Science de la torréfaction

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Transfert de chaleur

RS 4.12 Débit d'air

Les torréfacteurs négligent souvent un paramètre critique dans le transfert de chaleur : le débit d’air. Le taux de transfert de chaleur dépend non seulement de la différence de température entre l’air et les grains, mais également du flux d’air au-delà des grains.

Le flux d'air explique pourquoi un four ventilé (également appelé four à convection) cuit les aliments plus rapidement qu'un four conventionnel : le flux continu d'air chaud soufflant sur les aliments transfère la chaleur plus efficacement que l'air chaud statique d'un four conventionnel. La même chose se produit à l’inverse lorsque vous sortez par temps venteux : l’air qui souffle devant vous semble plus froid car il peut absorber plus rapidement la chaleur de votre corps.

Dans un four conventionnel (à gauche), la chaleur est transférée aux aliments depuis l'air. L’air le plus proche des aliments devient alors légèrement plus frais, ce qui réduit le taux de transfert de chaleur. Dans un four ventilé (à droite), le ventilateur fournit un flux constant d'air chaud et frais, ce qui permet aux aliments de cuire plus rapidement.

Il est donc possible que l'air à basse température se déplaçant à grande vitesse transfère la même quantité de chaleur aux grains que l'air à plus haute température se déplaçant à une vitesse plus faible (Fernandes 2019). Quelle que soit la température de l’air, l’augmentation du débit d’air augmente le taux de transfert de chaleur par convection.

Dans la torréfaction industrielle, le flux d'air est généralement décrit en termes de « rapport air/grains » : le rapport entre la masse totale d'air soufflée dans le torréfacteur et la masse de grains torréfiés. L'augmentation du rapport air/grain pour une température de l'air donnée permet une torréfaction plus rapide. C'est pourquoi de nombreux torréfacteurs industriels utilisent des rapports air/grain élevés pour augmenter l'efficacité en termes de coût et de temps du processus.

Cependant, avec la plupart des torréfacteurs à tambour, l'opérateur ne contrôle pas directement la température de l'air entrant. Au lieu de cela, l'opérateur ajuste la quantité de puissance délivrée par le brûleur en modifiant la pression du gaz. L'augmentation du débit d'air dans un torréfacteur à tambour peut abaisser la température de l'air dans le tambour, car le brûleur doit chauffer le plus grand volume d'air passant à travers le torréfacteur.