Brevet FR2700173A1 — publié le 19940708

L'invention concerne les ateliers de cristallisation de sucre dans lesquels une refonte des cristaux est nécessaire et particulièrement les ateliers des sucreries, raffineries ou sucreries-raffineries dans lesquelles la liqueur de sucre refondu est utilisée, soit directement, soit en mélange avec d'autres produits, comme produit à cristalliser. Les procédés classiques de refonte du sucre dans des cuves munies d'agitateurs ne provoquent qu'un faible mouvement relatif entre les cristaux et le sirop Il s'en suit que la température et le temps nécessaires à l'opération sont élevés, ce qui augmente les risques de coloration du sucre. Le but de la présente invention est de fournir un nouveau procédé de refonte permettant, notamment, de produire des liqueurs à brix (teneur en matières sèches) élevé et, de ce fait, diminuer la consommation thermique de l'atelier de cristallisation, et d'améliorer la qualité du sucre en diminuant les risques de coloration. L'invention a pour objet un procédé de refonte du sucre consistant à introduire une masse-cuite dans une chambre dont une paroi est constituée par une surface filtrante, à séparer par filtration la liqueur-mère des cristaux de la masse-cuite et à alimenter ladite chambre avec un liquide apte à dissoudre les cristaux jusqu'à dissolution complète de ces derniers, la solution obtenue (liqueur de refonte) étant évacuée à travers la surface filtrante. Dans le cadre de l'invention on appelle masse cuite un mélange liquide- cristaux tel qu'après refonte maximum des cristaux dans le liquide (saturation) à la température d'introduction du mélange dans l'appareil objet de l'invention, la teneur résiduelle en cristaux soit au moins de 30 %. La masse-cuite peut être formée pour les besoins de l'opération ou provenir de l'un des appareils à cuire Dans ce dernier cas, la liqueurmère de la masse-cuite devra être éliminée avant le début de l'alimentation en liqueur sous- saturée; la liqueur-mère séparée est appelée égout pauvre Eventuellement, la couche de cristaux pourra être lavée (clairçage) avant l'opération de refonte proprement dite, la solution de lavage (égout riche) étant recueillie séparément. L'opération de refonte proprement dite peut avantageusement être réalisée en deux étapes en utilisant pour la première étape, la liqueur produite au cours de la seconde étape d'une opération de refonte précédente, et pour la seconde étape, un liquide approprié: eau, sirop ou jus, produits connus en sucrerie L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé constitué par un récipient dont une paroi est constituée par une surface filtrante, et par une chambre collectrice apte à recueillir la solution ayant traversé ladite surface. Selon une forme de réalisation particulière, ledit appareil est constitué par une cuve cylindrique à section circulaire et à axe vertical et par au moins un plateau rotatif circulaire, disposé horizontalement dans la cuve, coaxialement à 1 i O celle-ci, ce plateau étant creux et comportant une surface supérieure filtrante, et il comporte des moyens pour déverser en continu de la masse-cuite sur le plateau, des moyens d'alimentation de la cuve en liquide de refonte, des moyens pour régler le débit et/ou la pression du liquide de refonte de façon à maintenir ledit plateau constamment immergé dans-le liquide de refonte, des moyens pour 1 5 évacuer la liqueur de refonte recueillie à l'intérieur du plateau et des moyens pour maintenir une différence de pression entre l'intérieur de la cuve et l'intérieur du plateau. Selon une forme de réalisation préférée, ledit appareil est constitué par une essoreuse centrifuge à panier cylindrique et à axe vertical qui est caractérisée en ce que le fond du panier est plein et qu'elle ne comporte aucun moyen pour le déchargement des matières solides Cette essoreuse sera avantageusement alimentée en masse-cuite provenant de l'un des appareils à cuire et son cycle de fonctionnement pourra être le suivant: chargement de la masse-cuite dans le panier tournant à vitesse réduite, accélération du panier puis maintien à vitesse constante et essorage de la masse-cuite avec séparation de la liqueur-mère. projection du liquide servant à la refonte sur la couche de cristaux formée sur le tamis du panier, avec séparation de la solution obtenue, jusqu'à dissolution complète des cristaux de sucre. La refonte pourra être précédée d'un lavage de la cuve et d'un clairçage (lavage à l'eau ou avec un jus sucré) de la couche de cristaux avec séparation de l'égout riche Le lavage de la cuve évite le mélange des égouts riche et pauvre et de l'égout riche avec la liqueur de refonte. Pendant la refonte, la vitesse de rotation du panier pourra être la même que pendant l'essorage ou plus faible. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui illustrent, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention Sur ces dessins, les figures 1, 2, 3 et 4 sont des représentations schématiques d'appareils pour la mise en oeuvre de l'invention, et la figure 5 est le schéma d'une installation conçue pour éviter le colmatage des surfaces filtrantes dans la mise en oeuvre de l'invention. L'appareil représenté sur la figure 1 est constitué par un récipient fermé 1 i O dont l'intérieur est divisé en 3 chambres 12, 14 et 16 par deux cloisons filtrantes verticales 18, 20; ces cloisons peuvent être constituées par un tamis, une tôle perforée, une paroi poreuse, etc A chaque chambre est raccordée une tubulure d'alimentation équipée d'une vanne 22, 24 et 26. En marche discontinue, la chambre 14 est remplie de masse-cuite obtenue par empâtage, c'est-à-dire en mélangeant des cristaux à une liqueur de brix et de pureté convenables, puis la vanne 24 est fermée Le liquide de fonte est alors introduit sous-pression dans la chambre 12; il traverse la cloison filtrante 18, puis la chambre 14, en chassant la liqueur de la masse-cuite et en dissolvant une partie des cristaux, et enfin la cloison 20 La solution obtenue est collectée dans la chambre 16 et évacuée vers un récipient de stockage. Lorsque la différence des pressions dans les chambres 12 et 16 devient inférieure à une valeur donnée, on coupe l'alimentation de la chambre 12 et on commence un nouveau cycle en remplissant la chambre 14 de massecuite; pendant cette opération, la vanne 26 doit rester ouverte pour permettre l'évacuation de la solution contenue dans la chambre 14. Plusieurs cellules identiques peuvent être placées côte à côte pour constituer l'appareil de la figure 2 Toute les chambres ayant la même fonction peuvent être alimentées simultanément, une seule vanne commandant l'alimentation de toutes les chambres 12 et une autre celle de toutes les chambres 14 En variante, l'alimentation des chambres pourrait être décalée pour régulariser les débits Les vannes pourront être commandées par un automate suivant un programme dont le déroulement est assujetti à différents paramètres et notamment aux pertes de charge à la traversée des cellules. Au lieu d'être disposées verticalement, les cloisons filtrantes pourraient être disposées horizontalement et les cellules pourraient être superposées au lieu d'être disposées côte-à-côte. Les appareils décrits ci-dessus peuvent aussi fonctionner en continu Dans ce cas, la chambre 14 est gavée en masse-cuite à pression constante et l'alimentation de la chambre 12 est réglée pour assurer la fonte totale des cristaux apportés par le flux de masse-cuite. La figure 3 montre un autre appareil, à marche continue, utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention Cet appareil est constitué par une cuve cylindrique à section circulaire et à axe vertical 30 dans laquelle sont logés des plateaux circulaires 32 fixés sur un arbre vertical 34 placé dans l'axe de la cuve Les plateaux 32 sont creux et comportent une face supérieure perforée ou poreuse, constituant une surface filtrante L'intérieur des plateaux communique avec l'intérieur de l'arbre 34, qui est creux, par des orifices 36 Des moyens, non représentés, permettent d'entraîner l'arbre et les plateaux en rotation autour de l'axe de la cuve. Un dispositif d'alimentation en masse-cuite 38 est placé au-dessus de chaque plateau, à une hauteur suffisante, pour permettre la formation d'une couche de masse-cuite sur le plateau Une entrée 40 est prévue sur la cuve pour l'alimentation en liquide de refonte. En fonctionnement, la cuve est alimentée sous-pression et maintenue pleine de liquide de refonte La masse-cuite est chargée, au moyen des dispositifs 38, sur les plateaux 32 qui tournent lentement Le liquide de refonte traverse la couche de cristaux se trouvant sur les plateaux et les dissout progressivement La solution traverse la face supérieure, filtrante, des plateaux, est recueillie dans ces derniers et collectée par l'arbre creux 34 d'o elle est évacuée vers un récipient de stockage D'autres appareils connus, par exemple des filtres à bande, peuvent être utilisés pour mettre en oeuvre le procédé. La figure 4 montre, schématiquement, une essoreuse centrifuge pouvant être utilisée pour la mise en oeuvre d'une variante du procédé de l'invention. Cette essoreuse, à marche discontinue, est du type utilisé pour l'essorage des masses-cuites, mais sa construction est plus simple car elle ne comporte aucun moyen pour le déchargement et l'évacuation des cristaux de sucre Elle est constituée essentiellement par une cuve 50, dont le fond conique est muni d'un orifice de sortie 52 auquel sont raccordés quatre tuyaux équipés de vannes 54 et reliant la cuve à des bacs de stockage distincts, et par un panier 56 dont la paroi cylindrique, perforée et recouverte intérieurement d'un tamis constitue une surface filtrante Le panier 56 est fixé à l'extrémité inférieure d'un arbre 58 suspendu pendulairement à une charpente, non représentée, et accouplé à un moteur d'entraînement à vitesse variable Une goulotte 60 permet le chargement de la masse-cuite dans le panier, et des rampes d'arrosage verticales 62 placées dans le panier permettent de projeter différents liquides sur la couche de cristaux formée sur la paroi du panier pendant le chargement et l'essorage. Cet appareil est utilisé pour traiter les masses-cuites produites dans un appareil à cuire, à la place des essoreuses centrifuges discontinues classiques. Il fonctionne, comme ces dernières, de manière cyclique et chaque cycle comprend les opérations suivantes: chargement de la masse-cuite à la vitesse de rotation habituelle ( 100-200 tours/minute), accélération du panier et essorage avec séparation de l'égout pauvre (eau-mère de la masse cuite), lavage de la cuve, clairçage (lavage de la couche de cristaux avec de l'eau ou un jus sucré) avec séparation d'un égout riche, second lavage de la cuve, première phase de refonte: arrosage de la couche de cristaux avec une liqueur intermédiaire, produite lors de la seconde phase de refonte des cycles précédents, avec séparation d'un égout riche constituant la liqueur finale (liqueur standard), seconde phase de refonte: arrosage de la couche de cristaux avec du sirop, du jus ou de l'eau, avec séparation d'une liqueur intermédiaire. Les égouts pauvre et riche et les liqueurs de refonte intermédiaire et finale sont dirigés vers des bacs séparés grâce aux vannes 54 dont la commande est automatisée comme tout le cycle d'opérations. Par rapport au procédé classique d'essorage et refonte, cette variante du procédé permet de réaliser des économies: d'investissement: appareil plus simple que les essoreuses classiques, pas de dispositif de manutention du sucre au départ des essoreuses, pas de fondoir. d'entretien: appareil plus simple donc d'entretien moins coûteux, réduction de l'usure du tamis d'essorage due à la suppression de l'opération de déchargement des cristaux. de fabrication: possibilité de produire des liqueurs de refonte à brix élevé entraînant des économies d'énergie dans l'atelier de cristallisation. En outre, l'absence de manutention de sucre et la rapidité de la refonte permettent d'améliorer la qualité de sucre (propreté, réduction des colorations). Pour éviter le colmatage des surfaces filtrantes, on peut prévoir que la dimension des mailles ou trous de ces surfaces soit suffisamment grande pour laisser passer les petits cristaux Dans ce cas, on pourra faire passer la liqueur de refonte sur un filtre auxiliaire à maille fine, du type épaississeur, pour éliminer ces petits cristaux Les boues de l'épaississeur seront un mélange de poussières de sucre et de sirop assez dense qui pourra, soit être refondu par mélange avec le liquide de refonte, soit utilisé, en totalité ou en partie, comme magma de grainage des appareils à cuire Ce schéma est représenté sur la figure 5: 70 est un bac de mélange, 72 une pompe, 74 l'appareil de refonte et 76 un filtre épaississeur La liqueur de refonte filtrée sort du filtre 76 en F Le magma de poussières de sucre et de sirop sort du filtre en M et au moins une partie est envoyée au bac 70 o elle est mélangée au liquide de refonte R. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et englobe notamment toutes les modifications qui peuvent y être apportées par la substitution de moyens techniques équivalents. REVENDICATIONS 1 Procédé de refonte du sucre consistant à introduire une masse-cuite dans une chambre dont une paroi est constituée par une surface filtrante, à séparer la liqueur-mère des cristaux de la masse-cuite, à alimenter ladite chambre avec un liquide apte à dissoudre les cristaux et à faire circuler ce liquide à travers la couche de cristaux retenue par la surface filtrante jusqu'à dissolution complète des cristaux, la liqueur produite étant évacuée à travers la surface filtrante. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse- cuite provient d'un appareil à cuire d'un atelier de cristallisation. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la liqueur- mère de la masse-cuite est séparée des cristaux avant que ladite chambre soit alimentée en liquide de refonte. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la liqueur- mère est séparée des cristaux par essorage centrifuge. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la masse-cuite est chargée dans le panier d'une essoreuse centrifuge à marche discontinue, en ce que cette masse-cuite est essorée et en ce que la couche de cristaux qui s'est formée pendant l'essorage sur la paroi filtrante du panier est arrosée avec un liquide apte à dissoudre les cristaux jusqu'à dissolution complète de ces derniers. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cristaux sont soumis à un claircage (lavage) avant l'alimentation de la chambre en liquide de refonte. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dissolution des cristaux est réalisée en deux étapes en utilisant pour la première étape la liqueur produite au cours de la seconde étape d'une opération précédente et, pour la seconde étape, un liquide de refonte approprié. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension des mailles ou trous de la surface filtrante est suffisamment grande pour que celle-ci laisse passer les cristaux fins, et la liqueur de refonte est filtrée pour en éliminer ces derniers. 9 Appareil pour la refonte du sucre, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux chambres ( 14-16, 30-32, 56-50) séparées par une surface filtrante, des moyens ( 24, 38, 60) pour l'alimentation en masse-cuite de l'une des chambres et des moyens ( 26, 34, 52-54) pour évacuer la liqueur de refonte de l'autre chambre. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par un récipient divisé en trois chambres ( 12, 14, 16) par deux cloisons filtrantes ( 18,20) et comporte des moyens ( 24) pour l'alimentation en masse- cuite de la chambre centrale ( 14), située entre les deux cloisons filtrantes, des moyens ( 22) pour l'alimentation en liquide de refonte de l'une des deux autres chambres, et des moyens ( 26) pour évacuer la liqueur de refonte de la troisième chambre. 11 Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par une cuve cylindrique ( 30) à section circulaire et à axe vertical et par au moins un plateau rotatif circulaire ( 32), disposé horizontalement dans la cuve, coaxialement à celle-ci, ce plateau étant creux et comportant une surface supérieure filtrante, et en ce qu'il comporte des moyens ( 38) pour déverser en continu de la masse-cuite sur le plateau, des moyens ( 40) d'alimentation de la cuve en liquide de refonte, des moyens pour régler le débit et/ou la pression du liquide de refonte de façon à maintenir ledit plateau constamment immergé dans le liquide de refonte, des moyens ( 34, 36) pour évacuer la liqueur de refonte recueillie à l'intérieur du plateau et des moyens pour maintenir une différence de pression entre l'intérieur de la cuve et l'intérieur du plateau. 12 Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par une essoreuse centrifuge à panier cylindrique et à marche discontinue, l'une des chambres étant constituée par le panier ( 56) et l'autre par la cuve ( 50) de l'essoreuse, en ce qu'il comporte une rampe d'arrosage ( 62) placée à l'intérieur du panier et apte à projeter un liquide de refonte sur la paroi du panier et en ce que la cuve comporte une sortie unique ( 52) pour les produits liquides ayant filtré à travers la paroi filtrante du panier, cette sortie pouvant être reliée sélectivement à au moins deux bacs de réception desdits produits.