Stockage

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Posté par woody 03/03/2009 @ 01:07

Tags : stockage, matériel, informatique, high-tech

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Stockage des céréales

Stockage à l'air libre des céréales en gerbes avant battageIllustration du Tacuinum Sanitatis

Des greniers protohistoriques et fosses à grains, jusqu'aux silos modernes, les groupes humains ont développé de nombreuses solutions pour la maîtrise des dangers inhérents à la conservation des céréales. Pourtant, si les techniques ont varié avec les époques et les lieux, les enjeux sont restés les même. Avec une production mondiale de céréales de 2,24 milliards de tonnes en 2008, dont 300 millions de tonnes stockées chaque année en Europe, les réserves de céréales sont plus que jamais un outil de régulation des crises alimentaires indispensable à nos sociétés modernes.

Tout grain stocké est susceptible de subir une dégradation de ses qualités technologiques, alimentaires et sanitaires. Dans ce paragraphe, on utilisera le terme de danger pour désigner, « tout agent biologique, chimique ou physique présent dans un aliment ou un état de cet aliment pouvant entraîner un effet néfaste sur la santé » . Il s’agira notamment de bactéries, de virus, de parasites, de substances chimiques, de corps étrangers. Le danger concerne le consommateur, avec les conséquences en terme de santé publique, mais aussi le produit, en affectant sa valeur économique.

Les insectes engendrent une altération des grains et sont source de souillures et de contaminations : ce sont des vecteurs de germes. Malgré une lutte de plus en plus technique leur éradication semble impossible. Les contrats commerciaux stipulent que tout lot de grain doit être refusé si un seul insecte vivant y est repéré.

On appelle insecticide toute substance utilisée pour lutter contre la présence ou le développement des insectes et acariens dans les grains stockés. Leur présence peut provenir des grains livrés et des traitements de désinsectisation réalisés en vue du stockage. Ils présentent une toxicité au-delà d'un seuil de concentration définit par la réglementation. Seules certaines matières actives sont homologuées pour le traitement des céréales stockées dont trois sont actives sur les adultes : le Pyrimiphos-méthyl, le Deltaméthrine et le Chlorpyriphos-méthyl. La perspective récente d'un abaissement des Limites Maximales de Résidus fait craindre une impasse techniques pour la conservation des céréales en Europe avec un rejet potentiel de 15 à 20 % des tonnages de céréales importés du fait de leur non conformité règlementaire.

A titre d'illustration des dangers potentiels, rappelons l'affaire du « pain maudit » de Pont-Saint-Esprit, dans laquelle une des hypothèses évoquées pour expliquer les troubles de la population fut une intoxication par le dicyandiamide de métyl-mercure, un produit contenu dans un fongicide (Panogen) utilisé pour la conservation des grains ayant servi à faire la farine. La justice retient cette hypothèse mais cette piste a fini par être abandonnée suite à une thèse en pharmacie soutenue en 1965.

Les dégâts occasionnés par les oiseaux sont d'ordre quantitatifs, par prélèvement de grains, et surtout qualitatif par dépôts de fientes, de plumes, de cadavres sur les grains ou de débris végétaux utilisés pour la construction de leur nids. Ils constituent donc des vecteurs de germes. Leur présence est liée à un mauvais entretien des locaux et des abords extérieurs : en ce sens ils sont un indicateur des pratiques hygiéniques mises en œuvre dans l'installation de stockage.

En consommant des grains, les rongeurs, comme les volatiles, provoquent des souillures, des contaminations et une altération des grains stockés. Ce sont des propagateurs de redoutables maladies contagieuses, de la tristement célèbre peste bubonique, mais aussi du typhus (deux maladies transmises par la puce du rat), de la toxoplasmose, des trichinoses ou encore de la leptospirose.

L'augmentation de la teneur en eau des grains active le développement des moisissures. Lorsque l'activité de l'eau est inférieure à 0,70, il n'y a pas de développement de moisissures mais leur survie est possible. Entre 0,70 et 0,85, les moisissures xérotolérantes et xérophiles peuvent se développer. Au-delà de 0,85 d'activité de l'eau, le développement de l'ensemble des germes fongiques est possible. D'autre part, les moisissures étant des organismes aérobies, leur croissance est d'autant plus faible que la composition en oxygène de l'atmosphère est basse.

Si les moisissures ne représentent pas un danger direct pour la santé, certaines d'entre elles peuvent produire des métabolites, les mycotoxines, qui sont toxiques. En particulier les aflatoxines et les ochratoxines sont impliquées dans les néphrotoxicoses, la carcinogénèse et sont immunodépresseurs. Les mycotoxines ont une durée de vie souvent bien supérieure à celle des moisissures qui les ont synthétisées. Elles résistent aux traitements thermiques couramment utilisés dans les industries agroalimentaires, à l'oxydation, elles sont stables quel que soit le pH. Toutes les souches des espèces qui ont la capacité de produire des mycotoxines ne le font pas systématiquement, même si toutes les conditions optimales à la toxinogénèse sont réunies.

Les teneurs en mycotoxines pour les denrées alimentaires céréales et oléoprotéagineuses destinées à l'alimentation humaine sont fixées à 2 µg / kg pour l'aflatoxine B1 et à 4 µg / kg pour le total des aflatoxines (B1+B2+G1+G2). Pour l'ochratoxine A, la réglementation fixe les teneurs maximales à 5 µg / kg pour les céréales brutes, y compris le riz et le sarrasin et à 3 µg / kg pour les produits de céréales transformées et les grains de céréales destinés à la consommation humaine directe .

Bacillus cereus est une bactérie pathogène pour l'homme et les animaux fréquemment rencontrée dans les produits riches en amidon comme le riz et les céréales. Il est capable de produire deux types de toxines dont une est thermostable. Ce bacille est responsable de troubles gastro-intestinaux dus soit à l'ingestion de la toxine préformée dans l'aliment, soit à l'ingestion de la bactérie.

Les lots de grains peuvent être contaminés par les poussières, le sol ou directement par les matières premières livrées. La production de spores lui confère une capacité de survie importante (chaleur, faible activité de l'eau...). Sa température de croissance se situe entre 5°C et 37°C, le pH est optimum entre 4,5 et 7 et une activité de l'eau (Aw) supérieure à 0,95 lui est favorable.

Les acariens les plus couramment rencontrés dans les denrées stockées sont issus de plusieurs familles. Ils sont de taille très réduite, dépassant rarement le millimètre de longueur, et se présentent sous forme d'agrégats qui les fait ressembler à une « poussière vivante ». L'optimum de développement se situe vers 25°C et 90% d'humidité relative soit dans les grains à 17-18 % de teneur en eau. Les acariens se nourrissent des moisissures présentes dans les stocks mais ils peuvent consommer les germes humides. Leur cycle de développement est très court, avec seulement 10 à 12 jours entre 23 et 25°C dans des grains à 17%. Leur mauvaise adaptation au grain sec les empêche de coloniser les stockages de grain réalisés dans de bonnes conditions.

La teneur en impuretés figure dans les contrats commerciaux comme critère qualitatif. Il peut s'agir de grains cassés, de grains germés, de grains d'autres espèces ou encore d'impuretés diverses formant la catégorie des corps étrangers. Ceux-ci peuvent être des morceaux de verre, de plastique, des particules métalliques, cailloux, sable, bois et autres débris végétaux... Ils peuvent provenir de la matière première livrée, de la maintenance du matériel de stockage ou de la perte d'objet par le personnel. Dans le cas d'installations de stockage en cases (à plat), l'aspect sanitaire du grain peut être mis en défaut que ce soit par des traces de terre, de gomme de pneumatiques, de fuite d'huile ou d'hydrocarbure. Les corps étrangers font courir un risque pour la sécurité du consommateur (coupure par le verre, usure des dents...) ainsi que pour sa santé du fait de la transmission possible de germes pathogènes.

Les études portant sur l’arc nord-méditerranéen illustrent la diversité des techniques employées pour la constitution de réserves à céréales. Ainsi, entre 900 av.J.C et 125 av.J.C coexistent deux techniques opposées : le stockage en air libre et le stockage en atmosphère confinée. Durant la protohistoire, l’urne en céramique non tournée sert en priorité pour un stockage court et moyen terme dans un usage domestique alors que le silo, fosse à embouchure rétrécie creusée dans le sol, constitue le mode le plus approprié pour un stockage confiné à long terme (ensilage) , qu’il soit à finalité agricole (semences), domestique (réserves familiales), sociales (réserves communautaires, stocks en prévision de disette ou de conflit) ou commerciales pour l’échange. Les Gaulois emprunteront aux Grecs l’usage du pithos, récipient bien adapté au stockage des céréales à court et moyen terme en atmosphère ventilée, alors que les Ibères développeront un type particulier de céramique tournée (tinajas). Chez les Gaulois du Midi et les Ibères, le stockage en atmosphère aérée va progresser encore avec l’adoption des greniers celtes (grenier aérien sur poteaux plantés), puniques (grenier à plancher sur murets) et gréco-romains (pièces aux parois enduites de torchis).

L’existence de greniers en élévation, réservés au stockage du grain et des épis, est un fait probable en Europe moyenne tempérée, aux âges du Bronze et du Fer. Pourtant elle reste difficile à prouver.

De nombreux sites archéologiques découverts en Europe témoignent de carrés protohistoriques matérialisés par des trous de poteaux. Cette architecture permettait de supporter des structures en plates-formes qui isolent le contenu des effets de l’humidité ou de l’atteinte des animaux.

Sur les sites concernés, à proximité des bâtiments principaux de plus grande dimension, apparaissent souvent les traces d’implantation de bâtiments extérieurs carrés ou rectangulaires portés par de nombreux poteaux et qui devaient être utilisés comme lieu de réserve alimentaire. Une différenciation typologique entre maisons longues à plusieurs nefs, petits bâtiments rectangulaires et petits édifices carrés apparaît assez tôt dans la protohistoire. Elle est visible dès le bronze moyen (Nijnsel dans le Brabant septentrional, site attribué à la culture d’Hilversum), au Bronze final sur le site d’Elp aux Pays-Bas, et se retrouve encore dans les villages de la même époque en Europe Centrale (Lovcicky en Moravie, site attribué à la culture des Champs d’Urnes du Moyen Danube). Sur ces sites, les greniers sont à rechercher en priorité parmi les structures de faible surface mais comportant des supports puissants et serrés, aptes à soutenir de lourdes charges. A Feddersen Wierde, en bordure de la mer du Nord, les greniers comportent entre 9 et 16 poteaux et sont situés à proximité des habitations principales par rapport auxquelles ils sont plus petits (4 m X 2,5 m en moyenne). Le site de la Tène finale de Villeneuve-Saint-Germain montre également des constructions de plan carré portées par 9 poteaux puissants dont la structure au sol et les dimensions sont conformes aux caractéristiques des greniers identifiés sur les sites précédents.

L’ethnologie offre de nombreux exemples de petits bâtiments carrés conçus sous la forme d’édicules surélevés en plates-formes. Tous sont situés à proximité immédiate ou à quelque distance de la maison dont ils sont toujours distincts. Ils possèdent en outre des « garde-rats » plus ou moins efficaces et qui sont destinés à rendre inaccessible leur contenu aux animaux, en particulier aux rongeurs. Ces bâtiments peuvent être en fascine, en terre, ou en dur comme les « horrea » ibériques. Pourtant il faut se garder des simples analogies entre archéologie et ethnologie, analogies qui conduiraient à interpréter les carrés protohistoriques comme des greniers de type « horrea ».

La coexistence sur un même site protohistorique de silos souterrains et des petits greniers est un fait attesté mais qui n’est pas universel ; les deux modes de stockages pourraient avoir eu une fonction tantôt complémentaire, tantôt interchangeable. Si le silo enterré implique l’enfouissement à l’état sec du grain battu et vanné, les petits greniers surélevés sont plus propices au stockage du grain en gerbes ou en épis, mis à sécher et dont le battage peut être différé. Dans ces greniers, qui pouvaient être à plusieurs fins, l’utilisation de coffres à céréales ou de récipients en terre cuite, en bois ou en vannerie est possible.

Le problème du stockage du grain se pose dès lors qu’il n’est pas immédiatement destiné à la vente. Ici tout indique une conservation brève, ne dépassant pas l’année, souvent moins, et l’étonnement de Xénophon durant l’Anabase devant les réserves à long terme de certaines régions d’Arménie suggère que tel n’était pas l’usage en Grèce. Théophraste consacre plusieurs pages à la conservation des semences, généralement pour l’année suivante, rarement davantage.

L’utilisation de la technique du silo (σιρός) est attestée et l’inscription relative aux prémices d’Eleusis au Ve siècle av. J.-C. y fait référence. On en trouve encore dans la Grèce classique (Démosthène, Chers., 45) mais à Olynthe les silos du VIe siècle av. J.-C. sont abandonnés et les réserves deviennent individuelles dans les maisons. Elles sont alors dans des contenants en céramique et c’est à ce type de réserve que se réfère Hésiode (O., 611). Les termes grecs pour désigner le grenier, la réserve sont très imprécis et peuvent indiquer le magasin, la cabane, le cellier : ή άποϑήκη, ή καλιά, ò πιϑεών, ò πύργος, ò ρογός, ò σιτοβολεĩον, τό ταμιεĩον. Il n’y a pas d’équivalent à notre mot « grange », certains termes semblent désigner des greniers publics ou religieux. Dans les fermes fouillées en Grèce, la réserve apparaît mal ; elle est parfois localisée dans la tour (πνργος) avec un pithos enterré. Plus souvent les jarres de grains et les paniers voisinent avec les jarres d’huile, comme le confirme l’inscription des Hermocopides ; ainsi la réserve semble aussi bien contenir les céréales, les légumes, l’huile que le vin.

Philon de Byzance désigne ces réserves à grains sous le nom de σιτοβολών ; on retrouve ce terme au IIe siècle dans un papyrus ainsi que dans les comptes déliens.

Pour favoriser la conservation, les agronomes latins insistent sur la nécessité de sécher le grain et de le conserver à l’abri de l’humidité. S’agissant de l’aire à battre le blé, Palladius affirme qu’« il faut avoir dans son voisinage un autre terrain plat et bien découvert, dans lequel on puisse transporter les blés pour y prendre l’air avant d’être serrés dans les greniers ; précaution utile pour qu’il se garde longtemps ». Pour la disposition générale des bâtiments, Varron rappel l'organisation de la métairie romaine en trois parties : la villa urbana qui est l’habitation du propriétaire, la villa rustica où se trouve l’habitation du métayer, la basse cours et les étables, et la villa fructuaria qui correspond à la réserve des productions avec le cellier, le pressoir et les greniers. Cette distribution se retrouve également chez Columelle qui précise que « les greniers, auxquels conduira un escalier, auront de petites fenêtres croisées, livrant passage aux aquilons. Cette position étant la plus fraîche et la moins humide, est très favorable à la conservation des grains ». Varron indique que « pour le blé, il faut le serrer dans de hauts greniers, où les vents soufflent du nord et de l’est, et où l’humidité ne puisse pénétrer d’aucun côté » et que « pour les denrées sèches, tels que les fèves, les lentilles, l’orge et le blé, on établira des espèces de plancher».

Pour éloigner les nuisibles, il est courant d’utiliser de l’amurque (άμόργη), nom donné soit au marc d'olives pressurées, soit au dépôt même de l'huile, et qui fait ici office de remède miracle. Son usage est présenté dès l’aire de battage qu’ « on aplanira après y avoir mêlé avec de la terre de la paille et du marc d’huile sans sel, ce qui garantira les blés des rats et des fourmis ». « Bêchez la place destinée à l’aire, arrosez la d’amurque jusqu’à saturation Avec ces précautions vous n’avez à redouter ni les ravages des fourmis ni l’envahissement des mauvaises herbes». Traitant des greniers, Varron écrit « que les murailles et le sol en soient revêtus d’un mastic composé de marbre pilé, ou du moins de glaise mêlée à de la paille de froment et du marc d’huile. Cet enduit préserve les greniers des rats ou des vers et contribue en même temps à donner au grain de la consistance et de la fermeté». La même recette est déjà visible chez Caton qui écrit « pour prévenir les attaques du charançon et les dégâts des campagnols, faites un lut avec de l’amurque et de la paille hachée, que vous laisser détremper et que vous gâcherez convenablement : vous en étendrez une couche épaisse sur tout le grenier, vous ajoutez par-dessus une couche d’amurque. Lorsque le lut sera sec, vous pourrez déposer dans votre grenier du froment non échauffé sans avoir à redouter le charançon».

Le terme vient du latin horreum, qui a donné hόrreo en espagnol (horru en asturien), et désigne un grenier construit en bois ou en pierre, qui repose sur des piliers. Cet édifice séparé du reste des habitations s’utilise pour stocker tout type de produits agricoles comme le maïs, les pommes de terre ou les fèves ; on peut également y ranger divers outils agricoles.

Héritage technique de l’empire romain, l’horreo est décrite par Varron (De Agricultura, livre I) : « D’autres enfin construisent des greniers qui sont comme suspendus. On en voit de ce modèle dans l’Espagne citérieure, et dans certaines contrées de l’Apulie. Ces greniers sont éventés non seulement des côtés par les courants qui viennent des fenêtres, mais encore par l’air qui frappe dessous en leur plancher ». L'horreo est toujours visible dans le Nord-Ouest de l’Espagne, en Navarre ainsi qu’ au nord du Portugal dans la région du Miño où on les appelle « espigueiros o canastros ». Les plus anciens encore visibles datent du XVe siècle et certains sont de construction récente. Il existe encore quelques rares structures analogues en France, notamment en Périgord. On trouve des équivalents presque exacts (par leur forme, mais pas nécessairement par leur fonction) de ces horrea ibériques sous la forme des greniers à riz, des meules et des gerbiers pyramidaux surélevés dans la province du Gilan, en Iran.

L’horreo se compose d’une caisse dont les murs possèdent des rainures assurant la ventilation à l’intérieur. Les formes rectangulaires sont typiques de la Galice et peuvent atteindre 34 voir 37 mètres de long, alors que les formes carrées sont plus caractéristiques des Asturies, de la Province de León et de Cantabrie. La caisse repose sur des piliers (pegollo) dont elle est séparée par des plaques « garde-rats » (muela) qui constituent un moyen efficace pour maintenir le grain à l’abri des rongeurs.

Il est possible de dresser une typologie de ces greniers selon leur toiture (paille, terre cuite, ardoise...), qui peut être à deux ou quatre pentes. Ces greniers se distinguent également par la nature des matériaux employés pour réaliser les appuis ou encore selon leur décoration. Dans un état parfois dégradé, les 18000 horrea d’Asturie font partie de l’image de la principauté et comme tel ils sont l’objet d’une sensibilisation croissante de l’administration comme de leur propriétaire pour leur entretien. Devenu un motif d’intérêt touristique, ils offrent des images typiques tel ces couloirs d’horreo asturien rempli d’épis de maïs.

Certains greniers rencontrés dans le nord de l’Europe (Scandinavie, Norvège ou Suède) possèdent des similitudes architecturales et fonctionnelles avec l’horreo.

Le silo, fosse à embouchure rétrécie creusée dans le sol, constitue le mode de conservation des céréales en atmosphère confinée le plus approprié. Une fois la fosse remplie de grains battus et vannés, on scelle hermétiquement l’embouchure à l’aide de terre ou d’argile, afin d’isoler le contenu de l’air extérieur, de l’humidité et des insectes. Le grain va continuer à respirer et consommer l’oxygène contenu dans le silo tout en rejetant du gaz carbonique. Peu à peu, en l’absence d’oxygène, les grains vont entrer dans une phase de dormance qui favorisera une conservation de longue durée tout en gardant leurs capacités germinatives.

L’utilisation du silo est connue, dans le sud de la France et en Espagne, dès le début de l’agriculture au VIe millénaire av. J.-C. Certains chercheurs ont même supposé qu’il avait précédé l’agriculture et qu’il protégeait dans un premier temps, le fruit de cueillettes sélectives de graminées et de légumineuses. Parmi les exemplaires les plus anciens en Languedoc et en Provence, se trouvent ceux de Portiragnes, de Florensac et de Châteauneuf-les-Martigues qui datent du début du Néolithique. En Espagne des silos datés du Néolithique ancien ont été signalés dans le Nord-Est de la Péninsule (Haut-Empurdan) .

Déjà décrit par Philon de Byzance et Xénophon , ce mode de conservation ne manqua pas de susciter l’intérêt des agronomes latins, qu’il soit qualifié de sub terris ou de sub terra (Varron), defossa (Columelle) ou in scrobibus (Pline). Varron rapporte que « certains cultivateurs ont des greniers souterrains ou caveaux appelés σειροί comme on en voit en Cappadoce et en Thrace ; ailleurs on se sert de puits, comme dans l’Espagne citérieure, et aux environs d’Osca et de Carthage. Le sol de ces puits est couvert de paille ; aucune humidité n’y pénètre car on ne les ouvre jamais ; ni même un souffle d’air, si ce n’est lorsqu’il y a nécessité de recourir à la réserve. L’air en étant exclu, il n’est pas à craindre que le charançon s’y mette. Le blé dans les puits se conserve cinquante ans, et le millet pourrait même s’y garder plus d’un siècle ». Plus loin, l’auteur signale sa connaissance des mécanismes en jeu «  ceux qui ont leur blé sous terre, dans des caveaux appelés σειροί, ne devront y entrer qu’après les avoir laissés ouverts quelques temps. Car si on voulait s’y introduire immédiatement après leur ouverture, on courrait risque de suffoquer, comme il en est des exemples  ». Mais les limites de la techniques sont également connues et Columelle de préciser « lorsqu’on a rien à craindre de l’humidité, le blé peut se conserver dans des fosses creusées en terre, ainsi que cela se pratique dans quelques provinces d’outre-mer Pour nos contrées qui ne sont que trop sujettes à l’humidité, nous préférons des greniers construits au-dessus du sol ».

Durant toute la protohistoire en Méditerranée nord-occidentale, on note un usage constant de deux techniques : l’urne en céramique non tournée pour un stockage à court et moyen terme et le silo pour des réserves à long terme. Dans ce contexte, l’ensilage protohistorique est plus caractéristique des zones de grande production que des sites de consommation ou de redistribution. Aux IVe siècle av. J.-C.-IIIe siècle av. J.-C., le Languedoc occidental et la Catalogne nord-orientale sont d’importantes zones de production céréalière ; cette période correspond précisément à une phase plus dense de creusement. C’est de cette époque que datent les principaux champs de silos : Ensérune, Ruscino, Elne… ou dans l’arrière pays d’Emporion (Rosas, Pontos…).

En France méditerranéenne, on note un abandon massif de la pratique de l’ensilage à la fin du Ier siècle av. J.-C. pour réapparaître au IIIe siècle-IVe siècle et être ensuite largement utilisée au haut Moyen-Âge. En Espagne, le silo va être largement utilisé jusqu’au IIe siècle av. J.-C. pour disparaître presque totalement au début de l’époque impériale. L’abandon total du silo durant le Haut-Empire tant en Gaule qu’en Espagne marque le déclin des techniques de stockage en atmosphère confinée. Ce mode de conservation apparaît de plus en plus comme un principe barbare, sans doute peu compatible avec un contrôle administratif des réserves et la consommation de pains à pâte levée dont le grain ensilé pouvait gâter le goût.

Au début du XIXe siècle, l’idée du stockage en atmosphère confinée est encore présente. A partir de 1819, M.Ternaux, manufacturier, avait fait construire deux silos dans sa propriété de Saint-Ouen, contenant près de 200 hectolitres de blé chacun, et au sujet desquels M. de Lasteyrie adresse en 1822 un rapport à la Société d’Encouragement. Dans un second mémoire publié en 1823, ce dernier relate des expériences similaires faites à l’abattoir du Roule et à l’hôpital Saint-Louis où on avait construit deux fosses destinées à conserver des blés pendant dix ans.

L’ensilage souterrain resta longtemps un procédé de stockage traditionnel dans les zones où les conditions climatiques lui étaient naturellement plus favorables. On en retrouve de nombreux exemples au Maghreb, au Yémen (village de Thula au nord-ouest de Sanaa) ou encore en Jordanie et jusqu’à des périodes récentes. Ainsi en témoignent les Bureaux arabes qui administraient les Hautes Plaines algéroises et les confins sahariens. Après la famine de 1867-1868, ceux-ci font procéder en 1885 au recensement des silos des tribus et de leur capacité de stockage. Les cartes et relevés pour les régions de Boghari, Djelfa et Ksar Chellala font apparaître de nombreux silos contrôlés par des familles, très dispersés et situés à proximité des terres épisodiquement mis en culture. Ces silos creusés à même le sol, d’une contenance de 6 à 10 hectolitres, ne sont pas utilisés tous les ans et sont rarement complètement remplis.

Les « poires d’Ardres » sont un ensemble de neuf silos souterrains servant à conserver le grain. Il s’agit d’une construction à trois niveaux dont une halle à grains sous laquelle se trouvent trois rangées de trois silos en forme de poires et dans lesquels était stocké le blé. Au niveau inférieur se trouvent trois galeries parallèles avec des trémies dans les voûtes permettant de récupérer le grain qui est ensuite remonté à la surface par une rampe ou hissé dans un puits.

Cette construction réalisée sous Charles Quint serait l’œuvre de Dominique de Cortone et date de la période pionnière du renouveau des silos souterrains en France. L’ensemble est décrit en 1737 par Bernard Forest de Bélidor dans son Architecture hydraulique : « Il y a sous le terre-plein d’un bastion de la ville d’Ardres, petite place forte proche Calais, 9 magasins construits dans un grand souterrain destinez à renfermer le grain de la garnison en cas de siège, appelez communément Poires d’Ardres Tous ceux qui connoissent ces Poires conviennent qu’on n’a jamais rien imaginé de mieux, je crois qu’on pourroit s’en servir avec autant d’avantage pour conserver la poudre à canon ». La dimension stratégique est encore étudiée dans les mémoires militaires de la première moitié du XIXe siècle . Si François de Saint-Just précise que ce magasin est analogue aux greniers de Hongrie, l’ensemble présente nombre de similitudes avec les silos d’Amboise, improprement appelés « Greniers de César », et dont une étude à été réalisée en 1784 par Pierre Beaumesnil. Comme à Ardres, on trouve ici une disposition sur trois niveaux avec une évacuation du grain par la cave inférieure. Après dégagement des silos dans le roc, les parois ont été recouvertes d’un enduit de mortier à chaux grasse mêlé à du sable et de la brique pilée, ce qui assure une première protection contre l’humidité. Entre cet enduit et le mur de briques du silo renfermant le grain, se trouve un espace de 20 centimètres environ qui est comblé avec du sable très fin de Loire appelé falaise et qui assure une protection supplémentaire contre l’humidité.

La difficulté de réalisation, et par là même leur coût d’établissement, montre qu’il ne s’agit pas de simples installations rurales mais plutôt de l’œuvre de riches commanditaires. Une des nouveautés introduites par ce mode de stockage réside dans le mouvement du grain imposé par le prélèvement régulier en partie basse du silo, ce qui évite sa prise en masse. Toutefois ce mouvement très relatif, comme les conditions d'anaérobioses incertaines, font n’est pas possible de connaître avec certitude l’état de conservation du grain dans ces magasins.

Dans son Dictionnaire d’hygiène publique et de salubrité paru en 1862, Auguste Ambroise Tardieu affirme que « si le blé se garde fidèlement dans les silos, il ne s’y conserve pas dans l’immobilité sous le climat du Nord, et il est indispensable de l’agiter et de l’aérer, pour en éviter la détérioration». C’est précisément de la conjonction de ces deux principes que naîtra le silo moderne.

On appel transilage l’opération qui consiste à faire passer le grain en vrac d’un silo à un autre pour éviter sa prise en masse. La ventilation consiste à utiliser des conduites et un ventilateur pour pulser ou aspirer l’air à travers la masse de grain en vu de le refroidir et de le sécher.

Ambroise Tardieu attribue la paternité du procédé de ventilation du grain à Duhamel du Monceau mais conclue qu’ « il consacra longtemps sa patience et ses soins à ses expériences d'aérage, et sans doute le résultat de ses essais ne lui inspira pas une pleine confiance, puisqu'il jugeait nécessaire de dessécher préalablement, dans des étuves chauffées jusqu'à 90 degrés, le blé qu'il confiait a ces caisses ventilées ».

Dans son Traité de la conservation des grains et en particulier du froment paru en 1753, Henri Louis Duhamel du Monceau rapporte la construction d’un « grenier de conservation » fait d’une grande caisse en bois, rectangulaire ou en forme de cuve à vendange, et dont le fond est muni d’un plancher de grillage (fig 8) recouvert d’un canevas. Il ne laisse pénétrer à l'intérieur que les conduits d'une soufflerie, destinée à faire passer un courant d'air frais à travers la masse du blé car « il falloit de temps en temps renouveler l’air du petit grenier ; il falloit forcer l’air qui se seroit infecté, d’en sortir pour en faire entrer de nouveau ; il falloit être maître d’établir dans le grenier un courant d’air qui en pût chasser l’humidité. » Pour ce faire il imagina tout d’abord d’utiliser des soufflets de forge mais renonça à cause des rongeurs qui étaient susceptibles d’en détériorer le cuir. Son expérience d’inspecteur général de la marine le conduisit à imaginer l’utilisation des solutions mise en œuvre pour ventiler la cale des navires, en particulier d'une sorte de manche à air, mais il perçu rapidement le problème de la pression statique, c’est à dire la résistance que la couche de grain oppose au passage de l’air.

C’est alors qu’il reçu un exemplaire de l’ouvrage d’un physicien anglais, M.E Hales intitulé Le ventilateur et décrivant un soufflet « très simple, qui ne peut être endommagé par les rats, qu’on peut exécuter à peu de frais et destiné à renouveler l’air de l’entrepont & de la cale des Vaisseaux & enfin il indique une façon de s’en servir pour la conservation des grains» . Dans son traité, Duhamel du Monceau rapporte de nombreuses expériences de conservation dont les résultats varient selon l’état initial du grain. Il constate que « le froment recueilli dans nos Provinces contient trop d’humidité pour être conservé en grande masse » et en déduit la nécessité de le dessécher « par l’étude ou par le vent ». Après un éventuel séchage, il confirme la possibilité de conserver ainsi le grain plusieurs années : « Le froment que j’ai choisi pour mon expérience étoit de bonne qualité ; je l’ai fait éventer au plus la valeur de six jours dans l’espace d’une année, & je n’ai jamais fait mettre le feu dans le fourneau ; ce qui a néanmoins suffit pour l’entretenir si bien, qu’au jugement des connoisseurs, il est aussi parfait qu’on en puisse trouver ». L’auteur imagine également des installations de plus grande dimension et s’attache à la « description d’un grand grenier pour l’approvisionnement d’une petite communauté, ou d’un Hôtel-Dieu de Province » dans lequel il prévoit « l’établissement des soufflets & d’un moulin horizontal pour les faire jouer, avec la composition de plusieurs machines ».

La première moitié du XIXe siècle voit l’apparition de nombreux systèmes qui imposent progressivement le mode de conservation des céréales en atmosphère ventilée.

Le 13 janvier 1829, M.Laurent, mécanicien à Paris, pris un brevet de quinze ans pour un système qu’il appela silo aérifère ou antisilo, « parce qu’il ne conserve le grain qu’en l’entourant d’air continuellement, tandis que les citernes ou les fosses ordinaires, qui ne sont que des étouffoirs, ne conservent le blé qu’en le privant d’air ». Ce procédé permet en outre de réduire les frais de manipulation, de pelletage et de criblage du grain, qui sont estimés à 40 fr par hectolitre dans les magasins de l’État.

En 1844 M. Philippe de Girard présente à l'Exposition des produits de l'industrie, les dessins d'un projet de magasin à grains. Ce grenier se compose d'une réunion de silos extérieurs, rangés les uns à côté des autres, et formés par des cloisons en bois ou en maçonnerie. A l'intérieur de chaque silo, le remuage du blé s'opère au moyen d'un chapelet à godets placé suivant l'axe du silo dans une gaine verticale ouverte à sa partie inférieure. L’air est extrait par un ventilateur centrifuge et circule de haut en bas grâce à des tubes disposés à travers la masse de grain.

Le principe du grenier de Girard est repris par Henri Huart, négociant à Cambrai, pour la construction d’un grenier de 10000 hl composé de dix compartiments verticaux de 10 mètres de hauteur, 4 mètres de longueur et 3 mètres de largeur. La partie inférieure des trémies est en forme de prisme renversé à quatre faces et dont l’intérieur est équipé de cloisons inclinées qui assurent un écoulement régulier du grain tel que « chaque couche de grain, dans toute la section horizontale, descend régulièrement comme si l’écoulement avait lieu par une ouverture aussi grande que la section du réservoir ».

Dans son dictionnaire d'hygiène publique, Auguste Ambroise Tardieu mentionne que de 1829 à 1840, l'importation du froment en grain et en farine s'est élevé à 271 millions de francs alors que l'exportation n'a été que de 43 millions au prix moyen de 20 fr l'hectolitre. Au XIXe siècle, l'enrichissement constant des pays les plus industrialisés permet l’élévation du niveau de la consommation. En France par exemple, la consommation annuelle de froment per capita passe de 1,76 quintal en 1841-1850 à 2,45 quintaux en 1891-1900 .

De nombreuses installations voient le jour à cette époque. C’est par exemple en 1885 que les premiers silos à grains furent construits au port de Montréal qui, en 1923, devient le principal port céréalier du monde.

Les principaux risques de dégradation des grains stockés sont essentiellement fonction de l’humidité relative et de la température de conservation (fig 1) : la connaissance de ces deux paramètres permet d’apprécier l’aptitude au stockage. Selon leur valeur, on peut déterminer une durée de conservation pour chaque espèce en fonction d’un critère de conservation ou de détérioration prédéfini. Le maïs et le sorgho ont une humidité de récolte qui rend leur séchage obligatoire alors que pour les autres grains cela dépend des conditions de récolte.

Lorsque l’humidité du grain est abaissée au niveau du seuil de stabilisation, ce dernier ne contient plus d’eau libre ; son activité respiratoire est très faible et il se comporte presque comme une matière inerte. A ce niveau, une augmentation de l’humidité de 1,5 point multiplie par deux l’intensité respiratoire du grain et la quantité de chaleur dégagée. Aux normes commerciales, fixées entre 1 à 2 points au-dessus du seuil de stabilisation, une mauvaise conservation reste possible.

Les moisissures ne peuvent se développer qu'avec une humidité relative de l'air interstitiel supérieur à 65-70 %. Pour être en dessous de ce seuil avec du grain aux normes d'humidité, il est nécessaire de le refroidir en dessous de 10°C. Au-delà de 23 % d'humidité du grain, les moisissures se développent même à des températures très basses et au-delà de 16 % certaines peuvent encore se développer si la température est supérieure à 20°C.

Le grain est un matériau hygroscopique qui absorbe ou rejette de l’eau sous forme vapeur avec l’air ambiant, en fonction de sa propre teneur en eau et de l’humidité relative de cet air. Pour une température donnée, il se créé un équilibre entre l’humidité relative de l’air interstitiel et l’humidité du grain. Cet équilibre est représenté par une courbe isotherme de sorption-désorption dont la forme est caractéristique de chaque espèce.

Soit par exemple une masse de blé à 15 % d’humidité : celle-ci impose une hygrométrie de 80 % à l’air intragranulaire. Inversement, si on ventile avec de l’air à 60 % d’hygrométrie, le blé s’équilibre avec l’air à 12 % d’humidité (fig 2).

La courbe d’équilibre d’humidité air-grain est à la base du principe de la ventilation pour le refroidissement et le séchage basse température d’une masse de grain. Cette ventilation est réalisée par circulation forcée d’air ambiant à travers la masse de céréales : l’air est pulsé ou aspiré à l’aide d’un ventilateur, amené dans le grain à l’aide de conduites, puis réparti dans la masse par un système de gaines de distribution.

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Stockage d'information

Le mot d'ordre des techniques de stockage est : plus de capacité, plus vite, plus fiable, et moins cher. C'est pourquoi les types de média sont variés et évoluent souvent.

Classiquement, on oppose le stockage de masse, plutôt lent mais permettant de gérer des volumes importants de données sur du long terme, et le stockage à accès rapide, principalement utilisé comme mémoire de travail.

En 2008, certains parlent de la mémoire du réseau Internet, car une information publiée sur Internet y reste sans qu'il soit aisé de la contrôler (la modifier, la supprimer ou restreindre son accès).

Comment a-t-on pu au cours du temps stocker des données informatiques en nombre croissant sur des supports de plus en plus réduits ?

Un des points critiques de l'évolution informatique est l'inflation du volume d'information. Même si la capacité de stockage, à prix constant, suit la loi de Moore définie pour les processeurs, le volume à stocker a augmenté de manière exponentielle, et le stockage constitue une problématique des entreprises en termes de coût (il consomme actuellement une grande partie du budget informatique) et de gestion des données stockées (où les conserver et comment les réutiliser).

Pour contrecarrer cette dépendance aux limitations d'espace disponibles des supports physiques (voir enregistrement), les algorithmes de compression de données présentent, avec le stockage partagé, les plus grands espoirs pour demain.

Le stockage partagé (SAN) présente certes les plus grands espoirs pour demain mais est à double tranchant car les données (les données privées par exemple) sont justement partagées. Et ceux qui conservent les données peuvent aussi les consulter, bien que cela soit interdit ou restreint par l'éthique, par mot de passe, par contrat, ou par la loi. Mais quelle est la loi applicable si les données ne sont pas dans le pays où vous résidez, ou si les données peuvent être stockées dans plusieurs pays à la fois (voir ci-dessous concernant les « fermes » de serveurs) ? Il est nécessaire de savoir à qui l'on confie les données.

De plus, concernant le stockage partagé et hormis les problèmes de sécurité des données, les « fermes » de serveurs sur PC qui sous-tendent les grands sites web d'aujourd'hui gèrent des volumes de données incomparablement plus importants que les plus grands des ordinateurs centraux d'antan. Les technologies d'archivage sur bande ont suivi cette même approche modulaire : chaque baie peut contenir une dizaine ou une vingtaine de bandes magnétiques et les baies peuvent se regrouper, par exemple par 8 ou 10, pour une capacité totale allant jusqu'à plusieurs dizaines de téraoctets. Les bibliothèques de bandes sont à l'heure actuelle considérées comme le moyen le plus accessible d'assurer la sauvegarde et l'archivage de toutes ces données.

Du fait de leur constitution physique, tous les supports de stockage ont une durée de vie limitée, entraînant un risque de perte d'information. Pour s'en affranchir, il faut constamment les vérifier et recopier les données sur des supports fiables. Aujourd'hui, une branche de la théorie de l'information vient porter remède en cas d'altération partielle des données : la technique des codes correcteurs, utilisée notamment dans les installations RAID. La redondance de l'information reste malheureusement le seul rempart face au manque de fiabilité des supports.

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Stockage en réseau NAS

(en)Network attached storage

Un stockage en réseau NAS, ou plus simplement un NAS (de l'anglais Network Attached Storage), est un périphérique de stockage relié à un réseau dont la principale fonction est le stockage de données en un gros volume centralisé pour des clients-réseau hétérogènes.

Le composant informatique principal de ce type de serveur est le disque dur. L'interface SCSI, IDE, SAS, SATA ou Fibre Channel utilisée est choisie en fonction du rapport coût/performance recherché. La technologie RAID est employée pour sécuriser les données stockées contre la défaillance d'un ou plusieurs disques durs.

Le NAS peut s'intégrer ou être le point d'entrée d'un SAN.

Le prix des systèmes NAS a beaucoup chuté ces dernières années (environ 400 € pour 900 Go en 2008) et permet d'installer de tels systèmes dans de petites entreprises, voire des particuliers, pour à peine plus cher que des systèmes de stockage traditionnels. Ces petits NAS assurent cependant de faibles performances. Les prix des grands NAS d'entreprise restent aux alentours de 15000€ pour l'entrée de gamme et peuvent atteindre plusieurs centaines de milliers d'euros. Il existe également une gamme intermédiaire à quelques milliers d'euros où domine une version spéciale de Windows vendue uniquement en OEM: Windows Storage Server 2003 et quelques alternatives sous Linux ou des systèmes apparentés comme GuardianOS pour la gamme NAS SnapServer d'Adaptec ou la gamme Fbox Protect de Sysnetic Labs.

Le serveur NAS autorise des accès provenant de serveurs multiples basé sur les fichiers. Ceci autorise les administrateurs à implanter facilement et à moindre coût des systèmes de répartition de charge et de tolérance aux pannes.

Ces unités permettent généralement l'accès aux fichiers par des protocoles tels que FTP et Netbios et sont administrables grâce à une interface web.

Les serveurs NAS commercialisés par des sociétés éditrices de logiciel ajoute à la sureté du système le principe de la sécurité par l'obscurité qui s'est révélée fausse.

Le NAS a été concu par Auspex Systems basé sur le succès des serveurs de fichiers de Novell, IBM et Microsoft. La généralisation de sa commercialisation est dûe à l'introduction sur le marché du Network Appliance Filer et de son faible coût en comparaison au système Fibre Channel SAN. Récemment, de nouvelles entreprises comme Coraid, ONStor, ALLNET USA et BlueArc ont combiné la facilité de gestion des NAS avec les performances et le potentiel d'augmentation de capacité des SAN. Le centre de recherche de Grenoble dirige par Mr Veukka developpe regulierement des ameliorations.

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Réseau de stockage SAN

En informatique, un réseau de stockage SAN, ou plus simplement SAN (de l'anglais Storage Area Network), est un réseau spécialisé permettant de mutualiser des ressources de stockage.

Un SAN se différencie des autres systèmes de stockage tel que le NAS (Network attached storage) par un accès bas niveau aux disques. Pour simplifier, le trafic sur un SAN est très similaire aux principes utilisés pour l'utilisation des disques Internes (ATA, SCSI). C'est une mutualisation des ressources de stockage.

Dans le cas du NAS, la ressource de stockage est directement connectée au réseau Ethernet de l'entreprise. Le serveur NAS intègre le support de multiples systèmes de fichiers réseau, tels que CIFS (Common Internet File System), le protocole de partage de fichiers de Microsoft, NFS (Network File System), un protocole de partage de fichiers Unix ou AFP (AppleShare File Protocol), le protocole de partage de fichiers d'Apple. Une fois connecté au réseau, il peut jouer le rôle de plusieurs serveurs de fichiers partagés.

Dans le cas du SAN, les baies de stockage n'apparaissent pas comme des volumes partagés sur le réseau. Elles sont directement accessibles en mode bloc par le système de fichiers des serveurs. En clair, chaque serveur voit l'espace disque d'une baie SAN auquel il a accès comme son propre disque dur. L'administrateur doit donc définir très précisément les LUNs (unités logiques), le masking et le zoning, pour qu'un serveur Unix n'accède pas aux mêmes ressources qu'un serveur Windows utilisant un système de fichiers différent.

L'un des premiers intérêts du SAN est de ne plus avoir à se préoccuper de faire évoluer la quantité de disques autrefois dévolus à un serveur particulier ou de se désoler de l'espace non utilisé d'un serveur surdimensionné en espace disque.

L'espace disque devient quasiment illimité et est évolutif à volonté par l'ajout de disques ou de baies de stockage sur le SAN. L'espace de stockage physique mutualisé pour les serveurs permet d'optimiser la gestion des disques et de rendre plus aisées les sauvegardes de données.

Les ressources de stockage ainsi mutualisées (SAN ou NAS) donnent la possibilité de mettre en œuvre des fonctions de réplication (copie de données synchrone ou asynchrone entre deux baies) et de snapshot (duplication d'un volume pour l'utiliser sur un autre serveur ou pour le sauvegarder par exemple). Ces fonctions permettent de sécuriser les données (implantation physique dans des locaux distants) et d'optimiser la disponibilité des applications. Ces fonctions sont réalisées de façon transparente pour les serveurs, et que la réplication et la copie de données n'affectent pas les ressources du serveur, puisqu'elles sont réalisées au niveau des contrôleurs SAN; l'impact sur les temps de réponse est en général négligeable.

Les SAN sont construits dans le but de fournir de l'espace disque rapide et fiable. La technologie la plus répandue pour y parvenir est l'utilisation du protocole Fibre Channel qui permet d'atteindre des débits élevés (8 Gbit/s voire 10 Gbit/s). Cette technologie induit la mise en oeuvre de switch ou de 'directors (gros switches de plus de 64 ports, garantissant une disponibilité maximale et une évolutivité par ajout de cartes contenant des ports de connexion). le réseau de stockage ainsi constitué est appelé un Fabric.

La principale difficulté dans la conception et l'exploitation d'un SAN est de s'assurer à tout moment de la compatibilité des différents composants qui sont mis en oeuvre: cartes Fibre Channel avec leur version de firmware, pilote (driver), logiciel de multipath éventuel, firmware des switchs, version de contrôleur des baies de stockage. Il est fondamental de respecter les préconisations des constructeurs ou de l'intégrateur (matrice de compatibilité) pour garantir le bon fonctionnement et les performances des applications hébergées dans le SAN.

Il y a encore peu de temps on ne trouvait des SAN que dans les grands centres informatiques de sociétés ayant besoin d'un grand volume de stockage très sécurisé. Les prix devenant plus raisonnables, des centres informatiques plus modestes s'équipent d'architectures SAN plus simples (tel que représenté dans le schéma ci-dessous).

L'identification de tous les éléments physiques constitutifs d'un SAN se fait grâce au World Wide Name (WWN), une identification unique de l'équipement.

L'ensemble des entités (baies de stockage, cartes HBA, commutateurs, ...) raccordés à un SAN constituent un objet virtuel nommé fabric. Au sein d'une seule et même fabric, les informations de zoning (mise en relation logique de deux éléments au sein d’un réseau de stockage) sont connues de tous les commutateurs.

Le plus souvent, pour des raisons de sécurité, le zoning est réalisé en mettant, au sein de la même zone logique 2 WWN différents, en général celui d'une carte HBA et celui du port d'une baie de stockage.

Le masking, quant à lui, est une action réalisée sur la baie de stockage et qui a pour but de mettre en corrélation les autorisations d'accès aux unités logiques créées.

Le SAN est aussi un gros risque pour les SGBD et les besoins en IO des bases doivent être finement mesurés. Certains éditeurs comme Microsoft pour Exchange recommandent de dédier une baie SAN à leur unique usage.

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Source : Wikipedia