Brevet FR2586706A1 — publié le 19870306

Procédé de dessiccationde la de canne à sucre La présente invention concerne un procédé perfectionné de dessiccation de la bagasse de la canne à sucre. Depuis toujours, la bagasse de canne à sucre a été utilisée, comme facteur énergétique, dans les centrales électriques ou les distilleries pour la fabrication du sucre et de l'acool. La bagasse résultant du broyage de la canne à sucre et de l'extrac- tion du jus de cette dernière, présente une humidité de 50 % et un pouvoir calorifique d'environ 840.10- J/m (200 mcal/m ), ce qui rend problématique l'utilisation économique de ce résidu, à titre de combustible, dans les centrales électrique et les distilleries. En outre, la bagasse naturelle normalement stockée dans les régions boisées, à cause d'une manipulation difficile et coûteuse, subit une rapide détérioration au niveau de ses propriétés énergétiques et physicochimiques. De plus, le transport jusqu'aux points de consommation, nécessite des véhicules spéciaux dont le coût est assez important par rapport au coût de l'énergie et de la quantité de fibre transportée. Le vieillissement de la bagasse et de la canne à sucre, conjugué à leur détérioriation, rend leur utilisation difficile dans les industries où elles doivent être utilisées sous une forme non vieillie. Les études faites, démontrent que, pour pouvoir utiliser la bagasse de canne à sucre comme élément énergétique, il est nécessaire d'augmenter le pouvoir calo rifique de la bagasse naturelle et d' éviter sa détérioration et son vieillissement. Par ailleurs, pour l'utilisation comme matière première dans des procédés de fabrication de cellulose, plaques d'aggloméré, aliments pour animaux, etc., la stabilité physico-chimique de la fibre est fondamentale, de meme que la densité (quantité de fibre par poids total ou par volume total transporté), ces aspects étant primordiaux pour l'économie globale et la viabilité technico-économique de ces procédés. Les procédés conventionnels de mise en balles, répondent à peine partiellement à ces exigences. Par ailleurs, le temps de séchage de la bagasse naturelle est très élevé (environ deux à quatre mois) ce qui favorise la prolifération de microorganismes qui provoquent la détérioration de la bagasse et des maladies professionnelles. Le procédé proposé par la présente invention permet de surmonter les inconvénients propres à la bagasse naturelle et aux procédés connus de compactage. Le procédé selon l'invention, permet d'abaisser l'humidité à 20 % et -? 3 dëlever le pouvoir calorifique jusqu'à presque 5450.10 3J/m(1300 mcal/m), en 20 jours, de façon sûre et fiable. Le combustible obtenu avec ce procédé, est disponible pendant les douze mois de l'année avec une totale stabilité de ses propriétés et les coûts de transport sont réduits même sur de longues distances. En outre, son utilisation dans des procédés autres que ceux produisant de la chaleur; par exemple, dans la fabrication de matière première pour la pulpe de cellulose, l'industrie chimique, les agglomérés, les aliments pour animaux, etc., est très facilitée X cause de sa stabilité physico-chimique. Le procédé objet de la présente invention consiste plus précisément à mettre en oeuvre de la bagasse de canne à sucre naturelle (sous forme humide) dont l'humidité est de préférence inférieure à 55% et est en particulier située dans la plage allant de 54,5 % à 54,6 % et dont le pH est d'environ 7. Cette substance est ensuite aspergée avec un ou plusieurs fluides dénommés catalyseurs biochimiques, puis mise en forme de balles pour être finalement séchée dans des lieux appropriés. La bagasse est le siège d'une grande variété de micro-organismes provenant de diverses contaminations qui ont eu lieu lors du séjour de cette bagasse dans les champs, de sa coupe, de son lavage, de son stockage, etc. Ces micro-organismes sont responsables de la fermentation incontrôlée des sucres, des produits de décomposition et des gommes et cires résiduaires présentes dans la bagasse. Une réaction exothermique, résultant de la fermentation naturelle, contribue au séchage de la bagasse de canne, mise en forme de balles sans additif. Cependant, la plupart du temps, l'intensité de cette réaction est faible ce qui nécessite une très longue durée de séchage ( 2 à 4 mois d'après les divers auteurs ayant une expérience pratique dans ce domaine ; voir par exemple, E. Hugot, La Sucrerie de Cannes, Dunod Paris, 1970). Durant cette période de séchage, les conditions favorables de température, d'humidité, de nutrition et de pH, favorisent la prolifération de micro-organismes très fortement indésirables, tels que certaines espèces de champignons et leurs spores qui sont susceptibles de provoquer des troubles pulmonaires, comme : Penicillium, Aspergillus, Mucor, Gliociedium, Thermo actinomyces. La catalyse biochimique supprime ces inconvénients dans la bagasse en balles. Cette catalyse consiste dans l'inoculation de micro-organismes anaérobies, restreints et à usage médical, en suspension dans un milieu favorable. Initialement, les colonies présentes dans la bagasse, passent par une phase d'adaptation aux nouvelles conditions du milieu, avant de provoquer les processus de fermentation avec accumulation de produits de fermentations. Contrairement à ce qui ce passe dans la bagasse non activée, cette phase est extrêmement courte quand il y a activation. Ceci se comprend aisément puisque les micro-organismes apportés par ladite inoculation entrent immédiatement en action. Ces micro-organismes, déjà adaptés au nouveau milieu, sont la cause d'une augmentation graduelle de la température et d'une réduction graduelle du pH des balles de bagasse, dans une phase dite mésophile. Avec l'augmentation de la température, il y a stimulation des micro-organismes thermophiles présents dans la bagasse et ceux ajoutés par inoculation. Ces micro-organismes provoquent une continuelle augmentation de la température, une plus grande consommation des esences, une augmentation de l'acidité (due aux fermentations lactique et butyrique, provoquées par diverses bactéries, telles que par exemple : Lactobacillus acidophillus, L. bulgaricos, L. casei, Streptococcus lacti, Clostidium pasterianum, C. Saccharo butyricum) et une inhibition des organismes prépondérants dans la phase mésophile. Ladite phase mésophile se développe dans une plage de températures allant de 20-250C à 35-450C et la phase thermophile dans une plage de températures allant de 35-40 C jusqu'au voisinage de 600C. Grâce à l'inoculation mentionné précédemment, on obtient une augmentation accélérée de la température interne des balles et une diminution accélérée du pH (d'environ 7 en fin de broyage jusqu'à 3,5 dans les balles) ce qui conduit à une diminution de la durée de séchage (20-25 jours pour obtenir une humidité de 20 %) et à une très forte réduction du nombre de micro-organismes favorisant la décomposition de la cellulose et/ou responsables des troubles respiratoires, en raison de la compétition microbiologique qui a lieu au cours du processus de sèchage. La bagasse à laquelle le catalyseur décrit ci-dessus a été ajouté par aspersion, est ensuite compactée à l'aide de presses destinées à cet effet. La pression de compactage doit de préférence être réalisée pour atteindre une densité de 350 à 800 kg/m3, 600 kg/m3 étant une densité particulièrement préférée. La dernière phase du procédé consiste à favoriser le sèchage des balles de bagasse, en les empilant dans un lieu approprié, protégé des intempéries et pourvu de moyens de ventilation naturelle. La suppression de l'une quelconque des étapes de catalyse ou de séchage dans un lieu approprié, conduira à la prolifération intense de champignons et de spores, à la fois à la surface externe et au sein desdites balles. Exemples On donne ci-après trois exemples de procédé de catalyse biochimique et de séchage, conforme à la présente invention. Les étapes postérieures à la catalyse, à savoir le.compactage et le séchage dans un lieu approprié, doivent être telles quelles puissent rendre possible l'action des micro-organismes, comme mentionné précédemment. Exemple 1 : Utilisation du "résidu de cuve de fermentation". Dans cet exemple, on utilise à titre de catalyseur biochimique, le résidu de cuve de fermentation, substance abondante habituellement rejetée par les distilleries. La qualité de cette substance est fonction des conditions de fermentation alcoolique existant pendant la période d'attente s'écoulant entre la fin de la fermentation et la centrifugation du contenu de la cuve, période d'attente qui doit être la plus brève possible. Les caractéristiques nécessaires pour l'utilisation de cette substance à titre de catalyseur des réactions de séchage de la bagasse, comprennent notament une viabilité élevée des levures présentes (Saccharomyces cerevisiae, S. Boulardi, par ex.) d'environ 60 à 95 % avec un pour centage élevé de germination ( en moyenne 16 %, pouvant atteindre 45 %). En outre, le nombre moyen de bactéries par ml doit approximativement être de 4x107 et la teneur en alcool du résidu de la cuve de fermentation dans une plage de 4 a' 9 %. Le catalyseur ainsi constitué, doit être répandu sur la bagasse à compacter, de préférence à raison de 0,8 à 2,5 % en poids. Parallèlement aux réactions de fermentation avec augmentation de la température, décrites précédemment, l'alcool présent assure la séparation de certaines bactéries présentes (par ex.: lactobacillus) qui le transforment en d'autres produits de réaction (ex. : acide lactique provoquant une diminution de pH ). Exemple 2 : Utilisation du principe de la croissance cellulaire en chimiostat pour le séchage et le conditionnement de la bagasse en balles. Le chimiostat est un récipient de culture, dans lequel on maintient des conditions favorables à la phase exponentielle de croissance cellulaire (phase de croissance rapide avec division cellulaire par suite du développement brutal des cellules présentes). A mesure que la phase exponentielle progresse, la teneur en éléments nutritifs diminue avec augmentation du nombre de cellules totales, ce qui a pour résultat, la production d'une grande quantité de produits d'excrétion intermédiaire de métabolisation. Sans que l'on ait besoin d'intervenir, la phase exponentielle finit par s'achever, et elle est alors suivie d'une phase stationnaire elle même suivie d'une phase de décroissance et ce, par suite du manque d'éléments nutritifs et accumulation de produits de métabolisation toxiques. L'utilisation de ce principe pour le séchage et le conditionnement de la bagasse en balles est possible moyennant l'addition d'un agent favorable, par exemple, l'addition de ferments en pleine croissance exponentielle à la bagasse naturelle à compacter. Pour assurer le maintien de la phase exponentielle, on ajoute des éléments nutritifs (sucres : en moyenne 1,5 à 2,0 g de saccharose par kg de poids de levure sèche ; phosphore : en moyenne 0,04 g de P205; 0,05 g de N par litre de mout ; et éventuellement potassium, calcium, alcools, amino-acides et vitamines),on procède à une oxygénation intense, on évite les contaminations et on maintient une température appropriée (environ 280C). La concentration en levure doit être maintenue à environ 5x10 cellules lR. Le catalyseur ainsi constitué doit être ajouté à la bagasse en vrac dans une proportion de 1,0 à 2,5 %. L'utilisation de ce principe est particulièrement intéressante dans les locaux de traitement de la bagasse où il n'y a pas de distilleries. Exemple 3 : Utilisation du ferment concentré, résultant d'un procédé de fermentation alcoolique. Les caractéristiques de ce produit dépendent fortement du processus de centrifugation du moût fermenté. La centrifugation permet l'obtention d'un produit présentant une concentration élevée en levures (60 %). Le ferment concentré, tel que décrit, est dilué, de préférence à une concentration de 18 à 14 %, à l'aide d'une solution dont la pression osmotique est supérieure à 0,6 molaire, de façon à obtenir un milieu isotonique. A titre d'exemple, on citera une solution dans l'eau de vinasse (résidu de la distillation du vin) et de sucres. Les sucres en une proportion inférieure ou égale à 0,5 % en poids, constituent une source de carbone pour l'entretien cellulaire ; quant à la vinasse, elle constitue une source d'éléments nutritifs (azote, phosphore, calcium, etc.) et elle est utilisable dans des quantités telles que le pour- centage de solides solubles dans le mélange soit inférieur à 80 Brix. Le ferment ainsi dilué, est ensuite répandu par aspersion sur la bagasse naturelleåcompacter, à raison de 1,0 à 2,5 % en poids. Toutes les méthodes décrites ci-dessus, permettent d'accélérer à un degré plus ou moins élevé, le processus de séchage de la bagasse et les résultats dépendent avant tout des conditions biochimiques de chaque échantillon de bagasse à traiter. Ce qui précède montre que grâce à la présente invention, il est possible d'obtenir des résultats particulièrement intéressants, avec un degré élevé d'uniformité, quand on active la bagasse avec un extrait contenant deux types de micro-organismes, des micro-organismes mésophiles et des microorganismes thermophiles (par exemple, du genre Saccharomyces ou des bactéries homofermentatives ou hétérofermentatives telles que Lactobacillus ou Clostridium) maintenus en phase de croissance exponentielle, cet extrait étant utilisé à raison de 0,8 à 2,5 % par rapport au poids de la bagasse. EVSDIZIs.ON'' 1. Procède de dessication de la bagasse de canne à sucre, caractérisé en ce qu'il consiste a asperger la bagasse naturelle avec un ou plusieurs extraits catalytiques constitues par des micro-organismes anaérobies, restreints et à usage medical, mésophiles et thermophiles, en phase de croissance exponentielle, à compacter mécaniquement la bagasse ainsi traitée, jusqu'a obtenir une densité de 350 a 800 kg/mJ, puis à stocker la bagasse ainsi traitée et compactée, pendant 20 a 25 jours, en un lieu bien ventilée protégé des intempéries. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les microorganismes sont du genre Saccharomyces ou des bactéries homofermentatives ou hétérofermentatives. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les microorganismes sont Lactobacillus ou Clostridium. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les extraits catalytiques contiennent, en suspension, au moins lxlOs cellules actives par ml et en ce qu'ils sont ajoutés à la bagasse naturelle en une quantité 0,8 à 2,5% par rapport au poids de la bagasse traitée. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes1 caractérisé en ce que les extraits contiennent en outre des éléments nutritifs minéraux et organiques nécessaires au maintien de la phase exponentionnelle de croissance des micro-organismes. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments minéraux comprennent l'azote, le phosphore, le potassium et le calcium et en ce que les éléments organiques comprennent les sucres, les alcools, les aminoacides et les vitamines. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on choisit la proportion des micro-organismes mesophiles et thermophiles et celle des éléments nutritifs pour réaliser et accélérer le séchage et le conditionnement de la bagasse.