Brevet FR2313959A1 — publié le 19770107

La présente invention concerne un procédé pour séparer des matières solides de suspensions dont la densité n'est que légèrement inférieure à celle de la matière solide. La séparation mécanique de colorants floculés de suspensions aqueuses, et de micro-organismes, tels que deys levures, des bactéries, des streptomycètes et des champignons, de leurs solutions de culture ou de leurs milieux de lavage, est difficile parce que la densité de telles substances est peine différente de celle de leurs suspensions ou solutions de culture. On sait séparer de telles substances dans des sépa rateurs. A cause de la faible vitesse de dépit des particules solides et de la sensibilité de la bouillie de matière solide formée a entre redispersée, on ne peut obtenir que des -concen- trations en matière solide de 16 % en poids au maximum dans de tels appareils. Le séchage thermique subséquent, par exemple dans des séchoirs à pulvérisation, nécessite beaucoup d'énergie à cause de la teneur en humidité élevée. Lors d'une filtration, il se forme, après peu de temps, un résidu imperméable, ce qui exige l'arrêt du-filtrage et le nettoyage du filtre. Quoiqu'on puisse éviter ce résidu en ajoutant un adjuvant de filtration approprié, cet adjuvant doit être éliminé de la matière solide dans une deuxième étape de séparation, et en outre, le séchage thermique est requis également après la filtration. Dans les recherches qui l'on conduite à la présente invention, la Demânderesse se proposait de fournir un procédé en continu pour séparer, à l'aide de moyens mécaniques, les matières solides décrites- précédemment de leurs suspensions ou solutions de culture, avec un taux de concentration élevé, afin de réduire au minimum le séchage thermique consommateur d'énergie. La Demanderesse a trouvé un procédé caractérisé en ce qu'on amène la suspension, en continu, à un anneau liquide maintenu dans le champ d'accélération d'une centrifugeuse, on la sépare, en un temps de séjour de 10 à 500 secondes et a une accélération de 2000 à 10 000 g,en une phase riche en matière solide et une phase liquide, et on transporte la phase riche en matière solide, sous la forme d'une masse fluide, à une vitesse de transport moyenne de 0,1 à 5 cm/s, le long de la paroi de la centrifugeuse en sens contraire du champ d'accélération, de façon à former un barrage à anneau liquide. Pour séparer de petites particules ayant un diamètre de 0,5 à 5 Fm, dont la densité ne se distingue que très peu de celle de la suspension ou solution de culture, on a besoin d'une accélération de 2000 à 10 000 g, de préférence de 3000 à 5000 g, on assure ainsi un degré de séparation suffisant de la suspension chargée. Afin d'obtenir un degré de séparation élevé de la matière solide et d'éviter sa redispersion, il faut retirer la bouillie de la phase liquide avec beaucoup de précaution et en maintenant le champ d'accé lération centrifuge.On peut satisfaire à ces exigences en ajustant le niveau de la phase liquide et l'épaisseur du cylindre creux formé par le liquide dans le champ d'accélération de telle manière que la pression du liquide dans le champ'd'accélération appuie le transport de la matière solide en direction de la décharge. De plus, la vitesse de décharge de la matiere solide doit être ajustée de telle manière qu'il y ait formation d'un anneau de matière solide comme barrage solide entre l'anneau liquide et l'orifice de décharge de la matière solide. Un tel anneau de matière solide peut être formé en transportant la phase riche en matière solide, à une vitesse de transport moyenne de 0,1 à 5 cm/s, le long de la paroi de la centrifugeuse et en sens ooiraire du champ d'accélération. En outre, à cette vitesse de transport on évite de façon sure la redispersion de la matière solide.On peut renforcer la retenue du liquide et la formation de l'anneau de matière solide par une inclinaison correspondante de la paroi de la centrifugeuse à l'encontre du champ d'accélération. Le temps de séjour de la suspension dans l'appareil de séparation est de 10 à 500 secondes, de préférence de 50 à 150 secondes. Le procédé peut être effectué à contre-courant ou à courants parallèles. Dans le dernier cas, cependant, il faut recueillir la phase liquide en un point situé avant l'anneau de matière solide, tandis que lorsqu'on opère à contre-courant un dispositif de trop-plein est suffisant. On peut décharger la phase riche en matière solide en réduisant le champ de gravitation soit par la forme conique d'une zone de décharge soit par un barrage ou un dispositif analogue; mais on peut également munir ltorifice de déchargé d'une fente annulaire réglable mécaniquement ou hydraulique ment-, ou d'un anneau de buses muni de buses interchangeables, ce qui permet de régler à volonté la quantité déchargéede la phase riche en matière solide a l'endroit de I1 accéléra- tion maximale. Les exemples suivants illustrent l'invention, les poucentages étant indiqués en poids. EXEMPLE-1 : On amine 1500 l/h d'une solution de culture d'une fermentation, ayant une teneur en matière solide de 1 %, à un récipient de décantation, et on les soumet, pendant 130 secondes, a un champ d'accélération de 3500 g La vitesse de transport moyenne de la phase riche en matière solide est de 0,2 cm/s. On prélève du récipient de décantation une phase concentrée d'une teneur en matière solide de 20 %. La phase liquide recueillie contient 0,07 % de matière solide. EXEMPLE 2 : A partir d'une étape de concentration préliminaire, on amène, par heure, 1000 1 d'une solution de culture ayant une teneur en matière solide de 8 % a un récipient de décantation, et on les soumet pendant 150 secondes a un champ d'acce- lération de 4000 g. La vitesse de transport moyenne de la phase riche en matière solide est de 0,7 cm/s. On prélève du récipient de décantation une phase concentrée d'une teneur en matière solide de 35 %. La phase liquide contient 0,9 % de matière solide. Les figures 1 a 4 des dessins annexés montrent des vues schématiques d'appareils destinés à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Dans les dessins ci-joint, la figure 1 montre une centrifugeuse a chambre de centrifuga tion de forme cylindrique et conique, la figure 2 montre -une centrifugeuse a chambre de centrifuga tion de forme conique, la figure 3 montre une centrifugeuse & chambre de centrifuga tion de forme cylindrique, la figure 4 montre une centrifugeuse a chambre de centrifuga tion de forme conique, connectée a un dispositif de concentration préliminaire. Le boîtier (1), qui peut avoir une forme cylindrique/ conique, conique ou cylindrique, est muni d'une vis transporteuse (2) rasant la paroi. Le noyau (i) de la vis transporteuse est muni d'un orifice d'amenée (4). On alimente en suspension la chambre de centrifugation, formée par le boîtier (1) et la vis transporteuse (2), par l'amenée (4) et les orifices (8). (9) représente l'arbre d'entraînement de la vis transporteuse (2). On peut ajuster le niveau de décharge pour l'orifice de décharge (5) de la phase liquide, c'est-à-dire, le niveau du liquide dans la chambre de centrifugeage, au moyen de l'anneau (10). Conformément à l'invention, l'orifice de décharge (3) de la phase riche en matière solive est au-dessous du niveau de la phase liquide (12).Afin de retenir le liquide, il faut effectuer le procédé de telle manière qu'un anneau de matière solide (11) forme un barrage devant l'orifice de décharge (3). Au lieu de l'anneau de matière solide (11), la centrifugeuse peut être munie à l'orifice de décharge de matière solide d'un disque d'étranglement (6), à l'aide duquel on peut régler la quantité de décharge de la matière solide. Au lieu du disque d'étranglement (6), on peut également utiliser un anneau de buses muni de buses interchangeables (non représenté). Tandis qu'on amène la phase riche en matière solide, obtenue par exemple à partir de la- solution de culture d'une fermentation, à-une installation de séchage ou à un autre traitement ultérieur, on peut recycler la phase liquide vers la fermentation. Dans une variante d'exécution du procédé de l'invention, représentée dans la figure 4, on concentre préalablement la matière solide à séparer dans un séparateur (13). On concentre le liquide ayant une teneur en matière solide de 1 à 3 % et amené au séparateur (13) par la conduite (14) jusqu'à une teneur en matière solide de 6 à 8 %, et on transporte alors ce liquide, par la conduite (15) à la centrifugeuse, oti il est concentré à une teneur de 22 à 25 %. La phasme liquide quittant la centrifugeuse (16) contient encore de 0,07 à 1 % de matière solide, et on la recycle vers le séparateur (13) par les conduites (17) et (14). On décharge la phase liquide du Sépara- teur (13), qui contient de O à Ode matière solide, par la conduite(l8). REVENDICATION Procédé de séparation de matières solides de suspensions dont la densité n'est que très légèrement inférieure à celle de la matière solide, procédé caractérisé en ce qu'on amène la suspension en continu, a un anneau liquide maintenu dans le champ d'accélération d'une centrifugeuse, on la sépare, en un temps de séjour de 10 a 500 secondes et à une accélération de 2000 à 10 000 g, en une phase riche en matière solide et une phase liquide, et on transporte la phase riche en matière solide, sous la forme d'une masse fluide, à une vitesse de transport moyenne de 0,1. à 5 cm/s, le long de la paroi de la centrifugeuse en sens contraire du champ d'accélération, de façon à former un barrage à l'anneau liquide.