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"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
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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.
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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.
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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
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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
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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-
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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-
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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.
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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-
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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
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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-
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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
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.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.