in water baths at different temperatures (40°C, 50°C, 60°C) and then drying them in various types of solar dryers (direct dryer, direct dryer with obstacle, direct dryer with clay walls, indirect dryer). The results show that 50°C is optimal for hydration and that the solar dryer with clay walls yields the best results.

We determined the rehydration kinetics for these three temperatures and the drying kinetics for these four types of solar dryers, modeling them with empirical models. Four empirical models were applied for the rehydration kinetics, with Peleg's model being the most appropriate. For the drying kinetics, seven models were tested, with the Midilli-Kucuk model giving the best results. We also estimated the rehydration and drying diffusivity of the dates. We then designed and constructed an innovative solar rehydration prototype using a phase change material (paraffin), integrated into a spiral coil heat exchanger. This system, based on a solar water heater collector, stabilizes the rehydration bath temperature throughout the day and continues the operation after sunset. This process ensures 100% solar rehydration and drying of dates, offering a viable and sustainable alternative to traditional methods, reducing energy consumption, and preserving the quality of the fruit.

يهدف هذا المشروع لدرجة الماستر إلى تحسين جودة وقيمة التسويقية للتمور الجافة من نوع دقلة نور من خلال تطوير حل يستخدم 100٪ من الطاقة الشمسية، سهل الاستخدام، منخفض التكلفة، وال يؤثر سلباً على البيئة. قمنا بمعالجة التمور الجافة من غرداية و توقرت عن طريق غمرها في حمامات مائية بدرجات حرارة مختلفة 40( درجة مئوية، 50 درجة مئوية، 60 درجة مئوية) ثم تجفيفها في أنواع مختلفة من المجففات الشمسية (مجفف مباشر، مجفف مباشر مع عائق، مجفف مباشر بجدران طينية، مجفف غير مباشر.) أظهرت النتائج أن 50 درجة مئوية هي درجة الحرارة المثلى للترطيب وأن المجفف الشمسي بجدران طينية يعطي أفضل النتائج.

قمنا بتحديد حركيات إعادة الترطيب لهذه الدرجات الثالث من الحرارة وحركيات التجفيف لهذه الأنواع الأربعة من المجففات الشمسية، وقمنا بنمذجتها باستخدام نماذج تجريبية. تم تطبيق أربعة نماذج تجريبية لحركية إعادة الترطيب، وكان نموذج Peleg هو الأنسب. بالنسبة لحركية التجفيف، تم اختبار سبعة نماذج، وكان نموذج Midilli-Kucukهو الذي أعطى أفضل النتائج. قمنا أيضاً بتقدير الانتشارية لإعادة الترطيب والتجفيف للتمور.

بعد ذلك، قمنا بتصميم وتنفيذ نموذج أولي مبتكر لإعادة الترطيب الشمسي باستخدام مادة متغيرة الطور (البرافين)، مدمجة في مبادل حراري بأنبوب ملفوف بشكل حلزوني. هذا النظام، المستند إلى مجمع تسخين المياه الشمسي، يسمح بتثبيت درجة حرارة حمام إعادة الترطيب طوال اليوم ومتابعة العملية بعد غروب الشمس. يضمن هذا الإجراء إعادة ترطيب وتجفيف التمور باستخدام الطاقة الشمسية بنسبة 100٪، مما يوفر بديالً قابلاً للتطبيق ومستداماً للطرق التقليدية، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويحافظ على جودة الفاكهة.