Brevet FR2181542A1 — publié le 19731207

L'invention est relative aux procédés et appareils pour le traitement de matières fibreuses ou spongieuses gorgées de liquide, en vue de l'extraction de ce liquide, plus spécialement (et comme on le supposera ci-après à titre d'exemple) pour l'extraction du jus sucré de la canne à sucre. On connaIt divers traitements de la canne à sucre en vue de 1 'ex- traction du jus sucré qui 1 ' imbibe .On peut notamment prévoir une première opération de diffusion aaueuse,puis une extraction du jus restant,par pression entre des cylindres jumelés perforés,cylindres tels que ceux prévus notamment dans le brevet antérieur n069 42223 du 5 décembre 1969. L'ensemble de ces deux opérations successives,diffusion et extraction par pression,conduit à des installations encombrantes et coûteuses. On a imaginé,conformément à l'invention, de procéder un traitement combiné de diffusion et d'extraction par l'action de pressi ons,siprésentant la matière fibreuse ou autre,prealablement mise en menus morceaux,à l'action successive de plusieurs systèmes de com- pression disposés en étages,la matière sortant d'un étage étant soumise,avant d'accéder à l'étage suivant réimbibition et percolation par du jus appauvri sortant d'un étage ultérieur et ainsi de suite; étant entendu que ce traitement à étages successifs peut entrepris,soit sur une matière non encore traitée,soit éventuellement sur une matière ayant subi une première percolation partielle, par broyage, percolation, nacération ou pressions. De préférence,les systèmes de compression prévus sur les divers étages seront constitués par des cylindres de pression jumelés,en particulier à extraction du jus par perforation et dispositifs collecteurs ou goulottes à l'intérieur desdits cylindres,notamment comme décrit dans le susdit brevet.Mais on pourrait utiliser aussi toes autres systèmes tels par exemple que les moulins couramment utilisés pour le broyage et la coripression des matières en question,agencés de façon à permettre de récupérer le jus extrait au cours du passage de la matière entre les éléments rotatifs desdits moulins. Si l'on considère donc un étage déterminé,la matière fibreuse destinée à y accéder et qui a subi une compression, en perdant ainsi une partie de son jus par extraction,dans les cylindres de l'é- tage précédent, est arrosée,à la sortie de ce dernier étage,par du jus provenant d'un étage ultérieur et moins chargé en matière soluble (sucre) ,de sorte que ce jus réimbibe la matière (comme le fait une éponge après compression), en se substituant au jus plus riche qui vient d'être extrait par compression.D'autre part,l'excédent de jus introduit par arrosage s'écoule par percolation, c'est-à- dire ruisselle,à travers la matière fibreuse reimbibée, en s'enrichissant en matière soluble,sur le chemin à parcourir jusqu'à l'entrée dans la zone d'action des cylindres de l'étage considéré et il pénètre dans les perforations de ces cylindres. Le jus ainsi séparé,se mélange à celui qui est à nouveau extrait par pression entre lesdits cylindres.Enfin,le jus total extrait dans l'étage considéré est recueilli par les goulottes desdits cylindres et repris pour être réintroduit en amont de l'étage précédent et ainsi de suite. De préférence,la hauteur de matière à l'entrée de chaque étage est rendue réglable,de façon à rendre le traitement d'imbibition et de percolation aussi efficace que possible,avec le rendement maxime Des réchauffeurs peuvent être prévus dans le circuit de pompage du jus pour assurer la température optimum. On peut ainsi réaliser des opérations dont le processus d'extraction est parfaitement méthodique et conduit à un très bon rendement sous un encombrement raisonnable. L'invention consiste, mises à part ces dispositions, en certaines autres qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui pour lequel on l'applique à l'extraction des jus sucrés de la canne à sucre, étant entendu qu'on pourrait l'appliquer au trai tement de tous autres matériaux imprégnés de liquide) ,ainsi que certains modes d'application,desdites dispositions; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux,les installations mettant en oeuvre les procédés du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions,ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement. Et elle pourra,de toute façon,être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont,bien entendu,donnés surtout à titre d'indication. La figure 1,de ces dessins, montre en élévation schématique une installation pour l'extraction des jus sucrés de la canne a sucre, selon les procédés conformes à l'invention, ladite installation étant elle-même conforme à l'invention. La figure 2 montre semblablement une variante d'une telle installation. La figure 3 montre partiellement, en vue latérale schématique, les cylindres extracteurs à'un étage. Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses mois d'application,ainsi que selon ceux des modes de réalisation,de ses diverses parties,auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence,se proposant par exemple d'extraire le jus sucré à partir de la canne à sucre,on s'y prend comme suit ou de façon analogue. On soumet tout d'abord,de préférence,les cannes préalablement hachées à une action de broyage dans un appareil approprié tel que le moulin à cannes usuel 1 (fig.l), ce qui permet de disposer, pour le traitement conforme à l'invention, d'un matériau mieux apte à être traité. Au cours de cette opération, une partie du jus peut être extraite et recueillie dans un carneau tel que 2. Le matériau ainsi préparé est amené,par des convoyeurs à chaîne ou autres,tels que 3,à l'installation d'extraction proprement dite, qui comprend plusieurs étages de cylindres jumelés presseurs,tels que 4,5,ces étages pouvant être superposés pour faciliter la circulation par gravité,le premier étage étant l'étage supérieur et le dernier l'étage inférieur.Mais il est bien entendu que ceci n'est pas limitatif et que notamment pour des appareils très lourds (par exemple pour des moulins),on pourrait prévoir les divers étages sur le même plan. Chaque étage comporte par exemple un cylindre presseur 4, de plus faible diamètre, disposé latéralement et au-dessus d'un cylindre extracteur 5,de plus grand diamètre, et perforé (les perforations étant schématisées en 6), la pression entre les deux cylindres pouvant être rendue reglable à volonté. Ces deux cylindres et leurs accessoires pourront être établis avantageusement selon les dispositions du brevet français susrappelé. Ils seront munis de dents ou autres moyens tels que 7,pour faciliter l'entraînement et assurer la compression de la matière à traiter, vers l'intervalle séparant lesdits cylindres,intervalle de largeur variable de même que la pression de compression,obtenue à partir de contrepoids ou autres moyens,notamment élastiques.L'entraînement en rotation aura lieu à l'aide de tous moteurs électriques ou autres, avantaaeusement reglables,notamment dans le but qui a être indiqué. Sur la figure 1, on a montré schématiquement, en 5C, un poids propre à exercer la pression désirée à l'aide d'un système de câble 51 agissant sur l'axe du cylindre presseur 4, tous autres moyens pouvant être adoptés. L'évacuation du jus extrait aura lieu, soit en dessous du cylindre perforé, par passages successifs à travers les perforations, soit de préférence latéralement, c'est-à-dire en bout dudit cylindre. Le jus est notamment reçu par des goulottes 8 (telles que représentées sur le premier cylindre supérieur de la figure 1), des cloisonnements 9 (tels que représentés sur le deuxième cylindre de cette figure), oupar tous autres moyens, ledit jus recueilli étant ensuite amené à s'écouler par exemple dans une gouttière inférieure 10 d'où il peut être évacué par pompage ou tous autres moyens. Pour la clarté de l'exposé, on a reproduit sur la figure 3 la vue latérale du dispositif à cylindres jumelés 4 et 5 du genre de celui du brevet antérieur. On voit les perforations du cylindre 5 en 6, et les goulottes d'extraction du jus en 8, goulottes dont le fond est incliné par rapport à l'axe du cylindre, contre un cône 53, de sorte que le jus soit évacué latéralement vers la gouttière réceptrice 10, accédant à un conduit 54 d'où il est repris par les moyens de pompage décrits elw I cn référence à la figure 1. Les moteurs d'entraînement ryiindrs 4 e sont visibles en 55, 56 (tous autres moyens d'entraînement, éventuellement à partir d'un même moteur,peuvent être prévus). Disposant d'un tel ensemble ou de tout autre y assimilable, on assure l'alimentation en matière traitée de façon telle, c'est-à-dire on agit de façon telle, sur les paramètres dont dépend ladite alimentation, que ladite matière se présente, au-dessus des cylindres jumelés de chaque étage,suivant un lit de hauteur déterminée et réglable , par exemple dans un couloir d'alimentation ou trémie tel que 12, et on prévoit des moyens introducteurs ou d'arrosage 13 pour ramener, au-dessus de ce lit, au moins une partie du jus recueilli à l'étage suivant, de sorte que ce jus puisse ruisseler à l'intérieur du lit de matières et y exercer l'action de ruissellement ou de percolation cherchée. Du fait de cette disposition, l'extraction du jus sucre à chaque étage est double : elle s'effectue vers l'étage suivant à la fois par percolation et par extraction sous pression. Les paramètres sur lesquels on agit pour réaliser u tel fonctionnement sont en particulier les vitesses de rotation des cylindres presseurs 4, 5, leur écartement, la pression exercé entre ces cylindres, la hauteur des dents 7. Considérant par exemple d'abord l'étage supérieur, on voit sur la figure 1 que les matières amenées par la chaîne 3 forment un lit il dans la trémie 12 de largeur convenable, trémie qui, avantageusement, est disposée de façon que sa base surmonte une portion périphérique AB notable du cylindre extracteur perforé 5. Dans ces conditions, l'extraction du jus vers la gouttière d'éva- cuation 10 se fait de deux manières a) tout d'abord, sous l'effet du jus venant de l'étage inférieur et réintroduit par pulvérisation ou arrosage en 13, la matière est imbibée partiellement par ce dernier qui, en outre, ruisselle à l'intérieur du lit 11 tout en s'enrichissant en sucre et se dirige vers la portion AB du cylindre perforé 5 ; une partie notable de ce jus enrichi pénètre ensuite dans les perforations 6 dudit cylindre et se dirige ensuite, toujours par gravité, vers la gouttiere 10, d'où un conduit 60 l'évacue b) par ailleurs, la matière se trouve comprimée et entraînée à la base du couloir 12, entre les deux cylindres 4 et 5, ce qui tend à provoquer l'extraction du jus imbibant ladite matière, et contribue également à évacuer une partie du jus de ruissellement, le tout étant, ici encore, évacué par la gouttière 10. A l'étage suivant, les mêmes phénomènes se produisent. I1 est à noter en outre que la matière fibreuse reçue dans cet étage a été comprimée par le passage entre les cylindres 4, 5 du premier étage, de sorte que l'action d'imbibition par le jus réintroduit en 13 est particulièrement efficace, puisque la ma tière,ayant éte comprimée, se comporte un peu comme une éponge qui tend à reprendre sa forme première en s'imbibant de liquide. Finalement, on voit qu'il y a bien dans chaque etage des phénomènes combines d'imbibition, de percolation et extraction par pression, le jus total recueilli dans la gouttiere réceptrice 10 provenant à la fois du jus percolé ayant traversé les per formations dans la zone AB et du jus extrait par pression et ayant traversé également lesdites perforations, le tout s'écoulant par les goulottes 8 ou 9 vers la gouttière réceptrice 10. Pour l'alimentation des distributeurs ou arroseurs 13, on a recours à des systèmes de pompage. C'est ainsi que pour le premier étage, on a représenté sur la figure 1, une pompe 14 interposée dans un circuit 15 reliant audit distributeur la gouttière 10 de l'étage suivant. Pour le deuxième étage, on a représenté une pompe 16 interposée sur un circuit 17 lié à la gouttière 10 du troisième étage. Enfin, dans le quatrième étage (qui est supposé ici être le dernier), où l'on peut se contenter d'arroser en 13 avec de l'eau venant d'un conduit 19, le jus recueilli est renvoyé dans le troisième étage, par une pompe 20 et un circuit 21, 22. Bien entendu, entre deux étages successifs, on prévoit les mêmes éléments de trémie 12 que prévus plus haut pour le premier étage, avec des parois 18 pour guider les matières à la sortie des cylindres. Avantageusement, pour faciliter la diffusion, on prévoira des dispositifs de préchauffage 22 pour le jus réinjecté. Enfin, la bagasse recueillie à la sortie du dernier étage, par une trémie 23, sera de préférence soumise, après transport en 24, à un nouveau broyage dans un broyeur extracteur, tel que représenté en 25. Dans cet appareil, le jus que l'on peut encore recueillir en 26 sera réinjecte dans le circuit, par exemple dans le troisième étage, comme représenté par la pompe 27 et le circuit 28. Pour assurer le maintien de la hauteur h convenable dans chaque étage, on a recours à tous moyens appropriés tels que des détecteurs de niveau 29, réglables en position, de types connus, comme par exemple des palpeurs, des électrodes ou des cellules photo-électriques, ou des émetteurs à ultra-sons, ou de petites hélices dont la rotation se trouve ou non contrariée, lesquels moyens command ront des dispositifs électriques, ou pneumatiques, ou hydrauliques de types connus agissant sur les paramètres dont dépend ladite hauteur h, c'est-à-dire notamment sur la vitesse de rotation des moteurs commandant les cylindres, sur l'écartement de ces cylindres, ou sur l'importance de la pression qu'ils exercent, donc en vue d'augmenter ou de diminuer le débit de matière passant entre lesdits cylindres et, partant, de modifier la hauteur h pour qu'elle reste à peu près constante à la valeur choisie. On obtient de toute façon un ensemble dans lequel le jus recueilli dans les diverses gouttières 26 va en s'appauvrissant. Le jus le plus riche est donc celui recueilli dans la gouttière 10 du premier étage. I1 sera prelevé en 60 pour aller vers les appareils de stockage. Un tel ensemble présente de nombreux avantages par rapport aux installations et procédés existants, notamment celui de permettre de procéder à un enrichissement progressif des jus et ce de façon précise. sur la détermination de la hauteur h la plus favorable, le techni@i@n procédera ?; de essais en fonction des dimensions des cylindres extracteurs es de s vitesses de rotation les plus convenables. titre d'exer,ple, par des clindres extracteurs 5 de l'ordre de 1,50 m de dienctre, coopérant avec des cylindres presseurs ie diamètre moitié, on pourrait adopter, pour la hauteur h, ainsi que pour la vitesse V desdits cylindres, les valeurs approximatives suivantes h = 1,50 m, V = 1 tour/minute, La longueur axiale desdits cylindres serait par exemple de 3 m. I1 est entendu qu'un tel exemple n'est aucunement limitatif. La disposition superposée des quatre étages ou davantage n'est pas non plus imitative, car il est bien entendu au'on pourrait par exemple prévoir seulement deux étages superposés et deux autres étages superposés, reliés ensemble par des moyens transporteurs. La figure 2 montre une telle variante de réalisation comportant par exemple deux fois quatre étages de cylindres presseurs reliés entre eux par des moyens transporteurs tels que 30. On peut en outre prévoir, si on le juge utile, des réchauffeurs tels que 57, à l'entrée ou entre les groupes d'étages. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de realisation qui ont été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Installation pour l'extraction de liquides imprégnant certaines matières fibreuses ou spongieuses, notamment pour l'extraction des jus sucrés de la canne à sucre, caractérisée par le fait qu'elle comprend plusieurs étages successifs, notamment superpo sés, constitués chacun par un cylindre perforé et un cylindre extracteur, notamment de plus faible diamètre, s'appuyant avec pression sur ce dernier et latéralement à lui, avec éventuellement des palettes d'entralnement, que des couloirs d'alimentation sont prévus pour guider la matière à traiter de l'un à l'autre des étages successifs, en distribuant celle-ci sur la surface supérieure du cylindre perforé de sorte que le jus ruisselant à travers ladite matière puisse pénétrer dans les perforations dudit cylindre et rejoindre, à sa base, le jus provenant de l'extraction par pression, et qu'enfin des moyens, d'un type en soi connu, sont prévus pour introduire, en amont de chaque étage, du jus provenant d'un étage inférieur, notamment de l'étage suivant, une arrivée d'eau de lavage pouvant en outre être prévue dans au moins un étage inférieur. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que des moyens sont prévus pour régler la hauteur de la matière se trouvant distribuée au-dessus de chaque étage à une valeur h suffisante pour que le jus réintroduit à l'autre étage ait le temps de réimbiber la matière et d'assurer un ruissellement et une percolation convenables vers le cylindre perforé dudit étage. 3 - Installation selon les revendications 1 et 2, caracteri- sée par le fait que le jus ayant traversé les perforations du cylindre perforé de chaque étage est recueilli en bout du cylindre, de sorte que le couloir d'alimentation dudit étage puisse se poursuivre librement, après passage entre les deux cylindres de cet étage,vers l'étage suivant. 4 - Installation selon les revendications 1 et 2, caractérisee par le fait que les moyens pour permettre de régler la hauteur du lit de matière en traitement dans les étages successifs agissent sur l'un des facteurs dont dépend la vitesse de progression de la matière. 5 - Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que lesdits moyens agissent sur la vitesse des cylindres. 6 - Installation selon les revendications 4 et 5, caractéri sée par le fait que lesdits moyens comportent un palpeur suivant le niveau supérieur de la matière et réagissant sur la vitesse des cylindres. 7 - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux séries d'étages superposés, reliés l'un à l'autre par des moyens transporteurs (figure 2).