Brevet FR2661192A1 — publié le 19911025

La présente invention concerne la production en continu de cristaux de sucre à partir de sirops suivant le procédé comportant une première étape au cours de laque Jle le maintien en sursaturation de la liqueur-mère, permettant la cristallisation, est obtenu par évaporation grace à un apport de calories, et une seconde étape de cristallisation par refroidissement. Dans ce procédé, la premieère étape est mise en oeuvre dans un appareil constitué par une cuve divisée en plusieurs compartiments ou cellules munis de moyens de chauffage et traversés successivement par la masse-cuite constituée dans le premier compartiment par ajout d'un magma d'ensemencement au sirop et nourrie dans les autres compartiments par des apports doses de sirop Les apports de calories et de sirop dans chaque compartiment sont réglés de façon à maintenir la liqueur-mère en état de sursaturation et permettre le grossissement progressif des cristaux de l'entrée à la sortie de l'appareil La cristallisation du sucre et l'évaporation de 1 'eau provoquent une augmentation progressive de la teneur en matières sèches (Brix) et, par consequent, de la viscosité de la masse cuite Suivant le procédé classique, cette première étape est conduite pour obtenir une masse-cuite ayant une teneur en cristaux aussi élevée que possible et dont la viscosité n'est limitée que par les possibilités de soutirage et de transport vers le malaxeur A cause de la _ 2 _ viscosité élevée de la masse-cuite dans le dernier compar-timent, les échanges thermiques avec les éléments chauffants sont faibles et il est nécessaire d'augmenter la surface de ces derniers et/ou d'utiliser un vide plus poussé dans l'appareil de cristallisation. La seconde étape du procédé est mise en oeuvre dans un malaxeur o' la masse cuite est refroidie lentement pour que se poursuivent la cristallisation et le grossissement des cristaux, en mettant à profit la diminution de la solubilité du sucre avec la température Ces malaxeurs sont généralement munis de pales et d'éléments d'échange thermique parcourus par de l'eau froide On utilise également des malaxeurs sous vide dans lesquels le refroidissement est provoqué par évaporation par détente. Le but de la présente invention est de permettre de diminuer la teneur en matières sèches et, par conséquent, la viscosité de la masse cuite produite au cours de la première étape, sans diminuer le rendement global du procédé et, par suiteq augmenter la productivité de l'appareil de cristallisation et améliorer les conditions d'exploitation de l'atelier de cristallisation. Le procédé objet de la présente invention est caractérisé en ce que la masse-cuite produite au cours de la première étape a une teneur en matières sèches et un coefficient de _ 3 _ sursaturation relativement faibles et en ce qu'elle est soumise à une détente provoquant l'évaporation rapide d'un certain volume d'eau et une augmentation notable de la sursaturation avant d'être soumise à la seconde étape de cristallisation par refroidissement Entre la première et la seconde étapes, la masse-cuite passe dans un ballon fermé o règne un vide supérieur (pressiorn inférieure) à celui qui règne dans l'appareil ou le compartiment de l'appareil d'o est extraite la masse-cuite, le temps de séjour de la masse- cuite dans ledit ballon étant de l'ordre de 1 minute ou moins L'évaporation par détente et le refroidissement peuvent être réalisés en plusieurs étapes. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comportant, outre un appareil de cristallisation par évaporation et un malaxeur classiques, un ballon fermé dont l'entrée est reliée à l'appareil de cristallisation et dont la sortie est reliée à l'entrée du malaxeur, et des moyens pour maintenir dans ledit ballon une pression inférieure a la pression qui règne, en fonctionnement, dans l'appareil de cristallisation ou dans le dernier compartiment de cet appareil. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant donnés à titre d'exemples non limitatifs Les figures 1 et 2 de ces dessins sont des schémas d'installations pour la mise en oeuvre de -4-_ l' invention. L'irnstallation de la figure i comporte essentiellement un appareil de cristallisation par évaporation à marche continue , un ballon fermé 12 et un malaxeur-refroidisseur 14. L'appareil 10 est constitué par une cuve horizontale divisée en plusieurs compartiments par des cloisons verticales dont la hauteur est inférieure à celle de la cuve, de telle sorte que les différents compartiments communiquent entre eux par la partie supérieure de la cuve qui est reliée à une source de vide Les compartiments communiquent aussi entre eux par des ouvertures percées dans les cloisons et permettant la circulation de la masse cuite d'une extrémité à l'autre de la cuve Un faisceau d'élements chauffants, tels que des tubes parcourus par de la vapeur, est placé dans la partie inférieure de la cuve, sur toute sa longueur, pour apporter des calories à la masse cuite contenue dans les compartiments Le premier compartiment reçoit du sirop concentré et un magma d'ensemencement contenant des germes de cristallisation Les autres compartiments reçoivent un débit dosé de sirop La masse cuite produite est extraite de la derniere cellule au moyen d'une pompe volumétrique 16. Le ballon 12 est relié à une source de vide, la pression à l'intérieur du ballon étant contrôlée et réglée à une valeur inférieure à celle de la pression régnant dans 1 'appareil 10. Le malaxeur 14 est constitué par une cuve ouverte équipée d 'un rotor muni de pales de brassage et éventuel l ement d 'éléments, tels que des tubes ou des plaques creuses, parcourus par de l'eau froide. La masse-cuite extraite de l'appareil 10 par la pompe 16 est introduite dans le ballon 12 Etant donné que la pression dans le ballon est inférieure & la pression dans l'appareil , la masse-cuite est soumise à une détente brusque en pénétrant dans le ballon et un certain volume d'eau est évaporé ce qui provoque le refroidissement de la masse-cuite jusqu'à la température d'équilibre avec la pression de vapeur, compte tenu du retard êbulliométrique; l 'évaporation de l 'eau et la baisse de la température provoquent une augmentation du coefficient de sursaturation de la liqueur- mère Le temps de séjour de la masse-cuite dans le ballon est très faible, de l'ordre de i minute ou moins. La masse-cuite est extraite du ballon, par une pompe 18 ou une colonne barométrique, et envoyée dans le malaxeur 14. Le séjour de la masse-cuite dans le malaxeu r permet la cristallisation d'une masse supplémentaire de sucre sur les cristaux présents. 6 - Le tableau suivant donne un exemple chiffré de mise en oeuvre de l 'invention. BMC RDT% T C sur-sat Débit Masse cuite sortie 10 91,00 50,00 86,84 1,030 100 Masse cuite sortie 12 91,28 50, 15 83,48 1,112 99,69 Masse cuite sortie 14 91,28 53,00 82,98 1,030 99,6 La masse-cuite produite par l'appareil 10 a un brix (BMC) de 91 et une pureté de 94,5 et contient 50 % en poids de cristaux de sucre (RDT) Le brix de la masse-cuite est maintenu volontairement à une valeur relativement basse par addition d'un débit dosé de sirop dans le dernier compartiment de l'appareil 10 pour réduire sa viscosité et favoriser les échanges thermiques. En entrant dans le ballon 12, la masse-cuite est brusquement détendue de 0,27 bar pression dans 1 'appareil à 0,23 bar Cette détente provoque l'évaporation d'un certain volume d 'eau 0,31 % et, en conséquence, une chute de la température (T) de 86,84 e C à 83 480 C et une augmentation du coefficient de sursaturation de 1,030 à 7 - 1,112 La teneur en cristaux (RDT) augmente faiblement, de % à 50,15 %, du fait de l'évaporation. Dans le malaxeur 14, la chute de température, de 83,48 C à 82,980 C, permet la cristallisation d'une quantité supplémentaire de sucre et la sursaturation est ramenée à 1,03. Au total, on réalise un gain de 3 points, de 50 % à 53 %, sur le rendement en cristaux. Dans 1 'installation de la figure 2, le malaxeur 14 est divisé en deux compartiments 142 et 144 par une cloison 146. Après avoir été refroidie dans le compartiment 142 du malaxeur la massecuite est soutirée et envoyée par une pompe 148 dans un second ballon 120 relié à une source de vide et o' règne une pression inférieure à la pression dans le ballon 12 et telle qu'elle corresponde a une température d'équilibre inférieure à celle de la masse-cuite extraite dudit compartiment, compte tenu de l'écart ébulliométrique En entrant dans le ballon 120, la masse cuite est soumise à une détente qui provoque une évaporation etun nouveau refroidissement jusqu'à la température d'équilibre avec la pression qui règne dans le ballon et, par consequent, une augmentation de la sursaturation de la liqueur-m:re Le temps de sejour de la masse-cuite dans le ballon 120 est du même ordre de grandeur que celui dans le ballon 12. La masse-cuite est extraite du ballon 120 par une colonne barométrique 150 et envoyée dans le compartiment 144 du malaxeur ot elle est soumise à un refroidissement complémentaire provoquant la cristallisation d'une masse supplémentaire de sucre. Le malaxeur pourrait comporter plus de deux compartiments et la masse-cuite serait alors soumise à une évaporation par détente entre chaque compartiment Au lieu d'utiliser un malaxeur divisé en plusieurs compartiments, on pourrait évidemment utiliser plusieurs malaxeurs. Le procédé de l'invention présente l'avantage d'être continu et de permettre de faire fonctionner l'appareil de cristallisation avec un brix de sortie faible, garantie d'une plus grande productivité par suite des coefficients d'échange thermique plus élevés Il peut, par ailleurs, être exploitéS dans les ateliers existants sans avoir à modifier les appareils utilisés et moyennant des investissements réduits. Du sirop pourrait éventuellement être ajouté à la masse- cuite sortant de 1 'appareil 10, avant son admission dans le ballon Le ballon pourrait être équipé d'un agitateur qui brasserait la masse-cuite I 11 doit être bien entendu que ces modifications et toutes celles obtenues par substitution de moyens techniques équivalents a ceux décrits entrent dans le cadre de 1 'invention. -9- REVEND I CAT I ONS 1 Procédé de production en continu de cristaux de sucre à partir de sirop comportant une première étape o la cristallisation est effectuée par évaporation avec apport de chaleur et une seconde étape o 1 la cristallisation est effectuée par refroidissement, caractérisé en ce que la masse-cuite produite au cours de la première étape a une teneur en matières sèches (BMC) et un coefficient de sursaturation relativement faibles et est soumise à une détente provoquant l'évaporation rapide d'un certain volume d'eau et une augmentation notable de la sursaturation avant d'être soumise à la seconde étape de cristallisation par refroidissement. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse-cuite produite au cours de la première étape est envoyée dans un ballon ( 12) ot règne un vide supérieur (pression inférieure) à celui qui règne dans l'appareil ou le compartiment de l'appareil ( 10) d'o est extraite la masse- cuite, et en ce que le temps de séjour de la masse-cuite dans ledit ballon est de 1 'ordre de 1 minute ou moins. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'évaporation par détente et le refroidissement de la masse-cuite sont réalisés en plusieurs étapes. - 4 Installatiorn de production en continu de cristaux: de sucre à partir de sirop comportant en série un appareil ( 10) o-t la cristallisation est effectuée par évaporation et constitué par une cuve divisée en plusieurs compartiments munis d'éléments de chauffage et reliés à une source de vide, et un mral axeur refroidisseur ( 14) Jot la cristal l isation est effectuée par refroidissement, caractérisée en ce qu'elle comporte un ballon ( 12) dont l'entrée est reliée à la sortie de l'appareil de cristallisation ( 10) et dont la sortie est reliée à 'entrée du malaxeur ( 14) et des moyens pour maintenir dans ledit ballon une pression inférieure à la pression qui régne, en fonctionnement, dans I 'appareil de cristallisation ( 10) ou dans le dernier compartiment de l appareil. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit malaxeur est divisé en au moins deux compartiments ( 142, 144) ou remplacé par au moins deux malaxeurs, en ce qu'elle comporte un second ballon ( 120) dont 1 l'entrée est reliée à la sortie du premier compartiment ( 142) ou malaxeur et dont 1 a sort i e est rel i ée à 1 'entrée du second compartiment ( 144) ou malaxeur, et des moyens pour maintenir dans le second ballon un pression inférieure à celle régnant dans le premier ballon ( 12).