Brevet FR3006146A1 — publié le 20141205

L'invention est relative à un procédé d'effeuillage de canne à sucre, ainsi qu'à un procédé de traitement de canne à sucre. Le domaine de l'invention est celui de la production du sucre, et plus particulièrement celui des procédés et installations de traitement de canne à sucre utilisés dans ce domaine. L'extraction du jus sucré à partir de canne à sucre est précédée par une phase de préparation où les tiges de canne à sucre sont déchiquetées, afin de séparer les fibres et ouvrir les cellules des cannes. Les cannes ainsi préparées sont alors pressées dans des moulins d'extraction, ou lixiviées dans un diffuseur (qui peut être précédé par un moulin) suivi de moulins de pression afin de séparer le jus sucré de la bagasse pressée. Les sucreries de canne à sucre de l'état de la technique produisent une quantité importante de bagasse qu'il est connu de brûler dans une ou plusieurs chaudières de l'installation. La vapeur ainsi produite est utilisée pour produire de l'électricité par détente dans des turbo-alternateurs, le vapeur détendue étant ensuite utilisée pour tout ou partie pour les besoins de la sucrerie,l'énergie issue de la combustion de la bagasse dans les chaudières étant surabondante par rapport au besoin de la sucrerie. Traditionnellement, il est connu de traiter les cannes à sucre sur champs, par effeuillage manuel, bien souvent aidé d'un outil de coupe, ou encore par brûlage, de manière à éliminer le maximum de matière végétale cellulosique contenant peu ou pas de saccharose, à savoir les feuilles et la paille des cannes à sucre. Les feuilles et pailles ainsi traitées sont éliminées, seules les tiges de cannes étant acheminées à la sucrerie en vue de l'extraction du jus de cannes. Les feuilles et pailles des cannes à sucre contrarient l'extraction du saccharose, mais représentent toutefois un pouvoir calorifique perdu pour la sucrerie. 11 est connu également de traiter les cannes à sucre dans la sucrerie. Dans ce cas les cannes à sucre sont coupées à la base des tiges, entières, sans séparation des feuilles et des pailles des tiges. Les cannes à sucre ainsi coupées sont acheminées jusqu'à la sucrerie, en vue de la préparation des cannes et de l'extraction. Préalablement à ces étapes des équipements de séparation mécaniques, voire aérauliques, sont utilisés pour séparer les tiges des cannes à sucre, d'une part, des feuilles et des pailles, d'autre part. Seules les tiges effeuillées des cannes font l'objet d'une préparation, puis d'une extraction, obtenant un jus sucré et de la bagasse, de manière classique, tel que mentionné plus haut. Afin d'améliorer le rendement énergétique globale, les feuilles et pailles sont réintroduites dans le flux de bagasse alimentant la chaudière. De telles sucreries présentent un rendement énergétique amélioré, mais nécessitent 5 toutefois des équipements mécaniques/aérauliques, encombrants et eux même consommateurs d'énergie, pour séparer mécaniquement les feuilles et pailles des tiges des cannes à sucre. Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients précités en proposant un procédé d'effeuillage des cannes à sucre, amélioré, qui permet d'augmenter plus encore 10 le rendement énergétique global de l'installation, et en particulier de la sucrerie. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de traitement de canne à sucre mettant en oeuvre un tel procédé. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre informatif et qui n'a pas pour but de la limiter. 15 Aussi l'invention concerne un procédé d'effeuillage de cannes à sucre, mis en oeuvre dans un four, comprenant les étapes suivantes : - on alimente le four en cannes à sucre, sans séparation des feuilles et pailles des cannes, - on contrôle la combustion et le temps de séjour des cannes à sucre dans le four de telle façon à brûler les feuilles et la paille des cannes, sans altérer les tiges des cannes à coeur, 20 obtenant des tiges effeuillées. Avantageusement un tel procédé d'effeuillage permet d'utiliser la chaleur des fumées du four pour la production d'énergie tel que par exemple une énergie électrique ou une énergie mécanique. Un tel four peut équiper une sucrerie, ou encore être situé sur un site distinct. Par exemple, on utilise les fumées du four dans au moins un générateur de 25 vapeur ou un surchauffeur de vapeur, et on utilise les vapeurs produites dans un couple turbine/alternateur pour la production d'électricité. On peut également récupérer une partie de la chaleur des fumées du four au moyen d'un générateur de vapeur pour produire de la vapeur qui peut être utilisée dans un équipement tel qu'un évaporateur ou un cristalliseur. On peut encore récupérer une 30 partie de la chaleur des fumées du four dans un échangeur pour chauffer un fluide (liquide tel que de l'eau, ou gazeux tel que de l'air). Selon un mode de réalisation, on prévoit des moyens de convoyage, internes au four, et on contrôle le temps de séjour des cannes à sucre dans le four par le contrôle de l'avance des moyens de convoyage. Selon un mode de réalisation, on retourne les cannes à sucre, dans le four, au cours de la combustion. L'invention concerne également un procédé de traitement des cannes à sucres, comprenant les étapes suivantes : - on effeuille les cannes à sucre par la mise en oeuvre du procédé d'effeuillage conforme à l'invention, obtenant lesdites tiges effeuillées, - on déchiquette lesdites tiges effeuillées et on presse les tiges déchiquetées et ou on les traite par lixiviation, notamment suivi de pression, afin d'obtenir, de manière séparée, un jus sucré et de la bagasse. Selon des caractéristiques optionnelles du procédé de traitement, prises seules ou en combinaison : - on brûle la bagasse dans une chaudière pour la production d'énergie ; - la chaudière est un générateur de vapeur, et on utilise les vapeurs produites dans un couple turbine/alternateur pour la production d'électricité ; - on utilise les fumées du four, en tout ou partie, comme gaz chauds dans ladite chaudière ; - le four est couplé à un brûleur alimentant le four en gaz chauds et on alimente le brûleur avec un combustible autre que les feuilles et pailles des cannes, tel que par exemple avec de ladite bagasse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : - La figure 1 est une vue schématique d'un procédé de traitement de cannes à sucre conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation. - La figure 2 est une vue schématique d'un procédé de traitement de cannes à sucre conforme à l'invention selon un second mode de réalisation. Aussi l'invention concerne tout d'abord un procédé d'effeuillage de cannes à sucre, mis en oeuvre dans un four, comprenant les étapes suivantes : - on alimente le four 1 en cannes à sucre C, sans séparation des feuilles et pailles des cannes, - on contrôle la combustion et le temps de séjour des cannes à sucre dans le four 1 de telle façon à brûler les feuilles et la paille des cannes, sans altérer les tiges des cannes à coeur, obtenant des tiges effeuillées. Le temps de séjour dans le four peut être contrôlé, par exemple, en contrôlant l'avance 5 des cannes à sucre dans le four, par exemple par l'intermédiaire de moyens de convoyage, internes au four, tel que par exemple un ou plusieurs tapis métalliques. Afin d'obtenir un effeuillage homogène, les cannes à sucre peuvent éventuellement être retournées pendant la combustion, notamment au cours de son cheminement. On s'assure ainsi d'un effeuillage homogène des cannes, évitant le risque de parties de 10 cannes non effeuillées, ou encore, au contraire, de tiges de cannes brulées en profondeur. Le retournement des cannes dans le four peut être obtenu, par exemple, par le jeu des convoyeurs, par exemple disposés en cascade, ou encore au moyens de bras mécaniques. Le four 1 peut être alimenté en canne à sucre, de manière continue, ou 15 encore de manière discontinue. La combustion dans le four peut être réglée par le réglage de l'apport d'air. L'utilisation d'un four 1 permet de canaliser les fumées de combustion des feuilles et pailles qui peuvent être avantageusement utilisées pour produire de l'énergie, et en particulier de l'électricité. 20 Selon un mode de réalisation, on utilise les fumées F du four 1 dans au moins un générateur de vapeur 5, 6 ; 6' et on utilise les vapeurs produites dans un couple turbine/alternateur pour la production d'électricité. Le ou l'un des générateurs de vapeur peut utiliser les fumées F du four 1 seuls, comme gaz chauds pour produire de la vapeur sous pression, tel qu'illustré à titre d'exemple non limitatif à la figure 1 avec le 25 générateur de vapeur repéré 5. Dans ce cas le générateur de vapeur est un échangeur : le primaire de l'échangeur reçoit les fumées du four, et le secondaire un liquide à vaporiser tel que par exemple de l'eau. Les fumées sont éventuellement dépoussiérées avant d'être acheminées au générateur de vapeur. Les fumées cèdent une partie de leur chaleur dans l'échangeur pour vaporiser le 30 liquide. Selon une autre alternative, les fumées peuvent alimenter un générateur de vapeur, appelé chaudière 6 ; 6' dans laquelle est brulé un autre combustible, et en particulier de la bagasse Bg. Selon ce mode de réalisation, les fumées du four cèdent une partie de leur chaleur dans la chaudière 6,6'. Selon une autre alternative (non illustrée), les fumées peuvent alimenter un surchauffeur de vapeur, prévu sur le circuit de vapeur alimentant une turbine. Selon ce mode de réalisation, un générateur de vapeur, tel qu'une chaudière alimentée en combustible, peut engendrer de la vapeur, vapeur qui est surchauffée par l'apport énergétique du surchauffeur. Le surchauffeur est un échangeur : le primaire de l'échangeur reçoit les fumées du four, et le secondaire la vapeur à surchauffer telle que par exemple de la vapeur d'eau. Les fumées cèdent une partie de leur chaleur dans l'échangeur pour surchauffer les vapeurs. Les fumées sont éventuellement dépoussiérées avant d'être acheminées au surchauffeur. L'invention concerne également un procédé de traitement des cannes à sucres, comprenant les étapes suivantes : - on effeuille les cannes à sucre 1 par la mise en oeuvre du procédé d'effeuillage conforme à l'invention, obtenant lesdites tiges effeuillées Tef, - on déchiquette lesdites tiges effeuillées Tef et on presse les tiges déchiquetées Td afin d'obtenir, de manière séparée, un jus sucré Js et de la bagasse Bg. Alternativement l'étape d'extraction par pression des tiges déchiquetées peut être remplacée par une étape de lixiviation des tiges déchiquetées suivie d'une étape de 20 pression. Le déchiquetage des cannes peut être mis au moyen d'une déchiqueteuse 2, encore appelé « shredder » ou « coupe-cannes » par l'homme du métier. L'extraction peut être mise en oeuvre par pressage par une pluralité de moulins de pressage 4 montés en série, ou alternativement, par lixiviation dans un diffuseur suivi d'une pression.. 25 Selon un mode de réalisation, on brûle ladite bagasse Bg, ainsi obtenue dans une chaudière 6 ;6' pour la production d'énergie et en particulier dans la chaudière 6 ;6 ' alimentée par les fumées F du four 1. La combustion des cannes à sucre C dans le four 1 peut être entretenue par la seule combustion des feuilles et pailles des cannes à sucre. Dans un tel cas, il suffit d'initier la 30 combustion et de réguler l'alimentation du four en cannes à sucre pour maintenir la réaction de combustion. Un brûleur peut être nécessaire mais uniquement pour initier la réaction. Alternativement, la combustion dans le four 1 peut être assurée par un brûleur 3, couplé au four 1, apportant des gaz chauds au four, et alimenté, de préférence en continue, par un combustible autre que les feuilles et pailles des cannes à sucre. Ce combustible peut être, par exemple, du bois, du charbon, ou encore de préférence de la bagasse Bg, et notamment la bagasse Bg pressée obtenue, après séparation du jus sucré. Le jus sucré Js peut être traité, de manière classique pour l'homme du métier, pour l'obtention de sucre, ou de sous-produit du sucre, notamment après clarification, évaporation, cristallisation, malaxage, essorage et séchage. Naturellement d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications ci après. NOMENCLATURE 1. Four, 2. Déchiqueteuse (« Schredder » ou « coupe cannes »), 3. Brûleur, 4. Moulins d'extraction, 5. Générateur de vapeur, 6, 6'. Chaudière. C. Cannes à sucre, F. Fumées (du four), Tef. Tiges effeuillées, Td. Tiges déchiquettées, Bg. Bagasse. REVENDICATIONS1. Procédé d'effeuillage de cannes à sucre (C), mis en oeuvre dans un four (1), comprenant les étapes suivantes : - on alimente le four (1) en cannes à sucre (C), sans séparation des feuilles et pailles des cannes, - on contrôle la combustion et le temps de séjour des cannes à sucre dans le four (1) de telle façon à brûler les feuilles et la paille des cannes, sans altérer les tiges des cannes à coeur, obtenant des tiges effeuillées (Tef). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise la chaleur des fumées (F) du four (1) pour la production d'énergie. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on utilise les fumées (F) du four (1) dans au moins un générateur de vapeur (5, 6; 6'), ou un surchauffeur de vapeur, et on utilise les vapeurs produites dans un couple turbine/alternateur pour la production d'électricité. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on prévoit des moyens de convoyage, internes au four (1) et on contrôle le temps de séjour des cannes à sucre dans le four par le contrôle de l'avance des moyens de convoyage. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on retourne les cannes à sucre, dans le four, au cours de la combustion. 25 6. Procédé de traitement des cannes à sucres, comprenant les étapes suivantes : - on effeuille les cannes à sucre (1) par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, obtenant lesdites tiges effeuillées (Tef), - on déchiquette lesdites tiges effeuillées (Tef) et on presse les tiges déchiquetées (Td) 30 ou on lixive les tiges effeuillées afin d'obtenir, de manière séparée, un jus sucré (Js) et de la bagasse (Bg). 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on brûle la bagasse (Bg) dans une chaudière (6 ;6') pour la production d'énergie. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la chaudière (6,6') est un générateur de vapeur, et on utilise les vapeurs produites dans un couple turbine/alternateur pour la production d'électricité. 9. Procédé selon les revendications 2 et 6 ou 7, dans lequel on utilise les fumées (F) du four (1), en tout ou partie, comme gaz chauds dans ladite chaudière (6). 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le four (1) est couplé à un brûleur (3) alimentant le four (1) en gaz chauds et on alimente le brûleur (3) avec un combustible autre que les feuilles et pailles des cannes. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit combustible est de la bagasse (Bg). 12. Utilisation du procédé d'effeuillage selon l'une des revendications 1 à 5 ou du procédé de traitement de cannes à sucre selon l'une des revendications 6 à 11 dans une 20 sucrerie.