Expérience 2 : Refroidir un aliment sans électricité, le frigo du désert (Zeer) – Travaux d’étudiants BTSA STA de l’ENILBIO de Poligny (à distance !)


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Retour d’expérience des étudiants BTSA Sciences et technologies des aliments, Aliments et processus technologiques de travaux effectués à distance durant le confinement

Lien vers la formation suivie : https://www.enil.fr/formations/bts/btsa-sta-aliments-technologies

Modalités :

  • travailler « à distance » par groupe si vous le souhaitez.
  • réaliser les manipulations à la maison, avec les moyens dont vous disposez.
  • rendre les résultats de vos essais, calculs.
  • envoyer quelques photos de vos expériences ou réalisations.

Travail demandé :

Je vous propose de construire chez vous un Zeer. Il peut être de la taille que vous voulez, en tissu ou en terre. Vous prendrez une photo de votre réalisation. Des sites en ligne vous aideront :

  • Pour une réalisation économique et rapide :

https://www.consommerdurable.com/2017/07/comment-fabriquer-frigo-du-desert-sans-electricite/

  • Une possibilité de réalisation sans pot en terre, mais avec un sac en tissus (idéal en camping) :

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Zeer_pot_-_Le_Frigo_du_d%C3%A9sert

  • Pour réaliser un frigo vraiment utilisable pour la maison :

https://www.maisonbrico.com/bons-plans-eco/diy-construire-refrigerateur-sans-electricite,17762.html

  • Après utilisation, expliquer le refroidissement observé.
  • Mesurer l’écart de température si vous disposez d’un thermomètre.

Par Jonathan :

Refroidissement observé : conduction et évaporation, le sable mouillé refroidit le pot interne par évaporation, le contenu du pot interne cède sa chaleur au pot interne d’où l’abaissement de température car l’énergie est un système qui cherche l’équilibre.

Ecart de température mesuré : 14°C d’écart pour une température externe de 28°C.

Par Chloé et Valentin :

Fabrication du Zeer :

Conditions expérimentales :

  • Le Zeer est fabriqué avec un gros pot en terre cuite et un petit pot en terre cuite également.
  • La température extérieure était de 26°C.
  • Le sable est remplacé par de la terre.
  • La terre était arrosée toutes les 30 minutes.
  • Le Zeer était placé en plein soleil sur une terrasse.
  • Tous les trous présents sur les pots ont été bouchés avec du tissu.
  • Nous avons placé les aiguillettes de poulet dans un sac de congélation à l’intérieur du petit pot en terre cuite (le poulet venait d’être cuit et possédait une température de 73°C).
  • Un linge en tissu imbibé d’eau a été placé de façon à recouvrir l’intégralité des deux pots.

Observations :

  • Grâce à un thermomètre nous avons pu observer qu’au bout de quelques heures le poulet était passé de 73°C à 20°C. Le Zeer a donc fonctionné.
  • Le refroidissement s’effectue grâce à la chaleur des rayons solaires. Ceci va faire s’évaporer l’eau de la terre qui entoure le produit ce qui va donc entraîner un refroidissement du produit.

Par Marine :

La pomme (à température ambiante au départ) est désormais « fraîche ».

Par Léonie et Léo :

Nous avons mis une bouteille de vin blanc dans une chaussette mouillée posé sur le marbre.

Lorsque l’humidité de la chaussette s’est évaporée, cela a produit de l’énergie qui a refroidis notre produit liquide.
L’écart de température est de 0.7°C.

Par Mélanie, Elise et Lucas :

Par Maxence :

Principe de fonctionnement dans un Zeer :

  • Le dispositif utilise un vase terre cuite avec l’extérieur rugueux, poreux, non vernie et rempli de sable, qui contient au centre un autre récipient interne qui empêche la pénétration de liquide dans lequel est placé l’aliment. Le sable contenu entre les 2 pots est humidifié.
  • Le dispositif refroidit le contenu du récipient interne par évaporation de l’eau, ce qui permet la réfrigération dans les climats chauds et secs. Le réfrigérateur de terre cuite doit être positionné dans un espace sec et ventilé de manière à permettre l’évaporation de l’eau vers l’extérieur.
  • Le refroidissement par évaporation dépend de la température, de l’humidité et de la ventilation de l’air autour du Zeer.

Mesure d’écart de température lors de l’expérience :

  • J’ai posé le ZEER dans un endroit ventilé et ensoleillé sur la terrasse.
  • J’ai mesuré toutes les heures (de 9h30 à 16h30), la température extérieure (thermomètre à alcool) et la température à l’intérieur du Zeer (second thermomètre à alcool).

Le graphique montre :

  • La température dans le Zeer est systématiquement inférieure à celle de la température extérieure.
  • La différence de température entre l’intérieur du Zeer et la température de l’air extérieur augmente lors que la température de l’air augmente. En effet, à 9h30, avec une température extérieure de 15°C, la différence était de 5°C avec celle à l’intérieur du Zeer. A 16h30, la température extérieure était de 24°C et la différence de 8°C avec celle à l’intérieur du Zeer.

Conclusion :

  • On peut conclure que plus la température extérieure est élevée, plus l’évaporation de l’eau augmente et plus le Zeer est efficace.
  • Il s’agit d’un phénomène de convection naturelle par la circulation d’air chaud et sec contre la paroi du Zeer.

Par Mylène et Florianne :

Le refroidissement observé est dû à un phénomène de thermodynamique. Et plus précisément sur le phénomène de l’endothermique. Il consiste à apporter de l’énergie (ici solaire) à un milieu, pour faire en sorte de le refroidir. Et pour cela nous allons donc crée une évaporation grâce à l’eau ajoutée dans notre Zeer.

 

Par Louise, Léo, Neven et Sacha :

En absence de thermomètre, j’ai quand même observé après 7h que la pomme que j’avais placé à l’intérieur avait refroidit.

Les conditions étaient les suivantes :

  • Le Zeer était placé sur une terrasse au soleil.
  • La température extérieure était de 24°C.
  • Le sable (qui ici était de la terre) du Zeer était arrosé toutes les 30 minutes environ.
  • Un linge de cuisine était placé par-dessus.

Par Valentine :

J’ai pris une orange qui était resté à température ambiante, et je l’ai laissé pendant 1 journée entière dans mon Zeer. J’ai pu constater que l’orange était froide une fois sorti de celui-ci, ce qui signifie qu’il y a eu une baisse de température.

Par Agathe :

J’ai remarqué une légère baisse de température de la bière après l’avoir laissée la chaussette mouillé entourée autour de la bouteille quelques heures.

Par Sarah et Christal :

  • 10h du matin, un pot de fleur en terre cuite (ou céramique on ne sait pas trop) dans lequel on a mis un bocal de citron baignant dans de l’eau et du miel (produit à T°C ambiante).
  • On y a ajouté du sable puis de l’eau. Pour finir on place un tissu mouillé au-dessus et laisse le tout à l’air libre dans le jardin à l’abri du soleil.
  • En fin d’après-midi, le produit était plus frais qu’initialement mais nous ne l’avons pas consommé car nous avons préféré manger de la glace.

Que s’est-il passé dans le Zeer ?

Durant la phase d’attente, l’eau est passée de l’état liquide a l’état gazeux et ce phénomène nécessite une consommation d’énergie. De ce fait, l’énergie sera prise à l’intérieur du pot ce qui va créer un refroidissement des produits. En effet à l’extérieur du pot la température était de 19,4°C et l’intérieur du bocal la température était de 15,3°C.

Par Maxence et Hugo :

Pour la réalisation de ce système, j’ai donc utilisé 2 pots (de taille différente), mis l’un dans l’autre. Entre ces deux derniers, j’ai introduit un mélange de terre ainsi que de sable que j’ai humidifié.

J’ai ensuite placé une bouteille d’eau directement à l’intérieur du pot et j’ai recouvert le système d’un morceau de tissus humide.

Fonctionnement : L’eau contenue dans le mélange terre-sable exposé au soleil à une haute température va se vaporiser, l’eau va absorber l’énergie thermique présente à la surface du plus petit pot, ce qui va faire baisser la température au sein de celui-ci, et par conséquent, faire baisser celle de la bouteille d’eau.

Nous avons réalisé deux mesures de température :

  • La première mesure réalisée avec un thermomètre indique une valeur de 18°C.
  • La seconde mesure a été réalisée à 8 heures de décalage et à indiquer une valeur de 15°C.

Cet écart de 3°C démontre le bon fonctionnement de ce système malgré sa faible efficacité.

Par Elisa :

Le but de cette expérience est de réaliser un Zeer sans électricité et de démontrer la diminution de température des produits à l’intérieur de l’installation.

J’ai décidé de réaliser mon Zeer avec 2 pots en terre, avec entre les 2 de la terre. J’ai mis des tomates à l’intérieur et j’ai couvert le grand pot avec une serviette humide. J’ai glissé un thermomètre à l’intérieur pour mesurer la température.

Au bout d’1h, nous constatons une diminution de la température à l’intérieur du Zeer. Au début de l’expérience, la température était de 28°C. Au bout d’1h, elle est passée à 20°C. Grâce à ce système, nous avons perdu 8°C.

Nous pouvons expliquer ce phénomène avec l’évaporation. Ce système de réfrigération fonctionne par le principe de la thermodynamique. L’évaporation de l’eau assure le refroidissement du pot intérieur permettant ainsi de garder les aliments au frais pendant des jours, voire des semaines. L’efficacité du Zeer pot est encore plus élevée lorsque l’environnement est chaud et sec. En effet, plus l’eau va s’évaporer, plus la chaleur du pot intérieur va s’extraire, et plus la température de l’intérieur va diminuer. L’énergie du soleil est ainsi essentielle dans le fonctionnement de ce frigo. Dans les meilleures conditions d’usage, le pot Zeer peut atteindre une température jusqu’à 5°C, permettant ainsi de maintenir les légumes et fruits au frais, ou encore de rafraîchir des boissons.

Par Lucie, Claire et Aurélien :

Nous avons réalisé cette expérience en refroidissant une canette de coca.

L’invention n’est pas nouvelle. On en retrouve des traces en Égypte 2500 ans av. J.-C. et dans la Vallée de l’Indus 3000 ans av. J.-C.

Ce système de réfrigération fonctionne par le principe de la thermodynamique. L’évaporation de l’eau assure le refroidissement du pot intérieur permettant ainsi de garder les aliments au frais pendant des jours, voire des semaines. L’efficacité du Zeer pot est encore plus élevée lorsque l’environnement est chaud et sec. En effet, plus l’eau va s’évaporer, plus la chaleur du pot intérieur va s’extraire, et plus la température de l’intérieur va diminuer.

L’énergie du soleil est ainsi essentielle dans le fonctionnement de ce frigo du désert. En pratique, et dans de bonnes conditions, on peut observer des chutes de température de l’ordre de 5°C à 20°C permettant ainsi de maintenir les légumes et fruits au frais, ou encore de rafraîchir des boissons.

La réfrigération sans électricité présente plusieurs avantages, dont principalement l’économie d’énergie.

Lorsque l’on a réalisé cette expérience, le temps était très humide et pluvieux.

L’évaporation s’est faite grâce à la température ambiante. En deux heures, nous avons observé une baisse de température de 6°C. En effet, la température de la canette était de 15°C avant refroidissement puis de 9°C après 2h de refroidissement.

Par Lénaïc :

Par Ma-You :

Le ZEER est un système constitué de deux pots en terre de diamètre différent. Le plus petit est placé à l’intérieur du plus grand. A l’intérieur du petit pot, on y place les produits à conserver. Entre les deux pots se trouve du sable imprégné d’eau. L’eau du sable s’infiltre dans les plus grands pots et s’évapore ce qui fait refroidir le système. Cela permet de conserver les produits au frais.

Par Antoine :

Par Clément :

Le Zeer camping d’Arielle :

Contact : Arielle BRENDLE, arielle.brendle@educagri.fr

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