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La combustion
Les produits de la combustion
Les trois règles d’une combustion correcte
Le tirage
Les combustibles
Définition du pouvoir calorifique des combustibles
Consommations d’énergie
Les appareils de mesure de la température des fours
La transmission de la chaleur d’un corps à un autre
Pourquoi faut-il calorifuger les fours
Deux types de matériaux calorifuges
Le bilan thermique d’un four
Le rendement d’un four
La combustion
La chaleur nécessaire pour la cuisson des pains dans les fours est obtenue par la combustion de combustibles (fuel, bois, gaz et etc.)
Le principe de la combustion
La combustion résulte de la combinaison de l’oxygène de l’air avec le carbone et hydrogène du combustible.
Les produits de la combustion
Le mélange de l’air « dioxygène » ou comburant avec le combustible produit :
- Des flammes
- Du dioxyde de carbone
- De la vapeur d’eau.
- De la chaleur.
- Des fumées.
- Des cendres.
- De la suie.
Les trois règles à respecter pour que la combustion puisse se réaliser correctement
- Le combustible et l’air doivent être intimement mélangés :
- Le bois ou le charbon doivent être cassés en petits morceaux.
- Le fuel bien pulvérisé.
- Le gaz bien mélangé avec l’air.
2. La proportion d’air par rapport aux combustibles doit être convenable :
- Ni trop,
- ni trop peu.
3. Les combustibles doivent être portés à une certaine température suivant leur nature.
Le tirage
Au cours de la combustion, l’air doit être constamment renouvelé pour apporter l’oxygène nécessaire à la combustion et les gaz qui sont produits doivent être évacués.
Le mouvement de l’air et des gaz de combustion sont assurés grâce à l’aménagement d’une cheminée qui provoque le tirage.
Le principe du tirage
Le tirage se fait au niveau du foyer.
Les gaz résultant de la combustion sont chauds et s’élèvent dans la cheminée provoquant une dépression au niveau du foyer.
Cette dépression aspire l’air frais dans le foyer, l’oxygène apporté favorise la combustion.
Le réglage du tirage
Il se règle à l’aide de clés appelées registres (ouras).
Lorsque le tirage est insuffisant
Il provoque une mauvaise combustion et une mauvaise évacuation des gaz dangereux (formation de monoxyde de carbone).
Il en résulte un gaspillage de combustible et un encrassement de la cheminée par la suie.
Lorsque le tirage trop fort
Ils entraînent un gaspillage de chaleur.
Lorsque le tirage naturel ne s’effectue pas convenablement
Il faut provoquer le tirage mécaniquement par soufflage ou par aspiration.
Les combustibles
Les combustibles sont des corps qui ont la propriété de brûler en présence du dioxygène de l’air et de produire un dégagement de chaleur appelé énergie calorifique…
Les combustibles se présentent sous trois formes
- Solides.
- Liquides.
- Gazeux.
Les combustibles solides
- Les bois durs : le chêne, le hêtre, l’orme, le châtaignier, coquilles de noix…
Ils brûlent en dégageant beaucoup de chaleur avec une flamme courte et de longue durée. - Les bois tendres : le tilleul, le peuplier, « les résineux » …
Ils brûlent en donnant moins de chaleur avec une flamme longue et de courte durée.
La composition du bois
- Carbone 48 à 50 %. Hydrogène 6 à 6,5 %, oxygène 42 à 45 %, azote 0,5 à 2 %
La composition du charbon
- Le lignite peut être employée sous forme de briquette pour le chauffage des fours à vapeur.
- Le coke est utilisé en boulangerie sous forme de carbolux.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Foundry_Coke01.jpg
Les combustibles liquides
Ce sont le fuel lourd, le fuel léger, le fuel domestique.
- Ils proviennent de la première distillation du pétrole.
Seul le fuel domestique est utilisé en boulangerie. - La composition du fuel
Carbone 82 à 87 %, hydrogène 11 à 14 %, divers 1 à 6 %.
Les combustibles gazeux
- Le gaz de ville provient de la distillation de la houille.
- Le gaz naturel provient du sous-sol de certaines régions (un exemple LACQ).
Il est composé de méthane.
Leur utilisation exige une installation aux normes pour éviter tout danger.
Définition du pouvoir calorifique des combustibles
Le pouvoir calorifique d’un combustible représente, la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète après pression constante de 1 kg de combustible solides liquides ou d’un m³ de combustible gazeux.
Pouvoirs calorifiques par kg des divers combustibles
- Le bois dur sec : 12000 à 12500 kJ
- Coke, carbolux : 27000 à 28000 kJ
- Fuel domestique : 44500 kJ
- Gaz de ville : 17500 kJ
- Gaz naturel : 37600 kJ
La chaleur
Différence entre température et chaleur
La température est la manifestation extérieure de l’énergie calorifique contenue dans un corps.
La chaleur est l’énergie calorifique contenue dans un corps.
Consommations d’énergie
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Les appareils de mesure de la température des fours
- Un pyromètre à dilatation.
- Un pyromètre thermoélectrique.
- Un pyromètre laser.
La transmission de la chaleur d’un corps à un autre
Par conduction :
Un corps chaud au contact d’un corps froid transmet une partie de sa chaleur à ce dernier jusqu’à stabilisation à température égale entre les deux corps.
Par convection :
La transmission de la chaleur se fait entre un fluide (liquides ou gazeux) et un corps solide qui sont à des températures différentes.
Par un rayonnement :
Tout corps émet un rayonnement calorifique, la chaleur ainsi rayonnée pénètre les corps solides qu’elle rencontre.
La transmission de la chaleur
La transmission de la chaleur dans les fours
Dans les fours de boulangerie les trois modes de transmission d’énergie entrent en jeu mais de manière inégale suivant les types de four.
Le calorifugeage des fours
Calorifuger un four produit c’est recouvrir ses parois de matériaux de calorifuges, c’est-à-dire mauvais conducteurs de la chaleur.
Pourquoi faut-il calorifuger les fours
- Pour éviter de gaspiller la chaleur produite par la combustion.
- Réduire le plus possible les pertes énergétiques.
La propriété calorifuge que possèdent certains matériaux
L’air étant l’un des plus mauvais des conducteurs d’énergie.
Le fait d’emprisonne de l’air dans un matériau permet de créer un matériau calorifuge.
Deux types de matériaux calorifuges sont utilisés pour isoler les fours
- Les matériaux calorifuges de construction.
- Les matériaux calorifuges de remplissage.
Les principaux calorifuges de construction
- Le béton cellulaire.
- Le béton Pons.
- La brique de kieselguhr.
Ils sont utilisés pour la construction des fours maçonnés.
Les principaux calorifuges de remplissage
- La laine minérale.
- La laine de verre.
- L’alfol (feuilles d’aluminium).
Ils sont utilisés pour le montage des fours métalliques.
Le bilan thermique d’un four
Il se détermine en cherchant le nombre de calories :
- Dépensées pour la chauffe du four (masse d’énergie dépensée).
- Utilisées réellement pour la cuisson (masse de pâte réalisée).
- Perdues au cours de la chauffe et de la cuisson.
Calcul des calories dépensées
Pouvoir calorifique des combustibles multiplié par la quantité de combustible utilisé.
Calcul des calories utilisées réellement
Il faut compter 200 calories (837,36 joules) pour cuire 1 kg de pâte.
200 calories (837,36 joules) X par la masse de pâte à cuire = calories utilisées réellement
Calcul des calories perdues
Calories dépensées – calories utilisées = calories perdues
Comment limiter les pertes en calories trop importantes
- Par le choix du four acheté, sa dimension doit être en rapport avec la production du pain à cuire.
- Par le choix du combustible.
- Par la conduite de la cuisson (soles incomplètes ou non utilisées).
- Par la conduite du travail (cuisson ne se suivant pas).
- Par la conduite de la combustion.
- Par la qualité du four acheté.
Le rendement d’un four
La chaleur dégagée par les combustibles n’est pas totalement utilisée pour la cuisson du pain.
La perte de chaleur provient
- De la qualité calorifuge des matériaux de construction du four.
- Des fumées qui s’échappent par la cheminée (convections).
- D’un manque d’étanchéité de la sole, de la voûte, des côtés, des ouvertures (convections).
- De la bouche du four (convections).
- Du foyer (rayonnements).
- Des soles non utilisées par les pâtons ou incomplètes.
Le calcul du rendement thermique d’un four
chaleur utilisée / chaleur produite X 100 = rendement thermique
(Cuisson du pain) / (combustible utilisé) X 100 = rendement du four en %
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