Procédé pour la production en continu de cristaux de sucre à partir de jus sucrés par évaporation sous vide

Description

[0001] La présente invention concerne la production en continu de cristaux de sucre à partir de jus sucrés par évaporation sous vide suivant un procédé consistant à introduire un magma d'ensemencement formé d'un mélange de sirop concentré et de petits cristaux dans la première d'une série de cellules reliées entre elles et à faire circuler ce mélange successivement dans toutes les cellules où il reçoit un appoint de jus sucré sous-saturé et est chauffé pour maintenir par évaporation le sirop en état de sursaturation et provoquer par cristallisation du sucre en solution le grossissement des cristaux jusqu'à la dimension voulue ; les cellules sont habituellement constituées par compartimentage, au moyen de cloisons transversales et verticales, d'une cuve disposée horizontalement.

[0002] Le magma d'ensemencement est généralement produit dans un appareil de cristallisation à marche discontinue à partir d'une fraction du jus à traiter conformément au document FR-A-2109397. Mais le maintien de cette opération discontinue dans un procédé de production en continu oblige à prévoir des cuves de stockage en amont et en aval et ne permet pas de bénéficier entièrement des avantages liés à l'utilisation d'un appareil de cristallisation à marche continue : plus grande souplesse d'utilisation, optimisation de la consommation énergétique, optimisation des matériels.

[0003] On a également proposé de mélanger à une fraction du jus à traiter des germes cristallins produits par broyage de cristaux de sucre, mais cette solution nécessite une installation de broyage coûteuse.

[0004] Dans le document US-A-3 981 739 est décrite une installation pour la production en continu de cristaux de sucre ne comportant que deux appareils de cristallisation constitués par des chaudières à cuire munies d'agitateur. Dans une telle installation, il est nécessaire pour produire une masse-cuite contenant des cristaux ayant une grosseur moyenne de 500 ¡.Lm, de partir d'une semence ayant une grosseur moyenne d'au moins 100 ¡.Lm ce qui conduit à traiter, par exempte par broyage et tamisage, une masse de sucre relativement importante pour la préparation de la semence. Cette solution est donc onéreuse.

[0005] La présente invention permet de produire en continu et de façon économique un mélange de sirop et de cristaux pour l'alimentation d'un appareil de cristallisation à marche continue.

[0006] Le procédé de production de cristaux de sucre à partir de jus sucré, objet de l'invention, consiste à alimenter un appareil de cristallisation par évaporation à marche continue avec un magma formé d'un mélange de sirop et de cristaux, à introduire dans cet appareil le jus à traiter en divers points échelonnés de l'entrée à la sortie de ce dernier, à extraire de cet appareil une masse cuite qui est soumise, après refroidissement, à un essorage pour séparer les cristaux de la liqueur-mère, et à affiner les cristaux séparés en les mélangeant à un sirop de pureté supérieure à celle de ladite liqueur-mère et en essorant ce mélange pour séparer les cristaux affinés de l'égout d'affinage, ledit magma étant constitué par mélange dudit égout d'affinage et de cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage d'une installation de séchage du sucre.

[0007] Le sirop mélangé aux cristaux séparés par essorage de la masse-cuite sera avantageusement constitué par une fraction du jus à traiter. Le mélange des cristaux et de l'égout d'affinage sera effectué dans un malaxeur d'un type habituellement utilisé en sucrerie.

[0008] L'égout d'affinage contient des petits cristaux ayant traversé le tamis de l'essoreuse. De préférence, la dimension moyenne des cristaux mélangés à l'égout d'affinage sera supérieure à celle des cristaux contenus dans cet égout.

[0009] Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'égout d'affinage est réchauffé, désémulsionné et concentré de façon qu'il reste sursaturé ; ces opérations peuvent être effectuées sur l'égout, avant la préparation du magma, ou par traitement du magma.

[0010] En réchauffant l'égout d'affinage, dont la température est inférieure à celle de la masse en cours de cristallisation, on évite la formation de fines (cristaux de très petites dimensions), qui nuisent à la qualité de la masse-cuite, dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation où le magma est introduit. Par ailleurs, en désémulsionnant l'égout d'affinage, qui est fortement émulsionné pendant l'essorage, on accélère le processus de cristallisation dans le premier compartiment. La concentration de l'égout évite la refonte des cristaux et permet en outre de soulager le travail de l'appareil de cristallisation ce qui présente un avantage marqué pour des installations existantes exploitées au-dessus de leur capacité nominale et lorsqu'on utilise de la vapeur de chauffage à très bas niveau thermique.

[0011] Il peut être par ailleurs avantageux, notamment pour éviter un refroidissement du magma, de l'introduire directement dans l'appareil de cristallisation, ce qui permet de supprimer le malaxeur tampon. Pour cela, il est cependant nécessaire que la qualité du magma soit régulière. On atteint ce résultat, conformément à une autre caractéristique de l'invention, en réglant le débit d'égout d'affinage utilisé pour la constitution du magma de façon à maintenir la viscosité de ce dernier à une valeur prédéterminée ; la viscosité est en effet déterminée par le pourcentage de cristaux.

[0012] La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent à titre d'exemples non-limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention et sur lesquels :

[0013] La figure 1 est le schéma d'un atelier de cristallisation de 3^eme jet traitant des égouts pauvres de 2^eme jet suivant le procédé de l'invention ; et

[0014] Les figures 2 et 3 sont des schémas illustrant des variantes.

[0015] L'installation représentée sur la figure 1 comprend un appareil de cristallisation à marche continue 10, une série de malaxeurs-refroidisseurs 12, une essoreuse centrifuge 14, un malaxeur d'empâtage 16, une seconde essoreuse centrifuge 18, un second malaxeur d'empâtage 20 et un malaxeur 22.

[0016] L'appareil 10 est constitué par une cuve cylindrique disposée horizontalement et dont l'intérieur est divisé par des cloisons transversales en plusieurs compartiments communiquant entre eux ; des éléments chauffants sont placés dans la partie inférieure de la cuve. Le mode de fonctionnement de cet appareil est bien connu et ne sera pas décrit en détails. Le premier compartiment reçoit un magma formé d'un mélange de cristaux et de sirop dont l'origine sera précisée plus loin et tous les compartiments reçoivent un jus sous-saturé constitué par un égout pauvre de 2^eme jet, les débits d'alimentation étant réglés automatiquement pour maintenir la liqueur-mère du produit dans les différents compartiments à l'état sursaturé.

[0017] On extrait de l'appareil 10 une masse cuite que l'on fait passer dans les malaxeurs 12 pour la refroidir et compléter la cristallisation du sucre. A la sortie du dernier malaxeur, la masse cuite est envoyée dans l'essoreuse centrifuge 14 où les cristaux sont séparés de la liqueur-mère constituant la mélasse qui est évacuée en A.

[0018] Dans le malaxeur d'empâtage 16, les cristaux sont mélangés à de l'égout pauvre de 2^ème jet. Cette opération permet d'augmenter la pureté des cristaux par dissolution de la pellicule d'impuretés qui les recouvre. Ce mélange est ensuite essoré dans l'essoreuse centrifuge 18 où les cristaux affinés, évacués en B, sont séparés de l'égout d'affinage qui est dirigé vers le malaxeur empâteur 20. Dans ce dernier, l'égout d'affinage qui contient déjà des petits cristaux ayant traversé le tamis de l'essoreuse 18 est mélangé à des cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage 24 de l'installation de séchage du sucre de l'usine.

[0019] Le mélange formé dans le malaxeur 20 est envoyé dans un malaxeur 22 puis dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation 10 où il est utilisé comme magma d'ensemencement. Le malaxeur 22 sert de capacité tampon pour absorber les irrégularités de fonctionnement de l'atelier.

[0020] A titre d'exemple, pour une production de 19 T/h de masse-cuite, on utilisera 7 T/h de magma formé en mélangeant 6,3 T/h d'égout d'affinage et 0,7 T/h de cristaux provenant des cyclones de dépoussiérage et dont la dimension moyenne est d'environ 200 µm, l'égout contenant lui-même environ 0,7 T/h de cristaux dont la dimension moyenne est de l'ordre de 75 à 80 ¡.Lm.

[0021] Selon le schéma de la figure 2, l'égout d'affinage C est chauffé dans un échangeur 30 au moyen de vapeur prélevée sur l'un des derniers effets de l'installation de concentration des jus. L'égout réchauffé est introduit dans une capacité 32 où une partie de son eau est évaporée par détente, cette capacité étant mise en dépression, par exemple en la reliant à la calandre de l'appareil de cristallisation par une tuyauterie 33. Cette évaporation permet de maintenir l'égout en état de sursaturation malgré l'élévation de sa température. Sa concentration est maintenue à une valeur de consigne par un régulateur 37 agissant sur une vanne 38 placée sur l'arrivée de vapeur de chauffage de l'échangeur 30 en fonction de la température de l'égout mesurée par un capteur 39.

[0022] L'échangeur 30 et la capacité 32 pourraient être remplacés par un évaporateur à tubes classique.

[0023] L'égout concentré est soutiré au bas de la capacité 32 au moyen d'une pompe de circulation 40. Une fraction de l'égout concentré est renvoyée à l'entrée de l'échangeur et l'autre fraction alimente le malaxeur à magma 20. Celui-ci reçoit également en D les cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage de l'installation de séchage du sucre.

[0024] Le magma produit dans le malaxeur 20 est introduit dans un réservoir 36 d'où il est soutiré par une pompe 42 qui l'envoie dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation.

[0025] Le débit d'égout alimentant le malaxeur 20 est réglé, au moyen d'une vanne 44, par un régulateur 46 de façon à maintenir la viscosité du magma, mesurée par un viscomètre 48 monté sur le réservoir 36, égale à une valeur de consigne.

[0026] Dans l'échangeur 30, l'égout est porté à une température telleque, compte tenu des chutes de températures dans la capacité d'évaporation 32, dans le -malaxeur 20 et éventuellement dans le réservoir 36, la température du magma soit voisine de celle de l'a masse en cours de cristallisation dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation où le magma est introduit.

[0027] A titre d'exemple, pour une production de 19 T/h de masse-cuite, on utilise 7,7 T/h de magma formé à partir de 7,5 T/h d'égout d'affinage et 0,7 T/h de cristaux provenant des cyclones de dépoussiérage. L'égout contient 0,85 T/h de cristaux dont la dimension maximale est de 130 wm, sa température est de 50 °C et sa teneur en matières sèches (Brix) de 82. Après passage dans l'échangeur 30 et la capacité 32, la température de l'égout est de 75 °C et son brix de 87,8. La température du magma produit est de 72,5 °C.

[0028] Le schéma de la figure 3 est plus particulièrement adapté à des sucreries possédant un appareil de cristallisation, non utilisé, du type continu ou discontinu où sera effectuée la concentration du magma constitué par l'égout d'affinage et les cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage.

[0029] Suivant ce schéma, une fraction ou la totalité de l'égout d'affinage C alimente le malaxeur 20 qui reçoit également, en D, les cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage de l'installation de séchage du sucre.

[0030] Le magma produit dans le malaxeur 20 est introduit dans le réservoir 36 d'où il est soutiré par une pompe 52 qui l'envoie dans un appareil de concentration-cristallisation 50 qui, dans l'exemple représenté est une chaudière à cuire d'un type couramment utilisé en sucrerie. Cet appareil comporte un régulateur 54 qui maintient la pression dans la calandre à une valeur de consigne et un régulateur 56 qui règle le débit de vapeur de chauffage en fonction de l'état du produit traité évalué au moyen d'un capteur 58 qui mesure, par exemple, sa température, sa conductivité ou sa viscosité.

[0031] Le débit d'égout alimentant le malaxeur 20 est réglé, commé dans l'installation de la figure 2, au moyen d'une vanne 44, par un régulateur 46, de façon à maintenir la viscosité du magma égale à une valeur de consigne.

[0032] Le magma concentré est extrait de l'appareil 50 au moyen d'une pompe 60 dont le débit est réglé en fonction du niveau du produit dans l'appareil, par un capteur 62 et qui alimente soit un malaxeur tampon, soit directement l'appareil de cristallisation par évaporation à marche continue.

[0033] Dans l'appareil 50, l'égout d'affinage constituant la liqueur-mère du magma formé dans le malaxeur 20 est réchauffé, désémulsionné et concentré pour le maintenir en état de sursaturation. Le traitement permet de plus d'alléger le travail d'évaporation et de cristallisation de l'appareil de cristallisation à marche continue utilisant le magma. Le temps de séjour du magma dans l'appareil 50 peut être de l'ordre de 2 à 3 heures.

Revendications

1. Procédé de production de cristaux de sucre à partir de jus sucrés consistant à alimenter un appareil de cristallisation par évaporation sous vide à marche continue (10) avec un magma formé d'un mélange de sirop et de cristaux, à introduire dans cet appareil le jus à traiter en différents points échelonnés de l'entrée à- la sortie de ce dernier, à extraire de cet appareil une masse-cuite qui est soumise à un essorage pour séparer les cristaux de la liqueur-mère, et à affiner les cristaux séparés en les mélangeant à un sirop de pureté supérieure à celle de ladite liqueur-mère et en essorant ce mélange pour séparer les cristaux affinés de l'égout d'affinage caractérisé en ce que ledit magma est constitué par un mélange dudit égout d'affinage et de cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage (24) d'une installation de séchage du sucre.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sirop mélangé aux cristaux séparés par essorage de la masse-cuite est constitué par une fraction du jus à traiter, l'autre fraction étant introduite dans l'appareil de cristallisation (10).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange d'égout d'affinage et des cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage (24) est formé dans un malaxeur- empâteur (20), et un malaxeur (22) constituant une capacité tampon est placé entre ledit malaxeur empâteur et l'appareil de cristallisation (10).

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit égout d'affinage contient des cristaux dont la dimension moyenne est inférieure à celle des cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage (24).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'égout d'affinage utilisé pour la préparation du magma est réchauffé, désémulsionné et concentré de façon qu'il reste sursaturé.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'égout d'affinage est réchauffé dans un échangeur (30) puis concentré et désémulsionné dans une capacité d'évaporation (32), avant son utilisation pour la préparation du magma, le chauffage de l'échangeur étant réglé pour maintenir la concentration de l'égout à la valeur voulue.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le magma est traité dans un appareil de cristallisation (50) où la liqueur-mère constituée par l'égout d'affinage est réchauffée, désémulsionnée et concentrée, le chauffage dudit appareil étant réglé pour maintenir la concentration de la liqueur-mère à la valeur voulue.

8. Procédé selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la température du magma, après réchauffage et concentration de l'égout, est sensiblement égale à celle de la masse en cours de cristallisation dans la zone de l'appareil de cristallisation à marche continue où le magma est introduit.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débit d'égout utilisé pour la- préparation du magma est réglé pour maintenir la viscosité du magma à une valeur de consigne.

Claims

1. Process for the production of sugar crystals from sugar juices consisting in feeding a continuously operating apparatus for crystallisation by vacuum evaporation (10) with a magma made up of syrup and crystals, in introducing the juice to be processed into this apparatus at points spaced out from the inlet to the outlet of the latter, in withdrawing from this apparatus a massecuite which is subjected to centrifugation to separate the crystals from the mother liquor, and in refining the separated crystals by mixing them with a syrup of a higher quality than that of the said mother liquor and by centrifuging this mixture to separate the refined crystals from the affination runoff, characterized by the fact that the said magma consists of a mixture of the said affination runoff and of crystals from the dust collector (24) of a sugar drying installation.

2. Process according to claim 1, characterized . by the fact that the said syrup, mixed with the crystals separated from the massecuite by centrifuging, consists of a fraction of the juice to be processed, the other fraction being introduced into the crystallizing apparatus.

3. Process according to claim 1 or 2, characterized by the fact that the mixture of affination runoff and crystals from the dust collector (24) is formed in a magma mixer (20) and by the fact that a mixer (22), constituting a buffer capacity, is located between the said magma mixer and the crystallizing apparatus (10).

4. Process according to claim 1, 2 or 3, characterized by the fact that the said affination runoff contains crystals the mean size of which is smaller than that of crystals from the dust collector (24).

5. Process according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the affination runoff used for the magma preparation is heated, demulsified and concentrated so as to remain oversaturated.

6. Process according to claim 5, characterized by the fact that the affination runoff is heated in an exchanger (30), then concentrated and demulsified in an evaporation vessel (32) before being used to prepare the magma, the heating of the exchanger being set so as to hold the runoff concentration at the required value.

7. Process according to claim 5, characterized by the fact that the magma is processed in a crystallizing unit (50) in which the mother-liquor constitued by the affination runoff is heated, demulsified and concentrated, the heating of the said unit being set so as to hold the mother-liquor concentration at the required value.

8. Process according to claim 5, 6 or 7, characterized by the fact that the magma temperature, after the runoff has been heated and concentrated, is nearly equal to that of the massecuite being crystallized in the section of the continuously operating crystallization apparatus into which the magma is introduced.

9. Process according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the flow of the runoff used to prepare the magma is so adjusted as to hold the magma viscosity at a preset value.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Zuckerkristallen aus Zuckersäften, bestehend darin, einen kontinuierlich arbeitenden Vakuumverdampfungskristallisationsapparat (10) mit einem aus einem Gemisch von Sirup und Kristallen gebildeten Magma zu versorgen, in diesen Apparat an verschiedene vom Eintritt bis zum Austritt desselben verteilte Stellen der zu bearbeitende Saft einzuführen, aus diesem Apparat eine Kochmasse abzuziehen, die zur Trennung der Kristalle von der Mutterlösung einem Schleüdern unterzogen wird, und die getrennten Kristalle zu affinieren, indem sie mit einem Sirup höherer Reinheit als die Mutterlösung gemischt werden und dieses Gemisch zur Trennung der affinierten Kristalle vom Affinationsablauf geschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das obengenannte Magma aus einem Gemisch von Affinationsablauf und von Kristallen aus der Entstaubungsvorrichtung (24) einer Zuckertrocknungsanlage besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den durch Schleudern der Kochmasse getrennten Kristallen gemischte Sirup aus einem Anteil des zu bearbeitenden Saftes besteht, wobei der andere Anteil in den Kristallisationsapparat (10) eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch von Affinationsablauf und Kristallen aus der Entstaubungsvorrichtung (24) in einem Einmaischer (20) gebildet wird, und ein Pufferbehälter bildender Mischer (22) zwischen dem Einmaischer (20) und dem Kristallisationsapparat (10) angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Affinationsablauf Kristalle enthält, deren durchschnittliche Grösse kleiner ist als die der aus der Entstaubungsvorrichtung (24) kommenden Kristalle.

5. Verfahren nach irgendeinen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Aufbereitung des Magmas verwendete Affinationsablauf aufgewärmt, demulgiert und so konzentriert wird, dass er übersättigt bleibt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Affinationsablauf vor seiner Anwendung für die Vorbereitung des Magmas in einem Austauscher (30) aufwärmt und dann in einem Verdampfungsbehälter (32) konzentriert und demulgiert wird, wobei die Heizung des Austauschers so eingestellt ist, dass die Konzentration des Ablaufs beim gewünschten Wert aufrechterhalten bleibt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magma in einem Kristallisationsapparat (50) bearbeitet wird, wo die aus dem Affinationsablauf bestehende Mutterlösung aufgewärmt, demulgiert und konzentriert wird, wobei die Heizung dieses Apparates so eingestellt ist, dass die Konzentration der Mutterlösung beim gewünschten Wert aufrechterhalten bleibt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magmatemperatur nach dem Ablaufaufwärmen und Konzentrieren der Temperatur der Kochmasse während der Kristallisationsapparates, wo das Magma eingeführt wird, ungefähr gleich ist.

9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des für die Magmaaufbereitung verwendeten Ablaufs so eingestellt ist, dass die Magmaviskosität bei einem Sollwert aufrechterhalten bleibt.

Dessins