Brevet FR2742350A1 — publié le 19970620

La présente invention a pour objet un décanteur statique qui est chargé comme son nom l'indique de décanter et clarifier des jus ou des liquides. Ce décanteur est destiné de préférence aux sucreries mais il peut être utilisé dans n'importe quel autre domaine où une décantation et une clarification sont nécessaires. Cet appareil est muni d'un système de conduite et de forçage dujus qui a pour but de contrôler et de diriger la progression du jus, de rappprocher le jus des zônes de décantation et donc de forcer le jus à se décanter; ce décanteur est aussi constitué d'un système de récupération centrale qui permet de récupérer les boues provenant de la décantation et de les diriger vers le fond de la cuve sans que celles-ci aient à traverser de nouveau le jus en cours de décantation ou le jus clair. Et dernièrement, ce décanteur a pour objectif d'optimiser la clarification du jus en agissant sur les impuretés inhérentes à la décantation, les efnuves ou les traces des produits servant à la décantation, ou encore des substances présentes dans le jus et qui sont à Origine d'une mauvaise épuration et clarification du jus. Le problème principal qui a motivé ce projet et qui est à l'origine de cet invention est: l'obtention d'un jus trouble et impure à la sortie du processus de décantation en sucrene. Les causes qui peuvent créer ce problème sont nombreuses mais nous pouvons citer entre autres des causes comme la conduite du jus, forçage de la décantation, positionnement des entrées et des sorties des différents produits du décanteur, séparation entre le jus et les boues, récupération des boues, impuretés non affectées par le décantation et encore présentes à la sortie du jus, pertubation de la décantation par des courants de toute nature,.. Toutes ces causes sont bien sûr néfastes au processus d'épuration et, l'invention citée dans ce brevet est donc chargé d'essayer de réduire leurs effets et méfaits. Le but principal de ce projet est évidemment la sortie d'un jus clair, pure, et limpide du processus de décantation. La réalisation de cet objectif va passer par l'aboutissement de plusieurs objectifs secondaires tels que la conception et mise en place d'une conduite et d'un forçage du jus en cours de décantation, un meilleur positionnement des entrées et sorties du décanteur, la récupération de boues concentrées et compactes, l'élimination d'impuretés ou de substances non affectées par le processus de décantation, la réduction des courants dans le décanteur pour un repos et une défécation maximum du jus. L'invention présente donc un décanteur composé de deux arrivées de jus qui se situent au niveau d'une chambre à boues dans le bas de l'appareil, d'un système de conduite et de forçage de la décantation à plusieurs étages, d'un système de récupération de jus clair permettant l'injection de produits d'épuration, d'une chambre à boues au bas du décanteur, d'un système de récupération centrale des boues et de la mise en place ou de l'injection de multiples produits comme du charbon végétal, du charbon animal, du produit javellisant et du produit anti-calcaire pour aider à la clarification du jus Les dessins annexés illustrent l'invention: - la figure 1 représente le décanteur selon l'invention, - la figure 2, 3,4 représente différents système de conduite et de forçage, - la figure 5 représente un diffuseur de jus pour la récupération des boues, - la figure 6 représente une chicane pour l'optimisation de la conduite et le forçage dujus, - la figure 7 représente une récupération périphérique des boues. En tenant compte principalement du déroulement du processus de décantation, la deseription de cette invention s'effectuera en plusieurs étapes dont l'ordre sera le suivant : forme du décanteur, arrivée du jus, conduite et forçage du jus en cours de décantation, récupération du jus clair, séparation entre le jus et les boues, récupération des boues, évacuation des boues, arrivée du floculant, systèmes techniques et solutions chimiques pour l'optimisation de la clarification du jus. Le décanteur 18 peut être de forme rectangulaire ou cylindrique ; la forme rectangulaire permettant l'obtention d'un volume plus grand pour les mêmes dimensions. L'arrivée dujus s'effectue par deux entrées il et 12 séparées par les ailettes 23 de la chambre à boues 27et la conduite verticale 22 de récupération des impuretés. Cette entrée dujus en deux parties permet une injection de floculant en deux points bien distinctes, ce qui permet d'éviter toute interaction entre eux et d'optimiser au maximum leur travail sur le jus. La cuve de réception du système d'entrée liée au tuyau d'entrée 4 est chargée de détendre et ralentir le jus, ce qui permet donc de réduire les courants d'entrée dans le décanteur. Le cône de distribution situé au niveau supérieur du système d'arrivée du jus est chargé, comme son nom l'indique de distribuer le jus dans le clarificateur ; il permet une distribution centrale et périphérique, d'où une répartition naturelle et uniforme du jus dans l'appareil. L'insertion du jus s'effectue juste au dessous des premières chicanes chargées d'aider à la décantation, ce qui permet un travail immédiat du jus, etjuste au dessus de la chambre à boues, ce qui permet aujus se décantant dans cette zone de voir leurs boues descendre dans la cuve inférieure du décanteur en passant à travers les ailettes 23 chargées de piéger les boues. Lors de pannes ou d'arrêts, le décanteur peut, après décantation de la totalité du jus stocké dans l'appareil, être vidangé en utilisant ces arrivées de jus, ces dernières étant liées au réseau 9 de jus clair par l'intermédiaire de la vanne 8. Cette technique permet de récupérer un volume important de jus clair, ce qui n'est pas toujours possible sur certains autres appareils. La conduite et le forçage dujus pour la décantation sont effectués par les chicanes se trouvant entre l'arrivée dujus 11 et 12 et la récupération dujus clair (20/21) effectué dans la partie supérieure du décanteur. Les chicanes centrales 13 du décanteur, équipées du système de récupération centrale des boues formé par les tuyauteries 22, sont chargées en leur partie inférieure de conduire le jus sur la périphérie et de la forcer à se décanter, soit au fond du décanteur pour la première chicane, ou soit sur les chicanes périphériques 14 pour les autres ; et en leur partie supérieure, ces chicanes centrales ont pour fonction de récupérer les boues provenant soit de la défécation qui s'effectue au dessus d'eux ou soit de celles provenant des chicanes périphériques 14. Les chicanes périphériques 14 du clarificateur sont chargées en leur partie inférieure de conduire le jus au plus près des chicanes intérieures 13 et aussi de forcer celui-ci à se décanter. En leur partie supérieure, ces chicanes périphériques 14 ont pour fonction de conduire les boues qui se déposent sur elles vers les chicanes centrales pour que celles-ci soient envoyées ensuite vers le fond du décanteur. Cette descente de boues de la chicane pénphérique à la chicane centrale permet de créer un rideau de boues, ce qui peut optimiser la clarification puisque des constatations ont été faites commes quoi unjus traversant un rideau de boues est mieux épuré et clarifié car, ces impuretés en descente permettent une sorte de filtration naturelle dujus qui monte. L'angle des chicanes et l'espacement entre celles-ci peuvent varier selon la nature des boues à traiter et la vitesse de sédimentation de celles-ci. L'angle des chicanes devrait varier normalement entre 35 et 600. Pour améliorer et renforcer ainsi le forçage et la clarification du jus, une chicane complémentaire 42, comme celle dessinée sur la figure 6 à titre d'exemple, peut être rajoutée à l'extrémité d'une chicane principale 41 que celle-ci soit centrale ou périphérique. Les figures 2, 3, et 4 nous montre, à titre non 'imitatif plusieurs types de conduite et de forçage qui peuvent être utilisés ; des critères comme la nature des boues ou dujus à traiter, le type de produit final souhaité, ou le volume des impuretés à récuperer pouvant guider sur le choix de l'un de ces systèmes. La figure 2 nous montre un décanteur 28 constitué de chicanes centrales 29 qui sont chargées à leur partie inférieure de conduire et de forcer le jus à la décantation et à leur partie supérieure de récupérer les boues.les chicanes périphériques 30 ont, elles aussi, pour fonction de conduire et de forcer le jus à leur partie inférieure et leurs parties supérieures servent à la récupération des boues. La figure 3 nous montre un décanteur statique 31 qui est formé de plusieurs chicanes périphériques 32 qui ont pour fonction à leur partie inférieure de conduire et de forcer le jus et à leur partie supérieure de permettre la récupération des impuretés provenant du jus à clarifier. La figure 4 nous présente un décanteur 33 plus complexe qui est constitué de chicanes périphériques 34 chargées d'effectuer une conduite et un forçage du jus à leur partie inférieure et une récupération des impuretés à leur partie supérieure. Les chicanes centrales 35, elles, ont pour fonction de conduire et de forcer le jus à leur partie inférieure pour améliorer la décantation, et à leur partie supérieure de conduire les impuretés vers les chicanes périphériques 34. Et dernièrement, la chicane 36 qui se trouve au bas du décanteur a pour fonction à sa partie inférieure de conduire et de forcer le jus à se décanter; et à sa partie superieure de récupérer les boues provenant dujus et de les conduire au bas du décanteur 33. La récupération dujus clair s'effectue au sommet et au centre du décanteur aprés le système de conduite et de forçage du jus. Le système de récupération du produit clarifié est composé : - d'un cône de réception 20 chargé de récupérer le jus de manière uniforme sur toute la surface du décanteur, - d'une cuve de réaccélération progressive 21 du jus qui a pour fonction d'éviter des courants trop importants dans le clarificateur et aussi de permettre l'injection de produits supplémentaires de clarification tels que le produit javellisant 26 et le produit anti-calcaire 17, - d'une tuyauterie 16 de sortie chargé simplement d'évacuer le jus clair vers la suite du processus sucrier par l'intermédiaire de la pompe 9. La séparation entre le jus et les boues, assurée par les nombreuses ailettes 23 présente plusieurs avantages : il permet de créer une chambre à boues 27 dans le fond de la cuve du décanteur, ce qui permet donc d'éviter que des boues déjà décantées ne puissent venir pertuber dujus en cours de décantation, il autorise aussi à dujus clair piégé dans la chambre de remonter alors que dans le même temps il permet à des boues se défécant au dessus de lui de descendre pour atteindre le fond de l'appareil ; et dernièrement il permet de garder les boues qui proviennent des conduites centrales du clarificateur qui récupèrent les impuretés de la décantation. Les ailettes sont longitudinales et s'étendent sur toute la surface du décanteur, et de plus elles doivent éviter de rentrer en contact avec d'autres surfaces pour éviter de créer une zone de dépôt des boues qui pourrait être propice, ensuite à de la prolifération microbienne. La récupération des boues est effectuée par un système de conduits 22 placés au centre des chicanes centrales et qui se pénètrent les uns dans les autres. Le dernier conduit qui est placé en dessous de la sortie du jus clair a le diamètre le plus petit puisqu'il est situé en fin de décantation (d'où moins de boues) et il va aller pénetrer partiellement le conduit qui se trouve juste en dessous et qui a un diamètre plus grand ; ce dernier faisant de même avec le conduit situé au dessous de lui. Le premier conduit, situé en début de décantation, a donc le plus grand diamètre et il va traverser le système de séparation juslboues 23 pour permettre aux impuretés d'arriver à la chambre à boues qui n'est autre que le fond du décanteur. Ce système de récupération 22 permet aux boues situés à tous les niveaux du décanteur de descendre vers le fond du décanteur sans souiller du jus clair ou en cours de défécation. De plus, ce système permet au jus clair présent dans les conduits de remonter; et si la théorie de la filtration dujus par les boues se confirme, lejus sortant de ces conduits devraient être particulièrement clair et limpide. Un récupérateur facial, comme montré sur la figure 7 à titre d'exemple peut être installé sur les parois extérieures du décanteur. Ce récupérateur serait à installer pour les décanteurs dont les chicanes périphériques seraient orientées pour récupérer les impuretés en défécation.ll serait composé de fentes 45 situées en bas des chicanes et qui permettraient la récupérations des boues, d'un couloir 44 créé par une cloison placée autour du décanteur et qui serait chargé de conduire les boues au fond de l'appareil ; alors q'une fente 43 située en haut du récupérateur permettrait au jus clair présent dans le système de passer dans le clarificateur. Le cône 10 de la figure 1, qui comporte un orifice au centre est chargé de réduire l'aspiration centrale des boues et de permettre une aspiration périphérique des boues, tout cela dans le but de permettre une évacuation efficace et uniforme des boues présentes dans la chambre 27. Un diffuseur 37, comme montré à titre non limitatif; sur la figure 5, peut aider à la récupération des boues : l'orifice en forme de cône 38 et qui se trouve au dessous de la chicane 40 permet l'introduction dujus, lejus subit une accélération grâce au petit diamètre du tuyau 39 et ensuite le jus se disperse le long de la surface de la chicane 40 grâce au diflilseur 37, ce qui permet de pousser une partie des boues vers le système de récupération. La conduite des boues vers le système de récupération peut aussi être effectué grâce à des raclettes placées sur les chicanes et animées d'un mouvement de rotation. L'évacuation des boues piégées dans la chambre du fond du décanteur est effectuée par le tuyau 7 lié au fond du clarificateur. Ces boues peuvent etre évacuées par une pompe péristaltique 6 ou une pompe spécialisée dans les produits fragiles qui sera chargé de les conduire vers leur future traitement. Le floculant qui permet une agglomération des impuretés et une optimisation de la décantation peut être injecté à l'intérieur de la cuve des arrivées de jus 1 1 et 12. Le remous dujus pénétrant dans le décanteur permettant de mélanger naturellement le produit et de le disperser à travers la totalité du jus. A sa sortie du clarificateur, le jus clair peut encore être trouble ou impure. Ce trouble peut provenir soit d'impuretés qui n'ont pu par leur raréfaction se décanter, soit d'impuretés ou de substances inhérentes à la décantation, ou soit encore par la présence des produits qui étaient chargés de la décantation tel que la chaux par exemple. En sucrerie, dans le jus de canne par exemple, ces impuretés peuvent être des polysaccharides comme l'amidon et les gommes, des acides inorganiques, des acides aminés, des protéines, des lipides, des substances colorées comme la chlorophylle, la xanthophylle, la carotène ou encore l'anthocyane, des substances non colorées tels que les polyphénols, des non sucres inorganiques comme les sels de potassium, de fer, d'aluminium, de soufre, et en dernier nous pouvons citer des impuretés comme de la chaux résiduel (produit le plus souvent utilisé en décantation), de la magnésie, ou encore des phosphates quoique pour ce dernier, son taux doit être surveillé pour éviter des problèmes tels que la destruction de sucres réducteurs ou encore une augmentation des sels de chaux. Ces impuretés, qui comme on peut le constater sont nombreuses, peuvent en plus de donner unjus trouble et impure, engendrer de nombreux problèmes ou inconvénients qui peuvent aller à l'encontre de la production d'un sucre de qualité, d'un bon processus sucrier, ou encore d'un bon entretien des machines. Ces problèmes peuvent être la coloration importante dujus et du sucre, la création de substances mélassigènes, la présence de substances colloïdales, la décomposition des sucres réducteurs (glucose, fructose, lévulose), l'inversion du saccharose, l'augmentation de la viscosité du sirop, le ralentissement de la cristallisation, l'incrustation des appareils de chauffe, l'augmentation de la consommation de vapeur et des produits d'entretien comme la soude, et en dernier mais dans une moindre mesure la baisse de la pureté du sucre. Cet invention a donc pour but de permettre, en plus d'une bonne décantation, une meilleure clarification et épuration du jus pour éviter à une entreprise la production d'un sucre de qualité moindre, des surcoûts éventuels, ou encore de nuire à l'environnement avec la consommation massive de produits tels que la soude. Ce projet va donc plus loin qu'un simple processus de défécation Dans le but d'optimiser la décantation, la clarification et l'épuration du jus, cet invention va donc faire appel à quatre produits et un système magnétique pour arriver au meilleur résultat possible. Ces produits sont le charnon végétal, le noir animal, un produit javellisant, un produit anti- calcaire et en dernier un système magnétique. Le charbon végétal utilisé serait du charbon actif ou activé. Ce charbon préparé à pattir de la tourbe serait chargé grâce à ses propriétés absorbantes et décolorantes d'aider au dégazage du jus qui peut pertuber la deca'tson et d'absorber aussi certaines impuretés tant que l'absence de celles-ci n'affecte pas la défécation. Le charbon végétal (ou aussi du charbon animal si nécessaire) serait placé dans des cartouches 3 qui sont formées d"une grille pour retenir le charbon. Et selon la nécessité pour limiter l'effet d'absorption des impuretés du charbon, un filtre peut être mis en place pour protéger le charbon et permettre aux impuretés de rester dans le jus. Ces cartouches 3, pour une plus grande efficacité devrait être placées comme sur la figure 1, à lintérieur d'un bac de dégazage 1 qui a pour fonction d'enlever l'oxygène qui est contenu dans le jus impur. La posologie et la quantité de charbon à utiliser seraient à déterminer en fonction du taux et de la durée d'absorption du charbon utilisé et du débit de jus de l'usine. Le charbon animai, appelé aussi noir animal, et qui est un résidu provenant de la calcination des os d'animaux en vase clos, aurait pour but d'absorber des impuretés comme l'anthocyane, les polyphénols, les acides aminés et protéines, et encore bien d'autres éléments qui sont à l'origine d'une mauvaise coloration du jus. Le charbon animal serait, lui,placé en fin de décantation au niveau de l'arrivée dujus clair (20/21) dans des cartouches grillagées 19 chargées de retenir le charbon. La quantité de charbon à utiliser dépendrait essentiellement du taux de décoloration souhaité, de l'efficacité du charbon utilisé, et dernièrement du taux et de la durée d'absorption de celui-ci. L'utilisation du charbon animal serait surtout conseillé aux entreprises confrontées à des jus réfractaires ou à des colorations importantes de leur jus. Le produitjavellit (nommé aussi Eau de Javel) qui est une solution en partie composé d'hypochlonte de sodium et de chlorure de sodium obtenue par le mélange de dissolutions de carbonate de sodium et de chlorure de chaux, serait chargé d'épurer le jus clarifié. ll aurait une fonction de décoloration et de blanchissage en agissant sur les substances colorées, une fonction d'épuration en détruisant des impuretés comme les gommes, et dernièrement une fonction de conservation du jus en purifiant le jus de tout organisme ou bacille, responsables de prolifération microbienne. Ce produit serait injecté au niveau de la cuve de récupération dujus clair 21 par le conduit 26; et son dosage serait effectué par une pompe doseuse 5. Son utilisation et son dosage sera conditionné par son effet clarifiant et le ph de jus souhaité ; le dosage devrait être très faible et devrait varier entre 0,5 et 2,5 mg/l. Le produit anti-calcaire est un adoucisseur d'eau constitué de résines (chargées de remplacer les sels minéraux non solubles en sels minéraux solubles), d'un sel régénérant (composé de chlorure de sodium pur et actif et chargé du fonctionnement et du renouvellement des résines), de phosphates, d'enzymes, d'agent de blanchiment oxygéné et de tensio actif non ionique. Surtout utilisé dans l'adoucissement des eaux et le détartrage des appareils ménagers, le produit anti-calcaire aurait dans le processus de clarification, premièrement une fonction d'épuration en éliminant des impuretés comme les résidus calcaires, la chaux résiduel de la décantation, les gommes, les cires, les sels tels que les sels de fer, d'aluminium, de soufre, de potassium, d'aconitate et encore bien d'autres; deuxièmement une fonction de clarification en agissant sur des substances colorées comme l'anthocyane, la xantophylle, la carotène, la chlorophylle, ou encore d'autres éléments comme les polyphénols qui peuvent donner des substances colorées, elles aussi. Le produit anti-calcaire serait injecté lui aussi au niveau de la cuve de récupération du jus clair 21 par le conduit 17 et son dosage serait effectué, lui aussi par une pompe doseuse 15. Son dosage devrait être plus infime que le produit javellisant et devrait varier entre 0,2 et 0,7 mgll, les facteurs limitatifs de dosage étant le ph du jus souhaité et la teneur en phosphate qui devrait rester entre 10 et 30 mg/l dans le jus. ll est préférable d'utiliser ce produit en fin de décantation car si il contient des agents de blanchiment oxygénés, la décantation pourrait être pertubée. Si une interaction entre le produit javellisant et le produit anti-calcaire était constatée, ce qui pourrait provoquer une diminution de l'efficacité des produits ou une nuisance aujus, il serait préférable d'injecter soit le produit anti-calcaire, soit le produit javellisant à un autre niveau du processus sucrier, par exemple juste avant l'évaporation. Une autre solution étant de combiner les deux produits. Un mélangeur statique 24 aurait pour fonction, comme son nom l'indique, de mélanger le produit javellisant et le produit anti-calcaire avec le jus pour que leurs effets sur le jus soient homogènes et complètes. Le bracelet magnétique 25 qui pourrait être du type de ceux posés dans les maisons pour combattre le tartre, aurait pour fonction de détruire les résidus calcaires qui pourraient encore être présentes dans lejus clarifié même après traitement avec le produit anti-calcaire, ce dernier, ne l'oublions pas, qui a un dosage limité en fonction du ph du jus ou du taux de phosphate et dont l'action ne pourrait être obligatoirement complète. Ce bracelet magnétique 25, qui peut être soit permanent ou soit électrique, est à placer sur le tuyau de sortie 16 du décanteur 18 juste après le mélangeur statique 24. Ce décanteur statique est destiné plus particulièrement aux sucreries pour le traitement de leurs jus sucrés dans les processus de décantation et clarification mais il peut être utilisé aussi dans d'autres domaines où une décantation est nécessaire. REVENDICATIONS 1. Décanteur statique 18 ayant pour fonction, comme son nom l'indique de permettre la décantation et la clarification de jus ou de liquides, et caractérisé en ce qu'il peut être de forme rectangulaire ou cylindrique et en ce qu'il comporte deux arrivées de jus 11 et 12 placées au niveau d'une chambre à boues 27 dans le bas du décanteur 18, d'un système de conduite et de forçage de la décantation à plusieurs étages formé par les chicanes 13 et 14, d'un système de récupération du jus clair formé par 20 et 21 permettant l'injection de produits d'épuration, d'une chambre à boues 27 au bas du décanteur, d'un système de récupération centrale 22 des boues et de l'injection de multiples produits comme du charbon végétal 3, du noir animal 19, du produit javellisant 26, et du produit anti- calcaire 17 pour aider à la clarification du jus. 2. Décanteur statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux arrivées de jus 1 1 et 12 peuvent servir à l'évacuation du jus clair lors d'arrêts de l'appareil par l'intermédiaire de la vanne 8 et de la pompe de jus clair 9. 3. Décanteur statique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte grâce à des chicanes 13 et 14 un système de conduite et de forçage de la décantation. 4. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orientation, l'inclinaison et l'agencement des chicanes périphériques ou centrales peuvent être modifiés à souhait selon la performance de la décantation recherchée ou les caractéristiques du jus à traiter. 5. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de récupération centrale des boues qui est formé par des conduits 22 s'emboîtant les uns dans les autres. 6. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que du charbon végétal installé dans des cartouches 3 peut être utilisé pour permettre un dégazage et une première épuration du liquide. 7. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que du charbon animal installé dans des cartouches 19 peut être utilisé pour permettre une meilleure clarification du jus en sortie de décantation. 8. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un produit javellisant peut être utilisé pour aider à la clarification dujus à traiter. 9. Décanteur statique selon rune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un produit anti-calcaire peut être utilisé pour aider à la clarification du jus à traiter. 10. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un système de récupération périphériques des boues (43,44,45) peut être utilisé pour récuperer les boues provenant des chicanes périphériques. 11. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un diffuseur (37,38,39,40) peut être installé sur les chicanes centrales ou périphériques pour permettre une amélioration du déplacement des boues vers le système de récupération des impuretés lié à la chicane concernée. 12. Décanteur statique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une chicane complémentaire (42) peut être installée sur une chicane principale (41), qu'elle soit centrale ou périphérique, pour optimiser la conduite et le forçage du jus.