Brevet FR2530929A1 — publié le 19840203

- PROCEDE DE DESHYDRATATION DE VEGETAUX HUMIDES La présente invention concerne un procédé de déshydratation de végé- taux humides et notamment de pulpes de betteraves ou de luzerne. Dans la demande de brevet français 81 14670 déposée le 28 juillet 1981, la demanderesse décrit un procédé de séchage particulièrement avanta- geux au plan de la consommation d'énergie: des végétaux humides sont introduits dans un sécheur vertical pourvu de plateaux disposés en quinconce et chauffés par de la vapeur recomprimée à l'aide d'un moto- compresseur. La vapeur recomprimée provient notamment d'un évaporateur dont le faisceau est alimenté par le mélange air/vapeur issu de la matière hu- mide, mélange ramené à saturation par échange avec un fluide froid. Ce mélange air/vapeur saturée est injecté au bas du sécheur et parti- cipe au séchage de la matière humide: il sert de véhicule aux calories, en passant d'un état saturé à un état dans lequel il est capable d'emma- gasiner des calories. La présente invention vise un procédé de déshydratation de végétaux humides comportant ou non une étape de séchage par recompression de vapeur selon lequel les végétaux humides subissent deux pressages successifs Le jus dus second pressage est concentré dans un évapo- rateu r. Selon une variante de l'invention le second pressage est effectué après une réimbibition des végétaux humides avec le jus du second pressage. On a constaté avec surprise qu'il était, dans ces conditions, possible d'obtenir des pulpes à 33 % de matières sèches à partir de pulpes à 23 % de matières sèches provenant du dispositif de premier pressage. Pour assurer la concentration du jus du second pressage, il est natu- rellement indispensable de produire de la vapeur ou des gaz chauds. Bien que ce procédé de déshydratation de végétaux humides soit en lui- même fort intéressant, on a trouvé qu'il était particulièrement avan -2- tageux d'utiliser le jus du second pressage en tant que fluide intermé- diaire pour produire de la vapeur à recomprimer destinée à alimenter les éléments de chauffe d'un sécheur. S Le procédé selon l'invention est particulièrement bien adapté 1/ au séchage des pulpes de betteraves auxquelles on fait subir un double pressage avec concentration du jus du second pressage et recyclage de celui-ci avant second pressage. 2/ au séchage de -la luzerne avec concentration du sérum de pressage de luzerne et envoi de -ce sérum concentré dans le sécheur après floculation et séparation des protéines. L'invention sera mieux comprise, à l'aide des exemples et des dessins annexés dans lesquels la figure 1 présente le schéma de principe d'une installation de double pressage de pulpes de betteraves, avec concentra- tion du jus du second pressage. la figure 2 présente le schéma de déshydratation de pulpes de betteraves avec double pressage et concentration du jus du second pressage à 6 % de matières sèches. la figure 3 présente le schéma de séchage de pulpes de bette- raves à l'aide d'un sécheur alimenté par de la vapeur recom- primée, les pulpes ayant subi un second pressage donnant un jus à 7,5 % de matières sèches. la figure 4 présente le schéma de déshydratation de luzerne avec pressage et concentration du jus de pressage. la figure 5 présente le schéma de séchage de luzerne à l'aide d'un sécheur alimenté par de la vapeur recomprimée, le jus du second pressage étant concentré. la figure 6 présente le schéma de déshydratation de luzerne comportant une étape de concentration du sérum après flocu- lation des protéines et centrifugation. -3 - la figure 7 présente le schéma de séchage de luzerne à l'aide d'un sécheur alimenté par de la vapeur recomprimée, compor- tant une étape de concentration du sérum après floculation des protéines et centrifugation. Exemple 1 Figure 1 En régime établi, des pulpes de betteraves ( 2) prove- nant d'une installation de pressage ( 1), contenant 900 Kg de ma- tières sèches et 3000 Kg d'eau, présentent une température de 600 C Après un second pressage ( 3) on récupère: un jus ( 4) constitué de 70,4 Kg de matières sèches et 2276 Kg d'eau. des pulpes ( 8) partiellement déshydratées contenant 900 Kg de-matières sèches et 1827 Kg d'eau. Le jus ( 4) est dirigé vers un évaporateur ( 5) qui génère 1173 Kg de vapeur à 600 C. Le jus concentré ( 7) contenant 70,4 Kg de matières sèches et 1103 Kg d'eau est recyclé à l'entrée de l'étage de second pres- sage ( 3). Exemple 2 Figure 2 * En régime établi, les pulpes partiellement déshydra- tées ( 8) conformément à l'exemple 1 sont introduites dans un sécheur vertical ( 9). Le jus ( 4) du second pressage dont la température est de 500 C est dirigée vers un évaporateur ( 5) dont il constitue le fluide froid. Le faisceau de l'évaporateur ( 5) est alimenté par un mélange ( 10) air/vapeur à 95 OC contenant 2208 Kg d'air et 2340 Kg de vapeur. A la sortie du faisceau de l'évaporateur, on obtient un mé- lange ( 11) air/vapeur à 700 C contenant 2208 Kg d'air et 613 Kg de vapeur, qui est réinjecté dans le bas du sécheur ( 9). 4- On dirige vers un ballon d'auto-évaporation ( 14), les 1842 Kg à C des eaux de retour ( 13) du sécheur et les 1727 Kg à 75 o C des eaux de condensation ( 12) du mélange air/vapeur ( 10). On envoie dans l'évaporateur 563 Kg d'eau ( 15) à 600 C prove- nant du ballon ( 14) qui sont totalement évaporés A la sortie de l'évaporateur ( 5) on récupère 1736 Kg de vapeur ( 6) à 60 C. Le ballon ( 14) fournit 78 Kg de vapeur ( 16) à 60 C dont 68 Kg sont dirigés vers un condenseur ( 17) et 10 Kg vers le motocom- presseur ( 20). On apporte ainsi au motocompresseur ( 20) 1746 Kg de vapeur ( 19) à 60 C et 262 Kg d'eau de désurchauffe ( 18) provenant du bal- Ion ( 14) Le motocompresseur ( 20) fournit 2008 Kg de vapeur ( 21) à 110 C. Les pertes ( 22) du système sont de 166 Kg de vapeur Le bal- lon ( 14) fournit 2666 Kg d'eau ( 24) à 60 C. A la sortie du sécheur on récupère 1000 Kg de pulpes de bette- raves ( 23) contenant 900 Kg de matières sèches et 100 Kg d'eau. On a ainsi éliminé 2900 Kg d'eau des pulpes humides sortant du premier étage de pressage ( 1). La puissance nécessaire pour recomprimer les 1746 Kg de va- peur ( 16) est de 255 Kwh La dépense énergétique n'est donc que de 0,088 Kwh par Kg d'eau éliminé Pour obtenir la dépense éner- gétique globale il faut tenir compte de l'énergie nécessaire pour mettre en oeuvre le second pressage ( 2) qui est de 0,010 Kwh par Kg d'eau éliminé. Le bilan global est donc une dépense de 0,098 Kwh par Kg d'eau éliminé, ce qui correspond à 245 Kcal par Kg d'eau éliminé, sur la base de 2,5 thermies par Kwh. Ce chiffre est à comparer aux 600 750 Kcal par Kg d'eau éliminé dépensées avec un sécheur classique. -5 - Exemple 3 Figure 3: En régime établi, les pulpes partiellement déshydra- tées ( 8) sont introduites dans le sécheur vertical ( 9) A la dif- férence de l'exemple 2, on a -éliminé des pulpes humides davantage d'eau et au lieu de récupérer un jus contenant 70,4 Kg de matières sèches et 2276 Kg d'eau, on obtient un jus ( 4 a) contenant 74 Kg de matières sèches et 2204 Kg d'eau. Le jus ( 4 a) est préchauffé dans un échangeur ( 26) alimenté par 1609 Kg d'eau à 75 C provenant des eaux de condensation ( 12) de l'évaporateur ( 5). On élimine en ( 25) 1609 Kg d'eau à 54,25 C. Le jus préchauffé ( 4 b) présente une température de 65 C il est introduit en tant que fluide froid dans l'évaporateur ( 5) A la sortie de l'évaporateur ( 5) le jus concentré ( 7) contient 74 Kg de matières sèches et 913 Kg d'eau. Le faisceau de l'évaporateur ( 5) est alimenté par un mélange ( 10) air/vapeur à 95 C contenant 2057 Kg d'air et 2181 Kg d'eau A la sortie du faisceau de l'évaporateur, on obtient un mélange ( 11) air/vapeur à 70 C contenant 2057 Kg d'air et 572 Kg de vapeur, qui est réinjecté dans le bas du sécheur ( 9). On envoie dans un ballon d'auto-évaporation ( 14) les 1718 Kg d'eaux de retour ( 13) du sécheur ( 9) qui présentent une tempéra- ture de 75 C. On dirige vers l'évaporateur ( 5) 369 Kg d'eau ( 15) à 60 C pro- venant du ballon ( 14) qui sont totalement évaporés A la sortie de l'évaporateur ( 5) on récupère 1660 Kg de vapeur à 60 C dont 31 Kg sont dirigés vers le condenseur ( 17). Le condenseur ( 17) reçoit 76 Kg de vapeur à 60 C provenant d'une part de la vapeur ( 6) produite par I'évaporateur ( 5) et d'autre part du ballon ( 14) qui fournit 45 Kg de vapeur à 60 C intégra- lement dirigés vers le condensateur ( 17). -6- On apporte au motocompresseur ( 20) 1629 Kg de vapeur ( 19) à 600 C et 244 Kg d'eau de désurchauffe ( 18) provenant du bal- Ion ( 14) Le motocompresseur ( 20) fournit 1873 Kg de vapeur ( 21) à 1100 C. Les pertes ( 22) du système sont de -155 Kg de vapeur Le bal- lon ( 14) fournit 1060 Kg d'eau ( 24) à 601 C. A la sortie du sécheur, on récupère 1000 Kg de pulpes de bette- raves ( 23) contenant 900 Kg de matières sèches et 100 Kg d'eau. On a ainsi éliminé 2900 Kg d'eau des pulpes humides ( 2) sortant du premier étage de pressage ( 1). La puissance nécessaire pour recomprimer les 1629 Kg de vapeur est de 238 Kwh La dépense énergétique n'est donc que de 0,082 Kwh par Kg d'eau éliminé Comme dans l'exemple 2, le bilan global tient compte de l'énergie nécessaire au second pressage, et ressort à 0,092 Kwh par Kg d'eau éliminé, soit 230 Kcal par Kg d'eau éliminé. Exemple 4 Figure 4 En régime établi, de la luzerne humide ( 2) contenant 2000 Kg de matières -sèches et 8000 Kg d'eau à la sortie d'un pre- mier dispositif de pressage (T) est dirigée vers une seconde pres- se ( 3). Le jus ( 4) du second pressage contenant 350 Kg de matières sèches et 4220 Kg d'eau est envoyé dans un évaporateur ( 5) qui génère 3850 Kg de vapeur ( 6) et restitue un jus concentré ( 7) contenant 350 Kg de matières sèches et 350 Kg d'eau. Le jus concentré ( 7) et la luzerne pressée ( 8) contenant 1650 Kg de matières sèches et 3800 Kg d'eau sont introduits dans un sécheur ( 9). On obtient 3925 Kg de vapeur ( 10) et de la luzerne séchée ( 23) contenant 2000 Kg de matières sèches et 225 Kg d'eau. -7 - Exemple 5 Figure 5: En régime établi, comme dans l'exemple précédent, on introduit la luzerne partiellement déshydratée ( 8) dans le sé- cheur ( 9). Le jus ( 4 a) du second pressage présentant une température de C est préchauffé dans un échangeur ( 26) jusqu'à une tempéra- ture de 55 C. L'échangeur ( 26) est alimenté par 7346 Kg d'eau ( 12 b) à 60 C pro- venant du ballon ( 14) Les eaux refroidies à 42,4 O C sont rejetées en ( 25). Le jus préchauffé ( 4 b) est introduit en tant que fluide froid dans li'évaporateur ( 5) dont le faisceau est alimenté par le mélange ( 10) air/vapeur à 95 C contenant 5019 Kg d'air et 5320 Kg d'eau. A la sortie de l'évaporateur ( 5) on obtient un mélange ( 11) air/vapeur à 70 C contenant 5019 Kg d'air et 1395 Kg de vapeur, qui est réinjecté dans le bas du sécheur ( 9). On envoie dans un ballon d'auto-évaporation ( 14) les 4366 Kg d'eaux de retour ( 13) du sécheur ( 9) qui présentent une tempéra- ture de 75 C ainsi que 3925 Kg d'eau de condensation ( 12 a) à 75 C de l'évaporateur ( 5). On dirige vers l'évaporateur ( 5) 110 Kg d'eau ( 15) à 60 C pro- venant du ballon ( 14) qui sont totalement évaporés A la sortie de l'évaporateur ( 5) on récupère 3960 Kg de vapeur ( 6) à 60 C. Le ballon ( 14) fournit 221 Kg de vapeur à 60 C dont 80 Kg sont dirigés vers le condenseur ( 17), et 41 Kg vers le motocompres- seur ( 20). On apporte au motocompresseur ( 20) 4101 Kg de vapeur ( 19) à C et 614 Kg d'eau de désurchauffe ( 18) provenant du bal- lon ( 14) Le motocompresseur ( 20) fournit 4715 Kg de vapeur ( 21) à 110 C. -8- Les pertes ( 22) du système sont de 349 Kg de vapeur. A la sortie du sécheur ( 9) on récupère 2225 Kg de luzerne séchée contenant 225 Kg d'eau et 2000 Kg de matières sèches. On remarquera, par ailleurs, que toutes les eaux alimentant le bal- lon ( 14) sont recyclées. La puissance nécessaire pour recomprimer les 4101 Kg de vapeur est de 599 Kwh, et ce pour 10000 Kg de luzerne à 20 % de matières sèches La puissance nécessaire au second pressage est de Kwh La dépense énergétique totale est donc de 669 Kwh pour 7775 Kg d'eau éliminés soit 0,086 Kwh par Kg d'eau éliminé, ou encore de 215 Kcal par Kg d'eau éliminé Ce chiffre est à comparer aux 600 750 Kcal par Kg d'eau éliminé dépensées avec un sé- cheur classique. Exemple 6: Figure 6: En régime établi, comme dans le cas de l'exemple 4, de la luzerne humide ( 2) contenant 20 % de matières sèches, à la sor- tie d'une première presse ( 1), est introduite dans une seconde presse ( 3). Le jus ( 4) du second pressage subit avant évaporation une étape de floculation ( 26) suivie d'une étape de centrifugation ( 27): on récupère un sérum ( 4 a) contenant 190 Kg de matières sèches et 4040 Kg d'eau et un floculat de-protéines ( 4 c) contenant 160 Kg de matières sèches et 160 Kg d'eau. Le sérum { 4 a) est dirigé vers un évaporateur qui fournit 3850 Kg de vapeur Le sérum concentré ( 4 d) contenant 190 Kg de matières sèches et 190 Kg d'eau est envoyé en tête du sécheur ( 9), lequel reçoit simultanément la luzerne pressée ( 8) On obtient 3780 Kg de vapeur ( 10) et de la luzerne séchée ( 23) contenant 1840 Kg de ma- tières sèches et 210 Kg d'eau. 9 - Exemple 7 Figure 7: En régime établi, comme dans l'exemple 5, on introduit la luzerne partiellement déshydratée ( 8) dans le séchoir ( 9). Le jus du second pressage est conformément à ce qui est décrit dans l'exemple 6, séparé en un sérum ( 4 a) et un floculat ( 4 c) de protéines. Le sérum ( 4 a) présentant une température de 25 C est préchauffé à 55 C dans un échangeur ( 26). L'échangeur ( 26) est alimenté par 7152 Kg d'eau ( 12 b) à 60 C pro- venant du ballon ( 14) Les eaux refroidies à 43,1 C sont rejetées en ( 25). Le sérum préchauffé ( 4 b) est introduit en tant que fluide froid dans l'évaporateur ( 5) dont le faisceau est alimenté par le mélan- ge ( 10) air/vapeur à 95 C contenant 4834 Kg d'air et 5124 Kg de vapeur A la sortie de l'évaporateur ( 5) on obtient un mé- lange ( 11) air/vapeur à 70 C contenant 4834 Kg d'air et 1344 Kg de vapeur qui est injecté dans le bas du sécheur ( 9). On envoie dans le ballon d'auto-évaporation ( 14) les 4213 Kg d'eau de retour ( 13) du sécheur ( 9) qui présentent une température de C ainsi que 3780 Kg d'eau de condensation ( 12 a) à 75 WC de l'évaporateur ( 5). On dirige vers l'évaporateur ( 5) 36 Kg d'eau ( 15) à 60 C prove- nant du ballon ( 14) qui sont totalement évaporés A la sortie de l'évaporateur ( 5), on récupère 3886 Kg de vapeur ( 6) à 60 C. Le ballon { 14) fournit 213 Kg dé vapeur à 60 C'dont 141 Kg sont dirigés vers le condenseur ( 17), et 72 Kg vers le motocompres- seur ( 20). On apporte ainsi au motocompresseur ( 20) 3958 Kg de vapeur ( 19) et 592 Kg d'eau de désurchauffe ( 18) provenant du ballon ( 14) Le motocompresseur ( 20) fournit 4175 Kg de vapeur ( 21) à 110 C. - Les pertes ( 22) du système sont de 337 Kg de vapeur. On remarquera, par ailleurs, que toutes les eaux alimentant le bal- Ion ( 14) sont recyclées. La puissance nécessaire à la recompression de 3958 Kg de vapeur est de 578 Kwh La puissance nécessaire au second pressage étant de 70 Kwh, la dépense énergétique totale ressort à 648 Kwh pour 7630 Kg d'eau éliminés, soit 0,0849 Kwh par Kg d'eau éliminé ou encore 212 Kcal par Kg d'eau éliminé. Ainsi, on constate que le procédé de déshydratation de végétaux humides, selon l'invention, permet d'obtenir une augmentation très sen- sible du taux de matières sèches et que si le jus du second pressage desdits végétaux est concentré dans un évaporateur dans lequel il joue le rôle de fluide froid, on réalise des économies substantielles d'énergie lorsque l'évaporateur est intégré dans une installation de séchage par recompression de vapeur. * 11 -: REVENDICATIONS 1 Procédé de déshydratation de végétaux humides, caractérisé en ce que les végétaux humides subissent deux pressages successifs, le jus provenant du second pressage étant concentré dans un éva- porateur. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, préala- blement au second pressage, le jus du second pressage -concentré dans un évaporateur sert, en régime continu établi, à réimbiber les végétaux humides ayant subi le premier pressage. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les végétaux humides ayant subi deux pressages successifs sont ensuite introduits dans un sécheur vertical dont les éléments chauf- fants sont alimentés par de la vapeur recomprimée à l'aide d'un motocompresseu r. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les végétaux humides sont des pulpes de betteraves. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le motocompresseur est alimenté avec de la vapeur produite par l'évaporateur dont le fluide froid est constitué du jus provenant du second pressage et dont le faisceau est alimenté par le mélange air/vapeur issu des végétaux humides pendant leur séchage. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les végétaux humides sont de la luzerne. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'avant con- centration dans l'évaporateur le jus provenant du second pressage est floculé et centrifugé de façon à obtenir un sérum et un floculat constitué principalement de protéines. 8 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le jus provenant du second pressage est, avant entrée dans l'évaporateur, 12 2530929 -12- préchauffé par passage dans un échangeur alimenté avec l'eau de condensation de l'évaporateur. 9 Procédé selon les revendications 3 et 7, caractérisé en ce que le motocompresseur est alimenté avec de la vapeur produite par l'éva- porateur dont le fluide froid est constitué par le sérum séparé du jus du second pressage et dont le faisceau est alimenté par le mélange air/vapeur issu de la luzerne humide pendant son séchage. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le sérum séparé du jus du second pressage est, avant entrée dans l'évapora- teur, préchauffé par passage dans un échangeur alimenté avec des eaux provenant du ballon récupérant les eaux de retour du sécheur et les eaux de condensation de l'évaporateur.