Brevet FR2741893A1 — publié le 19970606

La présente invention concerne la production de cristaux de sucre à partir de sirops suivant le procédé comportant une première étape au cours de laquelle le maintien en sursaturation de la liqueur-mère, permettant la cristallisation, est obtenu par évaporation grâce à un apport de calories, et une seconde étape de cristallisation par refroidissement. Dans ce procédé, la première étape peut être mise en oeuvre en continu dans un appareil constitué par une cuve divisée en plusieurs compartiments munis de moyens de chauffage et traversés successivement par la masse cuite constituée dans le premier par ajout de germes cristallins ou d'un magma d'ensemencement au sirop et nourrie dans les autres compartiments par des apports dosés 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 l'eau provoquent une augmentation progressive de la teneur en matières sèches (Brix) et, par conséquent, 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 viscosité élevée de la masse cuite dans le dernier compartiment, 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. Par ailleurs, L'appareil doit être arrêté fréquemment pour être lavé à cause de l'encrassement rapide du dernier compartiment. Dans le cas d'une opération discontinue, on utilise pour la première étape un appareil à cuire constitué d'une cuve verticale ou horizontale qui est reliée à un circuit de vide et dans la partie inférieure de laquelle est disposé un faisceau de chauffage alimenté en vapeur. Le cycle de fonctionnement de cet appareil comprend les phases suivantes : après avoir réduit la pression dans la cuve on aspire une certaine quantité de sirop pour former un pied de cuite, par chauffage à la vapeur, on concentre le pied de cuite pour l'amener à un degré de concentration supérieur à la saturation, on procède au grainage par introduction de germes, on fait croître la dimension des grains en concentrant la masse par évaporation et en alimentant l'appareil en sirop jusqu'à ce qu'il soit rempli jusqu'à un niveau maximum , on coupe alors l'alimentation en sirop pour procéder à la phase de serrage en continuant à évaporer, quand la richesse en cristaux de la masse cuite est suffisante, on arrête le chauffage, on casse le vide et on vidange l'appareil. Pendant cette dernière phase, la masse cuite à une viscosité élevée et les échanges thermiques avec les éléments du faisceau de chauffage sont peu intenses. La seconde étape du procédé est mise en oeuvre dans un malaxeur où 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. On utilise en particulier des malaxeurs sous vide dans lesquels le refroidissement est provoqué par évaporation par détente. Le but de la présente invention est d'améliorer le rendement énergétique de l'appareil de cristallisation par évaporation, où la première étape est mise en oeuvre, de permettre l'utilisation, dans cet appareil, de vapeur de chauffage à un niveau thermique inférieur à celui de la vapeur utilisée dans les installations classiques, ce qui peut permettre de reculer le point de prélèvement de la vapeur sur l'atelier d'évaporation, et de réduire l'encrassement de l'appareil de cristallisation et, par conséquent, d'augmenter sa durée de fonctionnement entre deux arrêts pour lavage dans le cas d'un appareil à marche discontinue. Le procédé objet de la présente invention est caractérisé en ce que la teneur en matières sèches de la masse cuite produite au cours de la première étape est inférieure d'au moins 3 points à celle de la masse cuite produite dans les installations classiques et en ce que la pression à laquelle la masse cuite est soumise dans la seconde étape est inférieure d'au moins 60 % à la pression à laquelle la masse cuite est soumise dans la première étape. En particulier, dans le cas d'un 2ème jet de sucrerie, la teneur en matières sèches de la masse cuite produite au cours de la première étape est inférieure à 90, et la pression absolue dans l'appareil de cristallisation par refroidissement est inférieure d'au moins 150 mbar à la pression dans l'appareil de cristallisation par évaporation ou dans le dernier compartiment de cet appareil, s'il s'agit d'un appareil à marche continue. L'égout produit lors de l'essorage de la masse cuite sera avantageusement renvoyé à l'entrée de l'appareil de cristallisation par refroidissement, le débit d'égout recyclé étant proportionnel au débit de masse cuite alimentant ledit appareil. Avantageusement, la pression régnant dans l'appareil où est effectuée la seconde étape sera réglé en fonction de la puissance absorbée par un dispositif d'agitation équipant cet appareil, le niveau de masse cuite dans cet appareil étant maintenu constant. La description qui suit se réfère au dessin l'accompagnant dont l'unique figure est le schéma d'une installation de cristallisation à marche continue pouvant être utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention. Cette installation, décrite à titre d'exemple non limitatif, comporte essentiellement un appareil de cristallisation par évaporation à marche continue 10, une cellule d'épuisement sous-vide 12 et une batterie d'essoreuses centrifuges 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'éléments 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 du dernier compartiment au moyen d'une pompe volumétrique 16. La cellule d'épuisement sous vide 12 est constituée par une cuve verticale équipée d'un agitateur et reliée à une source de vide, la pression dans la cellule étant réglée à une valeur inférieure à celle de la pression régnant dans l'appareil 10. La masse cuite extraite de l'appareil 10 par la pompe 16 est introduite dans la cellule 12. Etant donné que la pression dans la cellule 12 est inférieure à la pression dans l'appareil 10, la masse cuite est soumise à une détente en pénétrant dans la cellule 12 et un certain volume d'eau est évaporé ce qui provoque le refroidissement de la masse cuite et, par conséquent, une augmentation du coefficient de sursaturation de la liqueur-mère et un grossissement des cristaux par cristallisation d'une partie du sucre dissout. La masse cuite est soutirée en continu de la cellule 12 par une pompe 18 et envoyée dans un malaxeur tampon alimentant les essoreuses 14. Une fraction de l'égout provenant de l'essorage de la masse cuite est avantageusement renvoyée à l'entrée de la cellule 12 par la tuyauterie 20, éventuellement après avoir été réchauffé. Un régulateur LC commandant la pompe 18 maintient le niveau de masse cuite constant dans la cellule 12 et un régulateur PC règle la pression absolue régnant dans la cellule de façon à maintenir la puissance absorbée par l'agitateur égale à une valeur de consigne. Le tableau suivant met en évidence les différences entre le procédé de l'invention et le procédé classique dans le cas d'un 2ème jet de sucrerie de betteraves. Brix Brix Pression Pression Temp. Temp. M.C. à M.C. à dans 10 dans 12 M.C. à M.C. à la sortie la sortie (mbar (mbar la sortie la sortie de 10 de 12 abs.) abs.) de 10 de 12 Procédé de I'invention 87/89 89/91 260/280 50/100 79/820 50/63 Procédé classique ~ 93/94 92,5/94 260/280 150/220 81/83 75" La masse cuite produite dans l'appareil 10 selon le procédé de l'invention a une teneur en matières sèches (Brix) faible et est très fluide, ce qui favorise les échanges thermiques dans les derniers compartiments de l'appareil. La consommation de vapeur est donc réduite et il est possible d'utiliser de la vapeur à température plus basse et, par conséquent, de reculer le point de prélèvement de la vapeur sur l'atelier d'évaporation à multiple effet. Ces avantages sont obtenus avec amélioration de la qualité de la masse cuite (coloration) sans diminution de l'épuisement grace au complément de cristallisation résultant de l'utilisation, dans le malaxeur 12, de températures nettement plus basses que dans les installations classiques. Comme indiqué ci-dessus, I'invention s'applique aussi aux installations comportant, à la place de l'appareil 10, un appareil de cristallisation à marche discontinue et un malaxeur tampon permettant d'alimenter en continu la cellule d'épuisement sous vide 12. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de cristaux de sucre à partir de sirop comportant une première étape au cours de laquelle la cristallisation est effectuée par évaporation sous vide avec apport de chaleur et une seconde étape au cours de laquelle la cristallisation est effectuée par refroidissement sous vide, caractérisé en ce que la teneur en matières sèches de la masse cuite produite dans la première étape est inférieure d'au moins 3 points à celle produite selon les procédés classiques et en ce que la pression à laquelle la masse cuite est soumise dans la seconde étape est inférieure d'au moins 60 % à la pression à laquelle la masse cuite est soumise dans la première étape. 2. Procédé conforme à la revendication 1 et caractérisé en ce qu'une fraction de l'égout provenant de l'essorage de la masse cuite est mélangée à la masse cuite soumise à la seconde étape. 3. Procédé conforme aux revendications 1 et 2 et caractérisé en ce que la fraction d'égout recyclée est proportionnelle au débit de masse cuite entrant dans la première étape. 4. Procédé conforme à la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pression régnant dans l'appareil où est effectuée la seconde étape est réglée à partir de la puissance absorbée par un dispositif d'agitation équipant ledit appareil, et en ce que le niveau de masse cuite dans cet appareil est maintenu constant.