Brevet FR2502909A1 — publié le 19821008

Procédé pour ltextraction du jus de tubercules, en particulier de topinambours et installation mettant en oeuvre le procédé. La présente invention est relative à un procédé pour l'extraction du Jus des tubercules, en particulier des topinambours. Elle a également pour objet une installation pour l'extraction du Jus mettant en oeuvre le procédé. Les besoins en énergie nouvelle en remplacement des hydrocarbures amènent à envisager l'utilisation de produits énergétiques extraits des produits agricoles cultivables en France et plus particulièrement certaines tubercules riches en sucre. Parmi ces tubercules, le topinambour de culture facile à haut rendement de produits riches en sucre est envisagé pour la fourniture de produits énergétiques tel que l'acétone butanol. Compte tenu du coût de production de la matière première il est nécessaire de prévoir aux différents stades de la fabrication un coût de production le plus faible possible et un rendement de récupération du produit énergétique le plus élevé possible. On connatt des procédés pour l'extraction du Jus des tubercules dans lesquels les tubercules sont mis en cossettes, ctest-à-dire en fines lamelles, puis brassés dans l'eau pour que les sucres passent dans cette eau par diffusion à travers les cellules des tubercules. Ces procédés ont un rendent énergétique médiocre et conduisent à une dilution des sucres, donc à une augmentation de la quantité des Jus à distiller. Un but de la présente invention est de réaliser un procédé d ' extraction du Jus des tubercules, permettant d' extraire la quasi totalité du jus. Un autre but de l'invention est de définir une installation pour 1' extraction du Jus de tubercules, en particulier de topinambour, mettant en oeuvre le procédé de l'invention, et permettant, à partir des tubercules souillées de terre arrivant des champs de production d'obtenir le maxime de Jus clarifié par une chaine continue de traitement, de fournir du tourteau pour 1' alinentation du bétail et de rendre aux exploitants agricoles la terre végétale introduite avec les tubercules dans l'usine de traitement. L'invention a pour objet un procédé d'extraction du jus de tubercules, en particulier de topinambours, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes a) une phase de lavage des tubercules, b) un pré-broyage permettant de réduire les tubercules en particules de dimensions voisines du centimètre cube, b) un broyage d'un mélange constitué des éléments précédents et d'un liquide additionnel choisi parmi le Jus de tubercule, le Jus appauvri de tubercule résidu de distillation du Jus de tubercule, l'eau de lavage des tubercules, l'eau ou un mélange de ces liquides, ce qui fournit une pulpe liquide, c) un pressage de ladite pulpe ce qui fournit un Jus primaire et un tourteau primaire, d) une remise sous forme de pulpe du tourteau primaire par addition d'un liquide, e) un pressage de la pulpe précédente ce qui fournit un jus secondaire et un tourteau secondaire. Avantageusement l'une au moins des phases de pressage c et e est effectuée à une température comprise entre 30 et 50 degrés. Pour cela le liquide additionnel du mélange de la phase b) est porté avant son introduction dans le mélange à une température comprise entre 25 et 60 degrés. Avantageusement, la pulpe de la phase d est additionnée avant pressage de fibres végétales. L'invention a également pour objet une installation pour l'extraction du Jus de tubercules, en particulier de topinambours, caractérisé en ce qu'il comprend - un organe de lavage des tubercules et de stockage des tubercules lavés, - un organe de broyage du type choisi parmi les broyeurs à cylindre utilisant notamment comme charge broyante des boulets ou des barres, recevant les tubercules lavés et fournissant une pulpe, - au moins un premier appareil de pressage du type à vis hélicol- dale et grille de pressage, et fournissant en sortie1 séparément, un Jus primaire et un tourteau primaire, - un organe mélangeur pour recevoir le tourteau primaire issu du premier dispositif de pressage et le mélanger à un liquide de manière à obtenir une pulpe secondaire et au moins un second appareil de pressage du type à vis hélicoldale et grille de pressage recevant ladite pulpe et fournissant en sortie, séparément, un Jus secondaire et un tourteau secondaire. Avantageusement, l'installation comporte un organe de distribution de fibres végétales relié à l'entrée de l'organe mélangeur. L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention en référence au dessin dans lequel les figures 1A et 1B représentent une vue schématique d'une installation selon l'invention. Dans la figure, la référence 1 désigne un parc de stockage des tubercules qui ont été récoltés et qui sont entourés d'une tare de terre et de pierres. Les tubercules sont repris par une machine, de préférence hydraulique, alimentée par un bassin 13 et une pompe 23. les tubercules sont envoyés dans un canal 3 qui alimente un laveur tournant 4. L'opération de lavage est importante car elle doit permettre de débarasser les tubercules de la terre afin de les rendre propres sans toutefois les casser ou les blesser, et ainsi limiter le plus possible le transfert de sucre dans les eaux de lavage primaire. A la sortie du laveur tournant 4 les tubercules et l'eau sale sont envoyés dans un épierreur 5 qui permet d'extraire les gravillons et graviers se trouvant dans la terre. Après épierrage, les tubercules seront envoyés sur un crible séparateur-laveur 6 qui sépare les tubercules de l'eau sale primaire et qui reçoit du bassin 13 une certaine quantité d'eau claire par la pompe 23 pour rincer les tubercules lavés et les égoutter. Les tubercules lavés et essorés sont envoyées dans un silo 15 d'alimentation de la partie broyage. Les eaux chargées en terre sortant du crible laveur 6 sont envoyées dans un appareil de dessablage 7 qui enlève d'une part, les sables de dimensions inférieures à 0,1 mm ainsi que les radicelles et autres matières flottantes venant avec les tubercules. Après dessablage, l'eau primaire de lavage est clarifiée dans un clarificateur 8 avec apport de floculant provenant d'une station 10. Les boues terreuses obtenues sont compactées pour être mises sous forme de mottes de terre par un compacteur 9 avec apport de floculant et d'adjuvant provenant des stations 10 et 11. Les mottes de terre venant du compacteur 9, les sables venant du dessableur 7 et les graviers venant de l'épierreur 5 sont stockés sur le parc à terre 12 et renvoyés par les camions qui transportent les tubercules vers les producteurs. L'ensemble de ce schéma permet un fonctionnement avec une consommation d'eau pratiquement négligeable. Pour assurer une marche contrôlée de broyage continu de la pulpe il est prévu de stocker les tubercules dans un silo de stockage 15 avec un volume tampon limité afin d'obtenir la régularité du débit extrait de ce silo et qui alimente un organe de prébroyage 16, de préférence du type broyeur à cylindre, avec cannelures ou picots. Après préboyage des tubercules les particules sont envoyées dans un broyeur 17. Le broyeur est prévu pour assurer l'éclatement complet de la pulpe des tubercules afin de permettre une extrusion la plus complète possible des jus. Ce broyeur est de préférence du type broyeur à cylindre avec comme charge broyante notamment des boulets ou des barres. Il reçoit comme indiqué plus loin, du jus sucré, de préférence chaud, et éventuellement une faible quantité d'eau secondaire moyennement chargée en sucre venant du pressage secondaire à partir du bac 26 qui sera décrit plus loin. La pulpe broyée provenant du broyeur est réchauffée éventuellement dans un échangeur 31 puis envoyée vers un bac tampon agité 19 qui alimente par des pompes volumétriques 20 des appareils de pressage continu 21. Ces appareils de pressage sont de préférence du type à vis hélicoldale et à grille de pressage. Un tel appareil est décrit dans le brevet français n0 8 100 282 du 09 janvier 1981. Ils permettent de presser la pulpe broyée chaude en continu afin d'obtenir le maximum de jus sucré clair soit 70% environ du poids en tubercules et un tourteau primaire à une siccité de l'ordre de 70%. Compte tenu du débit unitaire traité par chaque appareil, le nombre d'appareils en fonctionnement sera fonction du débit solide de pulpe broyée. Les Jus sucrés primaires de premier pressage les plus concentrés sont envoyés dans un bac 18 puis transférés par la pompe 29 vers un atelier de rencentation-distillation 50. Une partie de ces jus est éventuellerent renvoyée vers le broyeur 17. Les tourteaux sortant des presses primaires 21 contiennent encore une certaine quantité de jus sucré. Afin d'améliorer le rendent global de récupération, il y aura intérêt à les traiter et plus préciséient, à les remettre sous forme de pulpe avant de leur faire subir une opération de pressage. Pour cela il est prévu de reprendre par la pompe 30 un faible débit d'eau clarifiée primaire provenant du bac 13 et de le transférer dans un bac 22 afin de regonfler le tourteau primaire provenant des presses 21 après l'avoir réchauffé dans un échangeur 32. Après relavage du tourteau dans le bac mélangeur 22, la pulpe est reprise par les pompes volumétriques 24 et envoyé vers des appareils de pressage 25 de préférence de iêie type que les appareils 21. Le tourteau de deuxième pressage est envoyé par des moyens de manutention 27 vers un organe de séchage pour la fabrication, par exemple, d'aliments de bétail. Le Jus sucré secondaire sortant des presses 25 est recueilli dans un bac 26 et envoyé soit vers le broyeur 17 pour être mélangé à la pulpe des tubercules pendant le broyage après réchauffage, soit vers la distillation. Une pompe 33 est disposée à cet effet en sortie du bac 26. Cette récupération permet un rendement global de récupération des Jus de 92% avec un débit des Jus primaires de 10% seulement. Afin d'améliorer la qualité du tourteau secondaire la pulpe liquide alimentant les appareils de pressage 25 est mélangée, par un organe d'alimentation 40, à une addition de quelques % de fibres végétales (luzerne, fibre de cellulose, paille, fanes, sciure de bois). Cette addition permet d'avoir une meilleure filtrabilité de la pulpe ét d'éviter les pertes en matière séchée à travers la grille de l'appareil de pressage ; de plus, l'adJonction de ces fibres améliore la qualité du tourteau résiduel qui sert à I'alimentation animale. Le procédé et l'installation qui viennent d'être décrits offrent comme principaux avantages - d'obtenir en continu des Jus sucrés clairs qui permettront d'accélérer très fortement la fermentation dans une channe de fabrication d'acétone butanol ou d'alcool éthylique au prix le plus bas avec un minimum de main-d'oeuvre d'exploitation. - d'obtenir le meilleur rendement de récupértion des Jus puisqu'avec une dilution des jus primaires de l'ordre de 10% le rendement global de récupération du sucre pourra atteindre 92%. - de diminuer au maximum les frais d'entretien des matériels de production par un lavage poussé des tubercules avant traitement et de rendre aux exploitants la terre arrivant à l'usine de traitement. REVENDICATIONS 1/ L'invention a pour objet un procédé d'extraction du Jus de tubercules, en particulier de topinambours, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes a) une phase de lavage des tubercules, b) un pré-broyage permettant de réduire les tubercules en particules de dimensions voisines du centimètre cube, b) un broyage d'un mélange constitué des éléments précédents et d'un liquide additionnel choisi parmi le Jus de tubercule, le Jus appauvri de tubercule résidu de distillation du Jus de tubercule, l'eau de lavage des tubercules, l'eau ou un mélange de ces liquides, ce qui fournit une pulpe liquide, c) un pressage de ladite pulpe ce qui fournit un Jus primaire et un tourteau primaire, d) une remise sous forme de pulpe du tourteau primaire, préférentiellement avec addition d'un liquide et chauffage, e) un pressage de la pulpe précédente ce qui fournit un Jus secondaire et un tourteau secondaire. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des phases de pressage c et e est effectuée à une température comprise entre 30 et 50 degrés. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide additionnel du mélange de la phase b) est porté avant son introduction dans le mélange à une température comprise entre 25 et 60 degrés. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pulpe de la phase d) est additionnée avant pressage de fibres végétales. 5/ Installation pour l'extraction du jus de tubercules, en particulier de topinambours, caractérisée en ce qu'il comprend - un organe de lavage (4) des tubercules et de stockage des tubercules lavés, - un organe de pré-broyage (16) recevant les tubercules lavés et fournissant des particules - un organe de broyage (17) du type choisi parmi les broyeurs à boulets et les broyeurs à barre, recevant les particules et fournissant une pulpe, - au moins un premier appareil de pressage (21) du type à vis hélicoldales et grille de pressage, et fournissant en sortie, sépararément, un Jus primaire et un tourteau primaire, - un organe mélangeur (22) pour recevoir le tourteau primaire issu du premier dispositif de pressage et obtenir une pulpe secondaire et au moins un second appareil de pressage (25) du type à vis hélicoldale et grille de pressage recevant ladite pulpe et fournissant en sortie, séparément, un Jus secondaire et un tourteau secondaire. 6/ Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe de distribution (40) de fibres végétales relié à l'entrée de l'organe mélangeur.