Brevet FR2355460A1 — publié le 19780120

La présente invention concerne un nouveau procédé de fonte de sucre pour ltobtention de sirop, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. Divers procédés ont jusqu'à ce jour été présentés, sans apporter toutefois entière satisfaetion. Selon premier procédé, le sucre était disposé dans un récipient où l'on introduisait de l'eau qui solubilisait une partie du sucre, lesirop ainsi obtenu étant récupéré puis reversé sur le sucre restant, et ainsi de suite jusqu'à solubilisation aussi complète que possible du sucre; un tel procédé est tout à fait incompatible avec les productions industrielles. Un autre procécé de fonte du sucre a été proposé, communément dénommé "fonte continue". Dans ce procédé, le sucre est mélangé à de l'eau chaude, et le sirop est entraîné au cours de sa formation par un mélangeur à vis; un tel procédé nécessite un réajustement de la température et de la teneur en eau, la température maximale atteinte étant de l'ordre de 60 à 700 C. Un procédé assez proche est également utilisé où le sucre est introduit dans une cuve avec de l'eau chaude, un brassage mécanique - étant prévu; là encore il convient de réajuster ultérieurement Ia teneur en eau Bien entendu, et en raison précisément de cette température de 60 à 709 C, le sirop obtenu est fréquemment le siège de contamination et de fer mentation, d'où la nécessité de prévoir une pasteurisation ultérieure. En outre, ce procédé travaillant en continu, cela signifie qu'il faut avoir du sucre. et de l'eau stockés en grande quantité, l'eau devant en outre être conservée à température constante; un tel résultat est très difficile à obtenir, surtout compte tenu de l'importance des quantités stockées.Il est bien évident que dans ces conditions, le sirop n'est pas obtenu avec une grande précision dans sa composition. I1 convient également de signaler que le sirop est acidulé à la sortie du processus de fonte, alors que sa température est de l'ordre de 60 à 700C, ce qui conduit inévitablement à une inversion du saccharose avec transformation en glucose et en lévulose; cette inversion qui se produit à eause de l'acidulation est accélérée par la température élevée à laquelle ladite acidulation s'effectue. On a trouvé à remédier à ces différents inconvénients grâce au procédé selon la présente invention. De façon tout à fait inattendue, il a été remarqué qu'à condition de respecter certaines valeurs de température, et certaines durées, il était possible d'obtenir unsirop d'une composition très précise, d'une grande pureté, exempt de toute fermentation, sans qu'il y ait inversion de saccharose pendant sa phase d'élaboration, l'acidulation n'intervenant qu'ultérieurement et à une température de l'orde de 18 - 200C. Plus précisément, le présent procédé de fonte de sucre pour l'ob- tention de sirop, du type où le sucre est introduit dans de l'eau sous agitation, est notamment remarquable en ce que la température du sirop toujours sous agitation et progressivement enrichi en sucre est portée, après adjonction de la totalité du sucre, à plus de 1000 C, et préférentiellement aux environs de 1050 C, les quantités initiales d'eau et de sucre étant prédéterminées. Avantageusement cette température de 1050C est obtenue grâce à de la vapeur d'eau injectée sous pression. Cette vapeur permet la montée en température du sirop, l'agitation de ce dernier, l'apport d'eau nécessaire au sirop pour aboutir à une teneur en sucre désirée. Ce dernier résultat est notamment dû au fait que les divers paramètres (quantités et température de l'eau et du sucre, pression et température de la vapeur) sont constants, d'où une grande précision quant à la composition du sirop obtenu. La présente invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé, du type comprenant un système d'alimentation à quantités prédéterminées en suer et en eau, une cuve où s'effectue la fonte, un système de filtration et un système de refroidissement, ledit dispositif étant notamment remarquable en ce que ladite cuve est munie de moyens permettant d'é lever la température du sirop à plus de 1000C. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre faite en regard des figures données à titre indicatif et nullement limitatif parmi lesquelles - la figure 1 représente schématiquement le dispositif utilisé dans la présente invention - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un élément du dispositif de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Selon une caractéristique de l'invention, l'une des étapes du procédé de fonte du sucre consiste en un chauffage à une température largement supérieure à celle communément utilisée jusqu'à ce jour. Préférentiellement, cette température est légèrement supérieure à 1000 C, et se situe avantageusement aux environs de 1050 C. Grâce à cette température élevée le sirop obtenu sera d'une grande pureté bactériologique, contrairement aux procédés traditionnels. De façon très simple, cette montée en température est réalisée par injection de vapeur. Le procédé selon la présente invention comprend les étapes suivantes tout d'abord, on introduit dans la cuve où le sirop est élaboré la totalité d'une quantité prédéterminée d'eau à 60 - 800 C, puis l'on injecte de la vapeur jusqu'à ce que la température de liteau soit de l'ordre de 90 à 950 C. A ce moment, on commence à introduire progressivement le sucre, tout en maintenant l'agitation de l'eau; cet apport de sucre fait descendre la température du mélange jusqu'à 50 - 550C. Celle-ci s'élève ensuite à plus de 100 C grâce à l'injection de vapeur. Cette injection de vapeur correspond en fait à plusieurs fonctions; tout d'abord du fait qu'il s'agit de vapéur d'eau, la première fonction est le chauffage de l'eau dans un premier temps, puis du sirop qui est progressivement enrichi en sucre dans un second temps. De plus, cette vapeur est in jectée sous pression, d'où une deuxième fonction qui est l'agitation de l'eau, puis du sirop. Afin de réaliser une homogénèisation aussi parfaite que possible, on injecte la vapeur de deux façons, à savoir une ou des injections créant un mouvement tourbillonnaire de l'eau puis du sirop dans la cuve, et une injection vers le fond de la cuve tendant à soulever la masse de liquide situé dans la cuve et principalement le sucre qui, lorsqu'il est introduit dans la cuve a tendance à tomber au fond de ladite cuve.Il en résulte un brassage efficace et par suite une fonte, plus rapide du sucre. En outre cette injection de vapeur assure une troisième fonction, en évitant d'avoir à ajouter ultérieurement de l'eau de façon à réajuster la teneur en eau du sirop, alors que cette addition ultérieure est nécessai- re dans les procédés classiques. Cela est dû au fait, que, selon la présente invention , L'obtention de sirop se fait à partir de quantités prédéterminées de sucre et d'eau, dont la température est par ailleurs connue et constante de plus, la vapeur elle-meme est injectée à température et pression eonstantes. Ces divers paramètres étant constants, la quantité de vapeur qui se oondense lors de cette phase du procédé, est déterminable à l'avance; cette quantité, connue, ajoutée à des quantités prédéterminées de sucre et d'eau, permet d'aboutir à un sirop dont la teneur en eau et en sucre est parfaitement oonnue, d'où une précision dans le sirop inconnue à ce jour, et la suppression d'avoir à manipuler le sirop ultérieurement, en ajoutant notamment de l'eau. A titre d'exemple, on a réalisé un sirop dont la teneur en ma tière sèche est de 65 %; l'eau de ce sirop provient pour 82 % de l'eau initiale et pour 18 % de la vapeur injectée sous pression et se condensant dans la cuve. Le temps global de fonte du sucre et d'obtention de ce sirop est de 25 - 30 minutes environ. A la fin de la première étape du procédé, on est donc en présen ce d'un sirop homogène, dont la température est d'environ 1050 C, puis est abaissée et maintenue aux alentours de 90 à 950 C pendant un certain intervalle le de temps, suffisamment long pour aboutir à un sirop bactériologiquement pur, mais pas trop long pour éviter une inversica prematurée du saccharose en glu cose et lévulose. Il a été trouvé qu'un intervalle de 30 minutes était satis.fai.- sant, les dix premières minutes correspondant à diverses opérations subies par le sirop, telles que prefiltration, filtration, analyse au réfractomètre, et les vingt dernières minutes correspondant à une stabilisation du sirop. A la suite de cette stabilisation, le sirop doit être refroidi afin de retarder ladite inversion. Avantageusement, ce refroidissement s'effectue en deux étapes dont la première consiste à ramener la température du sirop aux environs de 600 , et dont la deuxième achève le refroidissement en délivrant un sirop de 15 - 200 C. Ce sirop pur et non inversé peut alors être stocké en vue de son utilisation ultérieure. Diverses variantes peuvent entre apportées au procédé ci-dessus décrit notamment au niveau du chauffage qui peut être obtenu autrement que par injection de vapeur. A titre d'exemple, on peut citer le chauffage de la cuve elle-même par la méthode du double fond par exemple, cette solution comporte toutefois le risque de surchauffe locale du sirop avec brunissement de ce dernier. Il en va tout autrement dans le chauffage par injection de vapeur qui laisse le sirop incolore et qui permet en outre de se passer d'agitateur mécanique en contact avec le sirop, ledit agitateur étant nécessaire dans le cas du chauffage externe de la cuve. Un mode de réalisation préférentielle du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention va maintenant être décrit, référence étant faite tout d'abord à la figure 1. Dans cette dernière sont représentés schématiquement les divers éléments constituant ledit dispositif, le trajet du sirop étant en trait plein, les circuits d'eau en trait tireté, et celui du sucre en pointillés. Des quantités prédéterminées. de sucre et d'eau chaude sont respectivement introduites dans le réservoir 1 et dans le ballon prédoseur 2, après quoi le mélange s'effectue de la façon ci-dessus décrite dans la cuve 3; le sirop à 1050C sort de ladite cuve et est alors dirigé vers un système de préfiltration 4 et de filtration 5, puis vers un réservoir de stabilisation 6. Ce dernier comprend un certain nombre de chicanes afin que la température du sirop soit uniforme pendant toute la durée de la stabilisation. Au cours de cette dernière, compte tenu de sa durée et de la température utilisée, les thermo-résistants sont éliminés, d'où l'obtention d'un sirop bactériologique.- ment pur, il est à noter également que le sirop est maintenu à 90 - 950 C au moins pendant 30 à 40 minutes environ, ce qui correspond à un cycle normal de pasteurisation; le sirop ainsi stabilisé est refroidi dans un système de refroidissement 7, avant d'être dirigé vers le lieu de stockage 15. Préférentiellement, le système de refroidissement 7 comprend deux étages. Un premier étage 8, ramène le sirop de 90 - 950 C à 60 - 650 C; le refroidissement se fait par un circuit d'eau arrivant en 9. L'eau sort en 10, à une température d1à peu près 600 Cet est éventuellement stockée dans le réservoir tampon 11 avant d'alimenter le ballon prédoseur 2 : l'eau du sirop est donc 11 eau de refroidissement de l'étage 8.Un deuxième étage 12 permet de sortir un sirop à 15 - 200C Susceptibled'ètre stocké Contrairement à ce qui se passe dans le premier étage 8, le refroidissement se fait dans un circuit à eau fermé 13, sur lequel est interposé un refroidisseur auxiliaire 14; ce dernier sera avantageusement alimenté en eau par la nappe phréatique, et cette eau qui ressortira du refroidisseur 14 pourra être renvoyée dans la nappe phréatique puisque sa température n'excéderapas 300C environ. Les figures 2 et 3 permettent de mieux voir la structure de la cuve 3 où s'effectue la fonte du sucre et d'où le sirop sort à 1050 C environ. Cette cuve 3, essentlellement èylindrique est alimentée en 16 par ie sucre stocké dans le réservoir 1 et en 17 par 1' éau provenant du ballon prédoseur et dont la température est de l'ordre de 600 C. Au sommet de la cuve est prévue une évacuation 18 des buées. Comme cela a déjà été mentionné, le chauffage et l'agitation sont obtenus grace à des injecteurs de vapeur d'eau. Préférentiellement, ces injecteurs sont au nombre de trois, disposés à 1200 , comme cela ressort mieux à la figure 3. Deux daces injecteurs référeneésljciOnt an mouvement tourbillonnaire dans la cuve grâce à leur buse 20. Le troisième injecteur 21, a sa buse 22 dirigée vers le fond de la cuve qui est alors munie d'un boîtier déflec teur 23. Ce dernier est notamment utile lors due l'introduction du sucre dont la tendance habituelle est de se rassembler dans le fond de la cuve; gracie au boîtier 23, le jet de vapeur issu de la buse 22 est réfléchi et renvoyé vers la partie supérieure de la cuve, entraînant ainsi le sucre éventuellement présent dans le fond de la cuve, et augmentant le brassage du sirop, d'où son homogénéisationv En outre, ce boîtier 23 permet de casser le vortex qui se crée lors de l'évacuation du sirop par la tubulure 24. Il est bien entendu queleas injecteurs peuvent être présents en plus grand nombre, mais ils auront de préférence la structure illustrée à la figure 2, c'est-à-dire une partie verticale, écartée de la paroi latérale de la cuve et, soit une buse sensiblement horizontale et créant le mouvement tourbillonnaire, soit une buse dirigée vers le fond de la cuve et créant le mouvement ascentionnel précité. REVENDICATIONS 1) Procédé de fonte de sucre pour 11 obtention de sirop, du type ou le sucre est introduit dans de l'eau sous agitation, caractérisé en ce que la température du sirop toujours sous agitation et progressivement enrichi en sucre est portée, après adjonction de la totalité du sucre, à plus de 100 C, les quantités et températures initiales d'eau et de sucres étant prédéterminées. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite température est obtenue par injection de vapeur d'eau, ladite injection commen çant préférentiellement avant le début de l'adjonction du sucre. 3) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite vapeur est injectée de façon à créer dans la cuve out se trouve le mélange eausucre, un mouvement tourbillonnaire. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite vapeur est également injectée vers le fond de la cuve de façon à créer un mouvement de soulèvement vertical du sucre qui a tendance à se rassembler dans le fond de ladite cuve. E) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vapeur est injectée a' température et à pression constantes de telle sorte qu'une partie prédéterminée de ladite vapeur se condense, les quantités et températures d'eau et de sucre étant elles-mêmes prédéterminées, la teneur finale en eau du sirop résultant alors de ladite quantité initiale d'eau, et de la partie de la vapeur se condensant. 6) Procédé selon l'une quelconque des-revendications 1 à 5, carac térisé en ce que la température du sirop est maintenue, après mélange et homogénéisation, aux environs de 90 - 950 C. 7) Procédé selon la revendication 6; caractérisé en ce que ladite température est maintenue pendant un intervalle de temps de 30 minutes environ. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pendant ledit intervalle de temps, ledit sirop subit les opérations suivantes éventuellement préfiltration, filtration, stabilisation, cette dernière opération correspondant à peu près aux deux tiers dudit intervalle. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites opérations sont suivies d'un refroidissement aihenant le sirop à une température de 15 - 200 C, ledit refroidissement s'effectuant préférentiellement en deux temps, un premier où la température est abaissée jusqutà 50 - 600 C, et un second où la température finale de 15 - 200 C est atteinte. 10) Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, et du type comprenant un système d'alimentation à quantités prédéterminées en sucre et en eau, une cuve où s'effectue la fonte, un système de filtration et un système de refroidissement, caraetérisé en ce que ladite cuve est munie de moyens permettant d'élever la température du sirop a plus de L000 C. 11) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens consistent en un ou plusieurs injecteurs disposés à l'intérieur de ladite cuve et alimentés en vapeur d'eau. 12) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits injecteurs sont au nombre de deux qui sont situés à l'écart de la paroi de la cuve et dirigés de façon à créer un mouvement tourbillonnaire du sirop dans ladite cuve. 13) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu' un troisième injecteur est prévu, dirigeant le jet de vapeur vers le fond de la cuve qui est alors munie d'un boîtier déflecteur recevant ledit jet et le réfléchissant vers la partie supérieure de ladite cuve. 14) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit système de refroidissement comprend un premier étage où le sirop est refroidi par un circuit d'eau, l'eau ainsi réchauffée étant destinée à approvisionner le système d'alimentation d'eau nécessaire pour l'obtention du sirop. 15) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit système de refroidissement comprend un second étage où le sirop est refroidi jusqu'à 15 - 200 C grâce à un circuit dteau fonctionnant en circuit fermé, 1'eau ainsi réchauffée à la sortie du second étage passant dans un refroidisseur auxiliaire avant d'être renvoyée à l'entrée dudit second étage. 16) Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit refroidisseur auxiliaire est aliménté en eau par la nappe phréatique.