Brevet FR2496410A1 — publié le 19820625

La présente invention se rapporte à un procédé pour produire un aliment pour un animal à partir de matière de betterave, et plus particulièrement de tranches de betterave à sucre extraite et de peaux de betterave. Pendant la production de sucre à partir de betteraves à sucre, les betteraves amenées à la sucrerie par les fermiers sont initialement lavées pour retirer la terre et autres contaminations qui adhèrent à leur surface et elles sont subséquemment découpées en tranches. On sait bien retirer la couche externe des betteraves à sucre lavées avant qu'elles ne soient coupées en tranches afin d'obtenir un rendement accru de sucre en comparaison au rendement obtenu par le procédé de lavage traditionnel ci-dessus mentionné. Les betteraves à sucre coupées en tranches sont alors extraites avec de l'eau pour former un jus de sucre qui est alors travaillé, habituellement sous forme de sucre cristallin. L'étape d'extraction peut être effectuée dans un extracteur comprenant une auge inclinée et deux convoyeurs à vis rotatifs ou plus qui sont montés dans l'auge de façon que les tranches de sucre introduites dans cette auge à son extrémité inférieure soient entraînées vers son extrémité supérieure à contre-courant avec l'eau qui est introduite dans l'auge à son extrémité supérieure et qui après avoir été enrichie en sucre, est évacuée de l'auge à son extrémité inférieure sous forme d'un jus de sucre. Les tranches extraites de sucre qui peuvent être appelées pulpe de betterave et qui représentent le résidu laissé quand la proportion majeure de sucres et sels solubles a été retirée par suite de l'extraction, sont habituellement comprimées afin d'augmenter la teneur en matières sèches à une valeur comprise entre environ 11% et 21% en poids selon la presse utilisée. En ajoutant, à la pulpe, un produit chimique tel que A12(S04)3, la teneur en matièressèchespeut être encore accrue de 1 - 2%. La pulpe de betterave comprimée peut être utilisée comme aliment pour ruminant soit directement ou après ensilage. Comme la pulpe de betterave comprimée a encore une teneur relativement élevée en humidité, il n'est pas pratique de l'expédier sur de longues distances. Par conséquent, si on doit l'utiliser en des emplacements qui sont éloignés de la sucrerie, on la sèche habituellement. Le produit ainsi obtenu est commercialisé dans certains pays sous la marque déposée "Pulpetter". Il est possible d'ajouter b lamélasse à la pulpe de betterave séchée et un produit ainsi obtenu est commercialisé dans certains pays sous la marque déposée "Kosetter". Les deux produits sont appropriés comme aliments pour ruminant. Aussi bien la compression que le séchage de la pulpe comprimée consomment de l'énergie et par suite de l'augmentation continue du prix de l'énergie, il est de plus en plus nécessaire de trouver un procédé à faible énergie pour produire ln aliment pour animal ayant une faible teneur en eau, à partir de ifatières de betterave Cette nécessité est rem-plie par le procédé selon l'invention qui est caractérisé en ce que la matière de betterave est soumise à une hydrolyse acide à une tempé- rature élevée et à une pression élevée et en ce que la matière ainsi traitée est séparée en une fraction liquide qui est alors neutralisée et évaporée pour former un aliment pour animal ayant une faible teneur en humidité, et une fraction solide. La présente invention est basée sur la découverte que les matières de betterave, comme la pulpe et la peau de betterave, contiennent plusieurs polymères, comme la pectine et les pentosannes, quil,à une température élevée et une pression élevée3 peuvent être hydrolysés par l'acide pour former un hydrolysat liquide facile à évaporer pour former un produit qui est semblable à la mélasse et qui a une forte teneur en matières sèches, par exemple de l'ordre de 60%. La présente invention est également basée sur la découverte que quand les produits hydrolysés en ont été retirés, la fraction solide est facile à comprimer afin d'obtenir une teneur en matière sèches supérieure à 30%, c'est-à-dire considérablement supérieure à la valeur de 22-23% qui est la teneur maximum en matière sèches que l'on peut obtenir par le procédé selon l'art antérieur compre- nant l'addition de produits chimiques. Cependant, il faut noter que la fraction solide, sans être comprimée,est adaptée à la production de glucose par hydrolyse parce que la quantité relative de cellulose dans la matière première a été considérablement accrue par suite de l'enlèvement des produits hydrolysables. Pendant l'étape d'hydrolyse acide, la matière première est de préférence chauffée à une température de -1650C et mieux de l'ordre de 1301C. Le chauffage est de préférence effectué par injection de vapeur. Il est préférable d'effectuer l'hydrolyse à une pression comprise entre 100 et 920 kPa et mieux entre 300 et 150 kPa. - L'acide utilisé est de préférence un acide inorga- nique fort tel que l'acide sulfurique, l'acide phosphorique et l'acide chlorhydrique. La matière de betterave est de préférence imprégnée d'acide à la température ambiante et à la pression atmosphérique, c'est-à- dire avant de la chauffer à une température élevée et de la mettre sous pression. La présente invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un mélangeur pour former un mélange de la matière de betterave et de l'acide, un hydrolyseur qui est connecté au mélangeur et qui comprend un moyen pour établir une pression superatmosphérique dans l'hydrolyseur, un moyen pour chauffer le contenu de l'hydrolyseur et un moyen pour évacuer la matière traitée de l'hydrolyseur, le dispositif comprenant de plus un moyen pour séparer la matière traitée en une fraction liquide et une fraction solide et un moyen pour neutraliser.et évaporer-cette fraction liquide. Le dispositif selon l'invention peut également comprendre un récipient de détente de pression qui est monté dans un conduit reliant l'hydrolyseur au moyen pour séparer l'hydrolysat en une fraction liquide et une fraction solide. Le moyen pour établir une pression superatmosphé- rique dans l'hydrolyseur peut comprendre un cône monté à l'emplacement o le mélange de la matière première et de l'acide est introduit dans l'hydrolyseur, sous pression. Le mélangeur se compose de préférence d'une auge o sont montés deux arbres parallèles pourvus de pales en forme d'hélice capables de mélanger simultanément la matière de betterave avec l'acide et de faire avancer le mélange d'une extrémité de l'auge vers l'extrémité opposée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel - la figure unique illustre schématiquement un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif illustré comprend un mélangeur 1 qui peut être d'un type comprenant une auge o sont montés deux arbres rotatifs et horizontaux ayant des pales qui sont capables de mélanger la pulpe de betterave et un acide tel que l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, ou l'acide chlorhydrique, et de déplacer le mélange d'une extrémité de l'auge vers l'extrémité opposée. De la pulpe de betterave ayant une teneur en matièressèchespar exemple 2 2496410 de 12 à 16% et de l'acide sulfurique dilué et chauffé sont introduits dans l'auge 1 à son extrémité, par un moyen d'alimentation 2, 3, respectivement. La matière imprégnée passe dans un hydrolyseur 5 au moyen d'un convoyeur à vis 4. La matière est pressée contre un cône 6 qui est monté dans l'hydrolyseur 5, ce cône exerçant une contre-pression qui est légèrement supérieure à la pression superatmosphérique qui doit être établie dans l'hydrolyseur 5. L'hydrolyse est de préférence effectuée à une pression superatmosphérique pouvant atteindre 810 kPa et pendant 10 minutes si la pression est élevée et pendant un temps plus long à une pression plus faible. Le mélange contenu dans l'hydrolyseur est chauffé par injection de vapeur à travers des tubes 7 d'injection de vapeur. Par une vanne appropriée 8, par exemple une vanne rotative à bille du type utilisé dans l'industrie de la cellulose, la matière hydrolysée passe dans un récipient 9 de détente de pression o la pression est réduite à la pression atmosphérique avec production de vapeur qui est évacuée par un tube 10 et qui éventuellement est utilisée ailleurs dans le dispositif décrit. La matière hydrolysée dont la pression est détendue est pompée du récipient 9 par un conduit 11 et sur un filtre 12 tel qu'un filtre à bande, o le produit hydrolysé est filtré pour former une fraction solide et une fraction liquide. La fraction liquide est transférée à un récipient de neutralisation 14 par un conduit 13. Une base comme une solution de CaCO3, de la chaux, une solution de Na2C03 ou une solution de NH3 est introduite dans le récipient de neutralisation 14 par un conduit 15. Après neutralisation à un pH de l'ordre de 6, la matière liquide passe par un conduit 16 jusqu'à un filtre 17 sur lequel les solides sont retirés. Subséquemment, l'hydrolysat filtré et neutralisé passe par un conduit 18 vers un évaporateur à plusieurs étages 19 o l'hydrolysat est évaporé pour augmenter sa teneur en matièressèches à environ 60%. Le 2 2496410 produit liquide ainsi obtenu est évacué par un conduit 20 et est utile comme aliment pour un ruminant pour remplacer la mélasse obtenue dans la production du sucre à partir de betteraves à sucre ou de canne à sucre. La fraction solide contient ordinairement plus de % de solides organiques et elle est adaptée à une utili- sation comme matière première dans les deux procédés qui suivent. Ainsi, la matière extraite peut être neutralisée et séchée comme de la pulpe de betterave non traitées Cependant, l'énergie requise par kilogramme de produit séché est bien plus faible que dans un procédé o la pulpe non traitée est séchée du fait de la teneur considé- rablement accrue en matières sèches. A1!krnativement, la fraction solide peut être chauffée à une haute température, par exemple entre 200 et 250'C. L'acide toujours présent dans la matière comprimée forcera la cellulose de la matière de betterave traitée à être convertie en glucose. Le glucose ainsi obtenu peut être converti en éthanol par fermentation et l'éthanol produit peut être récupéré sous -lormie pure par distillation La présente invention sera mieux illustrée par l'exemple qui suit: Exemple Des tranches de betterave extraite ayant une teneur en matières sèches organiques de 15% et une tempéra- ture de 650C ont été introduites dans un mélangeut à raison de 80 kg par heure, Une solution d'acide sulfurique à une concentration de 25%6 (poids/poids) et une température de 900C a été introduite dans le mélangeur à raison de 3,55 kg par heure. Les deux matières ont été intimement mélangées et le mélange a alors été introduit dans un hydrolyseur thermiquement isolé o le mélange a été chauffé à 1310C et maintenu à cette température pendant minutes. Le mélange ainsi traité a continuellement passé dans un récipient de détente o la température a été réduite à environ 1000C. La masse hydrolysée a alors été introduite sur un filtre à bande à raison di environ 92 kg par heure pour retirer la partie liquide de la masse.. La fraction solide obtenue des 92 kg de la masse hydrolysée représentait environ 17,6 kg ayant une teneur en matières sèches d'environ 32%. La matière liquide séparée avec l'eau de lavage atteignait environ 90 kg contenant environ 6,3 kg de matière organique dissoute. Ce liquide a été neutralisé, filtré et évaporé. Le produit liquide ainsi obtenu avait typiquement les données qui suivent Teneur en matières sèches, % 57,6 Cendresà 1500C, % 13,0 Cendresà 10500C, % 11,8 Sucres réducteurs (MUller) %/100 substance sèche 20,5 Acides uroniques et pentoses, déterminés par conversion en furfural, 9%/100 substance sèche environ 50 Hexoses (déterminés par voie enzymatique) %/100 substance sèche environ 2,5 Acide acétique (déterminé par voie enzymatique) %/100 substance sèche 0,8 Acide formique (déterminé par voie enzymatique) %/100 substance sèche 0,03 8 2496410 R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé de production d'un aliment pour animal à partir d'une matière de betterave, caractérisé en ce que ladite matière de betterave est soumise à une hydrolyse acide à une température élevée et à une pression élevée et en ce que le produit hydrolysé est séparé en une fraction liquide qui est subséquemment neutralisée et évaporée pour former un aliment pour animal ayant une faible teneur en humidité, et une fraction solide. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrolyse acide précitée est effectuée à une température comprise entre 100 et 1650C. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que l'hydrolyse acide précitée est effectuée à une pression comprise entre 100 et 920 kPa. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la matière de betterave précitée est imprégnée d'acide à la température ambiante et à la pression atmosphérique. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séparation du produit hydrolysé précité en une fraction solide et une fraction liquide est effectuée par filtration sur un filtre à bande. 6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière première utilisée est choisie dans un groupe consistant en tranches de betterave à sucre extraite et peaux de betterave à sucre. 7.- Dispositif pour la production d'un aliment pour animal à partir d'une matière de betterave, caractérisé en ce qu'il comprend un mélangeur (1) pour former un mélange de la matière de betterave et d'un acide, un hydrolyseur (5) qui est relié audit mélangeur (1) et qui comprend un moyen (6) pour établir une pression superatmosphérique dans ledit hydrolyseur (5), un moyen (7) pour chauffer le 2 2496410 contenu dudit hydrolyseur (5) et un moyen (8) pour évacuer la matière traitée dudit hydrolyseur (5), ledit dispositif comprenant de plus un moyen (12) pour séparer le produit hydrolysé en une fraction liquide et une fraction solide, et un moyen (14, 19) pour neutraliser et évaporer la fraction liquide pour former un produit liquide ayant une faible teneur en humidité. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un récipient de détente de pression (9) qui est monté dans un conduit reliant l'hydrolyseur (5) précité au moyen (12) pour séparer le produit hydrolysé en une fraction solide et une fraction liquide. 9.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen précité pour établir une pression superatmosphérique dans l'hydrolyseur (5) précité comprend un cône (6) qui est monté à l'emplacement o le mélange de la matière de betterave et de l'acide est introduit dans ledit hydrolyseur (5). 10.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mélangeur (1) précité comprend une auge o sont montés deux arbres rotatifs et parallèles pourvus de pales en forme d'hélice permettant simultanément de mélanger la matière de betterave avec l'acide et de faire avancer le mélange d'une extrémité de l'auge vers l'extrémité opposée.