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La présente invention concerne un procédé pour séparer des par- ticules d'amidon, de protéine insoluble, quand l'ensemble de ces substances se trouve en suspension dans un liquide.
Lors de la préparation d'amidon a partir de matières telles que mais, froment, riz et tapioca, on obtient une suspension d'amidon et de pro- téine insoluble. Par ailleurs, il est connu de séparer l'amidon et la pro- téine insoluble en mélangeant intimement la suspension avec un gaz et en soumettant ensuite le melange a un processus de séparation, dans lequel les particules de protéine adhérant aux bulles de gaz sont obtenues sous forme d'une fraction légère, tandis que les particules d'amidon se séparent sous forme d'une fraction lourde.
Un tel procédé nécessite un mélange parfait du gaz avec la sus- pension, pour obtenir une séparation exacte. Comme ce mélange intime pré- sente beaucoup de difficultés, ce procédé n'a pas été employé sur une assez grande échelle.
On sait que de l'amidon et de la protéine insoluble mis en sus- pension peuvent être séparés, dans une certaine mesure, dans un bydrocyc- lone.
Le terme "nydrocyclone", utilisé dans la présente description et les revendications qui la terminent, désigne un dispositif, comprenant une chambre radialement symétrique, dans laquelle un liquide contenant des particules solides en suspension peut être introduit sous pression, de fa- çon telle que la substance introduite soit mise en rotation rapide dans la chambre et que les particules solides s'évacuent en fractions séparées par différents orifices de soutirage, en fonction de leur vitesse de dépôt, par exemple en fonction de leur poids spécifique.
Les hydrocyclones et leur em- ploi pour séparer des particules solides en suspension dans des fractions ainsi que pour épaissir des suspensions sont bien connus, tandis qu'on sait également que les dimensions et la forme de l'hydrocyclone, ainsi que la pression d'amenée appliquée influencent la manière dont un mélange donné de particules solides peut être séparé.
Lors de l'emploi d'un hydrocyclone pour séparer de l'amidon et de la protéine insoluble, il était difficile, jusqu'a présent, d'obtenir un rendement suffisamment élevé en amidon.
La présente invention a pour objet un procédé grâce auquel la séparation de l'amidon et de la protéine insoluble peut se réaliser plus facilement.
Dans un hydrocyclone, il se forme un courant cyclonique, lors- que la vitesse angulaire de la suspension est la plus basse à la périphérie et la plus élevée près au rayon le plus petit de la rotation. L'augmenta- tion progressive de la vitesse angulaire de la substance avec la diminution du rayon de la rotation révèle que des tensions de cisaillement ont été pro- duites dans la suspension a l'intérieur de l'nydrocyclone
Or, on a trouve que, lorsqu'une suspension de particules d'a- midon et de protéine insoluble est introduite dans un hydrocyclone de di- mensions appropriees en compagnie d'un gaz, le gaz est finement dispersé dans la suspension par les tensions de cisaillement produites dans le cou- rant cyclonique, en sorte que le gaz fixe la protéine dans la suspension, tandis que se réalise en même temps une action de séparation,
permettant l'évacuation d'une fraction ricne en amidon et d'une autre fraction pauvre en amidon hors de l'nydrocyclone, la première fraction renfermant une faib- le quantité et la seconde une quantité élevée de mousse, dans laquelle on trouve la protéine. Dans ce cas, la seconde des deux fractions peut être debarrassee facilement de la mousse, pour pouvoir en enlever l'amidon.
La présente invention concerne, dès lors un procédé pour la sé- paration d'amidon et de proteine insoluble en suspension, dans lequel pro-
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céae la suspension et un gaz sont introduits de faon continue dans un tiy,3- rocyclone, tandis que la pression d'amenée, les dimensions de l'hydrocyclo- ne et la quantité da gaz amené dans la suspension sont telles que le gaz es finement dispersé dans la suspension a l'intérieur de l'hydrocyclone, en for- mant une mousse dans laquelle la quasi totalité de la protéine est fixée,tan- dis que le soutirage de l'hydrocyclone se réalise en deux fractions, uont l'une est riche en amidon et ne contient que peu de mousse et l'autre est pauvre en amidon et renferme la majeure partie de la mousse,
cette dernière étant ensuite enlevée de la seconde fraction.
De préférence, la partie de cette seconde fraction, qui subsis-
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te après l'enlèvement de la mousse, est épaissie et ramenée à 15aydrocf''- ne.
Le gaz est, de préférence, amené a la suspension, en quantités suffisantes pour fixer la protéine, dans le tuyau d'aspiration d'une pom- pe utilisée pour alimenter l'hydrocyclone. Généralement, une souspression peut être réalisée dans le tuyau d'aspiration, de sorte que le gaz peut être aspiré dans ce tuyau. Naturellement, le gaz peut aussi être amené a la suspension dans le tuyau de décharge de la pompe.
L'invention peut s'appliquer avantageusement au traitement d'une suspension riche en protéine insoluble,telle qu'onl'otient dans une usine d'amidon de mais.
L'invention sera expliquée ci-après a l'aide des dessins ci-an- nexes, qui représentent, a titre d'exemple, quelques formes d'exécution d'un appareil convenant pour réaliser l'invention. Dans ces dessins : - la figure 1 représente une forme de l'appareil pour réaliser le processus; - la figure montre scnématiquement une usine d'amidon de mais dans laquelle l'invention est appliquée; - la figure j est une coupe longitudinale de l'hydrocyclone, et - la figure 4 est une vue schématique d'une partie d'une usine d'amidon de mais dans laquelle l'invention est appliquée.
A la figure 1, une suspension d'amidon et de protéine ("mill starch") est amenée par la pompe 17 et par le tuyau d'amenée 6 a l'hydro- cyclone multiple 18. La souspression régnant dans le tuvau d'aspiration 19
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ue la pompe 17 implique l'aspiration d'air b par la conduite U dans le tuyau d'aspiration, en sorte que l'air est amené, en compagnie du "mill
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starch" , a l'hydrocyclone multiple 16. L'nydrocyclone multiple 18 se com- pose d'un certain nombre d'hydrocyclones 89 se terminant en pointe comme mon- tré a la figure 3, ces hydrocyclones étant accouplés en parallèle. Au lieu d'un simple nydrocyclone multiple 18, un certain nombre d'hydrocyclones . multiples peuvent être accouplés en série, comme les hydrocyclones multip-
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les ho', 18", 18'" et 181111 a la figure 4.
Chaque hydrocyclone o comprend une courte partie cylindrique ;où, une partie conique 1 et une conduite d'amenée 1. La conduite d'amenéé y se décharge tangentiellement dans la partie cylindrique tl par un orifice d'alimentation 1.j. va partie cylindri- que 10 est fermée a l'aide d'un couvercle '1,+, qui est pourvu d'un tuyau de trop-plein central g3 avec un orifice d'évacuation j6. Dans la partie infe- rieure ou pointe de la partie conique 91 est prévu un orifice de soutira e central 97.
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Dans l'hydrocyclohe 6'1 de l'nydrocyclone multiple la, l'air as- piré par la conduite 20 est finement dispersé dans le "mill starch", tan- dis qu'il se forme une mousse dans laquelle la quasi-totalité de la prote-
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ine est fixée.
De plus, les dimensions de -'nydroc, .. ne et la pression d'amenée sont telles qu'une séparation est ilisée dans chaque njurocyclo- ne; la plupart des particules légères avec la majeure partie du liquide sor-
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tent de l'nydrocyclone par l'orifice d'évacuation 16 Gans iz paroie la plus
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large (désignée ci-après comme orifices de trop-plein) tandis que les par- ticules plus lourdes sont évacuées, sous forme concentrée, par les orifices de soutirage 97 prévu au sommet de l'hydrocycloné. Il s'ensuit que la majeu- re partie de la protéine insoluble et de l'air est évacuée par les orifices de trop-plein, tandis que la plus grande partie de l'amidon arrive dans la ' fraction qui sort par l'orifice de soutirage.
Cependant, la séparation n'est pas complète, a tel point qu'une faible quantité de mousse contenant de la protéine se trouve dans la fraction sortant par l'orifice de soutirage, tan- dis que quelques particules d'amidon, généralement de fines particules d'a- midon, arrivent dans la fraction de trop-plein.
La quantité d'air aspirée est assez grande ; elledoit être suffi- sante pour assurer que la quasi totalité de la protéine présente soit fixée dans la mousse qui se forme dans les hydrocyclones, mais elle ne doit pas être tellement grande que l'action de séparation des hydroqyclones soit con- sidérablement influencée. ntre ces limites, une variation suffisante est possible.
La fraction de soutirage de l'hydrocyclone multiple 18 est éva- cuée par la conduite 23 et peut être traitée ultérieurement, comme indiqué a la figure 2, pour enlever la protéine et d'autres impuretés. La fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple 18 est conduite par le tuyau 22 au séparateur 2, qui comprend un récipient 10, dont le fond présente un orifice de soutirage 11. D'un côté du récipient 10 se trouve un bac 12, qui commu- nique avec le récipient 10 par une paroi perforée 13. De l'autre coté, le récipient 10 présente un bord de trop-plein 14 avec roue a aubes 15.
Ladite fraction de trop-plein sortant par-le tuyau 22 arrive dans le bac 12 et s'introduit dans le récipient 10. Les particules d'amidon se déposent et s'évacuent par une conduite 30 en compagnie de la majeure partie du liquide. Les particules de protéine adhérant aux bulles d'air et produi- sant de la mousse sont enlevées du récipient 10 par-dessus le trop-plein 14, au moyen de la roue a aubes 15, avec le reste du liquide, le tout étant évacué en g.
A la figure 2, qui représente comment l'invention peut être ap- pliquée dans une usine d'amidon de mais, le"mill starch" c'est-a-dire le produit qui reste quand le mais est.broyé et que les grosses particules, tel- les que les germes, le son et les conglomérats de cellules, sont enlevées, est amené en a au réservoir de pompe 16. n compagnie des produits de recyc- lage, qui sont amenés au réservoir 16, le mill starch est introduit par la pompe 17 dans l'hydrocyclone multiple 18, dont le fonctionnement est le même que celui de l'hydrocyclone 18 a la figure 1, tandis que l'air b est aspiré dans le tuyau d'aspiration 19 de la pompe 17, comme décrit a la figure 1, par une conduite 20 avec une soupape d'arrêt 21.
La fraction de soutirage de l'hydrocyclone multiple 18 est intro- duite dans un séparateur de mousse 26 par une conduite 23. Ce séparateur de mousse peut être du même type que le séparateur de mousse 2 de la figure 1, mais d'autres types de séparateurs peuvent également être employés. Dans le séparateur de mousse 26, la mousse contenant de la protéine est séparée, après quoi elle retourne au réservoir 16 par une conduite 24. Une fraction d'amidon est soutirée du séparateur de mousse 26 par une conduite 28 et in- troduite par une pompe 29 dans une installation d'épuration.
L'installation d'épuration comporte des hydrocyclones multiples 38, 44, 50, 56, 62 et 68, des pompes 37, 43, 49, 55, 61 et 67, des réser- voirs 35, 41, 47, 53, 59 et 65 et des conduites 36, 39, 40, 42, 45, 46, 48, 51, 52, 54, 57, 58, 60, 63, 64, 66, 69 et 70. Dans les hydrocyclones multip- les, la suspension est épaissie; des fractions d'amidon concentrées sont éva- cuées par les orifices de soutirage, tandis que, par les orifices de trop- plein, des fractions contenant des impuretés solides et dissoutes sont éva- cuées des hydrocyclones.
Chaque hydrocyclone multiple est alimenté a l'aide de la fraction de soutirage de l'hydrocyclone précédent et de la fraction de trop-plein de l'hydrocyclone suivant, qui sont amenées par les conduites
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et le réservoir correspondants. La suspension d'amidon a épurer est intrô-
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duite dans le premier réservoir ii par la pompe z- je tandis que dans le der- nier réservoir 65 de l'eau est introduite en lie De cette façon, la susnen- sion d'amidon est épurée en contre-courant,
en sorte que les impuretés re- tournent par la conduite 39 au réservoir 16 et qu'une suspension d'amidon épurée est introduite dans le réservoir 71 par la conduite 70. Il est clair que le nombre de phases d'hydrocyclones multiples dans l'installation d'é- puration peut être augmenté ou réduit en fonction des conditions. Afin de maintenir les courants de liquide en équilibre dans l'installation d'épu- ration, de faibles courants de liquide peuvent avantageusement être établis de cnaque réservoir au réservoir précédent.
Ainsi, des courants peuvent être établis du réservoir 65 au réservoir 5, du réservoir 59 au réservoir 53, du réservoir 53 au réservoir 47, du réservoir 47 au réservoir 41, du
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réservoir .1 au réservoir J5 et du réservoir 35 au réservoir 16.
Dans ce but,les réservoirs peuvent être disposés l'un a côté de l'autre et reliés entre eux, au-dessus d'un certain niveau, au moyen d'une gouttière par exemple en V. Dans ce cas, un faible courant de retour peut être formé et maintenu pour éviter que les réservoirs se vident ou que
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les pertes de liquide soient plus grandes que p7ermis.
L'amidon est enlevé de la fraction recueillie dans le réservoir 71. A cet effet, on peut utiliser une centrifuge de déshydratation 73, tel- le que représentée a la figure 2, qui reçoit la suspension d'amidon par
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un tuyau 72..u'amidon déshydraté est évacué en S et séché ultérieurement De la centrifuge 73, le liquide passe par les conduites 74 et 75, le ré- servoir 76, la conduite 77 et la pompe 78 et s'introduit dans un certain
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nombre d'hydrocyclones c, dhydro cyclones .altiples du, b4 et zi4 accouplés en série et dans lesquels se sépare l'amidon qui a été perdu dans la cen-
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trifuge 73.
La fraction de soutirage de l'hydrocyclone 80 retourne a la centrifuge 73 par la conduite 86, tandis que la fraction de trop-plein s'in- troduit dans l'hydrocyclone 82 par la conduite 81 et que la fraction de trop-plein du dernier hydrocyclone s'introduit dans l'hydrocyclone 84 par la conduite 80. La fraction de trop-plein provenant de l'hydrocyclone 84 est évacuée en K par la conduite 85 et peut être employée ailleurs dans l'usine,
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comme eau de lavage. Les fractions de soutirage des hydrocyclones 8z et 5..,. contiennent une faible quantité d'amidon et retournent par les conduites 87 et 88 au réservoir 76.
Comme on vient de le dire, la fraction de trop-plein de l'hyaro- cyclone multiple 18 contient la majeure partie du liquide, de l'air et de la protéine insoluble amenés par la pompe 17 et naturellement aussi les composants dissous dans le liquide. De plus, cette fraction contient une faible quantité d'amidon se composant principalement de particules extrê- mement fines. Par la conduite 22, cette fraction s'introduit dans le sé- parateur de mousse 7. Ce séparateur de mousse peut être du même type que le séparateur de mousse , représenté a la figure 1, bien que ci'autres ty- pes puissent aussi être employés.
Il importe seulement que le séparateur de mousse 27 se prête a la séparation de la mousse, a laquelle la protéine insoluble est fixée, de la masse principale du liquide, qui contient en partie des composants dissous et contient alors de l'amidon. Par la @on-
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duite <5, la mousse est évacuée en ; la protéine non-dissoute peui en être séparée, par exemple, par filtration.
Par la conduite jO, la fraction d liquide est évacuée du séparateur de mousse 7 et cnassée ensuite par ,--e pompe 1 a travers un hydrocyclone multiple -j4. ues particules les -. grosses de l'amidon amené a 1)nydrocyclone multiple oz sont concentrées dans la fraction de soutirage, qui est ramenée par la conduite 34 au réser-
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voir 16. jua fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple j contient du liquide avec des composants dissous et da l'amie": tr2 fin. Gatte frac- tion n est évacuée par la conduite j; a partir ae uette fraction, on peut encore obtenir des produits de valeur.
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L'installation scnématisée a la figure 2 ne requiert qu'une pe- tite surface, tandis que la durée de séjour des produits dans l'installa- tion est courte. Ceci présente l'avantage que l'action des bactéries est pratiquement nulle. Ceci importe surtout pour la fraction de mousse qui est
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évacuée en à. un essai a prouve que cette fraction contenait entre 60 et 70 ger de matière solide par litre, dont lD - 12 seulement se composaient d'amiaon.
Cet essai a eté réalise dans une installation telle que représen- tee à la figure 2, en utilisant des hyarocyclones 18 qui étaient alimentés
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a une pression de 3 kg/cm2 surpression eL qui présentaient les dimensions suivantes : d.iamètre intérieur de la partie cylindrique 90 10 mm
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nauteur de la partie cylindrique )0 4 112 mm diamètre de l'orifice d'amenée 93 1/2 mm
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diamètre de l'orifice de trop-plein 6 1/2 mm longueur du tuyau ae trop-plein H7 a l'intérieur de la 4 1/2 partie cylindrique 90 mm diamètre de l'orifice de soutirage 97 2 1/2 mm angle au sommet de la partie conique 91 8 Les autres nydrocyclones avaient les mêmes dimensions, a l'excep-
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tion des hydrocyclones .32, dé et d4, dont l'angle au sommet était de 6 .
Le "mill starcn" de départ, introduit en a, présentait une concentration de 6,5 de et contenait 7% de protéine insoluble, calculé sur la matière solide ob- tenue pendant la concentration par évaporation.
Il va sans dire que l'installation schématisée a la figure 2 peut subir de nombreuses modifications. Le séparéteur de mousse 26, peut, par exemple, être supprimé, tandis que la fraction de soutirage de l'hydrocyclo-
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ne multiple lo peut être amenée entrièrement au réservoir j5.
Dans ce cas, la fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multip- le 38, au lieu d'être ramenée au réservoir 16, peut être soumise a un trai- tement tel que celui décrit en référence a la figure 1. Ceci est reproduit scnématiquement a la figure 4.
Selon la figure 4, de l'air b' est introduit par une conduite 98,
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pourvue d'une soupape d'arrêt j1, dans la conduite j6 et la pompe z7. Il s'ensuit que, dans l'nydrotcyclone multiple 38, l'air est finement dispersé dans la suspension, qui est introduite dans cet hydrocyclone et y est sépa- rée. a fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple 38 est amenée par
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la conduite 39 a un nydrocyclone multiple lUU, dont la fraction de soutirage contient une faible quantité de mousse, et de cet hydrocyclone, par une con- duite 101 au réservoir 35. La fraction de trop-plein de l'nydrocyclone mul-
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tiple 100 s'écoule par une conduite 10 dans un séparateur de mousse 103.
La fraction de mousse enlevée par le séparateur de mousse lUj traverse une con-
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duite 1U.+ et s'evacue en g'. Cette fraction peut être combinée avec la frac- tion g et elle peut servir de fourrage, La fraction débarrassée de la mous- se et provenant du séparateur de mousse 103 traverse une conduite 10j et s'introduit dans une cuve ae decantation 106, où elle est clarifiée. Le trop-plein de la cuve de décantation 106 traverse une conduite 107 et s'é- vacue en p. Cette fraction peut s'employer comme eau de lavage pour le traitement préliminaire du mais. La fraction de soutirage de la cuve de dé-
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c: nti on 106 traverse une conduite lut et s'évacue en q. Cette fraction peut être utilisée comme eau de lavage pour le traitement préliminaire du mais et ramenée finalement au réservoir 16.
La fraction de soutirage de l'nydrocyclone multiple 38 s'intro-
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duit par la conduite .u aans le réservoir .1 et est traitée ultérieurement, comme indiqué a la figure 2.
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une autre différence entre les s 1emas selon la figure et la figure 4 réside dans le fait que, selon la figure 4, la pompe 17 alimente
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un certain noribre d'hydrocyclones multiples accouples en sérïe Il y a
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d'abord un nydrocyclone multiple 18', dont la fraction de soutirage est a- menée a un nydrocyclone multiple lo", dont la fraction de soutirage est a- menée au réservoir 3.
La fraction de trop-plein ae 1'hydrocyclone multiple 16' est amenée a un hydrocyclone multiple la"', aont la fraction de trop- plein est amenée a un nydrocyclone multiple 1"", tanais que la fraction -.le trop-plein de ce dernier nydrocyclone est amenée au séparateur de mousse 7.
La fraction de trop-plein de l'hydrocyclone multiple 1d" et la fraction de soutirage des hydrocyclones multiples 16" ' et la"" sont ramenaes au.réser-
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voir 16. Le liquide débarrassé de la mousse et provenant du séparateur de
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mousse 7 est recueilli dans une cuve de décantation lU1, dont le trot-plein est combiné avec le trop-plein p de la cuve de decantation 106 L5évacuitti.on de la cuve de décantation 1Jy se fait en 611. Par ailleurs, un trwp-pi<L.1 s'écoulant du réservoir JJ au réservoir de pompe 16 peut être produit.
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Dans une usine d'amidon de mais où les agencements selon la fi- gure 4 ont été appliqués (de même que la partie du scnema de la figure 2
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qui a été supprimee a la figure ze, on a obtenu les resultats suivants.
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Les dimensions des hydrocyclones étaient celles qui ont été men-
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tionnées plus haut..t.6S hydrocyclones des bydrocyclones multiples lu3', le Il , 3ce 4, 0, 6, b, 08, 00 et 10 J avait un angle de cône de 0 , les hydro- cyclones des hydrocyclones multiples 10"', 10"11, i et E4 avaient un angle de cône de 60.
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t3ydrocyclone multiple 1' conte= u0 nydrocyclones pression d'amenée ou
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<tb> nant <SEP> d'alimentation
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kg/cm& surpression idff cr 2QÙ Il 1/ n "16"'" tt 650" )) tt " fi iioi fi 5uU" fi fi " I/.;)?:J" " 2Jû 1/ pression d'amenée k/cm2 surpression 1/ 44 " Où " pression d'amenée:
5 1/z kg/cmz surpres-
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<tb> sion
<tb>
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fi ju n zuu fi n n)6 rr ou 1/ " 1/ ff 6 Il 20u If 1/ fi " 60 fi 18u Il rut 1/ Il OU " 144 " pression d'amenée : 11 kg/cmz surpression rr Il Ó 1/ IO Il Il " " CI.... Il 'jÛ" " 1/ luu rr 10Ù Il "
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Le tableau suivant donne quelques résultats obtenus dans l'usine.
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-- %¯---------------------
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<tb> Protéine
<tb>
<tb>
<tb> Particules <SEP> insoluble
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> r <SEP> o <SEP> d <SEP> u <SEP> i <SEP> t <SEP> Quantité <SEP> solides <SEP> en <SEP> en <SEP> % <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> m3 <SEP> a <SEP> grammes <SEP> particules
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> l'neure <SEP> par <SEP> litre <SEP> solides
<tb>
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ Adduction a 57,) llu a 1&U 6 a 6,5 Fraction g + g' + g" '1 80 a ';
1Ù j5 a 65
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<tb> Fraction <SEP> p <SEP> 44 <SEP> 3 <SEP> a <SEP> 6 <SEP> 20 <SEP> a <SEP> 30
<tb>
<tb> Fraction <SEP> q <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> 10
<tb> au <SEP> w <SEP> 17,5 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
La production noraire de cette usine s'est élevée à 5,7 tonnes métriques d'amidon (exempte d'humidité), contenant 0,28 % de protéine in- soluble et 0,02 % de protéine soluble, REVENDICATIONS ---------------------------
1.
Procédé pour la séparation d'amidon et de protéine insoluble en suspension, dans lequel la'suspension et un gaz sont introduits de façon continue dans un nydrocyclone, la pression d'amenée et les dimensions de l'nydrocyclone, ainsi que la quantité de gaz introduite dans la suspension étant telles que le gaz soit finement dispersé dans la suspension dans l'hyd- rocyclone en formant de la mousse dans laquelle la quasi totalité de la protéine est fixée et que le soutirage de l'hydrocyclone se réalise en deux fractions, dont l'une est ricne en amidon et ne contient que peu de mousse, tandis que l'autre fraction est pauvre en amidon et contient la plus grande partie de la mousse, cette dernière etant enlevée de ladite autre fraction.