EP0784705B1 - Procede et dispositif de cristallisation en continu d'une composition contenant du sucre en dernier jet de cristallisation - Google Patents

Procede et dispositif de cristallisation en continu d'une composition contenant du sucre en dernier jet de cristallisation Download PDF

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EP0784705B1
EP0784705B1 EP96925804A EP96925804A EP0784705B1 EP 0784705 B1 EP0784705 B1 EP 0784705B1 EP 96925804 A EP96925804 A EP 96925804A EP 96925804 A EP96925804 A EP 96925804A EP 0784705 B1 EP0784705 B1 EP 0784705B1
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EP
European Patent Office
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sugar
composition
outlet
purity
cooked mass
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EP96925804A
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EP0784705A1 (fr
Inventor
Maurice Baudot
Jean-Marie Hochart
Laurence Cegel
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Eridania Beghin Say SA
Original Assignee
Eridania Beghin Say SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00—Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/02—Crystallisation; Crystallising apparatus
    • C13B30/022—Continuous processes, apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00—Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/02—Crystallisation; Crystallising apparatus
    • C13B30/022—Continuous processes, apparatus therefor
    • C13B30/023—Continuous processes, apparatus therefor having rotatable means for agitation or transportation

Definitions

  • the present invention relates to a crystallization process and device continuously of a composition containing sugar, as a last jet of crystallization.
  • crystallization in candies is to extract in the form crystallized, with as high a yield as possible, sugar (sucrose) dissolved in a syrup and thus separate it from soluble impurities (not sugars) collected in molasses.
  • This process is based on related physical parameters such as solubility, viscosity, temperature, internal agitation without forgetting the purity criteria (percentage of sugar on dry matter) and chemical degradation possible under certain conditions.
  • French patent n ° 1368118 describes a crystallization process consisting in taking a part of the cooked mass at the exit of an appliance cook, put it through a turbine operation and re-inject the mother liquor thus obtained, at one of the crystallization stages. This process requires additional turbination on the one hand, leads to a loss energy not used for crystallization, on the other hand. Otherwise, by removing a large part of the baked mass, the surface of crystallization of the remaining cooked mass which is directed to the mixer. Of this fact, the mother water reinjected spontaneously crystallizes by cooling in giving parasitic grains of small size which pass through the sieve centrifuges, which reduces the extraction of crystals by the whole jet.
  • French Patent No. 2,534,595 relates to a crystallization process a sugar syrup consisting in subjecting the syrup to continuous baking or discontinuous so as to obtain a cooked mass and to subject the cooked mass to continuous mixing under vacuum and then turbination to separate the mother water crystals called "poor sewer" of the crystallization jet considered, characterized in that the lean sewer of the crystallization jet considered is in part recycled during vacuum mixing steps. The poor sewer no recycled is directed to the next stream to be crystallized.
  • This method as described is inapplicable to the treatment of the last jet of crystallization, because continuous mixing under vacuum at this stage is insufficient to obtain sufficient exhaustion of the mother liquor.
  • this mother liquor is ultimately the final molasses whose rate impurity prohibits any crystallization in a next stream.
  • One of the aspects of the invention is to propose a method of crystallization which gives the same water depletion results mother of the last crystallization jet than conventional processes but in a processing time significantly halved.
  • One of the other aspects of the invention is also to provide a device to reduce the degradation of sugar, therefore the losses in sucrose, and improve the quality of white sugar obtained on the first try.
  • One of the other aspects of the invention is to provide a method of crystallization to suppress a jet of crystallization in the general 4-jet or 3-jet processes.
  • One of the other aspects of the invention is to provide a method simplified crystallization allowing a gain of investment in material and in energy need.
  • the subject of the invention is a process for crystallizing sugar from of a composition containing sugar and a level of non-sugar such as purity of the composition is from about 80 to about 84, characterized in that it includes a continuous vacuum mixing of the above composition using a continuous vacuum mixer in order to crystallize the sugar contained in the composition.
  • Purity is defined as the percentage of sucrose in dry matter.
  • the composition at the outlet of the continuous vacuum mixer is separated into two fractions, in a ratio of about 0.66 to about 1.22, and advantageously in substantially equal mass, one of the fractions being treated so as to separate the sugar from the mother water, the mother water still being designated by pseudo-molasses, which is recycled in the continuous vacuum mixer.
  • the continuous kneading under vacuum is carried out under a vacuum of about 900 x 10 2 Pa to about 920 x 10 2 Pa, corresponding to a temperature of the composition of about 65 ° C to approximately 60 ° C, for a period of approximately 2:30 to approximately 4 hours, advantageously for a period of approximately 3 hours.
  • the crystallization process comprises several successive crystallizations, also called “jets”, in particular 2, 3 or 4 jets, and is characterized in that the above composition is a massecuite of the last candy jet called “low products” containing water, dissolved sugar, non-sugars and sucrose crystals, which composition advantageously comes from a sugar syrup called “sewer” from the previous jet the above last jet, which sugar syrup is previously subjected to a continuous or discontinuous cooking operation.
  • non-sugar denotes dry materials other than sucrose.
  • dissolved sugar we mean sucrose dissolved in mother water of composition.
  • continuous baking operation we mean for example a device allowing continuous magnification of the sucrose crystals of a composition containing beforehand small crystals. This device called continuous cooking works continuously without periodic emptying.
  • the average opening of the crystals before the operation of cooked is 0.2 mm to 0.3 mm and at the end of the cooked operation, it is from 0.5 mm to 0.6 mm.
  • batch cooking operation for example means a device allowing crystal formation by seeding and then a magnification of these crystals.
  • This device called discontinuous baking operates discontinuously with emptying as soon as the height of the baked mass in the device has reached a maximum value (i.e. as soon as the device is full).
  • the increase in weight of the crystals results essentially from the magnification of the crystals entering the continuous vacuum mixer; there is indeed very little or no formation of new crystals in the mixer continuous vacuum.
  • the temperature of the composition, in particular of the cooked mass on its entry into the continuous vacuum mixer is about 75 ° C to about 85 ° C, and at its exit has a temperature from about 60 ° C to about 65 ° C.
  • the pseudo-molasses defined above is advantageously subjected to reheating at a temperature of approximately 86 ° C. at about 88 ° C, then this aforementioned pseudo molasses is then reintroduced into the continuous vacuum mixer, in order to regulate the percentage by weight of crystals of the cooked mass processed in continuous vacuum mixing, this percentage advantageously being from about 30% to about 35% by weight of the cooked mass (in the continuous vacuum mixer).
  • the ratio of the debits of the two pumps is about 0.66 to about 1.22, especially about 1.
  • the sugar from the pasting is subjected to a refining stage to give on the one hand a refined sugar of staining of approximately 1000 to 1200 ICUMSA, and on the other hand a sewer of a percentage by weight of dry matter of about 80 and a purity from about 81 to about 82.
  • the refining sewer defined above is recycled in the sewer before continuous or discontinuous cooking defined above.
  • the characteristics of the invention lie essentially in phases and devices 1-1, 1-2 and 1-3 described above as it results from the example below.
  • Figure 1 shows schematically a device for implement the invention.
  • the method of rapid crystallization in an apparatus for continuous or discontinuous cooking is associated with the continuous mixing process under vacuum (MCSV) applied to low purities 80-84 which can be achieved in 1 or 2 successive stages.
  • MCSV continuous mixing process under vacuum
  • the residence time of the cooked mass in the continuous vacuum mixer is approximately 3 hours.
  • the magnification of the crystals is ensured by recycling from below and over the entire length of the heated pseudo-molasses mixer realizing thus the fluidification of the cooked mass.
  • the essential difference between the continuous vacuum mixer and the other types of crystallizers is that the cooling is done by auto evaporation and not by exchange with a fluid.
  • the ratio: weight of crystals taken out / weight of crystals entered is 1.25.
  • the pre-turbinated mass flow rate is approximately 0.53 T / h (item 19), or 41% of the outgoing cooked mass.
  • the value of the vacuum in the continuous vacuum mixer at 18 is 900 x10 2 Pa.
  • the crystallization speed is 5 times higher than in the process traditional with cooling of 15 ° C in 3 hours and recycling of 30-35% pseudo molasses MC entry.
  • Part of the cooked mass 10 is directed to the vertical mixers 15 and 16.
  • the mass flow rate to the vertical mixers (item 17) is 0.76 T / h.
  • the cooked MCSV output is then treated in a kneading classic, continuous vertical type, as described above, of reduced duration (20 to 25 hours) to allow the same molasses depletion to be reached final than the classic scheme (purity: 58 to 62).
  • the residence time in vertical mixers is 20 to 25 hours.
  • the temperature of the cooked mass at the outlet of the vertical mixers is 45 ° C to 55 ° C (item 21).
  • the terracotta undergoes turbination 22, to give molasses 23 of purity from 58 to 62, and brown sugar 24, of coloring 3000 ICUMSA, which brown sugar is subjected to a pasting in a pasteur 25, using sugar syrup 26 from drunk drain pan 20.
  • Pre-turbo sugar 12 can be partly mixed with brown sugar before the pasting operation.
  • the sugar is refined 27, using water 28, to give a refined sugar 29 of coloring 1000 to 1200 ICUMSA and a refining sewer 30, with a percentage by weight of dry matter of 80 and purity from 81 to 84, which is recycled to the drain pan 20.
  • Pre-turbo sugar 12 can be partly combined with refined sugar 29.
  • the refined sugar 29 is then subjected to a recast 31, by percentage by weight of dry matter from 74 to 75 and purity 93.5 to 94.5, using first spray syrup 32 (percentage by weight of dry matter: 71; purity: 93 94), then the syrup 33 from the redesign is sent to the crystallization of first draft.
  • the refining device as described above can be used to achieve the production of a high purity white sugar in the first draft.
  • the method and device for crystallization as a final candy jet according to the invention has the advantages indicated below.
  • the crystallization process according to the invention can be described as "cold crystallization”. It considerably reduces any phenomenon of recoloration of terracotta linked to the residence time by thermal degradation and chemical.
  • the method can apply to higher purity of last-dose syrup while obtaining the optimal purity of cooked clay at the outlet for exhaustion of molasses.
  • This process therefore allows identical exhaustion of the molasses of remove a crystallization jet for general patterns in 4 or 3 jets jets.

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Description

La présente invention concerne un procédé et dispositif de cristallisation en continu d'une composition contenant du sucre, en dernier jet de cristallisation.
La cristallisation en sucrerie a pour but d'extraire sous forme cristallisée, avec un rendement aussi élevé que possible, le sucre (saccharose) dissous dans un sirop et de le séparer ainsi des impuretés solubles (non sucres) rassemblées dans la mélasse.
Ce procédé repose sur des paramètres physiques liés tels que solubilité, viscosité, température, agitation interne sans oublier les critères de pureté (pourcentage de sucre sur les matières sèches) et de dégradations chimiques possibles dans certaines conditions.
L'opération industrielle se fait par cristallisations successives appelées jets: selon les différents schémas en 4, 3 ou 2 jets.
  • Le premier jet, qui a la pureté la plus élevée, est le jet d'extraction du sucre permettant de satisfaire l'objectif qualité du sucre recherché.
  • Le dernier jet, ou jet de bas produit, qui a la pureté la plus basse est le jet d'extraction de la mélasse visant le rendement le plus élevé possible en sucre cristallisé appelé épuisement de la mélasse. La quantité importante de non-sucre dans ce jet ralentit la vitesse de cristallisation.
Pour obtenir le dernier jet de cristallisation, on opère généralement dans un atelier comportant :
  • 1.1 un dispositif de cristallisation rapide dans un appareil à cuire continu ou discontinu : les cristaux sont formés par ensemencement et grossissement à une température fixe (de 75°C à 85°C) par maintien par évaporation d'une sursaturation donnée du sirop d'alimentation;
  • la masse cristallisée (ou masse cuite) formée transite dans un malaxeur de coulée tampon;
  • dans cette phase, il est nécessaire d'ajuster la pureté de la masse cuite formée à une valeur optimale requise pour obtenir un bon épuisement de la mélasse finale: cette pureté souhaitable se situe entre 75 et 80 : elle résulte d'un compromis entre la vitesse de cristallisation fonction de la teneur en non-sucres et de la compacité de la masse cuite liée à la teneur en cristaux;
  • 1.2 compte tenu de la concentration en non sucres, il est nécessaire de poursuivre la cristallisation par refroidissement lent et progressif dans une chaíne de malaxage généralement continu (exemple: type malaxeurs verticaux);
  • ce dispositif permet :
    • de refroidir la masse cuite jusqu'à une température optimale (environ 40°C);
    • de régler convenablement la chute de température au cours du malaxage (0,8 à 1°C/heure) par échange avec un fluide;
    • d'ajuster par dilution la proportion de non sucres / eau en fonction de la température de façon à obtenir à tout moment la vitesse de cristallisation à sa valeur maximale : ceci est réalisé au moyen de dilueurs;
    • de réchauffer au moyen d'un fluide en fin de malaxage la masse cuite à une température compatible avec la séparation des cristaux sur centrifugeuses (tenue mécanique des machines) : température 45 à 55°C;
  • un des facteurs les plus importants est la durée suffisante de malaxage pour obtenir l'épuisement visé de la mélasse:
  • la plupart des ateliers nécessitent 40 à 60 heures de temps de séjour pour obtenir une mélasse de pureté 58 à 62 sous forme de 4 malaxeurs verticaux : 3 en refroidissement progressif et 1 en réchauffeur;
  • l'ajustement optimal de la pureté de la masse cuite en appareil à cuire n'est pas toujours possible : la pureté des sirops d'alimentation du dernier jet est souvent trop élevée en raison même du schéma global de cristallisation : par exemple, elle est fonction de la pureté d'alimentation du premier jet qui est très dépendante de la qualité de la matière première (betteraves);
  • 1.3 le préturbinage :
       pour corriger cette pureté lorsqu'elle est trop élevée, le procédé de préturbinage est classiquement utilisé. Ce procédé représente par rapport à une rentrée de mélasse en appareils à cuire ou en malaxeurs, l'avantage d'éviter le recyclage de non sucres et colorants préjudiciables à la qualité du sucre roux en raison des longs temps de séjour;
  • il consiste à prélever au cours du malaxage une proportion de masse cuite, d'en extraire les cristaux par centrifugation et de recycler le sirop de centrifugation (pseudo-mélasse) dans le reste de la masse cuite;
  • le prélèvement peut se faire à partir du malaxeur de coulée ou à partir du premier tiers des malaxeurs à un pourcentage calculé de manière à réduire la population de cristaux;
  • il est obligatoire de recycler la pseudo-mélasse du préturbinage désémulsionnée et dépourvue de micro cristaux : ceci implique un matériel de réchauffage et un dispositif de désémulsion (éventuellement sous vide);
  • 1.4 la masse cuite réchauffée en fin de malaxage est essorée sur centrifugeuses pour donner la mélasse finale et le sucre roux final;
  • ce sucre roux et celui issu du préturbinage sont recyclés sous forme de refonte dans le jet précédent le dernier jet;
  • il a généralement les caractéristiques suivantes : pureté 94 à 96 - coloration 3 500 à 4 500 ICUMSA;
  • pour produire du sucre blanc de haute pureté dans le premier jet, on peut utiliser l'affinage du sucre roux dernier jet;
  • l'affinage comprend le malaxage du sucre roux avec le sirop d'alimentation du dernier jet : cette phase s'appelle l'empâtage;
  • le magma ainsi obtenu est essoré sur centrifugeuse produisant un sucre roux affiné de haute pureté (P 98 à 99) et beaucoup moins coloré (1 000 à 1 200 ICUMSA);
  • le sirop produit à l'affinage est recyclé à l'alimentation du dernier jet.
    • Le brevet français n° 1368118 décrit un procédé de cristallisation consistant à prélever une partie de la masse cuite à la sortie d'un appareil à cuire, à lui faire subir une opération de turbinage et à réinjecter l'eau mère ainsi obtenue, au niveau de l'une des étapes de cristallisation. Ce procédé nécessite un turbinage supplémentaire d'une part, entraíne une déperdition d'énergie non mise à profit pour la cristallisation, d'autre part. Par ailleurs, en prélevant une part importante de la masse cuite on diminue la surface de cristallisation de la masse cuite restante qui est dirigée vers le malaxeur. De ce fait, l'eau mère réinjectée cristallise spontanément par refroidissement en donnant des grains parasites de faible grosseur qui passent à travers le tamis des centrifugeuses, ce qui réduit d'autant l'extraction en cristaux de l'ensemble du jet.
    Le brevet français n° 2 534 595 concerne un procédé de cristallisation d'un sirop de sucre consistant à faire subir au sirop une cuite continue ou discontinue de façon à obtenir une masse cuite et à soumettre la masse cuite à un malaxage continu sous vide puis à un turbinage permettant de séparer les cristaux de l'eau mère dite "égout pauvre" du jet de cristallisation considéré, caractérisé en ce que l'égout pauvre du jet de cristallisation considéré est en partie recyclé lors des étapes de malaxage sous vide. L'égout pauvre non recyclé est dirigé vers le jet suivant pour être cristallisé.
    Ce procédé tel que décrit est inapplicable au traitement du dernier jet de cristallisation, car le malaxage continu sous vide, à ce stade, est insuffisant pour obtenir l'épuisement suffisant de l'eau mère.
    De plus, cette eau mère est en dernier jet la mélasse finale dont le taux d'impureté interdit toute cristallisation dans un jet suivant.
    L'un des aspects de l'invention est de proposer un procédé de cristallisation qui permet d'obtenir les mêmes résultats d'épuisement de l'eau mère du dernier jet de cristallisation que les procédés classiques mais dans un temps de traitement sensiblement diminué de moitié.
    L'un des autres aspects de l'invention est également de fournir un dispositif permettant de réduire la dégradation du sucre, donc les pertes en saccharose, et d'améliorer la qualité du sucre blanc obtenu au premier jet.
    L'un des autres aspects de l'invention est de fournir un procédé de cristallisation permettant de supprimer un jet de cristallisation dans les procédés généraux en 4 jets ou 3 jets.
    L'un des autres aspects de l'invention est de fournir un procédé simplifié de cristallisation permettant un gain d'investissement en matériel et en besoin énergétique.
    L'invention a pour objet un procédé de cristallisation de sucre à partir d'une composition contenant du sucre et un taux de non sucre tel que la pureté de la composition soit d'environ 80 à environ 84, caractérisée en ce qu'il comprend un malaxage en continu sous vide de la susdite composition à l'aide d'un malaxeur continu sous vide en vue de cristalliser le sucre contenu dans la composition.
    La pureté est définie comme étant le pourcentage de saccharose dans les matières sèches.
    Selon un mode de réalisation avantageux, dans le procédé de l'invention, la composition, à la sortie du malaxeur continu sous vide est séparée en deux fractions, dans un rapport d'environ 0,66 à environ 1,22, et avantageusement en masse sensiblement égale, l'une des fractions étant traitée en façon à séparer le sucre de l'eau mère, l'eau mère étant encore désignée par pseudo-mélasse, laquelle est recyclée dans le malaxeur continu sous vide.
    Selon un autre mode de réalisation avantageux, le procédé de l'invention comprend les étapes suivantes :
    • à la sortie du malaxeur continu sous vide, on effectue la séparation de la composition en une première et une deuxième fraction, dans un rapport: deuxième fraction sur première fraction en poids, d'environ 0,66 à environ 1,22, notamment à l'aide de pompes,
    • on traite la première fraction de la masse cuite par des moyens permettant de continuer la cristallisation, par exemple par refroidissement, avantageusement dans des malaxeurs verticaux,
    • on soumet la deuxième fraction à une étape de préturbinage donnant d'une part du sucre préturbiné et d'autre part de la pseudo-mélasse, laquelle est recyclée dans le malaxeur continu sous vide.
    De façon avantageuse, dans le procédé de l'invention, le malaxage continu sous vide est effectué sous un vide compris d'environ 900 x 102 Pa à environ 920 x 102 Pa, correspondant à une température de la composition d'environ 65°C à environ 60°C, pendant une durée d'environ 2h30 à environ 4h, avantageusement pendant une durée d'environ 3 heures.
    Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé de cristallisation comporte plusieurs cristallisations successives, encore désignées par "jets", notamment 2, 3 ou 4 jets, et est caractérisé en ce que la susdite composition est une masse cuite du dernier jet de sucrerie dite "bas produits" contenant de l'eau, du sucre dissout, des non sucres et des cristaux de saccharose, laquelle composition provient avantageusement d'un sirop de sucre dit "égout" provenant du jet précédent le susdit dernier jet, lequel sirop de sucre est préalablement soumis à une opération de cuite continue ou discontinue.
    Par non sucre, on désigne les matières sèches autres que le saccharose.
    Par sucre dissout, on désigne le saccharose en solution dans l'eau mère de la composition.
    Par opération de cuite continue, on entend par exemple un dispositif permettant un grossissement en continu des cristaux de saccharose d'une composition contenant au préalable des petits cristaux. Ce dispositif appelé cuite continue fonctionne en continu sans vidange périodique.
    Pour fixer les idées, l'ouverture moyenne des cristaux avant l'opération de cuite est de 0,2 mm à 0,3 mm et à l'issue de l'opération de cuite, elle est de 0,5 mm à 0,6 mm.
    Par opération de cuite discontinue, on entend par exemple un dispositif permettant une formation de cristaux par ensemencement et ensuite un grossissement de ces cristaux. Ce dispositif appelé cuite discontinue fonctionne en discontinu avec vidange dès que la hauteur de la masse cuite dans l'appareil a atteint une valeur maximum (c'est-à-dire dès que l'appareil est plein).
    Dans le procédé de l'invention, la composition, notamment la masse cuite à l'entrée du malaxage continu sous vide présente les caractéristiques suivantes :
    • pourcentage en poids de matière sèche: 94 à 93,5;
    • pureté de la masse cuite: 80 à 84;
    • teneur en cristaux de saccharose : 37% à 40% en poids de la masse cuite;
    • pureté de l'eau mère : 67 à 70;
       et la composition, notamment la masse cuite, à la sortie du malaxage continu sous vide présente les caractéristiques suivantes :
    • pourcentage en poids de matière sèche: 94 à 93,5
    • pureté de la masse cuite: 76 à 79;
    • teneur en cristaux de saccharose : 30 à 35% en poids de la masse cuite;
    • pureté de l'eau mère : 63 à 65;
       l'augmentation en % en poids des cristaux entre l'entrée et la sortie du malaxeur sous vide étant d'environ 15% à environ 25°%.
    L'augmentation en poids des cristaux résulte essentiellement du grossissement des cristaux entrant dans le malaxeur continu sous vide; il y a en effet très peu ou pas de formation de nouveaux cristaux dans le malaxeur continu sous vide.
    Dans le procédé de l'invention, la température de la composition, notamment de la masse cuite à son entrée dans le malaxeur continu sous vide, est d'environ 75°C à environ 85°C, et à sa sortie présente une température d'environ 60°C à environ 65°C.
    Dans le procédé de l'invention, la pseudo-mélasse définie ci-dessus est soumise à un réchauffage avantageusement à une température d'environ 86°C à environ 88°C, puis cette susdite pseudo mélasse est ensuite réintroduite dans le malaxeur continu sous vide, en vue de réguler le pourcentage en poids de cristaux de la masse cuite traitée dans le malaxage continu sous vide, ce pourcentage étant avantageusement d'environ 30% à environ 35% en poids de la masse cuite (dans le malaxeur continu sous vide).
    Dans le procédé de l'invention, les deux pompes qui entraínent les deux fractions de la composition, notamment de la masse cuite régulent la hauteur de la masse cuite dans le malaxeur continu sous vide, le pourcentage de cristaux dans la masse cuite étant avantageusement régulé par le rapport des vitesses des deux pompes.
    Pour fixer les idées, et à titre non limitatif le rapport des débits des deux pompes est d'environ 0,66 à environ 1,22, notamment d'environ 1.
    Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, la composition, notamment dans la masse cuite, à la sortie des malaxeurs verticaux, on sépare d'une part la mélasse, notamment de pureté d'environ 58 à environ 62, et d'autre part le sucre roux, de coloration d'environ 3000 ICUMSA, notamment par turbinage, lequel sucre roux est soumis à un empâtage, notamment à l'aide d'égout, ayant avantageusement les caractéristiques suivantes :
    • pureté : 80 à 84;
    • pourcentage en poids de matière sèche: 78;
       et avantageusement à l'aide de sirop de sucre dit "égout" provenant du jet précédent le dernier jet, lequel égout est prélevé avant la cuite continue ou discontinue, ci-dessus définie.
    Dans le procédé de l'invention, le sucre provenant de l'empâtage est soumis à une étape d'affinage pour donner d'une part un sucre affiné de coloration d'environ 1000 à 1200 ICUMSA, et d'autre part un égout d'affinage d'un pourcentage en poids de matière sèche d'environ 80 et d'une pureté d'environ 81 à environ 82.
    Dans le procédé de l'invention, le sucre préturbiné défini ci-dessus, présentant notamment une coloration d'environ 1000 à environ 3000 ICUMSA :
    • soit est mélangé, avant empâtage, au sucre roux provenant de l'étape de turbinage définie précédemment,
    • soit est introduit dans le sucre affiné obtenu à l'issue de l'étape d'affinage définie ci-dessus.
    Dans le procédé de l'invention, le sucre affiné défini ci-dessus est additionné ou non de sucre préturbiné défini ci-dessus, est avantageusement refondu à l'aide de sirop de sucre de premier jet présentant les caractéristiques suivantes:
    • pourcentage en poids de matière sèche: 71;
    • pureté : 93 à 94;
       pour obtenir un sirop de sucre dit "sirop de refonte" présentant les caractéristiques suivantes:
    • pourcentage en poids de matière sèche: 74 à 75;
    • pureté : 93,5 à 94,5;
       ce sirop de refonte étant recyclé dans l'un des jets précédents le dernier jet, avantageusement dans le premier jet.
    De façon avantageuse, dans le procédé de l'invention, l'égout d'affinage défini ci-dessus est recyclé dans l'égout avant la cuite continue ou discontinue définie ci-dessus.
    L'invention concerne un dispositif de cristallisation d'un dernier jet de cristallisation, comportant :
    • un ou plusieurs malaxeurs cylindriques (6) comportant:
      • des moyens d'entrée (6a) de la masse cuite reliés à la sortie du malaxeur de coulée (4) et des moyens de sortie (6b, 6c) de la masse cuite, l'un des moyens de sortie de la masse cuite (6b) étant relié à des moyens de préturbinage (11), lesquels moyens de préturbinage donnent d'une part une pseudo-mélasse, et d'autre part du sucre turbiné,
      • des moyens d'entrée (6d) de la pseudo-mélasse reliant les moyens de sortie (11a) des moyens de préturbinage (11) pour recycler la pseudo-mélasse préalablement réchauffée par des moyens de réchauffement (14) dans le (les) malaxeur(s) cylindrique(s) (6).
    De façon avantageuse, le dispositif de cristallisation d'un dernier jet de cristallisation de l'invention, comporte :
    • un ou plusieurs malaxeurs cylindriques (6) comportant:
      • des moyens d'entrée (6a) de la masse cuite reliés à la sortie du malaxeur de coulée (4) et des moyens de sortie (6b, 6c) de la masse cuite, l'un des moyens de sortie de la masse cuite (6b) étant relié à des moyens de préturbinage (11), lesquels moyens de préturbinage donnent d'une part une pseudo-mélasse, et d'autre part du sucre turbiné,
      • des moyens d'entrée (6d) de la pseudo-mélasse reliant les moyens de sortie (11a) des moyens de préturbinage (11) pour recycler la pseudo-mélasse préalablement réchauffée par des moyens de réchauffement (14) dans le (les) malaxeur(s) cylindrique(s) (6);
    • un ou plusieurs malaxeurs verticaux (15, 16) comportant des moyens d'entrée (15a) reliés à des moyens de sortie de la masse cuite (6c), et des moyens de sortie (16a);
    • des moyens de turbinage (22) reliés aux moyens de sortie (16a) des malaxeurs verticaux.
    Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de cristallisation d'un dernier jet de cristallisation, comporte :
    • un bac à égout (20) contenant du sirop de sucre provenant du jet précédent la dernière cristallisation;
    • des moyens de cuite continue ou discontinue (2) reliés à une sortie (1) du bac à égout (20);
    • un malaxeur de coulée (4) relié à la sortie (3) des moyens de cuite continue ou discontinue (2);
    • un ou plusieurs malaxeurs cylindriques (6) comportant:
      • des moyens d'entrée (6a) de la masse cuite reliés à la sortie du malaxeur de coulée (4) et des moyens de sortie (6b, 6c) de la masse cuite, l'un des moyens de sortie de la masse cuite (6b) étant relié à des moyens de préturbinage (11), lesquels moyens de préturbinage donnent d'une part une pseudo-mélasse, et d'autre part du sucre turbiné,
      • des moyens d'entrée (6d) de la pseudo-mélasse reliant les moyens de sortie (11a) des moyens de préturbinage (11) pour recycler la pseudo-mélasse préalablement réchauffée par des moyens de réchauffement (14) dans le (les) malaxeur(s) cylindrique(s) (6);
    • un ou plusieurs malaxeurs verticaux (15, 16) comportant des moyens d'entrée (15a) reliés à des moyens de sortie de la masse cuite (6c), et des moyens de sortie (16a);
    • des moyens de turbinage (22) reliés aux moyens de sortie (16a) des malaxeurs verticaux;
    • des moyens d'empâtage (25) reliés aux moyens de turbinage (22), au bac à égout (20) et reliés éventuellement à la sortie correspondant au sucre préturbiné des moyens de préturbinage (11);
    • des moyens d'affinage (27) reliés aux moyens d'empâtage (25), la sortie des moyens d'affinage correspondant au sucre raffiné étant éventuellement reliées à la sortie correspondant au sucre préturbiné des moyens de préturbinage (11).
    Les caractéristiques de l'invention se situent essentiellement au niveau des phases et dispositifs 1-1, 1-2 et 1-3 décrits ci-dessus comme il résulte de l'exemple ci-après.
    La figure 1 représente de façon schématique un dispositif permettant de mettre en oeuvre l'invention.
    Exemple.
    Dans l'invention, le procédé de cristallisation rapide dans un appareil à cuire continu ou discontinu est associé au procédé de malaxage continu sous vide (MCSV) appliqué aux basses puretés 80-84 qui peut être réalisé en 1 ou 2 étages successifs.
    Un sirop de sucre 1 (pourcentage en poids de matière sèche = 78, pureté: 80 à 84) provenant du bac à égout 20 du jet précédent le dernier jet de cristallisation est introduit dans un appareil à cuire 2, en continu ou en discontinu, pour donner une masse cuite de bas produits.
    La masse cuite 3a sortant du malaxeur de coulée, si l'appareil à cuire est une cuite discontinue ou sortant directement de l'appareil à cuire si c'est une cuite continue, est extraite par une pompe et est dirigée vers un dispositif de malaxage continu sous vide 6, dont les caractéristiques sont les suivantes:
    • longueur: 3,2 m
    • diamètre: 1,4 m
    • volume total: 5 m3
    • puissance du moteur: 3 kW
    • vitesse de rotation de l'agitateur: 2 tours/mn.
    Les caractéristiques de la masse cuite 3a entrant dans le malaxeur continu sous vide sont les suivantes:
    • pourcentage en poids de matière sèche: 93,91
    • débit : 0,95 T/h
    • cristaux : 38,2% de la masse cuite soit 0,36 T/h
    • pureté de la masse cuite : 81,56
    • pureté de l'eau mère : 68,84
    • température de la masse cuite : 80°C.
    Le temps de séjour de la masse cuite dans le malaxeur continu sous vide est d'environ 3 heures.
    Dans le malaxeur continu sous vide, il se produit un abaissement de la température par auto évaporation sous vide en régime continu de l'eau dans la masse cuite.
    Ceci provoque une agitation efficace et permanente sur une épaisseur faible et uniforme de masse cuite, facteur d'accélération de vitesse de cristallisation.
    Le grossissement des cristaux est assuré par le recyclage par le bas et sur toute la longueur du malaxeur de la pseudo-mélasse réchauffée réalisant ainsi la fluidification de la masse cuite.
    La différence essentielle entre le malaxeur continu sous vide et les autres types de cristalliseurs est que le refroidissement se fait par auto évaporation et non pas par échange avec un fluide.
    Les caractéristiques de la masse cuite sortant du malaxeur 6 sont les suivantes:
    • pourcentage en poids de matière sèche: 93,19
    • débit : 1,29 T/h
    • cristaux : 35,2% de la masse cuite soit 0,45 T/h
    • pureté de la masse cuite : 77,21
    • pureté de l'eau mère : 63,34
    • température de la masse cuite : 65,5°C.
    Le rapport : poids de cristaux sortis/poids de cristaux entrés est de 1,25.
    A la sortie du malaxeur continu sous vide, il y a séparation de la masse cuite en deux fractions, sensiblement égale, 9 et 10, à l'aide des pompes 7 et 8.
    La fraction 9 est soumise à un préturbinage dans une turbine 11 pour séparer le sucre préturbiné 12 de la pseudo-mélasse 13 constituée d'eau mère, de sucre dissout et d'impuretés. Les caractéristiques de la pseudo-mélasse après réchauffage à travers un réchauffeur 14, sont les suivantes:
    • pourcentage en poids de matière sèche: 87,88
    • débit : 0,35 T/h
    • pureté : 64,78
    • température : 87,5°C.
    Le débit de masse cuite préturbinée est d'environ 0,53 T/h (repère 19), soit 41 % de la masse cuite sortante.
    La valeur du vide dans le malaxeur continu sous vide, en 18 est de 900 x102 Pa.
    Le "flash" produit à l'entrée du malaxeur continu sous vide assure en même temps la désémulsion de la pseudo-mélasse recyclée: son réchauffage 14 entraíne une cristallisation supplémentaire par son auto-évaporation rapide dans le malaxeur sous vide.
    Du fait du régime turbulent créé par l'entrée de la masse cuite et de la pseudo-mélasse réchauffée, il est possible d'ajuster le pourcentage de cristaux de la masse cuite sortie du MCSV à une valeur optimale pour obtenir un bon épuisement de la mélasse finale par la proportion et la répartition du recyclage de la pseudo-mélasse.
    La vitesse de cristallisation est 5 fois plus élevée que dans le procédé traditionnel avec un refroidissement de 15°C en 3 heures et un recyclage de pseudo-mélasse de 30-35% MC entrée.
    Une partie de la masse cuite 10 est dirigée vers les malaxeurs verticaux 15 et 16.
    Le débit de masse cuite vers les malaxeurs verticaux (repère 17) est de 0,76 T/h.
    La masse cuite sortie MCSV est ensuite traitée dans un malaxage classique, type vertical continu, tel que décrit précédemment, de durée réduite (20 à 25 heures) pour permettre d'atteindre le même épuisement de la mélasse finale que le schéma classique (pureté: 58 à 62).
    Le temps de séjour dans les malaxeurs verticaux est de 20 à 25 heures. La température de la masse cuite à la sortie des malaxeurs verticaux est de 45°C à 55°C (repère 21). La masse cuite subit un turbinage 22, pour donner de la mélasse 23 de pureté de 58 à 62, et du sucre roux 24, de coloration 3000 ICUMSA, lequel sucre roux est soumis à un empâtage dans un empâteur 25, à l'aide de sirop de sucre 26 provenant bu bac à égout 20.
    Le sucre préturbiné 12 peut être en partie mélangé au sucre roux avant l'opération d'empâtage.
    Après l'empâtage, le sucre est soumis à un affinage 27, à l'aide d'eau 28, pour donner un sucre affiné 29 de coloration 1 000 à 1 200 ICUMSA et un égout d'affinage 30, de pourcentage en poids de matière sèche de 80 et de pureté de 81 à 84, lequel est recyclé dans le bac à égout 20.
    Le sucre préturbiné 12 peut être en partie adjoint au sucre affiné 29.
    Le sucre affiné 29 est ensuite soumis à une refonte 31, de pourcentage en poids de matière sèche de 74 à 75 et de pureté 93,5 à 94,5, à l'aide de sirop de premier jet 32 (pourcentage en poids de matière sèche: 71; pureté: 93 à 94), puis le sirop 33 issu de la refonte est envoyé vers la cristallisation de premier jet.
    Le dispositif d'affinage tel que décrit ci-dessus peut être utilisé pour atteindre la production d'un sucre blanc de haute pureté dans le premier jet.
    On donne ci-après, certains des avantages auxquels l'invention permet d'aboutir.
    Le procédé et dispositif de cristallisation en dernier jet de sucrerie selon l'invention présente les avantages indiqués ci-après.
    Par l'introduction du procédé et dispositif de malaxage continu sous vide appliqué aux basses puretés, on réduit considérablement le temps de séjour dans l'atelier dernier jet tout en obtenant les mêmes résultats d'épuisement de la mélasse, soit au total 23 à 28 heures au lieu de 40 à 60 heures.
    Il en résulte une réduction des dimensions de matériel :
    • moins de malaxeurs refroidisseurs classiques par exemple du type vertical : soit 2 appareils au lieu de 4;
    • pas de dispositif de désémulsion de la pseudo-mélasse.
    Le procédé de cristallisation selon l'invention peut être qualifié de "cristallisation à froid". Il réduit considérablement tout phénomène de recoloration de masse cuite liée au temps de séjour par dégradation thermique et chimique.
    Ceci apparaít nettement dans les résultats concernant la coloration du sucre roux obtenu.
    Il en résulte donc moins de pertes en saccharose puisque les matières colorantes sont le résultat de la dégradation du sucre et une amélioration de la qualité du sucre blanc produit en premier jet.
    Du fait de l'amélioration sensible de la vitesse de cristallisation dans le procédé de l'invention, liée au dispositif de MCSV, le procédé peut s'appliquer à des puretés de sirop d'alimentation du dernier jet plus élevées tout en obtenant la pureté de masse cuite à la sortie optimale pour l'épuisement de la mélasse.
    Ce procédé permet donc à épuisement identique de la mélasse de supprimer un jet de cristallisation pour les schémas généraux en 4 jets ou 3 jets.
    Il en résulte dans ce cas un gain significatif d'investissement en matériel.
    Le schéma général de cristallisation ainsi simplifié permet un gain substantiel en besoin énergétique:
    • du fait de la suppression d'un jet;
    • d'une moindre utilisation d'eau au turbinage liée à l'amélioration de la qualité des produits. Pour fixer les idées, la quantité d'eau utilisée est réduite d'environ 50% par rapport à la quantité d'eau utilisée dans les procédés de l'art antérieur.

    Claims (13)

    1. Procédé de cristallisation de sucre à partir d'une composition contenant du sucre et un taux de non sucre tel que la pureté de la composition soit de 80 à 84, caractérisé en ce qu'il comprend :
      un malaxage en continu sous vide de la susdite composition à l'aide d'un malaxeur continu sous vide en vue de cristalliser le sucre contenu dans la composition,
      séparation de la composition, à la sortie du malaxeur continu sous vide, en une première et une deuxième fraction, dans un rapport : deuxième fraction sur première fraction en poids, de 0,66 à 1,22, notamment à l'aide de pompes,
      la première fraction de la masse cuite étant traitée par des moyens permettant de continuer la cristallisation, par exemple par refroidissement, avantageusement dans des malaxeurs verticaux,
      la deuxième fraction étant soumise à une étape de préturbinage donnant d'une part du sucre préturbiné et d'autre part de la pseudo-mélasse, laquelle est recyclée dans le malaxeur continu sous vide.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le malaxage continu sous vide est effectué sous un vide compris de 900 x 102 Pa à 920 x 102 Pa, correspondant à une température de la composition de 65°C à 60°C, pendant une durée de 2h30 à 4h, avantageusement pendant une durée d'environ 3 heures.
    3. Procédé de cristallisation selon l'une des revendications 1 ou 2, comportant plusieurs cristallisations successives, encore désignées par "jets", notamment 2, 3 ou 4 jets, caractérisé en ce que la susdite composition est une masse cuite du dernier jet de sucrerie dite "bas produits" contenant de l'eau, du sucre dissout, des non sucres et des cristaux de saccharose, laquelle composition provient avantageusement d'un sirop de sucre dit "égout" provenant du jet précédent le susdit dernier jet, lequel sirop de sucre est préalablement soumis à une opération de cuite continue ou discontinue.
    4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la composition, notamment la masse cuite à l'entrée du malaxage continu sous vide présente les caractéristiques suivantes :
      pourcentage en poids de matière sèche: 94 à 93,5;
      pureté de la masse cuite: 80 à 84;
      teneur en cristaux : 37% à 40% en poids de la masse cuite;
      pureté de l'eau mère : 67 à 70;
         et en ce que la composition, notamment la masse cuite, à la sortie du malaxage continu sous vide présente les caractéristiques suivantes :
      pourcentage en poids de matière sèche: 94 à 93,5 ;
      pureté de la masse cuite: 76 à 79;
      teneur en cristaux : 30 à 35% en poids de la masse cuite;
      pureté de l'eau mère : 63 à 65;
         l'augmentation en % en poids des cristaux entre l'entrée et la sortie du malaxeur sous vide étant de 15% à 25°%.
    5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la température de la composition, notamment de la masse cuite à son entrée dans le malaxeur continu sous vide, est de 75°C à 85°C, et à sa sortie présente une température de 60°C à 65°C.
    6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pseudo-mélasse est soumise à un réchauffage avantageusement à une température de 86°C à 88°C, la susdite pseudo mélasse étant ensuite réintroduite dans le malaxeur continu sous vide, en vue de réguler le pourcentage en poids de cristaux de la masse cuite traitée dans le malaxage continu sous vide, ce pourcentage étant avantageusement de 30% à 35% en poids de la masse cuite.
    7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux pompes qui entraínent les deux fractions de la composition, notamment de la masse cuite régulent la hauteur de la masse cuite dans le malaxeur continu sous vide, le pourcentage de cristaux dans la masse cuite étant avantageusement régulé par le rapport des vitesses des deux pompes.
    8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans la composition, notamment dans la masse cuite, à la sortie des malaxeurs verticaux, on sépare d'une part la mélasse, notamment de pureté de 58 à 62, et d'autre part le sucre roux, de coloration de 3000 ICUMSA, notamment par turbinage, lequel sucre roux est soumis à un empâtage, notamment à l'aide d'égout, ayant avantageusement les caractéristiques suivantes :
      pureté : 80 à 84;
      pourcentage en poids de matière sèche: 78;
         et avantageusement à l'aide de sirop de sucre dit "égout" provenant du jet précédent le dernier jet, lequel égout est prélevé avant la cuite continue ou discontinue, définie à la revendication 3.
    9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le sucre provenant de l'empâtage est soumis à une étape d'affinage pour donner d'une part un sucre de coloration de 1000 à 1200 ICUMSA, et d'autre part un égout d'affinage d'un pourcentage en poids de matière sèche de 80 et d'une pureté de 81 à 82.
    10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le sucre préturbiné, présentant notamment une coloration de 1000 à 3000 ICUMSA :
      soit est mélangé, avant empâtage, au sucre roux provenant de l'étape de turbinage définie à la revendication 8,
      soit est introduit dans le sucre affiné obtenu à l'issue de l'étape d'affinage selon la revendication 9.
    11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le sucre affiné, additionné ou non de sucre préturbiné défini à la revendication 1, est avantageusement refondu à l'aide de sirop de sucre de premier jet présentant les caractéristiques suivantes:
      pourcentage en poids de matière sèche: 71;
      pureté : 93 à 94;
         pour obtenir un sirop de sucre dit "sirop de refonte" présentant les caractéristiques suivantes:
      pourcentage en poids de matière sèche: 74 à 75;
      pureté : 93,5 à 94,5;
         ce sirop de refonte étant recyclé dans l'un des jets précédents le dernier jet, avantageusement dans le premier jet.
    12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'égout d'affinage est recyclé dans l'égout avant la cuite continue ou discontinue définie à la revendication 3.
    13. Dispositif de cristallisation d'un dernier jet de cristallisation pour la mise en oeuvre d'un procédé de cristallisation de sucre à partir d'une composition contenant du sucre et un taux de non sucre tel que la pureté de la composition soit de 80 à 84, comprenant un malaxage en continu sous vide de la susdite composition à l'aide d'un malaxeur continu sous vide en vue de cristalliser le sucre contenu dans la composition,
         ledit dispositif comportant
      un bac à égout (20) contenant du sirop de sucre provenant du jet précédent la dernière cristallisation;
      des moyens de cuite continue ou discontinue (2) reliés à une sortie (1) du bac à égout (20);
      un malaxeur de coulée (4) relié à la sortie (3) des moyens de cuite continue ou discontinue (2);
      un ou plusieurs malaxeurs cylindriques (6) comportant:
      des moyens d'entrée (6a) de la masse cuite reliés à la sortie du malaxeur de coulée (4) et des moyens de sortie (6b, 6c) de la masse cuite, l'un des moyens de sortie de la masse cuite (6b) étant relié à des moyens de préturbinage (11), lesquels moyens de préturbinage donnent d'une part une pseudo-mélasse, et d'autre part du sucre turbiné,
      des moyens d'entrée (6d) de la pseudo-mélasse reliant les moyens de sortie (11a) des moyens de préturbinage (11) pour recycler la pseudo-mélasse préalablement réchauffée par des moyens de réchauffement (14) dans le (les) malaxeur(s) cylindrique(s) (6);
      un ou plusieurs malaxeurs verticaux (15, 16) comportant des moyens d'entrée (15a) reliés à des moyens de sortie de la masse cuite (6c), et des moyens de sortie (16a);
      des moyens de turbinage (22) reliés aux moyens de sortie (16a) des malaxeurs verticaux;
      des moyens d'empâtage (25) reliés aux moyens de turbinage (22), au bac à égout (20) et reliés éventuellement à la sortie correspondant au sucre préturbiné des moyens de préturbinage (11);
      des moyens d'affinage (27) reliés aux moyens d'empâtage (25), la sortie des moyens d'affinage correspondant au sucre raffiné étant éventuellement reliées à la sortie correspondant au sucre préturbiné des moyens de préturbinage (11).
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