Brevet FR2577238A1 — publié le 19860814

La présente invention concerne un procédé pour la clarification de jus sucrés, applicable aux jus sucrés dits de seconde carbonatation et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'épuration chirnique des jus sucrés, en particulier des jus de diffusion de betteraves est depuis longtemps réalisée en trois stades consistant en un préchaulage-chaulage, une première carbonatation au gaz carbonique à pI3 11-11,4 à 85 C etune seconde carbonatation au gaz carbonique à pH 9,2-9,4 à 92-94 C.: ces deux derniers stades comprennent chacun une carbonatation du jus chaulé et une séparation du précipité formé, principalement à base de carbonate de calcium. Pratiquement, si la conception et le fonctionnement des carbonateurs, appareils où est réalisée la carbonatation des jus, sont relativement semblables dans les deux cas de carbonatation, il n'est est pas de même de la séparation des boues formées, appelées "écumes". Le jus trouble de première carbonatation comportant une partie importante de précipités non sucrés organiques, avec une concentration en boues de 25 à 35 g/l est indifféremment clarifié par filtration sur filtres à toiles, discontinus, ou par épaississement après floculation par polymères anioniques ou non ioniques dans des décanteurs raclés la déshydratation des boues donnant un gateau d'écumes désucrées. Le jus de seconde carbonatation, comportant de 0, 7 à 2, 5 g/l de précipités contenant moins de matières organique s que le jus de première carbonatation et une forte proportion de silice provenant de la chaux utilisée, est généralement clarifié par filtration sur toile. Cependant, cette technique présente plusieurs inconvénients : elle nécessite initial un recyclage/du jus insuffisamment clarifié, un lavage à l'acide des toiles à intervalles assez rapprochés, l'utilisation de plusieurs filtres pour l'ob- tention d'une qualité convenable du filtrat. En outre, la qualité du filtrat se détériore souvent en fonction de l'avancement de la campagne sucrière. Ces inconvénients entraflientun colit d'exploitation et d'entretien des filtres relativement élevé et une qualité insuffisante du jus clair filtré devant entre évaporé, soit directement, soit après décalcification sur résines cationiques. Les essais de décantation simple ou lamellaire de ce jus de seconde carbonatation connus à ce jour n'ont pas donné de résultats satisfaisants, le jus toujours sursaturé en carbonate de calcium (de 30 à 80 mg/l) provoquant l'entartrage des appareils, et le jus obtenu par décantation étant trop trouble et ne pouvant subir une évaporation ou une décalcification sans une filtration de sécurité. Dans les conditions considérées de température et surtout de pH, l'addition de coagulants minéraux s'avère inefficace du fait de la formation de complexes trop solubles, de meme que l'addition de coagulants organiques classiques du fait de leur fragilité. La présente invention pallie les inconvénients de la technique de filtration des jus de seconde carbonatation tout en assurant l'ob- tention en continu d'un jus clarifié de turbidité analogue à celle des jus obtenus par filtration; et permet d'utiliser la technique de décantation de façon efficace en assurant une réduction de la sursaturation en carbonate de calcium du jus de seconde carbonatation. Elle permet en outre, par rapport aux procédés existants, d'accroftre l'élimination de la silice collai: dale que contient le jus de seconde. carbonatation. L'invention consiste en un procédé de clarification de jus sucrés, en particulier de jus sucrés de seconde carbonatation, par décantation des impuretés solides en suspension dans ces jus sucrés, caractérisé en ce qu 'il consiste à recycler en continu dans le jus sucré soumis à la décantation les boues ou écumes formées au cours de la décantation; à ajouter au mélange : écumes-jus sucré un premier floculant consistant en un polymère cationique ; puis, après un temps suffisant pour réaliser un contact efficace de ce floculant avec le mélange, à ajouter à l'ensemble, préalablement à la décantation, un polymère anionique ou non ionique. Suivant l'invention, le polymère cationique, de masse moléculaire de 1 à 10 millions, par exemple du type copolymère d'acrylamide et de méthacrylate de diméthylaminoéthyle ou d'acrylate de diméthylaminoéthyle, est additionné au mélange écumes-jus sucré à raison de 1 -1 à 10 ppm et sous un gradient de vitesse de 500 à 1000 s Suivant une disposition préférée de l'invention, le contact écumes-jus sucré- polymère cationique est assuré pendant une durée de 15 secondes à 5 minutes. Egalement suivant llinvention, le polymère anionique ou non ionique de masse molaire 5 à 10 millions est additionné au mélange précédent à raison de 0,2 à 2 ppm sous un gradient de vitesse de 50 à 200 s pendant 1 à 5 secondes par exemple. L'invention concerne également une installation pour mettre en oeuvre le procédé, comprenant un décanteur muni d'une canalisation d'arrivée de jus sucré et d'une canalisation de sortie du jus clarifié, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen, tel que pompe ou éjecteur, pour le recyclage d'une partie des boues formées dans le décanteur à partir de la base de ce dernier vers un mélangeur prévu sur la canalisation d'amenée de jus sucré et à l'amont duquel est également admis le floculant cationique, une canalisation d'amenée de floculant anionique, ou non ionique, débouchant dans cette canalisation entre le mélangeur et le décanteur. Suivant l'invention, le décanteur est un décanteur statique, ou à recirculation de boues et/ou comporte un dispositif lamellaire. Suivant une disposition avantageuse de l'invention, au décanteur est incorporée une chaudière de carbonatation, ce qui permet de réaliser dans une même enceinte la carbonatation au gaz carbonique du jus alcalin et la décantation de ce jus, avec recyclage des boues par un moyen tel que pompe ou éjecteur. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Au cours de cette description on se réfère au dessin ci-joint sur lequel la whig. 1 représente schématiquement l'installation dans le cas où l'on utilise un simple décanteur, la Fig. 2 représente schématiquement la meme installation mais avec utilisation d'un décanteur auquel est incorporée une chaudière de carbonatation. Telle que représentée aux Fig. 1 et 2, l'installation comporte un décanteur 1 muni d'une canalisation 2 d'amenée de jus sucré et d'une canalisation 3 de sortie de jus clarifié. Le décanteur représenté à la Fig. 2 comporte en outre en son centre une chaudière de carbonatation 4 munie d'une canalisation 5 d'arrivée de gaz carbonique. Les boues se dépo sant à la base du décanteur sont soutirées en continu par la pompe 6 et en partie recyclées par la canalisation 7 vers la canalisation 2 d'amenée du jus sucré ou, lorsque le décanteur n est pas muni d'une chaudière de carbonatation, en partie ramenées par la canalisation 8 vers l'installation de première carbonatation et/ou de seconde carbonatation (non représentées). La concentration des boues à la base du décanteur varie de 50 à 200 g/î en matières sèches. On recycle une partie de ces boues dans le jus sucré entrant dans l'installation à un taux permettant dry maintenir une concentration en matières sèches de 3 à 10 g/l qui assureune dé saturation du carbonate de calcium présent dans le jus sucré de seconde carbonatation. Le floculant cationique est introduit dans la canalisation 2, à partir d'un bac ou analogue 9, par une canalisation 9a, à raison de 2 à 10 mg/l de matière active et disperse dans le mélange boues-jus sucré par le mélangeur 10 sous un gradient de vitesse de 500 à 1000 s , pendant 30 secondes à 2 minutes. Le floculant anionique, ou non ionique, est ensuite introduit à partir d'un bac I1 dans la canalisation 2 par une -1 canalisation lia, sous un gradient de vitesse de 50 à 200 s pendant 1 à 5 secondes. Exemple On a comparé les résultats obtenus par un procédé classique de filtration et le procédé suivant l'invention, appliqués à un meme jus sucré de seconde carbonatation contenant initialement 900 mg/l de MeS et de turbidité 160 NTU. La vitesse de décantation était de 3 à 10 m/h suivant les doses de polymères injectés. Ces résultats sont consignés dans le tableau suivant. IProcédé classique Procédé suivant Z'invention ;rle filtration Décantation à vitesse 1 m/h 3 m/h 8m/h Sursaturation en CaCO du jus sucré en mg/l de CaO/l 20 - 30 10-15 10-15 10-15 Taux en silice dans les boues en mg de Si/kg de matières sèches 30 - 40 20 20 -20 Turbidité résiduelle du jus clarifié en NTU 2 - 15 2 - 3 3 - 4 4,5 - 8 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la clarification des jus sucrés de seconde carbonatation par décantation des impuretés solides en suspension dans ces jus, caractérisé en ce qu'il consiste à recycler en continu dans le jus sucré soumis à la décantation les boues ou "écumes" formées au cours de la décantation; à ajouter au mélange : écumes-jus sucré un premier floculant consistant en un polymère cationique; puis, après un temps suffisant pour réaliser un contact efficace de ce floculant avec le mélange, à ajouter à l'ensemble, préalablement à la décantation, un polymère anionique ou non ionique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère cationique, de masse moléculaire de 1 à 10 millions, est additionné au mélange écumes-jus sucré à raison de 1 à 10 ppm et -1 sous un gradient de vitesse de 500 à 1000 s 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère cationique est du type copolymère d'acrylamide et de méthacrylate de diméthylaminoéthyle. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère cationique est du type copolymère d'acrylamide et d'acrylate de diméthylaminoéthyle. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact écumes-jus sucré-polymère cationique est assuré pendant une durée pouvant aller de 15 secondes à 5 minutes. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère anionique ou non ionique, de masse molaire 5 à 10 millions est additionné au mélange précédent à raison de 0,2 à 2 ppm sous un gradient de vitesse de 50 à 200 s avantageusement pendant 1 à 5 secondes. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant un décanteur (1) muni d'une canalisation (2) d'arrivée de jus sucré et d'une canalisation de sortie (3) du jus clarifié, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen, tel que pompe (6) ou éjecteur pour le recyclage d'une partie des boues formées dans le décanteur à partir de la base de ce dernier vers un mélangeur (10) prévu sur la canalisation (2) d'amenée de jus sucré et à l'amont duquel est également admis le floculant cationique, une canalisation (1 la) d'amenée de floculant anionique, ou non ionique, débouchant dans cette canalisa- tion (2) entre le mélangeur (10) et le décanteur (1). 8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le décanteur comporte une chaudière de carbonatation (4) incorporée, permettant de réaliser dans une meme enceinte la carbonatation au gaz carbonique du jus alcalin et sa décantation.