<Desc/Clms Page number 1>
"Perfçctionnement à la clarification des jus sucrés".
La présente invention est relative au traitement des jus su- crée, notamment dans le but de clarifier ces jus.
Suivant la présente invention, le clarificateur de jus su- crés perfectionné comprend une cuve, un certain nombre de pla- teaux de décantation superposés dans cette cuve, écartés les uns des autres pour former un compartiment de clarification au-dessus de chaque plateau ; compartiment de floculation est ménagé en-- dessous du plateau inférieur, une sortie pour le jus clarifié dans chaque compartiment de clarification, un compartiment d'éva- cuation de l'écume au sommet de la cuve, une admission de jus .bruts dans ledit compartiment d'évacuation de l'écume, un tube ro-= tatif vertical communique avec le compartiment d'évacuation de l'écume et traverse le centre des plateaux pour déboucher dans le compartiment de floculation., une auge à écume dans ledit com- patiment d'évacuation de l'écume,
une lame à écumer rotative so- lidaire du tube, et destinée à introduire l'écume dans l'auge, une sortie d'écume dans l'auge, un dispositif racleur rotatif
<Desc/Clms Page number 2>
avec le tube dans chacun des comparti ments de clarification pour collecter la boue provenant des plateaux, un dispositif pour faire tourner le tube, et un dispositif pour éliminer la boue collectée de la cuve.
L'invention se propose, en premier lieu, de perfectionner les clarificateurs de jus sucrés, notamment ce qui concerne leur section d'admission. Plus particulièrement, l'invention vise une section d'admission de clarificateur conçue en tenant un meil- leur compte des diverses fonctions distinctes qui doivent y être accomplies.
Plus particulièrement encore, l'invention se propose de subdiviser cette section d'admission conformément aux dites fonc- tios, de mettre en place chaque partie de la section d'admission à l'emplacement le mieux adapté pour l'accomplissement de cette fonction partielle, et de la prévoir en conséquence.
Le jus sucré brut est une substance aqueuse contenant en dissolution des constituants soufrés et portant aussi en tant qu'impureté des matières qui tendent à se séparer sous la for- me d'une écume flottante, ainsi que d'autres matières qui ten- dent à se déposer au fond pour former un dépôt, un sédiment ou une boue. La présente invention prévoit une disposition nouvelle assurant la flottation de l'écume et la floculation nécessaire au dép8t efficace des sédiments.
Sur le dessin, la figure 1 représente en plan un mode de réa- lisation de l'invention avec une partie arrachée.
La figure 2 est une.coupe axiale de l'appareil de la figure 1.
La figure 3 est un plan d'une variante avec une partie ar- rachée;
La figure 4 est une élévation partiellement en coupe axiale de l'appareil de la figure 3;
La figure 5 est un plan à plus grande échelle d'un détail des figures 3 et 4;
La figure 6 est une coupe axiale de ce détail.
<Desc/Clms Page number 3>
Suivant les figures 1 et 2, la cuve 10 pour la clarification du jus sucré comprend un fond 11, une paroi latérale 12 et un couvercle 13. Un ou plusieurs plateaux 14 sont rigidement montés dans la cuve, concentriquement avec celle-ci les une au-dessus des autres par des moyens classiques, non représentés, pour for- mer plusieurs compartiments superposés 15 de clarification du jus Chaque plateau comporte un rebmrd 16 autour de son bord externe descendant jusqu'au voisinage du plateau immédiatement inférieur, ou, dans le cas du plateau inférieur, jusqu'au voisinage du fond 11.
Ces rebords sont écartés de la paroi latérale 12 de la cuve pour former un chanal d'alimentation périphérique 17, et ce che- nal communique avec chaque compartiment de clarification au moyen d'un espace périphérique 18 défini par le plateau corres- pondant et le rebord du plateau immédiatement supérieur, ou, dans le cas du compartiment immédiatement supérieur, par le plateau et la paroi latérale 12. Un tuyau de' soutirage 19 pouc le jus sucré clarifié communique avec une partie supérieure intérieure de chaque compartiment clarificateur et débouche à l'extrémité de la cuve dans une cuve de déversement du jus clarifié 20 munie d'un tuyau de sortie 21. La disposition décrite jusqu'ici est bie connue.
Les hommes de l'art connaissent bien les détails et les avantages de cette.disposition, car de nombreuses installations ont été réalisées et fonctionnent depuis plusieurs années à l'aide de ceux-ci.
Le demandeur a eu l'idée de certains perfectionnements ayant trait notamment à certaines sections d'admission de la cuve ou autrement dit au mode d'alimentation du jus sucré vers la cuve 10 et les compartiments de clarification 15, et au pré-traite- ment du jus sucré avant sa décantation dans lesdits comparti- ments. Ces sections d'admission forment une partie intégrante de la présente cuve et'sont disposées dans certaines parties spécifiques de celle-ci, ainsi qu'on l'expliquera un peu plus loin.
<Desc/Clms Page number 4>
Le succès desclarificateurs de ce type est dû, en grande par- tie, au fait qu'ils assurent un contact étendu entre le jus su- cré traité et les solides déjà séparés et déposés. Ce contact a lieu lorsque l'écoulement du jus est ascendant ou se fait du moins suivant une direction comprenant une composante ascendante, travers une masse de jus contenant des solides en cours de dé- pôt. Un tel écoulement sera dit ascendant. Les écoulements ascen- dants de ce type se produisent dans les compartiments de clarifi- cation 15 depuis les espaces d'admission 18 dans les parties ex- térieures inférieures vers les orifices de sortie 19 dans les parties intérieures supérieures des compartiments.
La première idée qui s'est présentée au demandeur a été qu'on pouvait s'at- également tendre à des résultats encore plus satisfaisants en réalisant/un écoulement ascendant dans le chenal périphérique d'alimentation:= 17; cependant le demandeur a découvert que ceci n'est vrai que sous certaines conditions en prenant certaines précautions défi- nies.
La manière évidente d'assurer un écoulement ascendant du jus dans le chenal d'alimentation serait d'introduire le jus brut à la base ou près de la base de celui-ci. Le demandeur a néanmoins constaté que le jus sucré brut qui est en général envoyé dans un tel clarificateur n'est pas susceptible d'un traitement adéquat lorsqu'on l'in.roduit dans le clarificateur de cette manière, par suite des quantités appréciables de matières contenues dans ce jus sucré et tendant à flotter et à former une écume. Il est indis pensable que les matières formant écume soient empêchées de façon certaine de pénétrer dans les compartiments de clarification 15 ; autrement, en effet, une partie au moins en serait évacuée en mê- me temps que le jus soi-disant clarifié.
Dans lesits clarificateurs de la technique antérieure, le jus brut était reçu au sommet, écume et aussi floculé au sommet de la cuve, puis envoyé de haut en. bas vers les compartiments de clari- fication. L'invention du demandeur peut s'exprimer sous sa forme
<Desc/Clms Page number 5>
la plus siple de la manière suivante : combine l'élimination de l'éfume dans une partie supérieure centrale de la cuve avec la floculation dans une partie inférieure, un écoulement ascendant dans'le chenal d'alimentation, et un écoulement ascendant dans les compartiments de clarification.
Le demandeur a constaté que cette disposition générale particulièrement efficace et économi- que, lorsque le chenal d'alimentation à écoulement ascendant est disposé à la périphérie, tandis que le passage de la section d'éli mination de l'écume situé au sommet de la cuver vers la section de floculation à la base de la cuve est disposé an centre.
Ainsi, suivant l'invention, on prévoit un compartiement cen- tral 22 de la réception du jus sucré et d'élimination de l'écume au sommet de la cuve, un compartiment de floculation dans une par- tie inférieure de la cuve et une tuyauterie de descente verticale centrale 23, depuis le compartiment d'élimination de l'écume 22, jusqu'au compartiment de floculation 24. Le jus sucré brut pé- nètre dansée compartiment de réception et de dégagement de l'écu- me 22, de préference au moyen d'un orifice d'admission tangentiel périphérique 25 situé entre le sommet et la base du compartiment.
Il traverse ensuite le compartiment 22 dans lequel l'écume est en- levée, puis il descend à une vitesse relativement grande par le tuyau 23 à la partie centrale du compartiment de floculation 24; il s'écoule vers l'extérieur à travers ce compartiment, puis vers le haut à travers le chenal d'alimentation 17 : enfin, il traverse le compartiment de clarification, toujours en écoule- ment ascendant.
Pour assurer cette disposition, le demandeur a supprimé l'ar- bre racleur central classique et l'a remplacé par un tuyau ver- tical central 23 qui non seulement assure le passage du jus depuis le compartiment 22 d'élimination de l'écume au compartiment de floculation 24, mais porte en outre des bras raci-eurs 26 dans chaque compartiment de clarification 15. Ce tuyau de descente et de support des lames racleuses 23 est prévu rotatif et,s'étend
<Desc/Clms Page number 6>
vers le haut à travers et au delà du compartiment 22 d'élimina- tion de l'écume, étant entrainé par un mécanisme de commande 27 installé au-dessus de ce compartiment,.
On préfère, suivant l'invention, prévoir le compartiment 22 de réception du jus et d'élimination du jus beaucoup plus petit que la cuve 10, tant en diamètre et en extension latérale qu'en profondeur. L'expérience indique en effet qu'une telle chambre centrale 22, relativement petite au sommet de la cube, assure une évacuation adéquate des matières formant écume dans les jus su- crés typiques; en même temps, elle simplifie la solution des pro- blèmes fonctionnels et structureux bien connus qui se posent dans la construction du mécanisme d'élimination de l'écume.
En consé- quence, on constitue, suivant l'invention, le compartiment d'éli- mination de l'écume en installant une paroi verticale 28, cylin- drique de préférence, sur le dessus du couvercle 13 qui, en con- @ séquence, doit être construit de manière à fermer le sommet de la cuve d'une manière étanche au liquide, étant exposé à une pressior liquide sur sa face inférieure. Le compartiment 22 est installé conuentriquement au couvercle à mi-chemin à peu près entre le centre et la périphérie de la cuve, de sorte que le compartiment ne couvre qu'un quart environ de la surface de la cuve, ce qui fait que l'écume se trouvera bien concentrée et facile à éliminer.
Le mécanisme d'élimination de l'écume portant la référence géné- rale 29 comprend un bras écumeur horizontal 30, relativement court fixé au tuyau rotatif 23 et s.'étendant vers l'extérieur vers la paroi 28; une lame écumeuse 31 co-extensive avec le bras écu- meur est fixée élastiquement à celui-ci, et une auge à écume 32 fixe est prévue dans/la trajectoire de la lame 31. Le sommet de l'auge est légèrement supérieur, et le bord inférieur de la lame est légèrement inférieur au niveau liquide désigné par L. L., ce niveau étant maintenu et contôlé de la manière classique, par exemple par un réglage convenable du dispositif de trop-plein 20.
L'auge à écume est le plus avantageusement située à une partie su- périeure du compartiment 22 pour permettre une circulation tur-
<Desc/Clms Page number 7>
bulente du jus à la suite de son injection tangentielle par l'ori- fice d'admission 25. L'auge à écume est d.isposée radialement pour calmer cette turbulence à la sortie supérieure du compartiment, et est fixée à l'intérieur de la paroi 28 à travers laquelle elle dé- bouche, au moyen d'un passage de sortie de l'écume 33. A la partie inférieure du compartiment 22, un ou plusieurs passages ou orifi- ces 34 sont ménagés dans la paroi du tuyau de descente rmtatif 23 pour permettre au jus de quitter le compartiment, 22.
Il peut être avantageux d'installer un bras racleur auxiliai- re,35, à la paetie inférieure du compartiment 22 d'élimination de l'ééume, et de le fixer au tuyau de descente rotatif 23, à c8té du passage 34, comme représenté. En général, il ne se produira presque aucune séparation ni dépôt de boue dans un petit compar- timent à écume tel que celui prévu ici ; il peut se faire que quelques solides particulièrement décantables tendent à se déposer avant leur arrivée danq les compartiments de clari- fication. Le bras racleur auxiliaire sert à ramener ces solides dans le courant descendant de jus à vitesse relativement grande, de sorte qu'ils s'écoulent à travers le tuyau 23 et sont ensuite traités avec le reste du jus.
Pour ce traitement ultérieur, on prévoit, suivant l'invention, le compartiment de floculation 24 à la partie inférieure du clari- ficateur. Conformément à des règles bien connues dans la techni- que, on évacue le jus de l'extrémité inférieure du tuyau de des- cente 23, à l'intérieur de ce compartiment 24, en un courant rela tivement rapide par rapport aux vitesses d'écoulement ultérieures, 'notamment dans les zones de clarification; ainsi, le jus sucré se trouve agité et subit une turbulence, légère bien entendu, dans le compartiment de floculation 24..On peut réaliser cette turbulen ce au moyen d'une buse d'éjection 36, éjectant le jus sous forme de jets horizontaux vers le centre du compartiment de floculation, suivant des directions radiales centrifuges.
Cette base peut com- prendre un organe déflecteur circulaire 37, sensiblement horizon-
<Desc/Clms Page number 8>
tal, disposé sous l'extrémité inférieure du tuyau de descente fi- xé à celui-ci par des nervures verticales 38.
Malgré la légère turbulence règnant dans certaines parties au moins du compartiment de floculation, une clarification peut se produire simultanément. Pour cette raison, on peut prévoir un orifice de sortie 39 pour le jus clarifié dans une partie supéri- eure de ce compartiment. Dans le mode de réalisation représenté, cet orifice de sortie est disposé dans une partie périphérique du compartiment éloignée de la buse 36, mais, bien entendu, il peut 8tre disposé au centre, comme les orifices de sortie supérieurs 19.
Le jus s'élève à travers le chenal 17, puis traverse les ai- vers compartiments de clarification. Les solides se déposant dans ces compartiments de clarification 15 sont balayés vers l'extéri- eur par dessus les plateaux 14, puis ramenés dans le chenal par les racleurs 40, comme le représente clairement la figure 1. Ces racleurs sont fixés aux bras 26 convenablement écartés de la par- tie centrale de chaque plateau jusqu'à la périphérie de ceux-ci ou légèrement au de là. Ainsi, pendant que le jus s'écoule vers l'intérieur et vers le haut dans les compartiments 15, les matiè- res solides déposées se déplacent vers l'extérieur. Elles s'ac- cumulent en quantité importante sur les parties extérieures des plateaux et sont enfin évacués vers le bas, dans et à travers le chenal périphérique 17.
Ce procédé est connu dans son principe, mais le traitement opéré dans le chanal 17 réalisé suivant l'invention se distingue des procédés antérieure par l'écoulement ascendant du jus dans ce chenal. Ce chenal n'a pas besoin d'être très large ; ilassure néanmoins une durée de séjour du jus, importante par suite de sa longueur et de sa profondeur. Pendant ce séjour, on assure, suivant l'invention, un contact amélioré entre les solides se déposant dans le chenal et le courant du jus qui s'élève en contre-courant par rapport aux solides.Bien entendu, on règle soit les dimensions du,chenal, soit le débit, de manière à permettre aux solides de fi.
<Desc/Clms Page number 9>
nir par atteindre le fond 11, grâce à leurs caractéristiques -de sédimentation bien connues.
Cependant, le dépôt des matières soli- des dans le chenal 17 est volontairement ralenti dans le courant ascendant du jus. On maintient ainsi une concentration relative- ment élevée en matières solides dans ce chenal et on obtient, grâ- ce à ce traitement, des résultats meilleurs.
Les matières solides ou la boue s'accumulant sur le fond 11 sont ramenées vers le centre de la cuve, par un bras racleur 41 classique, pour être évacuées finalement à travers un puisard 42 et un tuyau d'évacuation 43.Un plateau épaississeur classique 44 peut être disposé au-dessus du pùisard 42 pour mettre celui-ci, ainsi que l'orifice d'évacuation des boues, à l'abri de la légère agitation règnant dans le compartiment-de floculation 24 superpo- sé. Un bras racleur 45 peut balayer les matières solides déposées sur le sommet de ce plateau 44. Les bras racleurs 41 et 45 peuvent être supportés en entraînés par un arbre vertical 46 prolongeant le tuyau de descente 3 et fixé à celui-ci au moyen de la buse 36, et d'un croisillon 47, fixé à celle-ci.
Le fonctionnement ressort clairement de ce qui précède, et il suffira pour que la compréhension soit complète de définir' l'écou- lement et le traitement subi par le jus de la manière suivante: Le jus sucré brut pénètre tangentiellement dans le récepteur écu- meur 22, et descend suivant une trajectoire hélicoïdale à travers la partie moyenne, puis la partie inférieure de ce récepteur écu-el meur, sa vitesse de circulation étant inférieure à celle dans le tuyau d'entrée et étant encore ralentie au sommet, de sorte que l'écume est libérée.
En raison de la dimension relativement peti- te du compartiement, cette écume libérée se trouve bien concentrée et aisément évacuée par le mécanisme 29, et le jus, au cours de sa circulation et de son traitement ultérieur, est bien protégé de toute pollution par les matières formant écume. Le jus écumé des- cend ensuite rapidement à travers le tuyau rotatif 23, puis sort avec une légère agitation- à travers le compartiement de floculatior 24 et remonte à travers le chenal d'alimentation 17, en contre-cou-
<Desc/Clms Page number 10>
rant par rapport à la masse de matières déposée à partir des com- partiments de clarification 15 et entraînant une accumulation den- se de ces matières. Ceci assure une floculation très efficace et une agglomération de la boue en particules grosses et lourdes.
Le jus véhiculant ces particules pénètre et traverse lentement les compartiments clarificateurs dans lesquels se produit une clarifi- cation rapide et complète grâce aux conditions indiquées ci-des- sus. Il est possible de soutirer constamment 'en 19 une grande quantité de jus bien clarifié avec un maximum de sécurité et dé- conomie, par suite du traitement préalable amélioré, réalisé dans les compartiments ou les passages 22,23,24 et 17. On soutire des quantités proportionnellement importantes de boue dense et bien épaissie.
Le clarificateur 10-A des figures de 3 à 6 est modifié en plusieurs points, bien que de nombreux éléments portant les mê- mes références y soient semblables à ceux décrits plus haut.
La buse d'éjection 36-A, à la base du tuyau de descente 23, éjecte vers le bas et non pas vers les côtés, et le:, jus est dé- vié latéralement en frappant les plateaux de concentration 44.
De cette manière, on assure la complète liberté d'éjection du jus du tuyau 23. L'arbre de prolongement 46 peut être fixé à la buse 36-A au moyeh d'un croisillon 47-A.
Afin d'assurer en toute sécurité la libre éjection du jus par le tuyau de descente et la buse déjection, on prévoit peur la des- cente du jus sucré des sections d'écoulement de plus en plus gran- des de haut en bas, cela en prévoyant des parois de la buse d'é- jection 36-A sous forme d'un tronc de c6ne ou d'un dispositif éva- sé vers le bas 50 et, en outre, en évasant le bord inférieur de cette buse par rapport au plateau 44 d'une distance suffisante pour que la section de l'orifice annulaire 51 entre la buse et le plateau soit encore supérieure à la section maximum de la buse d'éjection elle-même.
Bien entendu, cette disposition empêche la formation de tous tourbillons ou d'écoulement floculants appréciables par le jus in- troduit lui-même. Néanmoins, on peut assurer une floculation très
<Desc/Clms Page number 11>
adéquate pour le cas particulier du.jus sucré en injectant sous une vitesse appropriée une faible quantité de vapeur à basse pression et basse température au sein du jus subissant le traite- ment dans le compartiement de floculation 24-A. La vapeur d'échap pement d'une machine classique, sous une pression d'environ
2 0,7 kg. par cm et à une température d'environ 115 C sera, en général satisfaisante. Il faut éviter les températures plus hau- tes qui, pourraient, en partie. détruire le sucre dans le jus.
Lorsqu'on introduit une telle vapeur à une vitesse de floculation appropriée bien connue dans la technique, la quantité de vapeurs requise est très faible, et il ne se produit acucune dilution ap- préciable du jus. La vapeur nécessaire ici est prélevée à l'éfhap piment d'une machine à vapeur (non représentée) et dirigée vers le clarificateur par un tuyau 52 qui aboutit dans un tore distri- buteur 53 entourant la buse 36-A et fixé à celle-ci par des équer res,54. Des buses d'injectioh de vapeur 55 sont réparties le long du tore 53, et injectant la vapeur dans la chambre de floculation 23-A, de préférence de bas en haut, près du centre de la chambre, de manière à produire dans celle-ci une circulation dirigée vers le haut au sommet, vers le bas à la périphérie et vers l'inté- rieur au-dessus du plateau 44.
Ces écoulements vers l'intérieur et vers le bas sont limités vers le plateau superposé 14-A et par la jupe 19-A de celui-ci; ces écoulements sont très satisfaisants uniforme pour obtenir la disposition requise du jus à la base du chenal périphérique d'écoulement ascendant 17.
Une autre modification que comporte cette variante a trait à la forme des plateaux et à la forme générale de l'écoulement.
Outre le chenal d'écoulement périphérique ascendant 17, pour le jus sucré, on' prévoit ici un chenal central 56 à écoulement des- cendant pour les boues compactes séparées du jus ; chenal centra est disposé au voisinage immédiat autour du tuyau de descente ro- tatif 23 et est limité par des rebords intérieure 57 fixés aux dif férents plateaux 14-A; chaque rebord intérieur descend jusqu'au voisinage du.plateau immédiatement inférieur, sauf le rebord inté-
<Desc/Clms Page number 12>
rieur le plus bas qui s'étend jusqu'au voisinage de la buse déjec- tion 36-A.
Dans cette variante, comme le représente clairement la figure 3, les lames racleuses 58 sont disposées et entraînées de manière à déplacer les matières solides sur les plateaux vers l'intérieur, et non plus vers l'extérieur, et en contre-courant, comme dans la variante de la figure 1. Ceci a pour effet de former une épaisse colone de jus dans le chenal intérieur 56 qui tend à descendre en raison de sa haute densité. Ceci provoque ensuite un écoulement ascendant compensateur pour des raisons d'équilibre hydrostatique à travers le chenal périphérique 17.
Autrement dit, le mélange relativement léger de jus et de matières solides dans le chenal périphérique 17 est déplacé par le mélange plus lourd dans le chenal intérieur 56; ce dernier mélange plus dense étant constam- ment réapprovisionné ,par suite du dép8t de solide dans les compartiments de clarification, et du déplacement de ces matières vers l'intérieur sous l'action des racleurs.
La circulation descendante sous l'action de la pesanteur se produisant dans le chenal intérieur, et la circulation ascendante de compensation dans le chenal périphérique tendant à assurer en définitive une circulation fermée complète, répétée, avec un écou- lement dirigé d'une manière générale vers l'extérieur à travers le compartiment de floculation (se superposant à la circulation décrite) et plusieurs écoulements de retour vers l'intérieur, chacun d'eux se faisant dans chaque compartiment de clarification Une telle circulation cyclique améliore les résultats du traite- ment subi par le jus sucré dans certains cas du moins, d'une ma- nière à peu près similaire à l'écoulement ascendant à contre-cou- rant de l'autre variante.
Les flocons précédemment formés sont maintenus au contact du jus pendant une durée appréciable, quel- ques-uns du moins d'entre eux étant balayés depuis le chenal in- térieur à travers/Le compartiment de floculation et remontant dans
<Desc/Clms Page number 13>
.le chenal extérieur. En fait, on obtient ici un contact supplémen taire à la partie inférieure de chaque compartiment de clarifica tion.
Dans certaine cas, on peut désirer contrôler, c'est-à-dire accélérer ou ralentir les courants dirigés vers l'intérieur à travers les compartiments de clarification ou les écoulements de clarification en général. Pour les ralentir, on peut prévoir, sui vant l'invention, des aubes ou volets à inclinaison réglable 59 situés en un emplacement convenable, par exemple à la partie in- férieure du chenal intérieur 56. Si la vitesse de la circulation fermée est exagérée, il est aisé de la réduire en inclinant légè- rement ces aubes par rapport à la position verticale. L'évacua- tion des boues au fond du chenal intérieur n'est pas sérieusement affectée car la matière traversant ces aubes est sensiblement fluide.
Les plateaux 14, dans le premier mode de réalisation, sont sensiblement plans, mais légèrement inclinés vers l'extérieur afin de faciliter l'écoulement ascendant du jus clarifié vers le point le plus élevé de chaque plateau, ainsi que le déplacement des solides vers l'extérieur sur chaque plateau. Dans le second mode de réalisation, les plateaux 14-A sont , de préférence, dis- posés dans un plan exactement horizontal. Parfois, les plateaux
14-A peuvent présenter une légère pente vers l'intérieur.
Les tuyaux dévacuation 19 des jus clarifiés ont été représentés en communication avec la partie centrale de chaque compartiment de clarification, mais il doit être cependant entendu que cette carac téristique présente ici une moindre importance, puisque le jus ne s'écoule plus exclusivement depuis l'espace d'admission périphéri- que 18 vers le centre, mais se sépare du courant de circulation vers l'intérieur qui passe par-dessus le plateau inférieur; cette séparation se produisant à travers la surface de la chambre de cla- rification.
D'autres modification se présenteront à l'esprit de l'homme de l'art.
<Desc / Clms Page number 1>
"Processing for the clarification of sweet juices".
The present invention relates to the treatment of sweet juices, in particular for the purpose of clarifying these juices.
In accordance with the present invention, the improved sweet juice clarifier comprises a tank, a number of settling trays superimposed in this tank, spaced apart from each other to form a clarification compartment above each tray; flocculation compartment is provided below the lower plate, an outlet for the juice clarified in each clarification compartment, a scum evacuation compartment at the top of the tank, an inlet of raw juice in said. foam discharge compartment, a vertical rotating tube communicates with the foam discharge compartment and passes through the center of the trays to open into the flocculation compartment., a foam trough in said compartment. scum evacuation patiment,
a rotary foaming blade integral with the tube, and intended to introduce the foam into the trough, a foam outlet in the trough, a rotary scraper device
<Desc / Clms Page number 2>
with the tube in each of the clarification compartments to collect the sludge from the trays, a device for rotating the tube, and a device for removing the collected sludge from the tank.
The invention proposes, in the first place, to improve clarifiers for sweetened juices, in particular as regards their intake section. More particularly, the invention is directed to a clarifier inlet section designed with better consideration of the various distinct functions which are to be performed therein.
More particularly still, the invention proposes to subdivide this intake section in accordance with said functions, to place each part of the intake section at the location best suited for the accomplishment of this partial function. , and plan accordingly.
Raw sweet juice is an aqueous substance containing dissolved sulfur constituents and also carrying as an impurity material which tends to separate in the form of a floating scum, as well as other material which tends to settle to the bottom to form a deposit, a sediment or a sludge. The present invention provides a novel arrangement ensuring the flotation of the scum and the flocculation necessary for the efficient dep8t of the sediment.
In the drawing, FIG. 1 shows in plan an embodiment of the invention with a part cut away.
Figure 2 is an axial section of the apparatus of Figure 1.
Figure 3 is a plan of a variant with a part broken away;
Figure 4 is an elevation partially in axial section of the apparatus of Figure 3;
Figure 5 is a plan on a larger scale of a detail of Figures 3 and 4;
Figure 6 is an axial section of this detail.
<Desc / Clms Page number 3>
According to Figures 1 and 2, the tank 10 for clarifying the sweet juice comprises a bottom 11, a side wall 12 and a cover 13. One or more trays 14 are rigidly mounted in the tank, concentrically with the latter one to the other. above the others by conventional means, not shown, to form several superimposed compartments 15 for clarifying the juice Each tray has a ledge 16 around its outer edge descending to the vicinity of the immediately lower tray, or, in the case of from the lower plate, to the vicinity of the bottom 11.
These rims are spaced from the side wall 12 of the tank to form a peripheral supply channel 17, and this channel communicates with each clarification compartment by means of a peripheral space 18 defined by the corresponding plate and the rim of the immediately upper tray, or, in the case of the immediately upper compartment, by the tray and the side wall 12. A 19-inch draw-off pipe for the clarified sweet juice communicates with an inner upper part of each clarifier compartment and opens to the The end of the tank into a clarified juice discharge tank 20 provided with an outlet pipe 21. The arrangement described so far is well known.
Those skilled in the art are well aware of the details and advantages of this arrangement, as many installations have been made and have been operating for several years using them.
The applicant had the idea of certain improvements relating in particular to certain inlet sections of the tank or in other words to the mode of feeding the sweet juice to the tank 10 and the clarification compartments 15, and to the pre-treatment. the sweet juice before decanting it in said compartments. These intake sections form an integral part of the present tank and are arranged in specific parts thereof, as will be explained a little later.
<Desc / Clms Page number 4>
The success of such clarifiers is due in large part to the fact that they provide extensive contact between the processed sweet juice and the solids already separated and deposited. This contact takes place when the flow of the juice is ascending or at least in a direction comprising an ascending component, through a mass of juice containing solids in the course of deposit. Such a flow will be said to be ascending. Upflows of this type occur in the clarification compartments 15 from the inlet spaces 18 in the lower exterior parts to the outlets 19 in the upper interior parts of the compartments.
The first idea which presented itself to the applicant was that one could also expect even more satisfactory results by carrying out / an upward flow in the peripheral supply channel: = 17; however, the applicant has discovered that this is only true under certain conditions by taking certain defined precautions.
The obvious way to ensure an upward flow of juice in the feed channel would be to introduce the raw juice at or near the base of it. However, the applicant has found that the raw sweet juice which is generally sent to such a clarifier is not susceptible to adequate processing when produced in the clarifier in this manner, owing to appreciable amounts of matter contained in this sweet juice and tending to float and form a foam. It is essential that the scum-forming materials be reliably prevented from entering the clarification compartments 15; otherwise, in fact, at least part of it would be evacuated along with the so-called clarified juice.
In said prior art clarifiers, the raw juice was received at the top, frothed and also flocculated at the top of the tank, then sent up and down. down to the clarification compartments. The applicant's invention can be expressed in its form
<Desc / Clms Page number 5>
the most simple as follows: combines the elimination of the fume in an upper central part of the tank with the flocculation in a lower part, an upward flow in the feed channel, and an upward flow in the compartments for clarification.
The applicant has found that this particularly efficient and economical general arrangement, when the upward flow feed channel is disposed at the periphery, while the passage of the scum removal section located at the top of the tank to the flocculation section at the base of the tank is disposed in the center.
Thus, according to the invention, there is provided a central compartment 22 for receiving the sweet juice and removing the foam at the top of the tank, a flocculation compartment in a lower part of the tank and a flocculation compartment. central vertical descent pipe 23, from the foam removal compartment 22, to the flocculation compartment 24. The raw sweet juice enters the compartment for receiving and releasing the foam 22, from preferably by means of a peripheral tangential inlet 25 located between the top and the base of the compartment.
It then passes through compartment 22 in which the scum is removed, then it descends at a relatively high speed through pipe 23 to the central part of the flocculation compartment 24; it flows outwards through this compartment, then upwards through the supply channel 17: finally, it passes through the clarification compartment, still in ascending flow.
To ensure this arrangement, the applicant has omitted the conventional central scraper shaft and replaced it with a central vertical pipe 23 which not only ensures the passage of the juice from the foam removal compartment 22 to the flocculation compartment 24, but also carries scraper arms 26 in each clarification compartment 15. This downpipe and support of the scraper blades 23 is rotatable and extends
<Desc / Clms Page number 6>
upward through and beyond the foam removal compartment 22, being driven by a control mechanism 27 installed above this compartment.
It is preferred, according to the invention, to provide the compartment 22 for receiving the juice and removing the juice much smaller than the tank 10, both in diameter and lateral extension and in depth. Experience indicates, in fact, that such a central chamber 22, relatively small at the top of the cube, ensures adequate evacuation of the foam-forming materials in typical sweet juices; at the same time, it simplifies the solution of the well known functional and structural problems which arise in the construction of the scum removal mechanism.
Accordingly, according to the invention, the scum removal compartment is constituted by installing a vertical wall 28, preferably cylindrical, on top of the cover 13 which, accordingly. , must be constructed so as to close the top of the vessel in a liquid-tight manner, being exposed to liquid pressure on its underside. Compartment 22 is installed conuentrically to the lid about halfway between the center and the periphery of the vessel, so that the compartment only covers about a quarter of the surface of the vessel, so that the scum will be well concentrated and easy to remove.
The dross removal mechanism referenced in general 29 comprises a relatively short horizontal skimmer arm 30 attached to the rotating pipe 23 and extending outwardly towards the wall 28; a foaming blade 31 co-extensive with the foaming arm is resiliently attached thereto, and a fixed foaming trough 32 is provided in / the path of the blade 31. The top of the trough is slightly higher, and the lower edge of the blade is slightly lower than the liquid level designated by LL, this level being maintained and controlled in the conventional manner, for example by a suitable adjustment of the overflow device 20.
The scum trough is most advantageously located at an upper part of the compartment 22 to allow turbo circulation.
<Desc / Clms Page number 7>
bulente of the juice following its tangential injection through the inlet 25. The scum trough is arranged radially to calm this turbulence at the upper outlet of the compartment, and is fixed inside the the wall 28 through which it opens, by means of a scum outlet passage 33. In the lower part of the compartment 22, one or more passages or orifices 34 are formed in the wall of the rotary descent 23 to allow the juice to leave the compartment, 22.
It may be advantageous to install an auxiliary scraper arm, 35, at the bottom of the scum removal compartment 22, and attach it to the rotating downspout 23, adjacent to passage 34, as shown. . In general, hardly any separation or sludge settling will occur in a small scum chamber such as the one provided here; it may be that some particularly settleable solids tend to settle before their arrival in the clarification compartments. The auxiliary scraper arm serves to return these solids to the downward flow of juice at relatively high speed, so that they flow through pipe 23 and are then processed with the remainder of the juice.
For this subsequent treatment, according to the invention, the flocculation compartment 24 is provided in the lower part of the clarifier. According to rules well known in the art, the juice is discharged from the lower end of the descent pipe 23, inside this compartment 24, in a relatively fast current with respect to the speeds of. subsequent flow, in particular in clarification zones; thus, the sweet juice is stirred and undergoes turbulence, light of course, in the flocculation compartment 24. This turbulence can be achieved by means of an ejection nozzle 36, ejecting the juice in the form of horizontal jets towards the center of the flocculation compartment, following centrifugal radial directions.
This base may comprise a circular deflector member 37, substantially horizontal.
<Desc / Clms Page number 8>
tal, disposed under the lower end of the downpipe attached to it by vertical ribs 38.
Despite the slight turbulence in at least some parts of the flocculation compartment, clarification can occur simultaneously. For this reason, an outlet 39 for the clarified juice can be provided in an upper part of this compartment. In the embodiment shown, this outlet orifice is disposed in a peripheral part of the compartment remote from the nozzle 36, but, of course, it can be disposed in the center, like the upper outlet orifices 19.
The juice rises through channel 17, then passes through the ai- to clarification compartments. The solids settling in these clarification compartments 15 are swept outward over the trays 14 and then returned to the channel by the scrapers 40, as clearly shown in Figure 1. These scrapers are attached to the arms 26 suitably. spaced from the central part of each plate to the periphery of these or slightly beyond. Thus, as the juice flows inward and upward in compartments 15, the deposited solids move outward. They accumulate in large quantities on the outer parts of the plates and are finally discharged downwards, into and through the peripheral channel 17.
This process is known in principle, but the treatment carried out in the channel 17 produced according to the invention differs from the previous processes by the upward flow of the juice in this channel. This channel does not need to be very wide; it nevertheless ensures that the juice stays in place, which is important because of its length and depth. During this stay, one ensures, according to the invention, an improved contact between the solids deposited in the channel and the stream of the juice which rises in counter-current with respect to the solids. Of course, one regulates either the dimensions of the , channel, or flow, so as to allow solids to fi.
<Desc / Clms Page number 9>
end by reaching the bottom 11, thanks to their well-known sedimentation characteristics.
However, the deposition of solids in the channel 17 is intentionally slowed down in the updraft of the juice. This maintains a relatively high solids concentration in this channel and, with this treatment, better results are obtained.
The solids or the sludge accumulating on the bottom 11 are returned to the center of the tank, by a conventional scraper arm 41, to be finally discharged through a sump 42 and an evacuation pipe 43. 44 may be disposed above the sink 42 to protect the latter, as well as the sludge discharge orifice, from the slight agitation prevailing in the superposed flocculation compartment 24. A scraper arm 45 can sweep the solids deposited on the top of this plate 44. The scraper arms 41 and 45 can be supported by driven by a vertical shaft 46 extending the downpipe 3 and fixed to the latter by means of the nozzle 36, and a cross member 47, attached thereto.
The operation is clear from the foregoing, and it will suffice for the understanding to be complete to define the flow and the treatment undergone by the juice as follows: The raw sweet juice penetrates tangentially into the scum receptor 22, and descends following a helical path through the middle part, then the lower part of this ecu-el meur receiver, its circulation speed being lower than that in the inlet pipe and being further slowed down at the top, so that the scum is released.
Due to the relatively small size of the compartment, this liberated scum is well concentrated and easily removed by mechanism 29, and the juice, during its circulation and subsequent processing, is well protected from any pollution by scum-forming materials. The skimmed juice then descends rapidly through the rotating pipe 23, then exits with slight agitation through the flocculation compartment 24 and back up through the feed channel 17, counter-cut.
<Desc / Clms Page number 10>
relative to the mass of material deposited from the clarification compartments 15 and resulting in a dense build-up of these materials. This ensures very efficient flocculation and agglomeration of the slurry into large and heavy particles.
The juice conveying these particles penetrates and passes slowly through the clarifying compartments in which a rapid and complete clarification takes place thanks to the conditions indicated above. It is possible to constantly draw off a large quantity of well-clarified juice at 19 with maximum safety and economy, as a result of the improved pretreatment carried out in the compartments or passages 22, 23, 24 and 17. It is withdrawn. proportionately large amounts of dense, well-thickened sludge.
Clarifier 10-A of Figures 3 to 6 is modified in several ways, although many parts bearing the same references therein are similar to those described above.
The ejection nozzle 36-A, at the base of the downpipe 23, ejects downwards and not to the sides, and the juice is deflected laterally by striking the concentration trays 44.
In this way, complete freedom to eject the juice from the pipe 23 is ensured. The extension shaft 46 can be fixed to the nozzle 36-A by means of a cross member 47-A.
In order to ensure in complete safety the free ejection of the juice through the downpipe and the exhaust nozzle, provision is made for the descent of the sweet juice from the increasingly large flow sections from top to bottom. by providing walls of the ejection nozzle 36-A in the form of a cone or downwardly flared device 50 and, furthermore, by flaring the lower edge of this nozzle relative to to the plate 44 by a sufficient distance so that the section of the annular orifice 51 between the nozzle and the plate is still greater than the maximum section of the ejection nozzle itself.
Of course, this arrangement prevents the formation of any appreciable swirls or flocculent flows by the juice introduced itself. Nevertheless, it is possible to ensure a very
<Desc / Clms Page number 11>
suitable for the particular case of sweet juice by injecting at an appropriate speed a small quantity of low pressure and low temperature vapor into the juice undergoing treatment in the flocculation compartment 24-A. The exhaust steam from a conventional machine, under a pressure of about
2 0.7 kg. per cm and at a temperature of about 115 ° C will generally be satisfactory. Higher temperatures should be avoided, which could in part. destroy the sugar in the juice.
When such a vapor is introduced at a suitable flocculation rate well known in the art, the amount of vapor required is very small, and no appreciable dilution of the juice occurs. The steam required here is taken with the chilli efhap of a steam machine (not shown) and directed towards the clarifier by a pipe 52 which ends in a distributor toroid 53 surrounding the nozzle 36-A and fixed to it. ci by brackets, 54. Steam injection nozzles 55 are distributed along the torus 53, and injecting the steam into the flocculation chamber 23-A, preferably from the bottom up, near the center of the chamber, so as to produce therein This is a circulation directed upwards at the top, downwards at the periphery and inwards above the plateau 44.
These inward and downward flows are limited towards the superimposed plate 14-A and by the skirt 19-A thereof; these flows are very satisfactory uniform to obtain the required arrangement of the juice at the base of the peripheral upflow channel 17.
Another modification included in this variant relates to the shape of the plates and the general shape of the flow.
In addition to the upward peripheral flow channel 17, for the sweet juice, a central downward flow channel 56 is provided here for the compact sludge separated from the juice; central channel is disposed in the immediate vicinity around the rotating downpipe 23 and is limited by interior flanges 57 fixed to the various plates 14-A; each inner rim descends to the vicinity of the immediately lower shelf, except the inner rim.
<Desc / Clms Page number 12>
lower end which extends to the vicinity of the discharge nozzle 36-A.
In this variant, as clearly shown in Figure 3, the scraper blades 58 are arranged and driven so as to move the solids on the trays inwards, and no longer outwards, and in counter-current, as in the variant of Figure 1. This has the effect of forming a thick column of juice in the inner channel 56 which tends to descend due to its high density. This then causes a compensating upward flow for reasons of hydrostatic balance through the peripheral channel 17.
In other words, the relatively light mixture of juice and solids in the peripheral channel 17 is displaced by the heavier mixture in the interior channel 56; the latter, more dense mixture being constantly replenished, as a result of the deposit of solid in the clarification compartments, and of the displacement of these materials inwards under the action of the scrapers.
The downward circulation under the action of gravity occurring in the interior channel, and the upward compensatory circulation in the peripheral channel tending to ensure ultimately a complete closed circulation, repeated, with a flow directed in a general manner outward through the flocculation compartment (superimposed on the described circulation) and several inward return flows, each of which takes place in each clarification compartment Such cyclic circulation improves treatment results undergone by the sweet juice in some cases at least, in much the same way as the upward countercurrent flow of the other variant.
The previously formed flakes are kept in contact with the juice for an appreciable period of time, at least some of them being swept from the interior channel through the flocculation compartment and up into the flocculation compartment.
<Desc / Clms Page number 13>
.the outer channel. In fact, here we get an additional contact at the bottom of each clarification compartment.
In some cases, it may be desired to control, i.e., accelerate or slow down the inward directed streams through the clarification compartments or the clarification flows in general. To slow them down, one can provide, according to the invention, blades or flaps with adjustable inclination 59 located in a suitable location, for example at the lower part of the internal channel 56. If the speed of the closed circulation is exaggerated. , it is easy to reduce it by slightly tilting these blades with respect to the vertical position. The evacuation of sludge at the bottom of the inner channel is not seriously affected because the material passing through these blades is substantially fluid.
The trays 14, in the first embodiment, are substantially planar, but inclined slightly outward in order to facilitate the upward flow of the clarified juice to the highest point of each tray, as well as the movement of the solids towards it. outside on each board. In the second embodiment, the plates 14-A are preferably arranged in an exactly horizontal plane. Sometimes the trays
14-A may have a slight slope inward.
The drain pipes 19 of the clarified juices have been shown in communication with the central part of each clarification compartment, but it should be understood, however, that this feature is of less importance here, since the juice no longer flows exclusively from the peripheral inlet space 18 towards the center, but separates from the inward circulation stream which passes over the lower plate; this separation occurring across the surface of the clarification chamber.
Other modifications will occur to those skilled in the art.