Brevet FR2605761A1 — publié le 19880429

La présente invention concerne les ateliers ae cristallisation du sucre alimentés par une partie au moins ou sirop concentré produit dans un atelier d'evaDoration. l'autre partie pouvant être stockée pour être utilisée ultérieurement, et comprenant au moins un appareil de cristallisation à marche discontinue, éventuellement un appareil de cristallisation à marche continue et un bac d'alimentation capable d'absorber les variations de consommation de sirop de cet appareil. Dans une chaudière å cuire a marche discontinue le sirop est prooressivement concentre par évaporation, sous vide partiel pour travailler à basse température a cause de la sensibilité thermique du sucre. Dans une première phase, on introduit dans la chaudière un certain volume de sirop (pied de cuite) que l'on concentre jusqu'à sursaturations puis on y ajoute une certaine quantité de très fins cristaux (ensemencement). On fait ensuite grossir ces germes de cristallisation en controlant, d'une part, l'évaporation et, d'autre part, l'alimentation en sirop de façon à maintenir la sursaturation a une valeur convenable.En fin d'opération! le mélange de cristaux et de liqueur-mère appelé masse-cuite est vidange dans un malaxeur avant d'être dirige vers l'atelier d'essorage. Dans un appareil de cristallisation à marche continue, les phases successives de l'opération sont réalisées dans 1 'espace au lieu de l'être dans le temps. L'appareil est divise en compartiments par des cloisons, et la masse e cours de cristallisation Dasse d'un comoartiment au suivant à travers des orifices oercés dans les cloisons. Le oremier compartiment est alimente par un magma (suspension de petits cristaux dans une liqueur-mère), et la masse-cuite est extraite du dernier compartiment. Les calories nécessaires sont fournies par des éléments chauffants places dans les compartiments. Généralement, un opérateur fie des valeurs de consigne pour la cadence de marche (durée d'un cycle) de la chaudière a cuire et pour le débit global de sirop consomme par l'appareil de cristallisation a marche continue et des systèmes de régulation plus ou moins comolees contrôlent ia marche des appareils de faÇon à produire le maximum de sucre de oualité donnée. Le bac d'alimentation doit être capable de fournir en permanence a ces aDpareils les débits de siroo demandés par les systèmes de régulation et il ne doit pas déborder. Par ailleurs le débit de sirop envoyé au stockage doit être aussi régulier que possible pour faciliter son conditionnement. Le but de la pressente invention est de fournir un procédé de régulation du débit de sirop alimentant le bac permettant de satisfaire ces conditions Le procédé objet de la présente invention consiste a maintenir le débit de sirop apporté au bac pour l'appareil a marche discontinue a une valeur de consigne égale à un débit moyen calculé à intervalles de temps réguliers g partir du volume total de sirop consommé par ledit appareil pendant un cycle, du volume de sirop apporté au bac depuis le début du cycle jusqu'à l'instant du calcul et du temps restant jusqu'au début du prochain cycle dudit appareil, la valeur calculée de ce débit moyen étant corrigée en fonction de l'écart entre le volume, ou le niveau, réel du sirop dans le bac et un volume, ou un niveau, théorique calculé à partir des volumes de sirop apportés au bac et prélevés sur le bac pour l'alimentation dudit appareil depuis le début du cycle. Lorsque l'atelier comporte en outre un appareil de cristallisation à marche continue, on mesure le débit d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche continue et on maintient le débit d'alimentation du bac égal à une valeur de consigne sui est la somme dudit débit mesuré et du débit moyen d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche discontinue calculé et corrigé comme indiqé ci-dessus. Dans le cas oh le magma d'ensemencement de 1 appareil de cristallisation à marche continue est fourni par un appareil à marche discontinue, la valeur de consigne du débit d'alimentation du bac est égale a la somme du débit d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche continue, du débit moyen d'alimentation de l'appareil de cristallisation a marche discontinus calculé comme exposé cidessus, du débit moyen d'alimentation de l'appareil de production de magme calculé de la même manière que le débit moyen d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche discontinue, et d'un terme correctif qui est fonction de l'écart entre le volume, ou le niveau, réel du sirop dans le bac et un volume, ou un niveau, théorique calculé à partir des volumes de sirop apportés au bac et prélevés sur le bac pour l'alimentation des appareils a marche discontinue et de production du magma depuis le début de leur cycle. Dans ce cas, l'alimentation en magma de l'appareil de cristallisation à marche continue se fait à travers un malaxeur tampon, et l'instant oh le prochain cycle de l'appareil de production de magma doit débuter' est déterminé périodiquement à partir du volume, ou du niveau, réel du magma dans ledit malaxeur, d'un volume, ou d'un niveau, de consigne, du débit de magma consommé par l'appareil de cristallisation à marche continue et du volume de magma produit a chaque cycle par ledit appareil de production du magma. La valeur de consigne du débit d'alimentation du bac peut en outre être corrigée en fonction d'un débit calculé à partir des variations réelles de volume du sirop dans le bac pendant une periode de temps déterminée, et d'un débit théorique égal à la différence entre le débit mesuré d'alimentation du bac et les débits mesurés consommés par ledit ou lesdits appareils. Lorsque le débit moyen calculé pour l'appareil de cristallisation à marche discontinue est supérieur au débit de sirop disponible pour appareil, on modifie la durée du cycle dudit appareil pour rendre le débit moyen, calculé égal au débit disponible. La description oui suit se réfère au dessin l'accompagnant qui illustre un mode de réalisation particulier de l'invention donné à titre d'exemple. L'atelier de cristallisation de ter jet dont le schéma est donné sur le dessin annexé comprend un appareil de cristallisation à marche continue 10, produisant une massecuite qui, après avoir été refroidie dans un malaxeur 12, est soumise à un essorage en 14 pour séparer les cristaux de sucre de l'égout ERt, un premier appareil de cristallisation à marche discontinue 16 produisant une masse-cuite oui est aussi essorée en 14, apres avoir été refroidie dans le malaxeur 18, un second appareil de cristallisation a marche discontinue 20 produisant un magma utilisé pour l'ensemencement de l'appareil 10, et un malaxeur tampon 22 glacé entre les appareils 10 et 20. Les appareils 10. 16 et 20 sont alimentés en sirop par un bac 24 qui reçoit une partie du sirop LS1 produit dans l'atelier d'évaporation 26, l'autre partie étant envoyée vers une installation de conditionnement et de stockage 28 @ le bac 24 reçoit en outre une partie de l'égout d'essorage ER1. Le débit d'alimentation en sirop de l'appareil 10 est fixé par un opérateur et maintenu à la valeur voulue par un régulateur. Un système de régulation controle les différents paramètres de marche de l'appareil 10, et notamment la pression de la vapeur de chauffage alimentant les éléments chauffants de façon à produire une masse-cuite de qualité donnée. La durée des différentes phases de production de la masse-cuite dans l'appareil 16, et les valeurs des différents paramètres de marche sont fixées par un programme préétabli, et des systèmes de régulation permettent de maintenir ces paramètres aux valeurs imposées. La durée du cycle de cet appareil, c'est-à-dire l'intervalle de temps séparant deux démarrages de l'appareil, y compris le temps séparant la vidange d'un nouveau démarrage, est fixée par l'opérateur. L'appareil 2 fonctionne de la même façon que l'appareil 16, mais la durée du cycle dépend de la consommation en magma de 1 'appareil 10 et est déterminée périodiouement, conformément à I'invention, comme décrit ci-apres. Le débit d'alimentation en sirop du bac doit être adapté aux consommations des appareils 10, 16 et 20 de façon a pouvoir toujours satisfaire a leurs besoins et ne pas déborder. Par ailleurs, ce débit doit être aussi régulier que possible pour permettre une marche économique de l'installation de conditionnement de l'excédent du sirop envoyé au stockage. Le procédé de l'invention permet de régler ce débit pour satisfaire à ces conditions. Pour la mise en oeuvre de ce procédé on utilise un calculateur 30 qui reçoit des informations en provenance de différents capteurs placés sur les appareils et élabore une valeur de consigne pour le régulateur de débit 32. Pour cela, le calculateur calcule a intervalles de temps réguliers a t une valeur Q = QCC + QLS1CD + QLS1CMAG - QER1 [équation (1)]. Dans cette formule. QCC est le débit de sirop alimentant l'appareil 10. mesuré au moyen du débitmètre 34. QER1 est le débit d'égout d'essorage, mesuré au moyen du débitmètre .6, et QLSlCDC et QLS1CMAG sont des débits moyens d'alimentation des appareils 16 et 20, respectivement, calculés au moyen des formules suivantes (équations 2) : QLS1CDC = VGLLS1DC TCYDC pour le calcul effectué en début de cycle. et QLS1CDC = VGLLS1DC - VLS1ADC(t) TRPIDC (t) pour le calcul effectué à l instant t. avec VGLLS1DC : volume total de sirop consmmé par l appareil 16 pendant un cycle, TCYDC : durée d'un cvcle de l'appareil 16. TRPIDC(t): temps restant, à l'instant t, jusou'au début du prochain cycle de l'appareil 16, et VLS1ADC(t) = VLS1ADC(t - #t) + QLS1COC(t - # t) x #t volume de sirop apporté au bac 24 pour l'appareil 16 depuis le début du cycle de l'appareil et QLS1CMAG = VGLLS1MAG TCYMAG pour le calcul effectué en début de cycle. et QLS1CMAG (t) = VGLLS1MAG - VLS1AMAG(t) TRPIMAG(t) pour le calcul effectué à l'instant t avec VGLLS1MAG: volume total de sirop consommé par l'appareil 20 pendant un cycle, TCYMhE : durée d'un cycle de l'appareil 20, TRPIMAG(t): temps restant, a l'instant t, jusqu'au début du prochain cycle de l'appareil 20, et VLS1AMAG(t) = VLS1AMAG(t - # t) + QLS1CMAG(t - # t) x volume de sirop apporté au bac 24 pour l'appareil 20 depuis le début du cycle de cet appareil Les volumes VGLLS1DC et VGLLS1MAG sont les volumes nominaux (théoriques) totaux de sirop consommé au cours d'un cycle par les appareils 16 et 2O, respectivement, depuis le début du cycle jusau'à la fin de la phase du cycle ou l'appareil consomme du sirop.Pour le reste du cycle (vidange, rinçage, attente, mise sous vide) l'appareil ne consomme plus de sirop et ces volumes sont pris égaux à VLSlDC et VLS1MAG, respectivement, ces volumes représentant la quantité réelle de sirop consommé au cours du cycle. Les volumes VLS1ADC et VLS1AMAG sont calculés en intégrant les débits moyens QLSlCDC et QLS1CMAG représentant chacun la fraction de débit de consigne d'alimentation du bac relatif à chaque appareil 16 et 20. On considère aue la consigne de débit d'alimentation du bac est respectée dans la réalité puisque les écarts sont corrigés par ailleurs. La valeur Q est ensuite corrigée en fonction de l'écart entre le volume VLStM (ou le niveau) réel de sirop dans le bac 24 et un volume VLSlC (ou niveau) théorique calculé par différence des volumes de sirop apportés au bac pour les appareils 16 et 20 et consommés par ceux-ci depuis le début du cycle de ces appareils. VLS1M est déterminé à partir d'une mesure du niveau dans le bac. VLSlC est donné par la formule VLS1C = VLS1RE - VLS1DC - VLS1MAG + VLS1ADC + VLS1AMAG dans laquelle VLS1RE est un volume de référence correspondant par exemple, à 80% du volume total du bac VLS1DC est le volume de sirop consommé par l appareil 16 depuis le début de son cycle VLStDC(t) = VLSlDC(t - # t) + QLS1MDC x 4 t, QLSIMDC étant le débit d'alimentation en sirop de l'appareil 16, mesuré au moyen du débitmètre 38. De même, VLS1MAG est le volume de sirop consommé par l'appareil 20 depuis le début de son cycle VLS1MAG(t) = VLS1MAG(t - # t) + QLS1MMAG x # t, QLS1MMAG étant le débit d'alimentation en sirop de l'appareil 20, mesuré au moyen du débitmètre 40. La valeur corrigée, 9', de Q est égale à Q' = Q + k (VLS1C - VLS1M), k étant un coefficient positif déterminé par des essais ou des simulations. De manière à prendre en compte des dérives de mesures, cette valeur Q' est elle-meme corrigée en fonction de l'écart entre la vitesse réelle de variation QBACM du volume de sirop dans le bac et un débit théorique QBACTH, qui sont donné=. par les formules QBACM = VLS1M(t) - VLS1M(t - # t) # t avec VLS1M(t) : volume de siron dans le bac à l'instant t, déterminé a partir d'une mesure de niveau, VLS1M(t - t): volume de sirop dans le bac a l'instant t - # t. déterminé à partir d'une mesure ce niveau, et QBACTH = QALM - QCC - QLS1MMAG - QLS1MDC + QER1 QALM étant le débit d'alimentation du bac en sirop, mesuré au moyen du débitmètre 42. Le terme correctif DQBAC représente en fait un débit fictif de sirop, entrant dans le bac 24 ou en sortant, qui tient compte des erreurs de mesure aléatoires des débitmètres 34, 36, 38, 40 et 42. Pour la détermination de DQBAC les valeurs de QBACM et QBACTH doivent etre filtrées. Une façon pratique de déterminer le débit de correction DQBAC consiste å appliquer un signal représentatif des grandeurs QBACM et QBACTH aux entrées d'un régulateur PID qui délivre en fonction du temps un signal proportionnel à DQBAC. La valeur corrigée Q" = Q' - DQBAC est utilisée comme valeur de consigne du régulateur 32. Le calculateur 30 détermine aussi périodiquement le temps TRPIMAB restant jusqu'au début du prochain cvcle de l'appareil 20 au moyen de la formule TRPIMAG = VMAG - VMAGC - DTVMAG QMAG dans laquelle VMAG est le volume nominal de magma produit par l'appareil 20 à chaque cycle, VMAQC(t) = VMAGC(t - # t) + QMAG x # t est le volume de magma consommé par l'appareil 10., depuis le début du cycle de l'appareil 20 QMAG est le débit d'alimentation en magma de l'appareil 10 qui est proportionnel au débit du sirop QCC consommé par cet appareil. DTVMAG = VMALC - VMALM avec VMALC : volume de consigne du magma dans le malaxeur 22 fixé par l'oPérateur a un moment précis du cycle de l'appareil 20. et vMALM : volume réel du magma dans le malaxeur 22, déterminé à partir d'une mesure de niveau au moyen du capteur 44 au même instant du cycle de l'appareil. Cet instant du cycle peut être par exemple la fin de la vidange de la masse-cuite produite par l'appareil 20 dans le malaxeur 22. Le terme correctif DTYMÀG permet de tenir compte de l'écart entre le volume nominal VMAG et le volume de magma réellement produit par l'appareil 20 au cours du cycle. Dans le cas ou le débit de sirop disponible est insuffisant pour permettre le fonctionnement de l'atelier de cristallisation dans les conditions imposées, le calculateur 30 détermine la durée du cycle de l'appareil 16 et le temps restant jusqu'au début du cycle suivant, pour permettre l'utilisation optimale du débit de sirop disponible (QDISP) pour cet appareil, au moyen des équations QDISP = QALM - QCC - QLS1CMAG + QER1 TCYDC' = VGLLS1DC QDISP pour le calcul effectué au début du cycle, et TRPIDC'(t) = VGLLS1DC - VLS1ADC(t) UDISP(t) pour le calcul effectué a l'instant t. En fait, cette consigne de temps est calculée, à chaque pas de calcul et utilisée pour le calcul suivant. Dans les conditions normales de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque le débit total de sirop disponible pour l'atelier est supérieur à la valeur de consigne Q", le temps calculé est égal à celui correspondant a la durée du cycle imposée par l'opérateur. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de l'alimentation en sirop, à partir d'un bac. d'un atelier de cristallisation du sucre comprenant au moins un appareil de cristallisation à marche discontinue consistant à maintenir le débit de sirop apporté au bac (24) pour l'appareil à marche discontinue (16) à une valeur de consigne égale à un débit moyen (OLSlCDC) calculé à intervalles de temps réguliers à partir du volume total de sirop con@omme par ledit apperail pendant un cycle (VGLLS1DC). du volume de sirop apporté au bac depuis ie début du cycle Jusou'à- 1 'instant du calcul (VLS1ADC) et du temps restant jusqu'au début du prochain cycle dudit appareil la valeur calculée de ce débit moyen étant corrigée e fonction de l'écart entre le volume (VLS1M). ou le niveau, réel du sirop dans le bac et un volume (VLS1C), ou un niveau. théorique calculé à partir des volumes de sirop apportés au bac (VLS1ADC) et prélevés sur le bac (VLSiDC) pour l'alimentation dudit appareil depuis le début du cycle. 2. Procédé de régulation de l'alimentation en sirop d'un atelier de cristallisation du sucre comprenant au moins un appareil de cristallisation a marche continue (10) et un appareil de cristallisation à marche discontinue (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure le débit (QCC) d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche continue (10) et on maintient le débit d'alimentation du bac (24i égal a une valeur de consigne oui est la somme dudit débit mesuré (O CC) et du débit moyen (QLS1CDC) d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche discontinue (16) calculé et corrigé conformément à la revendication 1. 3. Procédé de régulation de l'alimentation en sirop d'un atelier de cristallisation du sucre comprenant au moins un appareil de cristallisation a marche continue (10), un appareil de cristallisation à marche discontinue (16), un appareil à marche discontinue (20) produisant le raoma d'ensemencement utilise par l'appareil à marche continue e un malaxeur tampon (22) placé entre l'appareil à marche continue et l'appareil de production de magma, selon la revendication I OU 2, caractérisé en ce oue ia valeur de consigne du débit d'alimentation du bac (24) est égale à la somme du débit (QCC) d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche continue (10), du débit moyen (OLStCDC) d'alimentation de l'appareil de cristallisation à marche discontinue (16) calculé conformément à la revendication 1, du débit moyen (QLS1CMAG) d'alimentation de l'appareil de production de magma (20) calculé de la mêm manière que le débit moyen (QLS1CDC) d'alimentation de l'appareil de cristallisation a marche discontinue, et d'un terme correctif qui est fonction de l'écart entre le volume (VLS1M), ou le niveau, réel du sirop dans le bac et un volume (VL81C), ou un niveau, théorique calculé a partir des volume de sirop apportés au bac (VLS1ADC, VLS1AMAG) et prélevés sur le bac VLS1DC, VLS1MAG) pour l'alimentation des appareils à marche discontinue et de production du magma depuis le début de leur cycle. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'instant où le prochain cycle de l'appareil de production de magma (20) doit débuter est déterminé périodiquement à partir du volume (VMALM), ou du niveau, réel du magma dans ledit malaxeur (22, d'un volume (VMALC), ou d'un niveau. de consignes du débit de magma (QMAG) consommé par l'appareil de cristallisation a marche continue (10) et du volume de magma (VMAG) produit à chaque cycle par ledit appareil de production du magma (20). 5. Procédé selon l'une quelconque des . revendications précédentes, caractérise en ce que la valeur de consigne du débit d'alimentation du bac (24) est corrigée en fonction d'un débit (QBACM) calculé à partir des variations réelles de volume du sirop dans le bac pendant une période de temps déterminée, et d'un débit théorique (QBACTH) égal à la différence entre le déhit mesuré (QALM + QER1) d'alimentation du bac et les. débits mesurés (OCC, QLStMDC, QLS1MMAG) consommés par ledit ou lesdits appareils. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le débit moyen (QLStCDC) calculé pour l'appareil de cristallisation à marche discontinue (16) est supérieur au débit de sirop disponible pour cet appareil, on modifie la durée du cycle dudit appareil pour rendre le débit moyen, calculé égal au débit disponible.