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Procédé de préparation. d'un sucre cristallisé fluide.
La .présente invention se rapporte à un sucre cris.... ' tallisé fluide, ne se prenant pas en masse, comprenant essen- tiellement'des agrégats de cristaux de sucrose de dimension fondante.
Les cristaux de sucre, qui sont essentiellement cons-
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titués par du sucrose"lorsqu"11s sont interdisperses avec des matières collantes et/ou hygroscopiques (naturelles ou artifi- cielles).. présentent des problèmes de pris en masse et
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d'absence de fluidité. Le sucre brun contient des constituants analogues aux mélasses qui sont hygroscopiques et le sucre brun peut donc être compris dans cette classe.
Bien que l'on se rap- . porte plus particulièrement dans le présent mémoire au su.cre brun, les principes de l'invention sont également applicables à tous les autres membres de la classe qui présentent ce problème, Il est bien connu dans la technique du raffinage du sucre que le sucre brun pourrait être rendu granulaire et'flui- . de si le sucre pouvait être réduit à un produit uniforme,'de dimension.fondante (cristaux d'environ 3-5 microns). Le pro- blème est bien connu et il est bien entendit qu'il résulte du fait que les cristaux de grandes dimensions de sucre brun por- tent un revêtement extérieur relativement épais de constituants collants, du type mélasse, indiqué plus haut, qui font que les cristaux voisins s'agglomèrent et ne coulent plus.
Si le sucre brun pouvait être cristallisé en cristaux extrêmement fins, même si la proportion des constituants du type molasse restait la même, la distribution de ces constituants sur la surface par unité de poids, très agrandie, conduirait finalement, à un cer- tain stade de la diminution des dimensions des cristaux, à créer une pellicule de constituants du type mêlasse suffisamment fine sur les cristaux pour que le collage et l'agglomération des cristaux adjacents ne se produisent plus.
Il est .bien connu d l'homme de l'art dans la techni- que de la cuisine et de la pâtisserie, que le sucre brun ost une ressource culinaire savoureuse et très avantageuse mais qu'il est très difficile à manipuler en raison du problème dé- crit plus haut, qui est posé par ses caractéristiques collan- tes et d'agglomération.
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On a constaté un désir très prononcé de la part des consommateurs et utilisateurs, de pouvoir disposer d'un sucre brun fin et fluide. Les avantages d'une telle matière sont évidents et comprennent la facilité de mesure, la facilité de distribution et de saupoudrage, ainsi que de nombreux autres . avantages pratiques.
Bien que, ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, le problème contienne en lui-même sa solution théorique, en ce que la réduction de la dimension des cristaux produirait fi- nalement le produit désiré, la technique n'avait jusqu'à pré- sent proposé aucun procédé pratique pour la production de cristaux de sucre brun de dimension fondante. Les raisons de cette carence sont évidentes pour l'homme de l'art de la technique de raffinage du sucre. Le sucre est un article d'un prix relativement bas qui, cependant, fait l'objet d'un soin et d'une critique extrême de la part de l'utilisateur et tous les critères de contrôle de la qualité, en particulier ceux qui ont trait au goût et à 11 aspect sont donc vitaux pour déterminer si un traitement proposé ou un perfectionnement proposé pour la production du sucre est utile ou non.
En d'au- tres termes, la production des cristaux de sucre fondants et de sucre brun ne doit pas comporter des dépenses inutiles, elle doit constituer un traitement entièrement continu et elle ne doit en aucune autre façon représenter un obstacle à la désirabilité des produits.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.194.682, on a décrit un procédé permettant d'obtenir des cristaux de sucre brun de dimension fondante, cités plus haut, qui permet d'obtenir le sucre cristallisé, fluide et non susceptible de se prendre en masse, qu'on recherche. La présente invention
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constitue un perfectionnement par rapport à l'invention du brevet cité, qui réside principalement en ce qu'on pout ob- tenir un traitement avantageux du point de vue des critères de fabrication cités, tels que le contrôle de la qualité, l'économie etc... En outre on obtient une amélioration avan- tageuse sur la dimension et la nature du produit obtenu par la présente invention.
Un but de l'invention est de réaliser un traitement perfectionné pour la fabrication de produits à base de sucre contenant des agrégats de cristaux de sucrose de dimension fondante et qui présentent des propriétés améliorées en ce qui concerne la conservation en entrepôts ou en magasins, la fluidité et la prise en masse.
L'invention a donc pour objet un procédé de prépa- ration d'un sucre cristallisé fluide qui consiste à concen- trer un sirop de sucre à une température comprise entre 1300 et 140 C, pour le ramener à une teneur en solides de 91-97%, ce sirop de sucre ne contenant pas plus de 15% en poids de solides non constitués par du sucrose, qui comprennent le sucre inverti, le sirop de mais, le sirop de pomme de terre, le dextrose, le maltose, le lactose et les constituants mélasso- gènes des mélasses, cette proportion étant calculée sur la base des solides contenus dans les sirops, à soumettre un courant du sirop sucré concentré résultant à un battage par percussion dans une zone de cristallisation, à soumettre le sirop pendant ce battage, à l'action d'un courant forcé de gaz à travers la zone de cristallisation,
ce courant étant au moins suffisant pour éviter tout accroissement de la tempé- rature du sirop et du produit éventuellement résultant de ce sirop, et à évacuer la vapeur d'eau produite dans la zone de
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cristallisation, le courant gazeux et le sirop, et éventuelle- ment le produit résultant de ce sirop étant en mélange intime dans ladite zone de, cristallisation pendant le battage, le temps de séjour du sucre ainsi introduit dans la zone de cristallisation étant compris entre environ 10 et environ 60 secondes, et à récupérer de ladite zone de cristallisation un sucre cristallisé composé d'agrégats de cristaux de sucrose de dimension fondante ayant une dimension comprise entre 3 et 50 microns, ce sucre cristallisé ayant une teneur en humidité in- férieure à 2,5% en poids.
La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, décrit à titre non limitatif, une forme de mise en oeuvre de l'invention.
Sur ces dessins :
La figure 1 est un diagramme de circulation du trai- .tement, qui montre schématiquement un traitement suivant l'in- vention pour la fabrication d'un sucre contenant du sucrose et essentiellement constitué par des agrégats de cristaux de sucrose de dimension fondante ;
La figure 2 est une représentation schématique d'un batteur-cristalliseur représenté dans le diagramme de circula- tion de la figure 1, et montrant des détails intérieurs de la construction ;
La figure 3 est un schéma-bloc des phases du traite- ment suivant l'invention.
On a constaté qu'une percussion violente, d'un ordre de grandeur que l'on considérait antérieurement comme impossi- ble à mettre en oeuvre, est capable de cristalliser rapidement le sirop de sucre concentré contenant du sucrose (par exemple à 91-97% de solides , et ne contenant pas plus de 15% de soli-
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des non sucrose, ces deux proportions étant indiquées en poids) et qu'un courant d'air forcé refoulé pendant ce battage violent donne naissance à un produit de couleur uniforme, non brûlée ayant une fluidité supérieure.
Les résultats apportés par 1'invention sont surpre- nants pour l'homme de l'art de la technique sucrière, même pour les techniciens qui connaissent le fonctionnement du batteur-cristalliseur du type "Werner" décrit dans le brevet précité. Les particularités de ce résultat, entièrement inatten- dues, seront détaillées dans la suite mais il sera utile pour la compréhension d'indiquer ici qu'il était déjà connu que le sirop concentré, sous agitation par exemple dans un batteur du type "Werner", commence par présenter un début de cristalli- nité, puis se transforme en une pâte très visqueuse,puis se brise en agrégats de cristaux distincts.
La phase pâteuse in- termédiaire semblait exclue totalement, considéré sous l'angle de tous les critères de la technique sucrière, le battage par percussion et il semblait que, avec une telle masse pâteuse, le blocage et le grippage mécanique de l'appareillage du type à ,percussion fussent inévitables. Toutefois, contrairement à toute attente, le battage par percussion très intense exécuté con- .fermement à la présente invention a pour effet, soit de tra- verser la phase pâteuse avant qu'elle n'ait pu entrainer de dommages, soit, par un mécanisme du type de la sublimation, d'éviter totalement la phase pâteuse. Cette découverte était entièrement inattendue et entièrement imprévisible par l'ex- périence précédente.
Non seulement le procédé (le battage) est raccourci d'environ 2mn à une durée de l'ordre de 10 secondes mais le produit est supérieur à divers points de vue, ce qui était également entièrement inattendu. Toutefois, la supériorité
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de cette amélioration ne peut être obtenue que dans les conditions de circulation d'air forcé pendant le battage par percussion indiqué plus haut, ainsi qu'on le décrira par la suite...
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Pour la plus grande partie les sucres préparés con- formément à la présente invention sont dérivés des sirops de ' sucres alimentaires dont la pureté est comprise entre environ 85 et environ 97%. Lorsqu'on désire obtenir un sucre ayant une intensité de saveur équivalente à celle des nuances commercia- les de sucre doux ou brun, il est généralement avantageux d'employer un sirop de sucre alimentaire ayant une pureté d'environ 94% ou moins.
Les sirops alimentaires employés sui- vant l'invention peuvent être produits, généralement avec une cavité constante, à partir de sirops, purs ou mélangés, de raffinerie de sucre de canne, ces sirops pouvant comprendre les sirops de sucrose purs, les sirops granulés, les sirops doux et/ou les sirops filtrés mécaniquement, tels que les sirops refondus, les sirops bruts et d'affinage, tels qu'ils sont produits dans une raffinerie de sucre normale, ou bien après.un nouveau traitement de ces sirops, en vue de produire un sirop approprié pour la fabrication classique du sucre doux.
Les solides non sucrose contenus dans les sirops alimentaires dans la pratique de l'invention peuvent également être entièrement ou partiellement constitués par du sucrose inverti (composé de parties égales de sucrose et de lévulose, ce qu'on appelle le sucre inverti) ou d'autres sucres réduc- teurs obtenus par des traitements classiques de transformation de l'amidon et que l'on appelle généralement des sirops de mais, des sirops de pomme de terre, du dextrose, du maltoso etc... Les solides non sucrose contenus dans les sirops ali-
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mentaires peuvent également être composés de lactose et de sucres dérivés de matières très diverses telles que le miel, le sirop d'érable etc..
Les solides non sucrose peuvent en outre éventuellement être dérivés de mélasse ou de constituants mélassogènos de mélasses, qui comprennent les constituants de saveur et/ou de couleur et les constituants de cendres, les parties invertiesde ces constituants etc., ainsi que des matières provenant d'une source étrangère qui n'est pas habi- tuellement produite, séparée et/ou récupérée dans une raffine- rie de sucre.
Les sirops de sucre alimentaires employés dans la pratique de la présente invention, et qui sont indiqués d'une façon générale ci-dessus, peuvent être produits à partir d'une grande variété de mélanges de sirops de sucre. Par exemple, un constituant d'un sirop de sucre alimentaire dans la pratique de l'invention peut être constitué par un sirop de sucrose pur. Dans la pratique de l'invention, un sirop de sucre ali- mentaire approprié pour la production d'un sucre.savoureux, serait un sirop de sucre alimentaire d'une pureté de 93%, com- posé d'un mélange de sirops de sucre composés d'environ 84 parties de sirop de sucre à 100% de pureté et 16 parties de sirop doux de raffinerie de sucre de canne, à environ 55% de pureté, pourvu que les sirops, soient d'un Brix sensiblement équivalent.
Sur la figure 1 des dessins, on a représenté sché- matiquement un diagramme de circulation pour la production de sucres ayant des propriétés particulières conformes à l'in- vention. Un courant de sirop de sucre provenant d'une source appropriée, qui peut être un sirop de sucre granulé, est amené par une conduite 10 à une cuve de mélange 11. On ajoute
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également à la cuve de mélange 11, par une conduite 12, un autre courant de sirop de sucre d'une pureté appropriée de façon à produire dans la cuve de mélange 11, après brassage au moyen d'un agitateur 14, un mélange uniforme de sirop de sucre ayant une pureté de l'ordre de 85-97.
Le mélange résultant est envoyé de la cuve de mé- lange 11, par une conduite 15, à une pompe 16 d'où il est dé- bité, par l'intermédiaire d'une conduite 18, et à travers un dispositif de commande d'écoulement approprié, telle qu'un rotamètre 19, la commande du débit à travers le rotamètre 19 étant réglée au moyen d'une vanne 20a de réglage du débit, qui est placée dans la conduite de sortie du rotamètre 19.
Après avoir traversé la vanne 20a du réglage du débit, le mélange de sirop est envoyé par une conduite 20, à un réchauffeur ap- proprié tel que le réchauffeur tubulaire 21, qui est alimenté en vapeur servant de fluide de chauffage, la vapeur envoyée au réchauffeur 21 étant envoyée à travers la conduite 21a et la vapeur condensée qui sort du réchauffeur sortant de ce ré- chauffeur par le siphon 21b..
Le mélange chaud de sirops de sucre sort du réchauf- feur 21 par une conduite 22 qui est munie d'un thermomètre approprié 22b servant à observer la température du sirop de sucre et/ou à commander le fonctionnement du réchauffeur 21 de façon que le mélange de sucre sorte de ce réchauffeur à une température appropriée. La conduite 22 envoie le mélange de sirops chaud au concentrateur 24, lequel est alimenté en vapeur d'eau constituant le fluide de chauffage par une con- duite 24a, le condensat étant récupéré par le piège 24b. Le mélange chaud de sirops résultant est évacué du concentra- teur 24, par-une conduite 25, à une température non supérieure
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à environ 120 -130 C.
Un thermomètre 25a est intercalé sur la @ conduite 25 pour observer la température du mélange de sirops qui sort du concentrateur 24 et commander le fonctionnement de cet appareil de façon à 6viter que le mélange do sirops qui sort de l'appareil ne soit chauffé à une température supérieure à 120 -130 C.
Le mélange de sirops chaud est envoyé du concentra- teur 24, par une conduite 25, dans le séparateur de vapeur 26 qui est avantageusement maintenu, comme représenté sur le dessin, sous dépression ou vide approprié. Un manomètre 28, relié au séparateur de vapeur 26 par une conduite 28a sert à. observer la dépression ou le vide régnant dans le séparateur 26. La dépression ou le vide est entretenu dans le séparateur de vapeur 26 au moyen d'une pompe à vide 29 qui est en commu- nication avec le séparateur 26 par une conduite 30, un conden- seur 31 et une conduite 32. Le condenseur 31 est alimenté en eau de condensation par une conduite 34 dans laquelle est inter- calée une vanne 34a de réglage du débit d'eau.
La vapeur qui sort du séparateur de vapeur 26 à travers la conduite 32 est condensée par contact avec l'eau de condensation introduite dans ce condenseur et le mélange de vapeur et de condensat qui en résulte est évacué par la conduite 3.5 et tombe dans le bac ou puits 36. Une vanne de fuite d'air 30a est intercalée sur la conduite 30 et constitue un moyen approprié pour ajuster et/ou entretenir la dépression ou le vide désiré dans le sé- parateur de vapeur 26.
Dans le fonctionnement du traitement suivant l'in- vention pour la préparation de sucres commercialisables., on a constaté que la concentration du mélange de sirops dans le concentrateur 26 pouvait être poussée jusqu'à une teneur en
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solides d'environ 91-97% en poids, le sirop concentré résul-, tant étant récupéré du séparateur de vapeur 26 à travers une conduite 38.
Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1 du .,brevet précité, à la pression atmosphérique, la température nécessaire pour concentrer un sirop donné afin d'atteindre un degré élevé recherché de teneur en solides tel que environ' 95% de solides, est fonction de la pureté du sirop, c'est-à- dire du pourcentage de sucrose existant dans la teneur totale en solides dissous du sirop. Dans les traitements employés jusqu'à présent., lorsque l'on concentrait des sirops d'une pureté relativement faible, au-dessous d'environ 95%, à des teneurs en solides d'environ 91-97%, on employait des tempé- ratures de concentration supérieures à 125 -130 C, l'opéra- tion de concentration étant exécutée à la pression atmosphérique.
Ainsi qu'on l'a représenté sur les figurer 2 et 3 du brevet précité, les sirops de sucre chauffés à une tempé- rature supérieure à 125 -130 C subissent une forte dégrada- tion, qui est indiquée par une diminution du pH du sirop ali- mentaire et par un accroissement de la coloration du sirop alimentaire et du sucre final obtenu. La dégradation se pro- duit même si le temps nécessaire pour la concentration du sucre est très facile et si l'opération de concentration est effectuée rapidement, par exemple par l'utilisation de ré- chauffeurs et concentrateurs à faible temps do séjour.
Toute- fois, à quelque degré que la dégradation du sucre so produise, cette dégradation est indésirable en ce quo les produits do la dégradation tondent à réduire la vitesse à laquelle la cristallisation peut être effectuée, ce qui conduit à la formation de gros cristaux de sucre dans l'opération de cris- tallisation consécutive. La présence de gros cristaux do sucre
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dans les produits suivant l'invention est indésirable du fait que ces grands cristaux tendent à réduire les caract6- ristiques anti-agglomération du sucre produit.
Une caracté- ristique du perfectionnement apporté par l'invention est que la cristallisation est conduite si rapidement et que la di- mension des cristaux est si normalement faible, dans l'inter- valle des dimensions fondantes, que l'on peut tolérer un degré de dégradation du sirop relativement élevé tout en obtenant cependant un produit final commercialement acceptable. Na- turellement, si la dégradation du sirop est maintenue à fai- ble niveau, cet avantage se manifeste par une amélioration de la couleur de l'uniformité du Produit et de la dimension des cris taux.
Le taux de dégradatidn du sirop à des températures élevées, supérieures à environ 125 -130 C, dépond fortement de la nature des solides non sucrose qui sont présents dans le sirop de sucre. Dans la pratique commerciale, il n'est pas concevable de tenter de maîtriser la nature de ces non sucre. Ces matières varient avec le pays d'origine du sucre brut dont les sirops de sucre sont dérivés, avec les diverses techniques de raffinerie des diverses usines ainsi qu'avec les programmes d'opérations du raffinage et d'autres conditions.
Il en résulte que différents sirops, de même pureté, concen- trés à une température élevée donnée, et à une teneur en soli- des,désirée, même pendant une période de chauffage fixe, don- nent des caractéristiques de qualités différentes, telles que la couleur et le pH. Par conséquent, en pratique industrielle, il est sensiblement impossible de produire un sucre ayant des qualités et des caractéristiques physiques uniformes et ropro- ductiblos lorsque les sirops dont les sucres sont dérivés
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sont portés à une température élevée, supérieure à environ 125 -130 C.
Par ailleurs, dans le fonctionnement du séparateur de vapeur 26, on doit faire en sorte de ne pas effectuer la concentration du mélange de sirops dans des conditions, telles que la présence de cristaux de sucre, qui entraînent la cris.-; tallisation. Si la cristallisation est provoquée dans le 'con- centrateur 24 ou dans le séparateur de vapeur 26, ou bien dans le sirop concentré qui sort de cet appareil par la conduite 38 avant d'être introduit dans le batteur-cristalliseur 39, la vitesse de cristallisation dans cet appareil 39 sera réduite.
La diminution de la vitesse de cristallisation se traduit non seulement par la formation de cristaux plus grands mais égale- ment par la production d'un sucre final plus humide. Par ail- leurs, par exemple, si dans le fonctionnement du séparateur de vapeur 26, le mélange de sirop contenu dans ce séparateur est concentré au-delà d'un certain point à une température re- lativement basse, par exemple sensiblement inférieure à 120 C, il tend à se produire une cristallisation spontanée.
Une caractéristique de l'invention est que la vi- tesse de cristallisation est tellement rapide dans le batteur- cristalliseur 39 et les effets du débit d'air critique à tra- vers ce cristalliseur sont si avantageux que l'on peut tolérer une certaine proportion de cristallisation en amont du bat- teur-cristalliseur 39 sans que ceci ne rende le produit final inacceptable. Naturellement, si la cristallisation en amont du batteur-cristalliseur 39 est maintenue à faible niveau, les avantages de l'invention se manifestent par l'obtention d'un produit final supérieur en couleur, dimension, uniformité, etc...
Ici comme dans le reste de la description, il sera évi-
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dent que l'effet inattendu du battage par percussion du sirop en présence d'un courant d'air forcé dose'est responsable de ces avantages, car il rend moins critiques et moins sensibles les autres parties du diagramme de circulation.
Dans la technique sucrière , où, ainsi qu'on l'a .expliqué par ailleurs, les produits de départ ne sont jamais entièrement uniformes, cette diminution de la sensibilité d'un si grand nombre d'autres parties du diagramme de circulation . obtenue malgré tout avec accroissement correspondant de la qualité du produit, est d'une importance pratique extrêmement grande.
Le sirop concentré relativement chaud est envoyé, par une conduite 38, à une pompe 40 d'où il est envoyé, par la conduite 41, au batteur-cristalliseur 39. Le sirop concen- tré chaud doit avoir une teneur en solides de 91-97% en poids.
Comme on l'a représenté dans son ensemble sur la figure 1, le batteur-cristalliseur 39 est un récipient fermé muni d'un ar- bre rotatif 39a monté axialement et muni de protubérances, lames ou palettes radiales 39b. Des moyens appropriés,tels qu'un mo- teur 44, reliés à l'arbre 39a, servent à faire tourner l'ar- bre 39a et les palettes 39b à l'intérieur du batteur-cristal- liseur 39.
La caractéristique,essentielle du fonctionnement du batteur-cristalliseur 39 suivant l'invention réside dans la combinaison des effets de percussion, turbulence 'et cisaille- ment (tous ces effets ayant une grande intensité) qui déter- minent la cristallisation très rapide et la mise sous forme de granules du sirop introduit en 41 dans le batteur-cristalliseur
39. Un appareil propre à assurer cet effet combiné est l'ap- pareil appelé "Turbulizer", fabriqué par la Strong-Scott
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Manufacturing Company Minneapolis, Minnesota.(Etats-Unis d'Amérique).
Sur la figure 2, on a représenté schématiquement le Turbulizer fabriqué par le constructeur précité employé comme batteur-cristalliseur 39. L'enveloppe 39d est de forme exté- rieure sensiblement cylindrique et de forme intérieure sensi- blement cylindrique. L'arbre central 39a est de grande dimen- sion comparativement au diamètre du cylindre 39d. Par exemple, dans un cylindre 39d de 50 cm de diamètre intérieur, un arbre 39a de 23 cm de diamètre extérieur donne de bons résultats.
Les lames ou palettes 39b peuvent être orientées à un angle quelconque (par exemple 45 ) et dans un sens approprié pour faire avancer la matière de l'extrémité adjacente à l'entrée 41 vers l'extrémité adjacente à la sortie 49. L'espace inter- calaire 39c doit être différent de l'écartement étroit qu'on trouve dans l'appareil tel qu'il est fourni par le construc- teur et, dans un appareil présentant les dimensions mention- nées ci-dessus et qui est d'une longueur d'environ 90 cm, mesurée de l'entrée 41 à la sortie 49, un écartement 39c de l'ordre de 4 cm donne les meilleurs résultats.
Cet écartement laisse subsister un chenal pour le passage de la matière sucrée et évite la formation 3'un gâteau dur de cette matière sur les parois intérieures du cylindre 39d ce qui entraînerait une accumulation de chaleur et une altération du débit de production, ainsi que d'autres phénomènes préjudiciables.
Dans le cas des dimensions indiquées plus haut, une lame ou palette 39c d'environ 4 cm de largeur donne de bons résultats.
L'appareil 39, lorsqu'on emploie un Turbulizer fa- briqué par le constructeur cité, travaille à une vitesse do l'ordre de 1000 t/mn ou plus, tandis que l'appareillage anté-
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rieur décrit dans la demande précédente de la même Demanderesse travaille à une vitesse de l'ordre de grandeur de 200 t/mn. La différence des vitesses correspond à la différence entre l'agi- tation et la percussion dans le cas de la matière en question.
On donnera ci-après une description du fonctionnement du batteur-cristalliseur 39 suivant l'invention après avoir décrit' le reste du diagramme général de circulation de la figure 1.
Sur la figure 1 on voit également qu'un ventilateur 46 refoule de l'air dans l'extrémité de batteur-cristalliseur 39 adjacente à l'entrée 41 du sirop, c'est-à-dire en 46a, tandis qu'un autre ventilateur 48 aspire l'air par l'extré- mité de sortie 49 du batteur-cristalliseur 39, c'est-à-dire en 48a. Le débit d'air qui est refoulé avec le sucre sur la longueur du batteur-cristalliseur 39 a une incidence impor- tante sur la valeur supérieure des résultats obtenus suivant l'invention ainsi qu'on le montrera plus particulièrement dans la suite. Le produit qui sort par la sortie 49 est composé d'agrégats de cristaux de sucre de la taille fondante c'est- à-dire de 3-50 microns. Le sucre en agrégats qui sort par la conduite de déchargement 49 du batteur-cristalliseur 39 est introduit dans le séchoir-refroidisseur 50.
A son introduction dans l'appareil 50, le sucre en agrégats est à une température d'environ 50-125 C et il a une teneur en humidité d'environ 0,5-2,5% en poids, par exemple environ 1% en poids. Le sé- choir-refroidisseur 50 peut être n'importe lequel des appa- reils de ce type qui soit approprié pour cette opération et qu'on trouve dans le commerce, par exemple un séchoir à pla- teaux ou un séchoir rotatif, tel qu'un granulateur Hersey ou un granulateur "Roto Louvre", il peut également être consti- tué par un séchoir et un refroidisseur séparés.
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L'air ambiant est introduit dans le séchoir-refroi- disseur 50 par la conduite 51 et à travers l'appareil de chauf- fage 52 et le conduit 54, pour provoquer le séchage du sucre dans cet appareil. L'air est extrait du séchoir-refroidisseur 50 par la conduite de déchargement 55 et le ventilateur d'ex- traction 56. Une quantité d'air additionnel, par exemple pour le refroidissement ou pour la modification des conditions de séchage et de refroidissement dans le séchoir-refroidisseur 50 est introduite par les conduites 51 et 58.
Le sucre séché et refroidi résultant de cette opéra- tion est extrait du séchoir-refroidisseur 50 par une.conduite 59 et envoyé à un appareil approprié pour la réduction de la dimension, par exemple un broyeur 60, et transféré par des con- duites 59 et 57 à un appareil de tamisage 62. Le produit broyé finement divisé résultant du broyage est débité par la conduite 61 et envoyé à l'appareil de classement ou de tamisage 62, la matière trop grossière, par exemple refusée au tamis à mailles de 1,4 mm étant renvoyée par la conduite 64 au broyeur 60 ou étant récupérée séparément comme produit et la matière trop fine (les fines), par exemple passant au tamis à mailles de 0,3 mm, étant récupérée par une conduite 65 et renvoyée au batteur-cristalliseur 39 par une conduite 66, éventuellement.
Les fines peuvent également être récupérées comme produit, par - exemple directement par la conduite 65 ou après avoir été mé- langées d'un additif approprié tel que de l'amidon pulvérisé ou d'une autre matière introduite dans la conduite 5 par la conduite 68. On récupère de l'appareil de classement 62, par la conduite 69, un produit granulaire de la dimension désirée, par exemple passant au tamis 'à mailles de 1,4 mm et refusé au tamis à mailles de 0,3 mm.
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En ce qui concerne l'opération de broyage exécutée dans le broyeur 60, la réduction de dimension peut être exécu- tée de façon satisfaisante avant ou après le séchage. On a constaté qu'un appareil satisfaisant était un broyeur "Fitzmill Comminuter" équipé de 16 marteaux à lames de couteaux, tournant à 3.000 t/mn et équipé d'une surface de classement à trous ronds de 11,11 mm de diamètre.
Le séchage du produit, au moment où il quitte le batteur-cristallseur 39, est une opération relativement simple.
Il est avantageux que le séchage soit effectué dans des condi- tions telles que les agrégats de sucre soient maintenus en mou- vement, de façon à assurer une répartition uniforme du gaz de séchage, qui peut être de l'air chaud, autour des divers agré-. gats. Lorsque,l'opération de séchage est effectuée de cette façon on peut obtenir un séchage parfait dans un temps rela- tivement court, par exemple en environ 2 minutes, en employant de l'air à une température d'environ 130 C. Les séchoirs à con- voyeur du type vibrant peuvent également être.utilisés avec de bons résultats pour le séchoir-refroidisseur 50. Un séchage satisfaisant comporte une réduction de la teneur en humidité d'environ 1,0-2,5% à environ 0,5% de préférence au-dessous d'environ 1%.
Une caractéristique importante de l'invention est que la cristallisation est si rapide qu'elle est pratiquement in- stantanée et un résultat de cet effet est que l'on peut cristal- liser des sirops alimentaires de faible pureté pour former, directement à la sortie du batteur-cristalliseur 39, un produit sensiblement sec. On entend par une opération pratiquement instantanée, celle qui se produit en 1-10 secondes et, par sen- siblement sec, un produit ne contenant pas d'humidité percep-
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tible dans son apparence et qui présente des caractéristiques de fluidité. L'analyse montre que ce degré de siccité corres- pond au produit à 1,0-2,5% d'humidité qu'on peut obtenir directement du batteur-cristalliseur 39.
La phase de séchage sui- . vante, qui réduit encore davantage l'humidité, constitue une phase facultative en production industrielle, utile dans les cas où l'on cherche à obtenir une plus forte siccité. Ce sé- chage supplémentaire est naturellement facilité par la faible teneur initiale en humidité. Sans cette cristallisation instan- tanée, un grand nombre de sirops alimentaires ne pourraient pas être transformés en produit utile en raison de leur trop forte teneur initiale en humidité.
Le tamisage du produit issu du séchoir peut être effectué sans difficulté au moyen de n'importe quel appareil de classement approprié qu'on trouve dans le commerce. On a constaté que le sucre obtenu est relativement résistant à l'abrasion. Les fines, c'est-à-dire les agrégats ayant une dimension de particules inférieure à environ 0,3 mm tendent toutefois à absorber une quantité d'humidité excessive. On a constaté qu'il était avantageux d'exécuter les opérations de broyage et de tamisage dans des conditions d'humidité relative spécialement déterminées pour empêcher les fines de devenir collantes et d'encrasser et colmater le tamis. Cette diffi- culté peut être facilement évitée en exécutant le broyage et le classement ou tamisage dans des conditions d'humidité réglées.
Pour la préparation d'un mélange de sirops de raf- finerie, par exemple dans l'intervalle de pureté de 85-91%, qui servira de sirop alimentaire dans le traitement suivant l'invention, on a constaté qu'il était avantageux de vérifier
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si, dans ce mélange, il existe une proportion de sucre inverti (mélange en parts égales de lévulose et de dextrose), supérieure à la quantité initialement présente dans le sucre brut dont le sirop a été tiré. Toute proportion excédentaire de sucre in- verti est normalement due à des déficiences de la technique de raffinage, sauf si elle a été ajoutée intentionnellement.
Dans cette gamme, relativement large, de degrés de pureté du sirop, on a constaté qu'une proportion excessive de sucre in- verti dans la quantité totale de solides non sucrose contenus dans le sirop est particulièrement préjudiciable car elle tend à diminuer la résistance à l'agglomération du sucre final. Une caractéristique de l'invention est que, ainsi qu'on l'a men- tionné plus haut, la cristallisation instantanée tend à com- penser cet effet nocif de la pureté relativement faible du sirop alimentaire.
Une technique permettant de déterminer si la teneur en sucre inverti est excessive consiste à mesurer le rapport sucre inverti/cendres dans le mélange de sirops. Ce rapport ne doit pas être supérieur à environ 3,0 pour un sirop à 85-91% de pureté. En général, le rapport sucre inverti/cendres qu'on trouve dans le sucre brut est de 2,0-2,5 et on élimine des proportions à peu près équivalentes de sucre inverti et de cendres dans les opérations normales de raffinage du sucre.
Par conséquent, si les opérations de raffinage du sucre s'ef- fectuent normalement, le rapport sucre inverti/cendres doit rester sensiblement inchangé dans les sirops de granulés et de refusion. Un rapport de 3,0-3,5 ou plus pour l'un quel- conque de ces sirops montre qu'il se produit une certaine in- version pendant le raffinage du sucre. Toutefois, on peut tolérer des rapports sucre inverti/cendres dans le cas de
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sirops alimentaires de haute pureté. Le tableau 1 ci-dessous in- dique un rapport sucre inverti/cendres satisfaisant et suffisam- ment sûr pour des sirops alimentaires de diverses puretés. cest- à-dire un rapport capable de produire un sucre final satisfai- sant et vendable.
TABLEAU I
EMI21.1
<tb> Pureté <SEP> du <SEP> sirop <SEP> alimentaire <SEP> Rapport <SEP> sucre <SEP> inverti <SEP> cendres <SEP>
<tb>
<tb> (I/A) <SEP> à <SEP> ne <SEP> pas <SEP> dépasser
<tb>
<tb> 85-91 <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb> 91-93 <SEP> 3,5
<tb>
<tb>
<tb> 93-97 <SEP> non <SEP> critique
<tb>
Pour la mise en oeuvre de l'invention il est préfé- rade, lorsque l'on utilise des sirops alimentaires contenant du sucre inverti, que ce dernier ne représente pas plus de 12% en poids du sirop alimentaire et, avantageusement, pas plus de 8% en poids.
Pour améliorer la couleur du produit et augmenter le degré de blancheur du sucre, on peut ajouter au sirop concen- tré divers additifs spéciaux, tels que de petites quantités d'acide phosphorique ou de divers sels d'acide phosphorique, tels que les sels de métaux alcalins, par exemple les sels de sodium,de préférence sous la forme d'une solution aqueuse sa-' turée, ceci juste avant, ou au moment, où ce sirop est intro- duit dans le cristalliseur ou même éventuellement, au sirop contenu dans le concentrateur. Les matières essayées et les 'quantités qui se sont révélées efficaces sont indiquées au tableau II ci-dessous.
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TABLEAU II
EMI22.1
<tb> Matière <SEP> Formule <SEP> % <SEP> en <SEP> poids,
<tb>
<tb>
<tb> calculé <SEP> sur
<tb>
<tb>
<tb> les <SEP> solides
<tb>
<tb>
<tb> du <SEP> sirop
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> phosphorique <SEP> H3PO4 <SEP> 0,1-0,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphate <SEP> diacide
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> monosodique <SEP> NaH2PO4 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphate <SEP> acide
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> disodique <SEP> Na2PHC4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphate <SEP> trisodique <SEP> Na3PO4 <SEP> "
<tb>
Ces additifs ne semblent pas altérer les caractéristi- ques inventives du produit, à l'exception de la couleur.
On peut également utiliser d'autres sels, en dehors des sels de sodium de l'acide phosphorique qui ont été cités ci-dessus, dont les phosphates de potassium, de calcium et magnésium, ainsi que d'autres acides, dont l'acide citrique et l'acide ascorbique, et leurs sels.
Une autre particularité de l'invention est que le battage par percussion exécuté dans le batteur-cristalliseur 39 décrit dans le présent mémoire donne un produit présentant un degré de blancheur meilleur que celui d'un produit qui a été cristallisé plus lentement, par exemple, par une agitation sans percussion telle qu'elle est produite dans les appareils du type Werner décrits dans le brevet 3.194.682 précité. La blancheur recherchée peut être obtenue dans une grande mesure suivant l'invention sans aucun additif ou bien, en variante, si l'on utilise des additifs, on obtient un bon degré de blan- cheur sans que les divers paramètres du traitement en amont et en aval du batteur-cristalliseur 39 ne soient aussi critiques.
Les sucres réalisés suivant l'invention sont parti-
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culièrement utilisables comme supports pour d'autres substances.
Ces autres substances, o'est-à-dire les additifs, qui peuvent avoir une valeur nutritive, ou de saveur ou de couleur, ou en- core une valeur médicinale etc..., peuvent être incorporées pratiquement à n'importe quel stade du traitement par exemple, pendant la concentration, la cristallisation, la broyage, le tamisage, ou bien par une opération séparée de mélange ou de brassage suivant la nature de l'additif.
'
Par exemple, si l'additif est soluble dans l'eau et sensiblement non volatil, notamment s'il s'agit d'un sel miné- ral, on peut l'incorporer dans la cuve de mélange des sirops, en même temps que le sirop, avant la concentration ou bien on peut l'introduire directement dans le concentrateur, par exem- ple, sous la forme d'une solution ou dans le batteur-cristalli- seur sous la même forme. Si 1.'additif est sensible . la chaleur ou sensiblement insoluble, ou bien si l'on ne veut pas intro- duire l'additif sous la forme d'une solution, on peut l'ajouter sous la fome sèche dans le cristalliseur, ou l'ajouter au sucre pendant le séchage ou le broyage et/ou le tamisage .
Si l'additif est soluble dans un liquide de nature alimentaire, volatil, organique tel que l'alcool éthylique, on peut l'intro- dui.re dans le cristalliseur en même temps que le sirop concentré.
Il est généralement souhaitable d'introduire l'addi- . tif aussitôt que possible dans le procédé, afin d'obtenir la réparti tion la plus homogène dans le produit final. Il n'est pas avantageux que des additifs solides et insolubles soient incorporés ni déjà présents dans le sirop au cours de la con- centration, car ces solides tendraient alors à amorcer préma-. turément la cristallisation. Ces additifs solides sont de pré- férence ajoutés au cours de l'opération de cristallisation. Là,
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les additifs sont mélangés intimement au cours de la première phase de l'opération pendant laquelle le sirop passe. de la for- me liquide à la forme pâteuse.
Lorsque la matière contenue dans le cristalliseur a atteint à peu près le milieu de son parcours dans le batteur-cristalliseur ou un point encore plus en aval, la matière résultante composée d'agrégats, constitue un bon mélange du sucre et de l'additif.
Par exemple, on peut incorporer au produit des vita- mines telles que la vitamine D, dans une quantité d'environ lmg par g de sucre. Les vitamines peuvent être ajoutées au sirop avant, pendant ou après la concentration, dans le cas,de vita- mines stables à la chaleur, ou au cours de la cristallisation, du séchage ou du tamisage dans le cas des vitamines décomposa- bles par la chaleur. On peut incorporer des additifs pharmaceu- tiques en toute proportion, suivant l'effet pharmaceutique par- ticulier recherché. Diverses substances pharmaceutiques qui peuvent être incorporées dans le produit comprennent le phospha- te dicalcique et, dans la gamme des faibles concentrations, les divers antibiotiques.
On peut également incorporer au sucre des condiments ou parfums, dans l'ordre de grandeur de
0,1% ou plus en poids, suivant l'intensité de parfum désiré et la nature particulière du condiment. On peut citer comme matières appropriées dans ce-cas, la poudre d'ail, le cacao et la cannelle. Par ailleurs, on peut 6galement incorporer di- verses charges inertes en toute proportion, par exemple la cellulose microcristalline (Avicel), la carboxyméthylcellu- lose, etc... Par ailleurs, on peut également incorporer au sucre les divers produits de transformation de l'amidon, tels que l'amidon de manioc, le mais, les esters d'amidons, les amidons solubilisés, dans l'intervalle de 0,5-25% en poids.
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Par ailleurs, l'on peut encore incorporer au 'sucre diverses autres substances, tell.es que le sirop de pomme de terre (à l'état humide) et le miel et le sirop d'érable, à raison de 0,5-25% en poids.
On décrira maintenant en dotait l'opération de cris- tallisation en regard des figures 1, 2 et 3. Dans le fonction- nement du batteur-cristalliseur 39 on introduit un mélange de sirops concentrés dans une extrémité de l'appareil par la con- duite 41 et, si cet appareil 39 est un batteur-cristalliseur du type Turbulizer, tel que celui représenté schématiquement sur la figure 2, on récupère à l'autre extrémité de l'appareil 39, par la conduite 49, un sucre cristallisé essentiellement constitué par des agrégats de cristaux du sucrose de la taille fondante.
Le fonctionnement du batteur-cristalliseur 39 pour la transformation d'un sirop concentré en agrégats d'aspect sensiblement sec, de cristaux de sucrose de la taille fondante ne varie pas notablement avec les conditions de température et d'humidité ambiantes, non plus qu'avec la pureté du sirop qui alimente l'appareil, grâce à la maîtrise complète qu'on peut avoir des caractéristiques du sucre fourni par le batteur- cristalliseur 39, maîtrise obtenue par le phénomène de battage par percussion. Le temps de séjour de la matière qui est traitée dans le cristalliseur 39, peut être modifié par variation de la vitesse de l'arbre 39a. En variante, on peut réduire le pas des palettes 39b pour allonger le temps de séjour, ou augmenter l'espace 39c.
On estime que le temps de séjour des particules dans le batteur-cristalliseur 39, à une vitesse d'arbre d'environ 1000/1400 t/mn, est d'environ 10 à environ 45 secondes (en supposant une orientation des palettes à 45
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et un débit d'alimentation du sirop d'environ 60 kg de solides par minute). Le temps de séjour doit être au moins suffisant pour que la cristallisation soit complète et une durée d'au moins 30 secondes est préférable. Ce temps de séjour extrê- mement court est rendu possible par la cristallisation prati- quement instantanée du sirop qui se produit au moment de l'im- pact sur'les quelques premières palettes à l'intérieur du bat- teur-cristalliseur 39.
La, cristallisation est sensiblement achevée dès les 3 ou 4 premières secondes du trajet parcouru dans l'appareil 39 cité dans l'exemple et ceci correspond à peu près aux 1-3 premières secondes de percussion.
La température de la matière contenue à l'intérieur du batteur-cristalliseur 39 est maintenue au-dessous d'une limite critique par la circulation forcée d'air qui traverse le batteur-cristalliseur 39, c'est-à-dire de 46a à 48a, con-' curremment avec le sucre. dette circulation d'air forcé est nécessaire pour obtenir un produit d'une qualité supérieure,- ainsi qu'on le décrira en détail-ci-âpres. Il est avantageux de faire travailler le batteur-cristalliseur 39'de telle façon que le sucre produit qui sort de cet appareil par la conduite 49 contienne le minimum de produits de dimension trop forte.
Cette condition est favorisée par la mise en oeuvre de l'op.é- ration de cristallisation et le travail du batteur-cristalli- seur 39 d'une façon telle que la cristallisation qui se pro- duit dans le batteur -cristalliseur 39 s'effectue en l'absence d'eau liquide, telle que celle qui pourrait être produite par la condensation de la vapeur d'eau qui se dégage du sirop à l'intérieur du cristalliseur 39.
Dans le fonctionnement du batteur-cristalliseur 39, la teneur en humidité 'du sucre qui sort de cet appareil par la conduite 49 doit être inférieure
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à environ 2,5% et ce sucre doit avoir de préférence une teneur inhérente en humidité très faible, (1,5%) et être d'une granu- lométrie permettant de le sécher pour le ramener à une teneur en humidité satisfaisante, plus faible, pour donner un produit fluide et qui ne se prend pas en masse, par exemple une teneur inférieure à.environ 0,7% en poids, en un temps relativement court. En outre, le sucre qui sort du cristalliseur 39 ne doit pas être chargé de vapeur d'eau recondensée.
La vapeur d'eau absorbée par les agrégats de cristaux de sucrose de la taille fondante pendant'la recondensation affecte défavorablement les propriétés de résistance à la prise en masse du sucre final produit. Le circulation d'air forcé de 46a à 48a qui a été men- tionnée plus haut élimine en outre entièrement les deux pro- blèmes d'humidité en ce qu'elle élimine toute humidité qui ten- drait à être dégagée ou recondensée au cours de la cristalli- sation. En outre, comme il a été mentionné plus haut, la cristallisation extrêmement rapide dégage l'humidité inhérente d'une façon suffisamment efficace pour tendre à s'opposer à la présence d'un excès d'humidité dans le produit déchargé en 49 grâce à la circulation d'air forcé.
Dans le fonctionnement du batteur-cristalliseur 39 la formation des cristaux de sucrose microscopiques, fins, de la taille fondante, qui sont présents dans le produit sortant du battéur-cristalliseur 39 par la conduite 49, résulte-de la cristallisation très rapide du sucrose du sirop chaud très concentré qui arrive à l'appareil 39 par la conduite 41. La cristallisation rapide du sirop dans le batteur cristalliseur
39 donne naissance à une matière caractérisée par des cristaux; de sucrose extrêmement fins par exemple, des cristaux d'une granulométrie de 3-50 microns, qui composent les agrégats du
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sucre constituant le produit final. Les agrégats ainsi produits sont sensiblement secs, c'est-à-dire secs au toucher.
A 1. 000 t/mn, l'appareil Turbulizer déjà décrit uti- lisé dans l'exemple considéré qui comprend¯un arbre 39A de 23 cm muni de palettes 39b de 4 cm de largeur, dont le centre de gravité de surface est à environ 7,5 cm de.la surface ex- terne de l'arbre 39a atteint une vitesse de palettes (mesurée à . ce centre de gravité) d'environ 1. 200 m/mn ou 20 m/s. A cette' vitesse, les palettes 39b jouent essentiellement leur rôle d'organe de percussion pour le sirop introduit en 41 et, ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, le sirop est cristallisé en 1-3 secondes. Pendant le reste du temps de séjour (le reste d'au moins 10 et de préférence au moins 30 secondes), le produit cristallisé est apparemment rendu uniforme en granulométrie et en composition.
Une particularité de l'invention est que la cristallisation s'effectue si rapidement que la matière n'est pas maintenue à une température élevée (quelle que soit la tem- pérature) pendant longtemps, ce qui entraînerait un risque de dégradation, ou de carbonisation, qui est naturellement préju- diciable à l'aspect ou au goût et à la composition révélée par l'analyse.
Les caractéristiques thermo-dynamiques de la cristal- lisation rapide effectuée dans le batteur-cristalliseur 39 sont telles qu'il n'est pas possible d'éviter ces températures élevées (qui ne seraient cependant que de faible durée)par l'emploi d'une chemise d'eau. Le gradient de température serait trop raide pour éviter la recondensation de l'eau dégagée au cours de la cristallisation.
On a constaté au contraire qu'une circulation d'air forcé entre 46a e 48a sous l'influence des ventilateurs 46 et 48 est nécessaire pour maintenir la teneur
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en sucre à l'intérieur du batteur-cristalliseur 39 au-dessous du niveau critique qui provoque la carbonisation et que la cir- culation d'air forcé est également nécessaire pour éliminer l'humidité qui se dégage au cours de la cristallisation parce que cette humidité pourrait se recondenser et provoquer des irrégularités dans le produit.
Une caractéristique importante de l'invention est que, lorsqu'on utilise un batteur-cristalliseur 39 du type à percussion et que l'on emploie le débit approprié d'air forcé entre 46a et 48a, le sirop alimentaire introduit en 41 peut varier notablement en concentration (par exemple 94-96% de solides) et autres caractéristiques sans que le produit obtenu en 49 ne soit affecté défavorablement c'est-à-dire rendu irré- gulier par ces variations. Ceci constitue un progrès d'une immense importance pratique car, ainsi qu'on l'a déjà dit, la régularité de la qualité, en particulier en ce qui concerne l'aspect et le goût est d'une importance primordiale pour un produit de table ou de cuisine tel que le sucre.
On a constaté que, lorsqu'on ne fait pas passer d'air de 46a à 48a, c'est-à-dire lorsque les orifices débouchant dans le batteur-cristalliseur 39 de la figure 2 sont obturés, le produit sortant en 49, bien qu'ayant une granulométrie uniforme, présente des irrégularités de coloration, de taille des agglomé- rats, d'analyse et est déchargé à une température excessivement élevée. Lorsqu'on introduit le débit convenable d'air forcé par les ventilateurs 46 et 48, ces défauts de régularité disparais- sent et la température de sortie diminue très sensiblement.
Lorsque les orifices 46a et 48a de la figure 2 sont ouverts mais que les ventilateurs 46, 48 ne sont pas branchés, c'est-à-dire lorsqu'il ne pénètre dans le batteur-cristalliseur 39 que de
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l'air entraîné par l'orifice 46a, les résultats sont encore plus mauvais que lorsque les orifices 46a, 48a sont entière- ment fermés. En effet, l'air entraîné introduit un suppl6ment d'humidité qui, comme on l'a constaté, détermine un défaut de régularité des agrégats, et la présence d'une humidité excessive dans le produit, qui sont encore plus accentués que dans l'exemple cité, c'est-à-dire lorsque les orifices 46a et 48a sont entièrement fermés.
Le débit d'air forcé qu'il est nécessaire de faire passer dans le batteur-cristalliseur 39 pour obtenir le pro- duit désiré varie naturellement avec le débit de matière qui traverse le batteur-cristalliseur, mais, en général, pour être satisfaisant, le volume doit être au moins suffisant pour éviter toute élévation appréciable de la température dans le sucre au cours de son passage dans l'appareil 39 (en dépit de la forte source de frottement résidant dans l'interaction des palettes 39b et de la masse sucrée) de façon qu'il ne puisse se produire ni carbonisation, ni même début de carbonisation.
On a constaté que le débit de circulation d'air cité plus haut est suffisant pour éliminer la totalité de l'humidité dégagée dans le batteur-cristalliseur 39 au cours de la cristallisation.
Ainsi qu'on le montre sur la figure 3, le traitement combiné de battage par percussion et de circulation d'air for- cé fait suite à la phase de la préparation d'un sirop alimen- taire approprié pour être introduit en 41. Le produit résul- tant obtenu dans la phase de traitement de battage par per- cussion et de circulation d'air forcé est supérieur pour les critères mentionnés plus haut, à tel point qu'il est égale- ment possible d'adopter des modes simplifiés de séchage, re- froidissement et calibrage.
Ainsi qu'on l'a dit plus haut,
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l'ensemble du traitement continu est avantagé par les excel- lents résultats de la phase de battage par percussion ot de traitement par circulation d'air forcé., en ce que ses autres phases ont des conditions moins critiques, par exemple en ce qui concerne la concentration du sirop alimentaire. Sur la figure 3, le produit de la phase de battage par percussion et de traitement à l'air forcé est soumis à un séchage, re- froidissement, et calibrage pour former le produit définitif.
Les exemples suivants illustreront l'invention.
EXEMPLE 1.
On a employé dans des études en installations pilo- tes un Turbulizer fabriqué par le constructeur mentionné plus hau t, et avec la même conception de base, mais ayant une plus faible capaci té. Les dimensions significatives de ce Turbulizer étaient un diamètre intérieur de cylindre 39b de 35 cm, une distance de 60 cm de l' entrée 41 à la sortie 49, un diamètre de 7,5 cm pour l'arbre 39a, et un pas de 30 pour les palettes 39b. Le Turbulizer était alimenté par un sirop alimentaire ayant une pureté de 93% à 125"C., ayant un coefficient Brix de 95% de solides totaux, au débit de 7 kg de solides par minute.
Le Turbulizer travaillait à 2. 000 t/mn et les orifices d'air étaient entièrement fermés. Le produit cristallisé était re- cueilli et on a constaté qu'il avait une température de 140 C, comportait des agglomérats irréguliers, et présentait une co- loration et une analyse irrégulières. Le produit présentait également une saveur et une odeur de brûlé. La dimension des agrégats était médiocre, pour autant qu'on a pu la déterminer à l'état brûlé.
EXEMPLE 2. -
On a répété l'exemple 1 en abaissant la vitesse à
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1250 t/mn. Le produit présentait moins d'odeur et de saveur de brûlé et une moins forte irrégularité d'analyse et de colora- tion (mais ces deux caractéristiques étant cependant encore mauvaises). Le produit était plastique et inacceptable.
EXEMPLE 3. 4.-
On a répété les exemles 1 et 2 mais on laissait pénétrer de l'air entraîné dans le Turbulizer en ouvrant les orifices de ce dernier. Les efets de brûlure étaient atté- nués (mais encore inacceptables),mais le produit était en géné- ral de plus mauvaise qualité que celui des exemples 1 et 2, en ce que la dimension des grains était plus irrégulière et que la teneur en humidité était si variable en distribution dans la masse qu'elle rendait le produit inutilisable. La température de sortie du produit était de 120-130 C.
EXEMPLE 5. -
On a répété l'exemple 2 mais en utilisant un courant d'air forcé de 8.400 1/mn (1350 1 d'air par kg. de solides de sucre). Le produit était régulier à tous égards, il ne présen- tait pas d'odeur ni de saveur de brûlé et sa teneur en humidité était de 0,9% en poids. La température de sortie du produit était de 110 C.
EXEMPLE 6=
On a chargé dans le Turbulizer tel qu'il est décrit dans le présent mémoire (c'est-#-dire l'appareil de 50 cm de diamètre extérieur décrit avant les exemples), un sirop à la température adoptée dans les exemples précédents et présentant la même composition. Le Turbulizer travaillait à 1250 t/mn et on faisait passer, à travers les orifices 46a, 48a, 42.000 1/mn d'air (1000 1 d'air par kg." de solides de sucre) l'air pénétrant dans l'appareil étant à une température am-
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biante de 32 C, le temps de séjour étant évalué à 30 secondes.
La température de sortie du produit était'de 110 C. On a ob- servé que le produit avait une coloration uniforme, (avec un degré de blancheur élevé), une dimension de grain uniforme, avec des agrégats réguliers, une analyse uniforme et une teneur en humidité de seulement 1,1% en poids.
EXEMPLES 7. 8 et 9.-
On a répété l'exemple 6 en modifiant la pureté du sirop alimentaire comme suit : 92, 93 et 94% de pureté respec- tivement dans les trois exemples. A chaque fois., en dépit de cette variation et d'autres modifications observables dans la composition du sirop alimentaire, le produit ne présentait pas de modification perceptible.
EXEMPLE 10. -
On a répété l'exemple 6 et on a modifié la vitesse du Turbulizer (t/mn) tandis que l'on faisait également varié le débit d'air passant dans l'appareil. On a constaté que le produit était aussi bon à tous égards que celui de l'exemple 6, à condition d'augmenter le débit d'air forcé lorsqu'on augmen- tait sensiblement la vitesse de l'arbre. Si l'on augmentait nettement la vitesse de l'arbre sans augmenter.le débit d'air, on commençait à observer des effets de carbonisation commençante.
Le produit obtenu à l'exemple 6 a été séché, refroi- di, et classé conformément aux modes opératoires décrits plus haut et on a constaté qu'il avait l'analyse granulométrique indiquée ci-dessous au tableau III.
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TABLEAU III
EMI34.1
<tb> dimensions <SEP> non <SEP> broyé <SEP> broyé
<tb>
<tb>
<tb> refusé <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à
<tb> mailles <SEP> de <SEP> 1,4 <SEP> mm <SEP> 40,0 <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,0 <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à <SEP> .
<tb> mailles <SEP> de <SEP> 1,4 <SEP> mm <SEP> et
<tb> refusé <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à
<tb> mailles <SEP> de <SEP> 0,3 <SEP> mm <SEP> 52,0 <SEP> en <SEP> poids <SEP> 70,0 <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à
<tb> mailles <SEP> de <SEP> 0,3 <SEP> mm <SEP> 8,0 <SEP> en <SEP> poids <SEP> 30,0 <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Une particularité caractéristique de l'invention est que la fraction de l'analyse granulométrique (non broyé) passant.
au tamis à mailles de 1,4 mm et refusée au tamis à mailles de 0,3 mm est beaucoup plus importante que celle obtenue avec une cristallisation du type sans percussion et également que les fractions refusées au tamis à mailles de 1,4 mm ou passant au tamis à mailles de 0,3 mm sont nettement réduites.
On a constaté que le battage par percussion effectué dans le Turbulizer de l'exemple cité, qui a un diamètre exté- rieur de 50 cm, peut travailler à une vitesse de rotation correspondant à environ 9-45 mètres/seconde de vitesse du centre de gravité de la surface des palettes. L'intervalle préféré de vitesse des palettes est de 15-25 mètres seconde.
La géométrie des palettes et leur angle d'orientation n'a pas d'effet primordial sur la rapidité de la cristallisation, cette cristallisation étant essentiellement un phénomène de percus- sion. Toutefois, ces paramètres affectent naturellement le temps de séjour etc., ainsi qu'il a été mentionné plus haut.
On a constaté qu'avec les vitesses moyennes de palettes qui ont été indiquées plus haut, il convient que l'air soit refoulé à travers l'appareil avec, un débit correspondant, qui peut atteindre environ 84000 1/mn, suivant les conditions imposées
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par le sirop alimentaire donné, pour qu'il ne se produise pas de commencement de carbonisation. On peut obtenir ce ré- ' sultat en surveillant la matière en traitement dans lé bat- ' teur-cristalliseur 39 de façon à empêcher le sucre de s'échauf- fer dans l'appareil, ou simplement en ajustant le débit d'air forcé à travers l'appareil par la surveillance de l'instant où les effets de carbonisation commençante apparaissent et en augmentant légèrement le débit de façon à éliminer ces effets.
Ce volume d'air assure la fonction supplémentaire né- cessaire consistant à refroidir initialement le sirop alimen- taire 41,juste après son entrée dans le cristalliseur 39, de façon que la cristallisation soit renforcée par l'effet résultant de saturation exercé sur le sirop à son entrée dans l'appareil. Le choix du débit d'air forcé sera donc dicté par les autres critères mentionnés plus haut.
La production de matière sucrée peut varier dans de larges limites suivant l'ajustement du pas des palettes 39b, de la vitesse de l'arbre, etc., en réponse aux varia- tions de l'aspect du produit, de la teneur en humidité, etc.
Lorsque le débit de production de produit sucré est d'environ 60 kg/mn (avec le diamètre de 50 cm décrit plus haut pour.la dimension 39b du Tubulizer), on a constaté qu'un débit d'en- viron 42.000 1/mn d'air donne de bons résultats.. En général, lorsque le débit de production du produit varie, le débit d'air nécessaire tend également à varier. On a constaté que le rap- port entre le débit de circulation forcé d'air et la produc- tion en kg/mn de produit sucré donne de bons résultats lors- qu'il est compris entre 600 et 1.350 1/mn. kg mn.
Il va de soi que la découverte du fait que l'on peut
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battre par percussion à gr de vitesse un sirop de sucre con- centré en obtenant de bons résultats, apporte un net progrès à la technique. Le sirop n se prend pas en une masse pâteuse ainsi qu'on pouvait s'y attendre mais il donne au contraire effectivement un produit d'une qualité supérieure par une technique supérieure. Le fait que la cristallisation soit très rapide signifie que la tenur en humidité, mesurée directement à la sortie du cristalliser 39 est abaissée et que par con- séquent, on peut employer des sirops de moindre qualité.
Cette absence relative de sensibilité à la qualité du sirop se tra- duit pa.r la possibilité, obtenue pour la première fois, d'uti- liser une large diversité de sirops alimentaires en donnant cependant un produit relativement uniforme. En outre, la ra- pidité de la cristallisation et la modicité du temps de séjour se combinent pour éviterj lorsqu'on emploie le dé- bit d'air approprié, les irrégularités d'analyse, de di- mension des cristaux, de dimension des agglomérats et de colo- ration qui, autrement tendraient, à se produire. On obtient pour la première fois un haut degré de blancheur sans additifs.
Finalement, l'ensemble du traitement conti- nu pratique est amélioré, même au-delà de l'amélioration ap- portée par les phases suivant l'invention, du fait que, grâce. à l'invention, le traitement 'exige un sirop alimentaire moins critique que précédemment, une intensité de séchage plus fai- ble, un classement moins particulier, etc. On obtient donc un traitement, qui est dans l'ensemble, plus efficace, plus souple, plus économique. Le seul fait que l'on puisse faire varier lar- gement le degré de pureté du sirop alimentaire sans affecter sensiblement l'aspect du produit sa résistance à la prise en masse, sa teneur en humidité etc., constitue un progrès
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technique important.
Bien que l'invention ait été décrite sous une forme relativement particulière, il va de soi que l'on peut apporter aux formes et modes de mise en oeuvre décrits et représentés diverses modifications et variantes, notamment par substitu- tion de moyens équivalents, sans pour cela sortir du domaine de l'invention. Les exemples sont en particulier illustra tifs et non limitatifs.