WO1995025576A1 - Procede de traitement en continu de liquides industriels du domaine agro-alimentaire par filtration sans intermittence - Google Patents

Procede de traitement en continu de liquides industriels du domaine agro-alimentaire par filtration sans intermittence Download PDF

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WO1995025576A1
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    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00—Purification of sugar juices
    • C13B20/16—Purification of sugar juices by physical means, e.g. osmosis or filtration

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous treatment of industrial liquids in the agrifood sector by intermittent filtration with automatic renewal of the filtering medium.
  • this process brings significant improvements.
  • DIFFUSION obviously contains sugar, but also many other organic elements such as lipids, proteins, starch, saponins, (etc.), which will prevent concentration and crystallization sugar in the following industrial operations. It is to remove all these disturbing elements that the diffusion juice (A), commonly called green juice, goes through a stage called PURIFICATION. It is briefly recalled on the diagram of the classic purification process on page n ° 16.
  • This juice called limed juice
  • This juice is heated by hot water against the current in exchangers (4) then by steam in tubular heaters (5); the limed juice is homogenized in a tank (6), then sent to a carbonating boiler (8) by a premixer (7).
  • the operation, called 1st CARBONATION allows, by contact with carbon dioxide, to precipitate the lime milk in calcium carbonate.
  • a pump constantly fills a feed tank (11) located high up, the role of which is to supply filtration devices (12), called 1st filters, from which it leaves, on the one hand a phase very concentrated in calcium carbonate: sludge (B), and on the other hand, a filtrate called JU FILTER OF 1st CARBONATION or JF1 (F).
  • filtration devices (12) called 1st filters, from which it leaves, on the one hand a phase very concentrated in calcium carbonate: sludge (B), and on the other hand, a filtrate called JU FILTER OF 1st CARBONATION or JF1 (F).
  • the first sludge is sent itself from a tank (13), on rotary canvas filters (14) operating under vacuum (15, 16, 17, 18). It produces an extremely concentrated carbonate phase.
  • the filtered juice 1 is then reheated by hot water in countercurrent in exchangers (21), then remixed with carbon dioxide.
  • JT2 cloudy 2nd carbonation juice
  • the JT2 is itself sent on filters (25)
  • This filtrate contains approximately 14 to 15g of sugar per 100ml and free mineral ions, with a preponderance of calcium ions provided by the lime milk and not having been precipitated by the two carbonation operations.
  • the second sludge is recycled from a tank (26) either into first sludge, or limed juice, or in JTl.
  • a tank (26) either into first sludge, or limed juice, or in JTl.
  • Each of these recycling poses problems: in 1st and JTl sludge, 2nd sludge brings an undesired dilution because they increase the flow rate of liquid-solid mixture to be treated in filtration and risk in case of non control of the parameters of the 'purification (plant start-up phase or thawing beet processing) to clog up the filtration capacity concerned.
  • the recycling of the 2nd sludge into limed juice brings about a concentration of fine particles of calcium carbonate, which is undesirable since it causes deposits on the exchangers through which the limed juice passes to be heated to the appropriate temperature in order to ensure the optimum yield of the carbonation.
  • the filtered juice 2 is then sent for decalcification and then for evaporation.
  • the filtration devices commonly used for 1st and 2nd filtration operations are designed identically and. differ only by different filter surfaces and different filter media. They are in the form of a cylindrical tank with a truncated bottom. They are fitted at the top with a cover.
  • the filter media are fabrics, often based on polyamides, covering, like socks, wire mesh frames. These frames are suspended and fixed in the cylindrical tank so that the connection allowing the exit of the filtered juice out of the frame is made in a central collector located outside the cylindrical tank. These frames are removable provided that the filters are stopped and the cover removed.
  • connection nut loosens the connection nut from the frame to the outlet manifold, repeats this operation as many times as there are frames, then slings all of the frames on a hoist and ensures the lifting of the whole. together and takes off the cloths. It is necessary to remember that the juices are at around 80 ° C and that the fabrics during disassembly are full of cakes: the working conditions are therefore appalling.
  • This dismantling operation lasts between one and two hours and is repeated approximately every two to three days depending on the filterability of the juices, which very much depends on the purification settings, which are themselves difficult to stabilize because the composition of the juices greens depends on the terroir in which the beets are grown, the time spent by the beets above ground since uprooting and the sanitary state of these: for example, previously frozen beets, during thawing, can cause a blockage of filtration if certain purification adjustment points are not followed very precisely and rigorously.
  • the filters are supplied with cloudy juice (1st or 2nd) from the top or from the bottom of the cylindrical tank, depending on the manufacturer, and this at one, two, or more points. filter from above, ensures at the same time as filtration, settling of the heaviest particles.
  • the juice passes through the canvas, then the grid and joins the central collector for juice filtered by a pipe fitted with a valve.
  • This valve makes it possible, in the event of drilling of the fabric, to avoid the passage of the juice. It is obvious that this requires rigorous monitoring in production, all the heavier the higher the number of filters. The higher the number of filters, the higher the capacity of the plant, and in the event of difficult conditions.
  • the sludge comes out from the bottom of the filter, i.e. through the tip of the cone.
  • a valve controlled by a servo motor, controlled by a timer opens for a given time between two treatment times. Again, the setting is sharp: if the opening is too short, or if the time between two openings is too long, the filter quickly fills with sludge, no longer does a good job and ends up being so clogged that it may become impossible to dismantle the frames.
  • the air mattress constantly present under the lid, leads to the possibility of infections with leuconostoc or various microorganisms, which are frequent in sugar factories as soon as there are dead spots with air.
  • the circuit used by the candle cleaning liquid is the same as that of the filtered juice and sludge. Any error or malfunction of the valves connecting these circuits to those of cleaning can cause serious incidents related to the passage of acid in basic elements containing a precipitate of calcium carbonate. During cleaning, the filter is stopped for production. There is therefore a need, here too, for more filters than the simple necessity linked to a homogeneity of production. Finally, the complexity of manufacturing candles makes it expensive to maintain and operate such a device.
  • Patent application No. 2005887 incorporates candle filtration but consists of fitting it with a canvas: we return to frame filtration with its drawbacks. Furthermore, the annular collector being common to all the candles, it is impossible to isolate it in the event of a canvas being pierced.
  • Patent applications Nos. 2140389 and 2464736 resume filtration by plates but all of the frames are rotated by an important mechanism and pass successively in compartments where there is filtration, cleaning of the sediment, evacuation of the latter at compressed air.
  • Patent application No. 2140389 corresponds to a suction of the liquid through the frames by vacuum, which means upstream the existence of heavy and complex equipment such as vacuum pump, extraction tank, expansion tank, droplet separation pot, condenser (15 meters high minimum), etc.
  • the vacuum brings such a constraint, that the patent proposes a system to avoid breaking of the cakes, extremely fragile and delicate to implement, and of which maintenance costs are extremely high.
  • Patent n ° 2464736 ensures a caking of the cakes with compressed air.
  • Our inventive method consists in putting a filtration device replacing devices 12 and 25 (see diagram of the classic purification process on page n ° 16) avoiding the constraints described above, thanks to the automatic advance of the filtering medium. depending on the degree of filterability of the juices to be treated.
  • the filtration apparatus is in the form of a horizontal and parallelepipedic tank (1), the length, width and height of which depend on the nature of the product to be treated, the flow and filterability. As an indication, such devices can reach 2m wide, 3m high, and 20m long.
  • Spacers (2) constituted by "U” irons, located at the top and at one third of the height of the filter, ensure the rigidity of the assembly.
  • the bottom of the tank consists of three parts: a frame (16), a filtered juice compartment (17), and a grid support (18). (see drawings 1/2 FIG 1 and 2 and 2/2 FIG 3).
  • the frame (16) is formed by two longitudinal "I” irons and a series of transverse “U” irons welded to the previous ones.
  • the filter rests on this frame, which avoids premature wear of the bottom plate due to the stagnation on the ground of various liquids from cleaning, overflows, or condensation.
  • the bottom of the tank is formed by the filtered juice compartment (17) delimited by the bottom plate and a series of "U” irons (18), transverse, welded on horizontal angles, themselves welded on the sides of the tank (see plate 2/2).
  • the filtered juice compartment (17) has a height of approximately 60 to 80 cm and is accessible when stationary by inspection hatches (13). They are used during the annual inspection visit of the appliance and are sized according to the standards in force.
  • the filtering medium paper or fabric
  • the filtering medium is in the form of a roll (4), and is placed at the rear of the filter on a suitable support. It is driven by a scraping system
  • This scraping system consists of a series of scrapers (7), mounted between two link chains. Rollers (19) are mounted at each end of the scrapers, the travel in the width direction is limited by the sides of the chain links, the axis of the roller being the same as that of the squeegee and that of the link chain.
  • the rollers roll on raceways (20) made up of two flat bars: a first flat iron is welded on the side of the tank, a second is fixed on the first, which allows a quick change in case of wear after a few years.
  • the travel of the roller is limited in height by an angle (10), which can be either welded or screwed onto a welded plate itself on the sides of the filter. This angle iron acts as a raceway in the areas where the chains rise (see page 12, line 30) /.
  • the chains are driven by conventional oil cakes, linked together by a shaft whose movement is ensured by a gear motor (6).
  • the chains are tensioned by a system of oil cakes (21), mounted on a shaft similar to the first and located at the rear of the filter, slightly in front and lower than the roll of the filtering medium.
  • the drive system (6) can operate either continuously or discontinuously.
  • a pressure switch (15) measures the pressure upstream and downstream of the grid; a comparison is established with respect to a setpoint; as soon as the measurement exceeds the setpoint, the scraping system starts and ensures the advance of a portion of new filter media. The length of this portion is adjusted using a timer controlling the operating time of the control system.
  • the renewal of the media is therefore done directly from an industrial measurement of the degree of filterability of the juices: if the degree of filterability is high, the pressure difference upstream / downstream of the grid will change slowly over time and the consumption of filtering media will be low; if, on the other hand, the degree of filterability is low, the pressure difference upstream / downstream of the grid will change quickly and the consumption of filter media will be high. But in no case will the plant be slowed down or stopped due to filtration problems caused by start-ups, by the processing of thawed beets, or any simply by improper adjustment of the purification parameters.
  • the filtering medium advances each time only by a part of the total length over which the juice is filtered. This avoids the significant passage of elements in suspension in the filtered juice which inevitably occurs with the usual techniques when there is restarting of a freshly washed filter media filter: the clarity of the filtered juice will be better.
  • the return (8) of the scraping system is ensured by the rolling of the rollers on their raceway (9), formed by angles screwed onto an intermediate plate itself welded to the side of the tank.
  • the rise angle (11) of the scraping system depends on the solidity of the filter medium and the type of liquid filtered. It has been fixed, for information only, at 45 ° on figure n ° l of plate n ° l / 2
  • the used filter medium, and the cake of solid elements separated from the liquid-solid phase fall through a chute (22) into any container suitable for receiving the waste.
  • a chute On the sides of the tank are arranged, on the inside, and at certain points, flat sheets, whose purpose is to ensure correct guiding and tensioning of the chains. These devices depend on the fields of application in which the filter is used.
  • the roll of filter media is changed as follows: the operator unrolls the end of the previous roll, removes his cardboard box, and puts the new roll which he staples at the end of the old roll. The operation is very fast.
  • the filtered juice is sucked by pumps (not shown) from a suction box (12).
  • This level can be constant and ensured, either by overflow with return to the cloudy juice tank (case applied in cloudy juice 1: see diagram of the classic purification process on page n ° 16 devices 10 and 11), or regulated to from a level sensor acting on a control valve downstream of the cloudy juice pump (case applied in cloudy juice 2: see diagram of the classic purification process on page n ° 16 device 24).
  • the renewal of the liquid to be filtered according to a high level will minimize the surfaces in contact with the air on which condensation occurs and will thus avoid the risks of development of microorganisms, always to be feared in the juice processing industries. sweet.
  • This filtration process does not have rapid wear elements such as gaskets or mechanically fragile flexible elements which can cause a production stop. Maintenance, thus limited to that usual of a motor-reducer, and the annual verification of the chains and raceways of the scraping assembly, is simple and inexpensive.
  • this process unlike that described by other patents, uses neither vacuum nor compressed air in any stage of the filtration cycle whatsoever.
  • This saves a condenser, a device about fifteen meters high by three meters in diameter (at the top), vacuum pumps whose performance often depends on external factors such as the temperature of the water in the liquid rings, and a series of droplet separating tanks intended to avoid sugar losses, these droplets coming from the self-evaporation of the juices (temperature equal to 80 ° C.). See apparatus 15/16/17/18 for rotary foam filters in the diagram of the classic purification process on page n ° 16.
  • space a filter by replacing twelve, the space saving can be estimated at a factor of 10.
  • Fi11ration of the first sludge elimination of rotary vacuum filters (device n ° 14 on diagram of the classic process of purification page n ° 16) and their appendices very expensive in operation and maintenance (devices n ° 15, 16, 17, 18 on the same diagram page n ° 16)

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Abstract

Procédé de traitement en continu de liquides industriels du domaine agro-alimentaire, notamment pour le traitement des jus troubles de 1ère et de 2ème carbonatation en sucrerie de betteraves, par filtration sans intermittence, horizontale, à renouvellement automatique du média filtrant. Ce procédé assure un traitement des jus troubles de sucrerie sans abaissement de cadence de l'usine dans les cas de réglagles difficiles de l'épuration (betteraves dégelées, démarrages). Il supprime les arrêts dus aux nettoyages des médias filtrants et assure une production de jus filtrés de qualité accrue tout en réduisant les temps de surveillance et de maintenance. Les autres domaines d'application possibles sont: traitement des boues de première et de sirop en sucrerie de betteraves, traitement des jus d'épuration et sirops en sucrerie de cannes, traitement des moûts en brasserie, traitement des eaux boueuses en industrie de traitement des eaux.

Description

Procédé de traitement en continu de liquides industriels du domaine aαro-alimentaire par filtration sans intermittence.
L'invention concerne un procédé de traitement en continu de liquides industriels du domaine agro¬ alimentaire par filtration sans intermittence à renouvellement automatique du média filtrant .Notamment pour le traitement des jus troubles de première et de deuxième carbonatation obtenus lors de l'opération appelée épuration dans l'industrie sucrière de la betterave, ce procédé apporte des améliorations importantes.
Il est nécessaire de rappeler l'état actuel du process de l'épuration utilisé en sucrerie de betteraves.
Le jus provenant de l'opération précédente appelée DIFFUSION contient bien évidemment du sucre, mais également beaucoup d'autres éléments organiques tels des lipides, des protéines, de l'amidon, des saponines, (etc), qui empêcheront la concentration et la cristallisation du sucre dans les opérations industrielles suivantes. C'est pour enlever tous ces éléments perturbateurs que le jus de diffusion (A) ,appelé couramment jus vert, passe par une étape appelée EPURATION. Elle est rappellée brièvement sur le schéma du process classique de l'épuration en page n°16.
De façon synthétique, il s'agit de mélanger progressivement le jus vert avec du lait de chaux
(C) dans une série de trois appareils:prémélangeur (1) , préchauleur (2) , chauleur (3) jusqu'à obtention d'un Ph de 12 à 13,5: le lait de chaux se fixe sur les molécules organiques indésirables, mais pas sur les molécules de sucre solubles, elles, dans l'eau. Ce jus, appelé jus chaulé, est réchauffé par de l'eau chaude à contre-courant dans des échangeurs (4) puis par de la vapeur dans des réchauffeurs tubulaires (5) ; le jus chaulé est homogénéisé dans un bac (6), puis envoyé dans une chaudière à carbonater (8) par un prémélangeur (7) .L'opération, appelée CARBONATATION DE 1ère, permet, par contact avec du gaz carbonique, de précipiter le lait de chaux en carbonate de calcium.
Le carbonate de calcium, substance solide, entoure littéralement les molécules organiques indésirables, permettant ainsi leur élimination par filtration. Le jus alors obtenu, appelé jus trouble de première carbonatation, ou JT1 (E) , passe par un bac de stabilisation, (10) .
Une pompe remplit en permanence un bac d'alimentation (11) situé en hauteur, dont le rôle est d'alimenter des appareils de filtration (12), appelés filtres de 1ère, desquels il sort, d'une part une phase très concentrée en carbonate de calcium: les BOUES DE lére(B), et d'autre part, un filtrat appelé JUS FILTRE DE 1ère CARBONATATION ou JF1 (F) .
Les boues de 1ère sont envoyées elles-mêmes à partir d'un bac (13), sur des filtres rotatifs à toile (14) fonctionnant sous vide (15, 16, 17, 18) .Il produit une phase extrêmement concentrée en carbonate de calcium sous forme de gâteaux appelés ECUMES et un filtrat appelé PETIT JUS dont une partie sert à fabriquer le lait de chaux en diluant de la pierre à chaux cuite, 1 ' autre partie étant recyclée dans le bac à jus filtré 1 (20) .
Le jus filtré 1 est ensuite réchauffée par de l'eau chaude à contré-courant dans des échangeurs (21) , puis remélangée avec du gaz carbonique
(opération appelée carbonatation de 2ème) dans une chaudière à carbonater (22),-on obtient du jus trouble de 2ème carbonatation (JT2), envoyé dans un bac de stabilisation (24) .
Le fait de doubler l'opération de carbonatation de 1ère permet d'éliminer les molécules organo- carboniques indésirables les plus fines.
Le JT2 est lui-même envoyé sur des filtres (25)
(opération appelée FILTRATION DE 2ème) dont il sort une phase liquide concentrée en carbonates de calcium, appelées BOUES DE 2ème (D),beaucoup moins dense que celle obtenue en filtration de 1ère, et un filtrat (G) .
Ce filtrat contient environ 14 à 15g de sucre pour 100ml et des ions minéraux libres, avec une prépondérance d'ions calcium apportés par le lait de chaux et n'ayant pas été précipités par les deux opérations de carbonatation.
Selon les sucreries, les boues de deuxième sont recyclées à partir d'un bac (26) soit en boues de première, soit en jus chaulé, soit en JTl. Chacun de ces recyclages pose des problèmes: en boues de 1ère et en JTl, les boues de 2ème amènent une dilution non souhaitée car elles augmentent le débit de mélange liquide-solide à traiter en filtration et risquent en cas de non maitrise des paramètres de l'épuration (phase de démarrage de l'usine ou de traitement de betteraves dégelées) d'engorger la capacité de filtration concernée.
Le recyclage des boues de 2ème en jus chaulé amène une concentration en fines particules de carbonate de calcium non souhaitée car provoquant des dépots sur les échangeurs dans lesquels passe le jus chaulé pour être réchauffé à la température adéquate afin d'assurer le rendement optimum de la carbonatation. Le jus filtré 2 est ensuite envoyé en décalcification puis en évaporation.
Les appareils de filtration couramment utilisés pour les opérations de 1ère et de 2ème filtration (appareils 12 et 25: voir schéma du process classique de l'épuration page n°16) sont conçus de façon identique et. ne diffèrent que par des surfaces filtrantes et des finesses de médias filtrants différentes. Ils se présentent sous la forme de bac cylindrique dont le fond est tronquonique. Ils sont munis en partie supérieure d'un couvercle .Les médias filtrants sont des tissus, souvent à base de polyamides, recouvrants à la façon de chaussettes des cadres métalliques grillagés. Ces cadres sont suspendus et fixés dans le bac cylindrique de telle façon que la connexion permettant la sortie du jus filtré hors du cadre se fasse dans un collecteur central situé hors du bac cylindrique. Ces cadres sont démontables à condition que les filtres soient arrêtés et le couvercle démonté. Un opérateur desserre 1 'écrou de connexion du cadre au collecteur de sortie, répète cette opération autant de fois qu'il y a de cadres, puis élingue l'ensemble des cadres sur un palan et assure la levée du tout.Il redépose ensuite cette ensemble et assure le déshabillage des toiles. Il est nécessaire de rappeler que les jus sont à environ 80°C et que les toiles lors du démontage sont pleines de gâteaux: les conditions de travail sont donc épouvantables.
Une fois les toiles enlevées, elles sont rapidement nettoyées à l'eau chaude pour enlever les boues restant collées et mises, soit dans un bain d'acide chlorhydrique dilué, soit dans une machine à laver utilisant également l'acide chlorhydrique dilué comme produit de nettoyage.
Cette opération de démontage dure entre une et deux heures et se renouvelle à peu près tous les deux à trois jours en fonction de la filtrabilité des jus qui dépend beaucoup des réglages de l'épuration, difficiles eux-mêmes à stabiliser car la composition des jus verts dépend du terroir dans lequel sont cultivées les betteraves, du temps passé par les betteraves hors de terre depuis l'arrachage et de l'état sanitaire de celles-ci: par exemple, des betteraves préalablement gelées, en cours de dégel, peuvent provoquer un blocage de la filtration si certains points de réglage de l'épuration ne sont pas suivis de façon très pointue et rigoureuse.
En cours de fonctionnement, les filtres sont alimentés en jus trouble (de 1ère ou de 2ème) par le haut ou par le bas du bac cylindrique selon les constructeurs, et ce en un, deux, ou plusieurs points.Le fait d'alimenter le filtre par le haut, permet d'assurer en même temps qu'une filtration, une décantation des particules les plus lourdes.
Pour chaque cadre, le jus passe à travers la toile, puis la grille et rejoint le collecteur central à jus filtré par une tuyauterie munie d'une vanne. Cette vanne permet, en cas de perçage de la toile, d'éviter le passage du jus. Il est évident que cela nécessite une surveillance rigoureuse en production, d'autant plus lourde que le nombre de filtre est plus élevé. Or, le nombre de filtre est d'autant plus élevé que la capacité de l'usine est importante, et, en cas de conditions difficiles
(traitement de betteraves dégelées) , le nombre de filtres à l'arrêt augmente rapidement, au point que cet atelier devienne le point bouchon de l'usine. A titre indicatif, pour une usine de 16000t/j de betteraves, une filtration de 1ère possède 12 filtres, et une filtration de 2ème en possède 7.
Si, en conditions normales, 10 filtres sur 12 fonctionnent, cela peut passer à 7 ou 8 lors de conditions difficiles: il s'ensuit que l'usine doit diminuer sa production à cause de la filtration.
Par ailleurs, lors des démarrages de filtre avec des toiles neuves ou propres, beaucoup de carbonate de calcium passe en jus filtré, ce qui est néfaste pour la suite des opérations, surtout si cela se produit en filtration de 2ème. Là encore, il est nécessaire d'assurer une surveillance stricte afin d'orienter les premiers filtrats dans les recyclages mentionnés plus haut.
Enfin, les boues sortent par le bas du filtre, c'est à dire par la pointe du cône. Une vanne commandée par servo-moteur, piloté par minuterie, s'ouvre pendant un temps donné entre deux durées de traitement. Là encore, le réglage est pointu: si l'ouverture est trop courte, ou si la durée entre deux ouvertures est trop longue, le filtre se remplit rapidement de boues, ne fait plus un travail correct et finit par être tellement colmaté qu'il peut devenir impossible d'assurer le démontage des cadres .
Inversement, si l'ouverture est trop longue, ou si la durée entre deux ouvertures est trop courte, du jus trouble va dans les boues, les recyclages sont trop importants et les éléments filtrant les boues de première sont surchargés.
Pour éviter tous les inconvénients cités ci- dessus, quelques demandes de brevets ont été déposées par le passé: toutefois, elles présentent toutes de gros défauts liés au fait que le média filtrant n'est jamais renouvelle de façon automatique.
La demande n°1437727 fait état d'une filtration par bougies. Par rapport au système utilisé industriellement, les cadres à poches en toile sont remplacés par des bougies. Le décolmatage de celles-ci s'effectue par un choc de pression du à des ouvertures/fermetures programmées de vannes adéquates et à la détente d'air comprimé préalablement maintenu sous pression au niveau du couvercle.
Plusieurs défauts sont condamnables sur ce type d'appareil: les bougies sont longues et seulement maintenues par leur point haut sur une plaque; il s'ensuit que, lors de la détente brutale de l'air, beaucoup d'entre elles doivent casser juste en dessous de la plaque.
Le matelas d'air, constamment présent sous le couvercle, amène des possibilités d'infections par leuconostoc ou micro-organismes divers, fréquentes en sucrerie dès qu'il y a présence de points morts avec air.
Le circuit utilisé par le liquide de nettoyage des bougies est le même que celui du jus filtré et des boues. Toute erreur ou mauvais fonctionnement des vannes reliant ces circuits à ceux du nettoyage peuvent provoquer de graves incidents liés au passage d'acide dans des éléments basiques contenant un précipité de carbonate de calcium. Lors du nettoyage, le filtre est arrêté pour la production. Il y a donc besoin, là aussi, de plus de filtres que la simple nécessité liée à une homogénéité de production. Enfin, la complexité de fabrication des bougies rend coûteux la maintenance et l'exploitation d'un tel appareil. La demande de brevet n°2005887 reprend la filtration par bougies mais consiste à chausser celle-ci avec une toile: on revient à la filtration à cadres avec ses inconvénients. Par ailleurs, le collecteur annulaire étant commun à toutes les bougies, il est impossible de l'isoler en cas de percement d'une toile.
Ces systèmes de filtration par bougies ne permettent pas de s'adapter aux variations de filtrabilité des jus dus à des traitements de type de betteraves différentes.
Les demandes de brevets n°2140389 et 2464736 reprennent la filtration par plaques mais l'ensemble des cadres est mis en rotation par une mécanique importante et passent successivement dans des compartiments où il y a filtration, nettoyage du sédiment, évacuation de celui-ci au moyen d'air comprimé.
La demande de brevet n°2140389 correspond à une aspiration du liquide à travers les cadres par vide, ce qui signifie en amont l'existence d'un matériel lourd et complexe tels que pompe à vide, ballon d'extraction, ballon de détente, pot de séparation de goutelettes, condenseur (15 mètres de haut minimum) , etc...Le vide apporte une telle contrainte, que le brevet propose un système pour éviter une rupture des gâteaux, extrêmement fragile et délicat à mettre en oeuvre, et dont les frais de maintenance sont extrêmement élevés. Le brevet n°2464736 assure un débatissage des gâteaux à 1 'air comprimé.
Nous revenons aux mêmes problèmes que ceux décrits plus haut: infections des jus par micro¬ organismes, impossibilité d'isolement d'un élément en cas de rupture du média filtrant, obligation d'arrêter le filtre pour nettoyage dès que sa capacité filtrante diminue et non adaptabilité à des changements de réglages des paramètres de 1 ' épuration.
Ces deux procédés ne permettent pas, eux non plus, d' adapter la filtration aux différents types de betteraves à traiter.
Notre procédé d'invention consiste à mettre un appareil de filtration remplaçant les appareils 12 et 25 (voir schéma du process classique de l'épuration page n°16) évitant les contraintes décrites ci-dessus, grâce à l'avance automatique du média filtrant en fonction du degré de filtrabilité des jus à traiter.
Plus précisément, l'appareil de filtration, décrit sur la figure n°l, se présente sous la forme d'un bac horizontal et parallèlépipédique(1) , dont les longueur, largeur et hauteur dépendent de la nature du produit à traiter, du débit et de la filtrabilité. A titre indicatif, de tels appareils peuvent atteindre 2m de large, 3m de haut, et 20m de long.
Des entretoises (2), constituées par des fers "U", situés en haut et au tiers de la hauteur du filtre, assurent la rigidité de l'ensemble. Le fond du bac est constitué de trois parties: un châssis (16), un compartiment de jus filtré (17) , et un support de grille (18) . (voir dessins 1/2 FIG 1 et 2 et 2/2 FIG 3) .
Le châssis (16) est formé de deux fers "I" longitudinaux et d'une série de fers "U" transversaux soudés aux précédents. Le filtre repose sur ce châssis, ce qui permet d'éviter une usure prématurée de la tôle de fond due à la stagnation sur le sol de liquides divers provenant de nettoyages, de débordements, ou de condensa ions. Le bas du bac est constitué par le compartiment de jus filtré (17) délimité par la tôle de fond et une série de fers "U" (18), transversaux, soudés sur des cornières horizontales, elles-mêmes soudées sur les flancs du bac (voir planche 2/2) . Le pas
/'des fers "U" transversaux correspondent aux
'longueurs des grilles de filtration (3), qui y sont vissées dessus de façon jointive.
Le compartiment de jus filtré (17) a une hauteur d'environ 60 à 80 cm et est accessible à l'arrêt par des trappes de visite (13) .Elles sont utilisées lors de la visite annuelle de vérification de l'appareil et sont dimensionnées suivant les normes en vigueur. Le média filtrant (papier ou tissu) , se présente sous forme de rouleau (4), et se met en place à l'arrière du filtre sur un support adapté. Il est entrainé par un système de raclage
(5) , qui assure son placage contre les grilles d'une part, son entraînement et sa tension d'autres parts.
Ce système de raclage est constitué par une série de râcleurs (7), montés entre deux chaînes à maillons. A chaque extrémité des râcleurs sont montés des galets (19) dont le débattement dans le sens de la largeur est limité par les flancs des maillons de la chaine, l'axe du galet étant le même que celui de la raclette et que celui du maillon de la chaîne. Les galets roulent sur des chemins de roulement (20) constitués de deux fers plats: un premier fer plat est soudé sur le flanc du bac, un deuxième est fixé sur le premier, ce qui permet un changement rapide en cas d'usure après quelques années. Le débattement du galet est limité en hauteur par une cornière (10), qui peut être, soit soudée, soit vissée sur une plaque soudée elle-même sur les flancs du filtre. Cette cornière fait office de chemin de roulement dans les zones où les chaînes s'élèvent (voir page 12, ligne 30)/.
Les chaînes sont entraînées par des tourteaux classiques, reliés entre eux par un arbre dont le mouvement est assuré par un moto-réducteur (6) . La tension des chaînes est réalisée par un système de tourteaux (21), montés sur un arbre semblable au premier et situé à l'arrière du filtre, légèrement devant et plus bas que le rouleau du média filtrant.
Le système d'entraînement (6) peut fonctionner, soit de façon continue,- soit de façon discontinue. Dans ce dernier cas, un manostat (15) mesure la pression amont et aval de la grille; une comparaison est établie par rapport à une consigne; dès que la mesure est supérieure à la consigne, le système de raclage démarre et assure l'avance d'une portion de média filtrant neuf. Le réglage de la longueur de cette portion se fait à partir d'une minuterie commandant la durée de fonctionnement du système de commande.
Le renouvellement du média se fait donc directement à partir d'une mesure industrielle du degré de filtrabilité des jus: si le degré de filtrabilité est fort, la différence de pression amont/aval grille évoluera lentement dans le temps et la consommation de média filtrant sera faible; si, par contre, le degré de filtrabilité est faible, la différence de pression amont/aval grille évoluera vite et la consommation de média filtrant sera élevée. Mais en aucun cas l'usine ne sera ralentie ou arrêtée suite à des problèmes de filtration engendrés par des démarrages, par le traitement de betteraves dégelées, ou tout simplement par un mauvais réglage des paramètres de 1 'épuration.
Par ailleurs, le média filtrant n'avance à chaque fois que d'une partie de la longueur totale sur laquelle le jus est filtré. Cela évite le passage important d'éléments en suspension dans le jus filtré qui se produit inévitablement avec les techniques habituelles quand il y a redémarrage d'un filtre à média filtrant fraîchement lavé: la limpidité du jus filtré sera meilleure.
Notre système implique une élimination totale des arrêts: il s'agit donc bien d'une filtration continue sans intermittence. En particulier, les arrêts dus aux nettoyages, impliquant des manipulations de produits chauds et dangeureux, ainsi que d'éléments mécaniques lourds, sont définitivement supprimés. La simplicité de conduite assure une surveillance réduite au strict minimum (épaisseur du rouleau de média filtrant), ce qui permet l'affectation du personnel à des tâches plus plus enrichissantes.
Le retour (8) du système de raclage est assuré par le roulement des galets sur leur chemin de roulement (9), constitué par des cornières vissées sur une plaque intermédiaire elle-même soudée sur le flanc du bac. L'angle de montée (11) du système de raclage dépend de la solidité du média filtrant et du type de liquide filtré. Il a été fixé, seulement à titre indicatif, à 45° sur la figure n°l de la planche n°l/2
Le média filtrant usagé, et le gâteau d'éléments solides séparés de la phase liquide- solide tombent par une goulotte (22) dans n'importe quel conteneur adapté à la réception des déchets. Sur les flancs de la cuve, sont disposés, côté intérieur, et en certains points, des tôles planes, dont le but est d'assurer un guidage et une tension correcte des chaînes. Ces dispositifs sont fonction des domaines d'application dans lesquels est utilisé le filtre. Le changement du rouleau de média filtrant s'effectue de la façon suivante: l'opérateur déroule la fin du rouleau précédent, enlève son carton d'enroulement, et met le nouveau rouleau qu'il agrafe à la fin de l'ancien rouleau. L'opération est très rapide.
Le jus filtré est aspiré par des pompes (non représentées) à partir d'un caisson d'aspiration (12) .
Afin d'assurer un rendement optimal de l'installation, il est conseillé de fonctionner avec un niveau haut (14) . Ce niveau peut être constant et assuré, soit par trop-plein avec retour au bac de jus trouble (cas appliqué en jus trouble 1: voir schéma du process classique de l'épuration page n°16 appareils 10 et 11) , soit régulé à partir d'un capteur de niveau agissant sur une vanne de régulation en aval de la pompe à jus trouble (cas appliqué en jus trouble 2 : voir schéma du process classique de l'épuration page n°16 appareil 24) . Le renouvellement du liquide à filtrer suivant un niveau haut va minimiser les surfaces au contact de l'air sur lesquelles se produit de la condensation et va ainsi éviter les risques de développement de micro-organismes, toujours à craindre dans les industries de traitement de jus sucrés.
Ce procédé de filtration ne possède pas d'éléments à usure rapide tels joints d'étanchéité ou éléments souples mécaniquement fragiles qui puissent engendrer un arrêt de fabrication. La maintenance, ainsi limitée à celle habituelle d'un moto-réducteur, et à la vérification annuelle des chaînes et chemins de roulements de l'ensemble de raclage, est simple et peu coûteuse.
Par ailleurs, ce procédé, contrairement à celui décrit par d'autres brevets, n'utilise ni vide, ni air comprimé, dans quelque étape du cycle de filtration que ce soit. Cela économise un condenseur, appareil d'environ quinze mètres de haut sur trois mètres de diamètre (dans la partie supérieure), des pompes à vide dont le rendement dépend souvent de facteurs extérieurs tels que la température de l'eau des anneaux liquides, et une série de bacs séparateurs de goutelettes destinés à éviter les pertes de sucre , ces goutelettes provenants de 1 ' auto-évaporation des jus (température égale à 80°c) . Voir appareils 15/16/17/18 des filtres rotatifs à écumes du schéma du process classique de l'épuration page n°16.
La seule utilisation possible d'air comprimé consiste en un branchement d'une boucle de régulation pneumatique à partir du capteur de différence de pression. Ce débit, égal à celui d'un actionneur de vanne, est totalement négligeable comparé à celui utilisé par l'installation décrite sur la demande de brevet n°1437727.
En résumé, ce procédé de filtration apporte, dans ce domaine d'application particulier, des économies:
*d' investissements : un seul de ces filtres doit , pour reprendre l'exemple d'une usine de 16000 tonnes de betteraves par jour, remplacer douze filtres en filtration de première et sept filtres en filtration de deuxième.
*de place: un filtre en remplaçant douze, le gain de place peut-être estimé à un facteur 10.
*d'exploitation: -surveillance simplifiée, réduite au minimum.
-nettoyages supprimés.
-manipulations de produits chauds et dangeureux supprimés. -arrêts et ralentissements dus aux variations de la filtrabilité des produits supprimés.
-absence d'installations annexes telles que : production de vide, de vapeur ou d'air comprimé
*de maintenance: pas d'éléments à usure rapide. D'autres applications en industries sucrières sont envisageables:
1°) Fi11ration des boues de première: suppression des filtres rotatifs sous vide (appareil n°14 sur schéma du process classique de l'épuration page n°16) et de leurs annexes très coûteuses en exploitation et maintenance (appareils n°15, 16, 17, 18 sur le même schéma page n°16)
2°) Filtration des sirops: elle est faite actuellement par d'énormes filtres-presses à débatissage manuel.
Ce procédé peut même être utilisé dans d'autres domaines de 1 'agro-alimentaire:
1°)Filtration des jus d'épuration et des sirops en industrie sucrière de canne à sucre. 2°)Filtration des moûts en brasserie.
3°)Filtration des boues dans les industries de traitement des eaux.
Il sera reconnu par les spécialistes versés en la matière que de nombreuses variantes et modifications peuvent être apportées au procédé sans sortir du cadre de l'invention, laquelle est définie par les revendications qui suivent (page n°17) : SCHEMA DU PROCESS CLASSIQUE DE L'EPURATION
Figure imgf000018_0001

Claims

-REVENDICATIONS-
1) Procédé de traitement en continu, par filtration sans intermittence à travers un média filtrant, de liquides industriels agro-alimentaires du type de jus d'épuration traités en sucrerie, contenant des éléments solides, caractérisé par le renouvellement automatique d'un média filtrant consommable, en fonction de la filtrabilité des jus à traiter, dans une unité de filtration horizontale, où le liquide à traiter est pompé, de façon connue en soi, à travers le média filtrant.
2)Appareil, pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication n°l, caractérisé en ce que l'unité de filtration est constituée par un bac horizontal (1) , dont la rigidité est assurée par des entretoises (2 ) situées environ au tiers de la hauteur et en haut de l'appareil, le bac(l) possédant en son fond une série de grilles jointives (3) , fixées sur de fers d'appui (18) eux- mêmes solidaires des flancs du bac, le fond du bac constituant le compartiment à jus filtré (17) possédant un caisson(12) , à partir duquel ce jus est pompé, et en ce que l'alimentation en média filtrant s'effectue à partir de rouleaux(4) par entraînement au moyen d'un système de raclage (5) .
3)Appareil selon la revendication n°2 caractérisé en ce que le système de raclage (5) est constitué par une série de râcleurs (7), sur l'axe des extrémités desquels sont montés des galets (19), dont l'axe est identique également à celui des maillons d'une chaîne d' entraînement, les galets roulant, côté grilles, sur des chemins de roulement (20) et, côté supérieur du filtre, sur des chemins de roulement (9 ) , ce système de raclage étant entrainé par des chaînes au moyen de tourteaux fixés aux extrémités d'un arbre entrainé lui-même par un moto-réducteur (6) , la tension des chaînes étant assurée par, d'une part un arbre mené, muni de tourteaux(21) , semblable à l'arbre menant, et situé à l'arrière du filtre devant et légèrement plus bas que le rouleau de média filtrant (4), et, d'autre part, par des guides en tôle soudés, situés dans le bac(l), et disposés de façon adéquate selon les liquides à traiter, ce système d' entraînement (6) étant situé sur le haut, à l'avant du filtre; le système de raclage (5) étant guidé sur l'avant de l'appareil par le fond du bac dont 1 ' inclinaison (11) dépend de la solidité du média et du type de liquide à filtrer.
4)Appareil selon la revendication n°3 , caractérisé par un démarrage automatique commandé à partir d'un manostat(15) captant la pression en amont et en aval de l'ensemble média filtrant (4) et grille(3), la durée d'avancement de ce système de raclage étant commandée par une minuterie, dont le réglage dépend du type de jus à traiter et du niveau de qualité du jus filtré que l'on veut obtenir.
5) Procédé de filtration selon revendication n°l, caractérisé par son application en sucrerie de betteraves pour le traitement des jus troubles de première et de deuxième carbonatation.
6) Procédé de filtration selon revendication n°l, caractérisé par son application en sucrerie de betteraves pour le traitement des boues de première carbonatation et pour celui des sirops.
7) Procédé de filtration selon revendication n°l, caractérisé par son application en sucrerie de cannes pour le traitement de liquides comparables à ceux cités en sucrerie de betteraves: jus de première et de deuxième carbonatation, boues de première carbonatation, sirop. 8) Procédé de filtration selon revendication n°l, caractérisé par son application pour le traitement de tous produits de 1 ' industrie agro¬ alimentaire tels que: -Filtration des moûts en brasserie,
-Filtration des boues dans les industries de traitement des eaux.
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