Brevet FR2587363A1 — publié le 19870320

Procédé et installation pour l'extraction du sucre de la canne à sucre. L'invention concerne l'extraction du sucre à partir de la canne à sucre. Le procédé conventionnel d'extraction, le plus anciennement connu, consiste à broyer les cannes à l'aide d'un broyeur à couteaux afin d'ouvrir les cellules, puis à faire passer la préparation obte- nue dans des moulins à canne constitués de cylindres cannelés exer- çant entre eux une grande pression de 5 à 10 MPa. L'installation est relativement coûteuse et consomme une grande quantité d'énergie pour l'entraînement de ces cylindres. En outre, le rendement d'ex- traction, pour être excellent, requiert une installation importante. L'utilisation du procédé de diffusion pour l'extraction du sucre de betterave a amené les constructeurs à en rechercher l'adaptation pour le sucre de canne. Dans un tel procédé par diffusion, les cannes broyées sont mises en suspension dans de l'eau pour opérer l'extrac- tion par diffusion, macération et percolation. La diffusion a lieu dans de grands appareils selon le procédé classique d'épuisement par contrecourant, ce qui conduit à des temps d'extraction et surtout des volumes de cuves importants, donc à des installations coûteuses et encombrantes, avec en outre des difficultés de conduite dues en particuliers à des problèmes de fermentation. On a par la suite repris le procédé conventionnel pour l'amé- liorer et aboutir au procédé par réimbibition. Ce procédé consiste pour l'essentiel à arroser la canne préparée par du jus extrait, puis à l'écraser à nouveau dans un moulin suivant le premier, le procédé 4tant poursuivi à l'aide de plusieurs réimbibitions et plusieurs moulins successifs, afin d'améliorer le rendement d'extraction. Le résultat est que l'efficacité d'ensemble de l'équipement se trouve améliorée. Malgré cette amélioration, l'installation complète reste onéreuse, encombrante et grande consommatrice d'énergie, en contre- partie de l'augmentation du rendement d'extraction. Ce dernier procàdé a fait l'objet de nombreux perfectionnements, dont certains ont mis en lumière le rôle nuisible que joue l'absorp- tion d'air par les cellules qui se dilatent élastiquement immédiate- ment après avoir été écrasées. En effet, cet air empêche une imbibi- tion efficace par le liquide et consomme inutilement de l'énergie par sa compressibilité. Pour éviter cela, certains des procédés proposés préconisent la désaération des mélanges, ou encore l'arrosage de la bagasse immédiatement à la sortie du moulin, mais sans jamais par- venir complètement à supprimer cette présence d'air. Le but de l'invention est de réaliser un procédé d'extraction de bon rendement et de faible coût qui évite les inconvénients précé- dents, en particulier qui réduise l'importance des installations et qui mette en oeuvre une puissance plus faible que celle des procédés conventionnels, fussent-ils améliorés, ceci étant obtenu principa- lement par des passages multiples à basse pression en milieu aqueux évitant donc méthodiquement la reprise d'air. L'invention consiste à presser les cannes préalablement prépa- rées, puis le magma (préparation et jus) entre plusieurs paires de cylindres cannelés, chaque paire étant complètement immergée dans une cuve et alimentée par une trémie, et ceci en combinant d'une part une recirculation constante du magma, de chaque cuve vers la trémie correspondante, avec un débit important, et d'autre part une circula- tion à contre-courant de la préparation et du jus avec un débit moindre dans les diverses cuves correspondant aux diverses paires de cylindres. L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend donc une série de cuves, en nombre réduit, contenant chacune une paire de cylindres cannelés surmontée d'une trémie d'alimentation, avec des moyens pour assurer le recyclage et d'autres moyens pour assurer la circulation à contre-courant de la préparation et du jus. En particulier, la circulation du jus se fait avantageusement par simple débordement d'une cuve à l'autre, les cuves étant placées à des hauteurs étagées, avec des pompes à magma de recirculation élevant le magma d'une cuve vers la trémie correspondante, et des pompes à magma de transfert élevant le magma d'une cuve vers la trémie de la cuve située en amont (ou vers la sortie de bagasse pour la cuve la plus en amont). Pour assurer la méthodicité de ces circulations, les pompes de transfert déversent chacune le magma sur un séparateur à grille courbe, le jus d'égouttage étant ramené vers la cuve d'o provient le magma, tandis que la préparation grossièrement égouttée s'écoule par gravité dans la trémie correspondante ou vers la sortie. En outre, les goulottes de transfert du jus par débordement d'une cuve amont vers une cuve aval sont de préférence équipées également d'une grille courbe constamment balayée par les palettes d'un moulinet rotatif afin de laisser passer le jus mais de ramener constamment la prépara- tion dans la cuve amont. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la des- cription qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente le schema général du procédé; la figure 2 représente plus eu détail une cellule d'extraction; la figure 3 est une coupe verticale selon III-III de la figure 2; et la figure 4 est également une coupe verticale selon IV- IV de la figure 2. Chaque cellule d'extraction comprend, selon l'invention, une paire de cylindres cannelés 1 et 2 à axes horizontaux, 3 et 4, com- platement immergés dans une cuve C. Le cylindre 1 est moteur, et son axe 3, sans débattement, passe à travers les parois de la cuve par des calfats 5, un des bouts de l'arbre 3 étant entraîné par un mé- canisme motoréducteur 6 éventuellement à vitesse variable. L'autre rouleau 2 a son axe 4 qui tourillonne dans des paliers 7 situés à l'extrémité des branches 8 sensiblement verticales d'un étrier, partiellement immergé, assurant le débattement horizontal de l'arbre 4 sans nécessiter de traversée de paroi. Cet étrier est constitué, outre les branches verticales 8, par un arbre 9 monté dans des pa- liers 10 fixés sur la cuve. La mise en pression du cylindre 2 sur le cylindre 1 est assurée par un ou deux vérins latéraux 1l situés en-dehors de la cuve C. Le cylindre 2 à débattement est monté fou, et entratné directement par le cylindre-moteur 1 par l'intermédiaire de grosses cannelures 12 qui engrènent entre elles. Au-dessus de cette paire de cylindres 1 et 2 est montée une trémie d'alimentation 13 constituée par deux flasques d'extrémité 14, se raccordant d'une manière quasiment étanche avec les faces d'ex- trémités des cylindres, et deux parois latérales verticales 15 se raccordant avec la périphérie de ces cylindres. L'étanchéité de ces divers raccordements de la trémie 13 avec la paire de cylindres peut être toute relative, étant donné qu'elle ne sépare que des milieux qui de toutes façons sont remis en circulation permanente avec un fort débit. Chaque trémie 13 comporte une double alimentation: d'une part, une tuyauterie 16 y déverse du magma et d'autre part, un séparateur 17 à grille courbe 18 y déverse de la préparation grossièrement égouttée, le jus d'égouttage sortant en 19 pour être renvoyé dans la cuve aval. Chaque cuve C comprend une goulotte de sortie de débordement 20, obturée également par une grille courbe 21 dont la surface est ba- layée en permanence par les pales 22 d'un moulinet 23 entraîné en rotation dans le sens de la flèche 24 par un motoréducteur 25, ceci de manière à ramener constamment vers la cuve la préparation qui s'accumule contre la grille 21. La cuve C comporte également une goulotte d'entrée 26 pour la cuve C3 la plus en amont, cette goulotte d'entrée étant constituée par la goulotte de sortie 20 de la cuve précédente pour les autres cuves C2, C1. Enfin, la cuve C comporte deux sorties de tuyauterie 27 et 28 pour le magma. Un certain nombre de cellules semblables, trois dans l'exemple choisi, sont montées en cascade, de telle manière que chaque goulotte de sortie 20 se raccorde avec l'entrée 26 de la cuve suivante, comme représenté plus particulièrement sur la figure 1. En outre, l'instal- lation se complète par une série de pompes destinées à assurer la circulation systématique. On a en particulier trois pompes de recirculation, R, R2 et R3, associées respectivement aux trois cuves C1, C2 et C3, et qui sont des pompes à magma aspirant le magma dans la sortie 27 de chaque cuve et le refoulant dans l'alimentation 16 de la trémie 13 correspon- dante. On a d'autre part trois pompes de transfert T1, T2 et T3 qui sont également des pompes à magma raccordées sur la sortie 28 de la cuve correspondante et qui déversent le magma en 29, au-dessus du séparateur à grille courbe 17 de la cuve amont pour T1 et T2, ou en au-dessus d'un dernier séparateur à grille courbe 17 alimentant la sortie de bagasse 31. Les sorties de jus 19 des divers séparateurs 17 déversent le jus dans la cuve aval, c'est-à-dire la cuve d'o pro- vient le magma pompé, ceci par simple écoulement naturel, ou à l'aide d'une pompe 32 si nécessaire. Les cannes préparées sont alimentées en 33 dans la trémie de la cuve aval. Elles sont pressées par la première paire de cylindres et recyclées plusieurs fois par entraînement positif grâce à la recir- culation systématique. Naturellement, la vitesse des cylindres est ajustée en fonction tout à la fois du débit de cannes arrivant en 33 et du débit de recirculation arrivant en 16, et la pompe de recir- culation de chaque cuve est réglée pour assurer ce débit avec un léger excédent qui s'écoule par le déversoir 34 que comporte chaque trémie 13. Conformément à l'invention, les divers paramètres sont déterminés pour que le débit de recyclage soit très supérieur au débit de produit principal, par exemple cinq fois ce débit. Chaque cellule opère donc en principe cinq pressages-réimbibitions, ce qui augmente considérablement l'efficacité de l'installation et permet en particulier d'obtenir de bons rendements d'extraction avec un nombre réduit de cellules d'extraction, par exemple trois dans l'exemple représenté. A côté de cette recirculation systématique a lieu également une extraction par épuisement méthodique grâce à la circulation à con- tre-courant de la préparation et du jus. En effet, si l'on suit le trajet de la préparation, depuis l'entrée des cannes en 33, celle-ci après plusieurs circulations dans la cuve C1 est envoyée par la pompe de transfert T1 et par le sépara- teur 17 correspondant vers la cuve C2, o elle subit à nouveau cinq pressages-réimbibitions dans un jus moins concentré, puis elle est envoyée de la même façon par la pompe de transfert T2 dans la cuve C3 o elle subit à nouveau cinq pressages-réimbibitions dans un jus encore moins concentré, avant d'être reprise par la pompe de trans- fert T et envoyée vers la sortie de bagasse 31, o elle est reprise dans des presses habituelles pour séparer la bagasse complètement épuisée du jus faiblement concentré qui est envoyé en 35 dans la cuve amont C3. Cette cuve C3 reçoit également le jus récupéré en 19 du dernier séparateur 17 et qui est envoyé en 26, en même temps qu'une alimentation en eau pure 36 pour compléter les pertes. On a vu en particulier que les grilles 21 et les moulinets 23 empêchent l'en- traînement en sens inverse de la bagasse. Inversement, le jus circule en sens inverse en partant des produits faiblement concentrés provenant du mélange du jus récupéré en 26, de l'eau de presse renvoyée en 35 et de l'eau pure envoyée en 36, ce mélange étant enrichi en sucre dans la cuve C3 et circulant d'amont en aval avec une concentration progressivement croissante, pour sortir en 37 à sa concentration maximale d'o il est ensuite purifié et séparé par les moyens habituels. C'est grace à cette circulation méthodique combinée avec la recirculation à taux élevé que l'invention permet d'obtenir de bons rendements d'extraction avec un petit nombre de cellules, donc avec une installation économique et peu encombrante. Par ailleurs, étant donné que les cylindres fonctionnent en milieu complètement immergé, on évite complètement les inconvénients dus à l'introduction d'air dans les cellules et l'on peut opérer avec des pressions de cylindres relativement modérées et une énergie d'entraînement des cylindres également modérée. Enfin, l'installation complète est d'une fabrica- tion simple et d'une conduite facile. REVENDICATIONS 1. Procédé d'extraction de sucre de canne par passage de la préparation et du magma entre plusieurs paires de cylindres cannelés, caractérisé par le fait que chaque paire de cylindres est complàte- ment immergée dans une cuve (C) et alimentée par une trémie (13), et que l'on combine d'une part une recirculation constante du magma, de chaque cuve vers la trémie correspondante, avec un débit important, et d'autre part une circulation à contre-courant de la préparation et du jus avec un débit moindre dans les diverses cuves (C1, C2, C3) correspondant aux diverses paires de cylindres. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un petit nombre de cellules d'extraction, chaque cellule comprenant une paire de cylindres cannelés (1,2) surmontée d'une trémie (13) et complé- tement immergée dans une cuve (C), ainsi qu'une pompe de recircula- tion (R1, R2, R3) prélevant le magma dans la cuve de la cellule et le déversant dans la trémie (13) de cette même cellule, et une pompe de transfert (T1, T2, T3) prélevant le magma dans la cuve de la cellule et le déversant dans la trémie de la cellule amont, ou vers la sortie de bagasse (31) pour la cellule (C3) la plus en amont, les diverses cuves (Ci, C2, C3) étant placées en cascade pour permettre l'écoule- ment du jus de l'amont vers l'aval. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que chaque déversement de magma (29), depuis la pompe de trans- fert correspondante, se fait par l'intermédiaire d'un séparateur (17) à grille courbe, le jus d'égouttage (19) ainsi extrait étant ramené dans la cuve de la cellule d'o provient le magma. 4. Installation selon une des revendications 2 et 3, caracté- risée par le fait que l'écoulement du jus par débordement de chaque cuve vers la cuve située en aval, ou vers la sortie de jus (37) pour la cuve la plus en aval (C1), se fait par une goulotte (20) obturée transversalement par une grille courbe (21) dont la surface est balayée par des palettes (22) d'un moulinet (23) tournant dans un sens tel qu'il ramène constamment vers la cuve amont la bagasse accumulée contre cette grille. 25873'63 5. Installation selon une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que chaque paire de cylindres (1, 2) comprend un cylindre moteur (1) sans débattement dont l'arbre d'entraînement (3) traverse les parois de la cuve (C) à travers des calfats (5), l'autre cylindre (2) étant fou et entraîné par le précédent grâce à des cannelures (12) d'assez grande hauteur, l'arbre (4) de ce cylindre fou (2) étant suspendu au dessous d'un étrier (8-9) dont les branches sont immer- gées et qui est articulé à la partie supérieure de la cuve et mis en pression par un ou plusieurs vérins (11) situés hors de la cuve.