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Technique infrarouge
Principes
Tout corps porté à une température (supérieure au zéro absolu) émet de l’énergie sous forme de rayonnement.
Le rayonnement infrarouge (IR) appartient aux ondes électromagnétiques ; dans une bande de longueurs d’onde (ou bande spectrale), située entre la lumière visible et les ondes radio, qui s’étend de 0,8 m à 1000 m.
Domaine spectral
Pour les usages industriels, on utilise des sources émettant principalement entre 0,8 m et 10 m.
Le domaine spectral peut être divisé en 3 bandes :
- l’infrarouge court (IRC) de 0,76 à 2 m
- l’infrarouge moyen (IRM) de 2 à 4 m
- l’infrarouge long (IRL) de 4 à 10 m
Génération du rayonnement infrarouge
La puissance rayonnée par unité de surface est liée à la température de l’émetteur et à son émissivité. Plus la température de l’émetteur augmente, plus la longueur d’onde, correspondant au maximum d’énergie, diminue.
La densité de puissance, transmissible en IR, est beaucoup plus élevée que celle transmissible par convection.
Absorption
Le comportement d’un produit, soumis au rayonnement infrarouge, est caractérisé par son absorption (a), sa réflexion (r), et sa transmission (t).
- Φi : flux incident
- Φr : flux réfléchi
- Φa : flux absorbé
- Φt : flux transmis
Le coefficient d’absorption, caractéristique du produit, dépend essentiellement de la longueur d’onde d’émission. Il est déterminé expérimentalement. La chaleur se transmet ensuite au cœur du produit par conduction. Les fournisseurs et des centres techniques (ADRIA de Quimper, CETIAT,...) sont à même de proposer des essais de faisabilité pour caractériser les interactions produit/rayonnement.
Technologie
Des émetteurs infrarouges électriques sont disponibles industriellement dans les trois bandes spectrales définies ci-dessus. Ils diffèrent par leur niveau de température et de puissance. Le tableau ci-joint définit les caractéristiques des différents rayonnements et les grandes familles d’application correspondante.
| Domaine de rayonnement | IR Court | IR Long | IR Moyen | |
|---|---|---|---|---|
| Type d’émetteur | Tubes quartz | Tubes quartz | Tubes radiants métalliques | Eléments céramiques |
| Température de fonctionnement (°C) | 2200 | 1050 | 750 | 300 à 700 |
| Long. d’onde correspondant au max. d’émittance ( m) | 1,2 | 2,2 | 2,8 | 3à5 |
| Densité de puissance maximale (kW/m2) | 300 | 70 | 40 | 40 |
| Inertie thermique correspondant à 90 % de réduction de l’énergie émise | 1 seconde | 2 minutes | 2 minutes | > 5 minutes |
| Durée de vie moyenne (h) | 5000 | 5000 à 10 000 | Plusieurs années | Plusieurs années |
| Types d’applications en IAA | Stabilisation de pâtes jaunes sous emballage, séchage de granulés, de graines, d’enduction sur fromage | Gratinage, dorage de biscuits, de pâtés,de desserts, de plats cuisinés | Préfonte de fromage, braisage de viandes | Four de cuisson classique |
Applications
Toastage des gaufrettes
La biscuiterie Lu à Cestas (33) a redonné, grâce à l’utilisation de l’infrarouge, une nouvelle jeunesse à ses gaufrettes. Dans un tunnel de cuisson classique la cuisson et la coloration du produit sont intimement liées. Il est donc très délicat d’adapter les consignes du four pour modifier l’une des fonctions sans affecter la seconde. L’adjonction d’un four IR, à la sortie du tunnel de cuisson classique, offre cette souplesse et ouvre de nombreuses perspectives pour la mise au point de nouveaux produits.
four IR électrique, a été installé en 1991. Il permet, en environ 20 secondes, le toastage de 60 feuilles de gaufrettes par minute.
Gratinage de pizzas
La Toque-Angevine à Segré (49) a choisi l’infrarouge pour gratiner de façon homogène la surface de leurs pizzas. L’entreprise dispose de 5 fours IR. La forte densité de puissance (50 kW/m2) assure la fonte du fromage déposé en surface en un temps très court. Cela évite au produit de chauffer à cœur et limite ainsi les coûts de refroidissement.
Dorage de crèmes desserts
Danone à Le Molay-Littry (14), a choisi l’infrarouge électrique pour dorer « comme à la maison » ses crèmes desserts. Le four infrarouge électrique a été installé en mars 1996. Il permet le dorage, en moins d’une minute, de 15 000 pots de crème aux œufs par heure.
Braisage de viande
L’infrarouge a permis aux Salaisons d’Orly d’obtenir la qualité de braisage recherchée. L’entreprise dispose de 2 fours. La forte densité de puissance, la souplesse de régulation et la parfaite maîtrise de la source thermique autorisent un braisage sans cuire, ni brûler.
Pasteurisation de produit de boulangerie, pâtisserie et viennoiserie sous emballage
La Biscuiterie Cadiou à Plonevez du Faou (29) a obtenu, grâce à l’utilisation des fours IR, le rebut zéro sur sa production de quatre-quarts. Le four IR amène rapidement la surface du produit à une température comprise entre 70 et 80°C, suffisante pour détruire la flore présente en surface. La durée limite de vente est ainsi allongée de plusieurs semaines.