<Desc/Clms Page number 1>
" Procédé nouveau de cuite en graine en sucrerie et en raffinerie."
La présente invention est relative à un procède nouveau de grainage et de conduite de la cuite en sucrerie et en raffinerie de sucre. On sait que le terme "grainage" désigne l'opération qui consiste à provoquer dans'le sein d'un sirop concentré la naissance d'un certain nombre de
<Desc/Clms Page number 2>
cristaux d'abord microscopiques quigrossissent ensuite par l'effet de l'évaporation d'une part et d'autre part grâce à l'addition progressive, dans la masse en ébulition, de nouvelles quantités de sirop qui viennent se concentrer à leur tour et servent, suivant l'expression consacrée, à nourrir les cristaux qui se sont formés au moment du grainage, jusqu'à ce qu'ils aient atteint la grosseur requise pour satisfaire aux exigences commerciales.
La grosseur des cristaux obtenus dépend du nombre de cristaux formés au début de l'opération : moins ce nombre est grand et plus les cristaux sont gros, et inversement. Telle est la méthode actuelle de cuisson. Lorsque la masse .,cuite ainsi obtenue a atteint un certain volume, on la coule soit dans des moules où elle durcit en se refroidissant (formes à pain, moules à ta- blettes, bacs cristalliseurs, etc...), soit dans des appareils malaxeurs dans lesquels, la masse gardant une plasticité plus ou moins grande, les cristaux continuent à se développer aux dépens de l'eau mère, suivant le processus connu sous le nom de cristallisation en mouvement.
Apres un temps de séjour plus ou moins long dans les malaxeurs, la masse cuite est envoyée soit dans les turbines centrifuges, soit dans les bacs filtrant (appelés aussi nutsches) pour la séparation de l'eau mère et le lavage des cristaux.
Depuis longtemps on a cherché à améliorer, dans les appareils à cuire, la circulation de la masse cuite en ajoutant des organes mécaniques, tur- bines rotatives à ailettes placées dans le milieu de l'appareil ou pompes placées extérieurement pour aspirer la masse cuite au bas de l'appareil et pour
<Desc/Clms Page number 3>
la refouler à la partie supérieure, tubes d'injec- tion d'air, de gaz ou de vapeur, dans le bas de l'appareil pour brasser la masse cuite, faisceaux tubulaires en mouvement dans la masse, etc...: l'appareil à cuire devenait ainsi dans une certaine mesure une sorte de malaxeur.
De la même manière et parallèlement, on a été amené à compliquer les appareils malaxeurs.
Ceux-ci, formés à l'origine d'une simple cuve fixe ouverte avec, à l'intérieur, des organes mécaniques pétrisseurs, ont été par la suite pourvus d'organes destinés à activer le refroidissement (tubes mobiles dans le sein de la masse cuite, soit sous forme de serpentins, soit sous forme de faisceaux tubulaires) ruissellement d'eau sur les parois extérieures, etc... On a fait aussi des malaxeurs sous forme de cuves cylindriques fixes et closes dans lesquelles on peut faire régner le vide.
Enfin,'on a présenté sous le nom'de "cuiseurs cristalliseurs" des appa- reils cylindriques tournant autour de leur axe, pourvus d'un système de tubes dans lesquels peuvent circuler soit de l'eau froide, soit de l'eau chaude, soit de la vapeur, pendant que l'espace restant li- bre au-dessus de la masse cuite est, par un dispo- sitif approprié, tenu en communication avec le con- denseur barométrique ou avec une pompe à air humide.
L'appareil ainsi réalisé devient donc un véritable appareil à cuire tout en restant un malaxeur cris- talliseur;
Mais, malgré tous ces efforts, et surtout en ce qui concerne les cuites riches, les deux opé- rations de la cuite proprement dite et du refroidis- sement de la masse cuite sont demeurées jusqu'à ce
<Desc/Clms Page number 4>
jour deux phases bien distinctes de la fabrication.
La première est toujours une opération délicate nécessitant la présence permanente d'un spécialiste appelé "cuiseur" dont le travail est un peu celui d'un artiste possédant certaines qualités de dis- cernement, de doigté, une vue excellente, beaucoup de pratique et surtout une attention soutenue, une vigilance de tous les instants pour obtenir dans son pied de cuite la quantité de grains la plus convenable et pour éviter ensuite, au cours des introductions successives de sirop qu'il opère pour remplir son appareil, la formation de nouveaux cristaux, enfin, pour s'efforcer de refondre par des injections d'eau ou de sirops légérs les nuages de grains fous q'il s'en forme malgré lyi. Chacun sait combien est délicate la question du recrute- ment et du dressage des cuiseurs.
Des écoles spé- ciales ont été créées dans ce but dans certains pays. Dans d'autres pays où toutes les opérations de la sucrerie sont confiées à des indigènes quel- conques, on choisit au contraire comme cuiseurs des hommes d'une autre race et d'une culture supé- rieure.
En ce qui concerne les cuites de bas produits et plus particulièrement les cuites de mélasse, on a pendant longtemps simplifié le tra- vail du cuiseur en réduisant la cuite proprement dite à une simple concentration des sirops, que l'on coule ainsi concentrés et avant toute forma- tion de cristaux soit dans de simples bacs, soit dans des malaxeurs, où le grain se forme tout seul et grossit sous l'effet d'un refroidissement plus ou moins lent, 0'est ce que l'on appelle la cuite au filet. Mais le système, quoique limité aux cui- tes les plus pauvres, est depuis longtemps de plus
<Desc/Clms Page number 5>
en plus abandonné.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet de faire, avec les cuites les plus riches quelque chose qui n'est pas sans ana- logie avec le travail des cuites pauvres au filet, mais en diffère cependant d'une manière tout à fait nette. Ce procédé permet aussi de faire dans le même appareil la cristallisation totale des cuites riches, depuis la naissance du grain jusqu'à son complet développement dans une masse complètement refroidie et préparée pour le turbinage.
Il permet de réaliser des chutes inconnues jusqu'à ce jour entre la pureté du sirop initial et la pureté de l'égoût de turbinage, et cela en évitant d'une manière absolue la re-cuisson des égoûts de turbi- nage, de telle manière qu'au lieu d'avoir comme aujourd'hui, dans une sucrerie, une série d'égoûts de puretés plus ou moins étagées et ayant tous subi les effets regrettables de cuissons successives, on a uniquement un égoût de pureté basse et sensible- ment constante et que l'on peut appeler uh "égoût vierge de cuite vierge". Un autre résultat très important obtenu par ce procédé est la possibilité d'éviter les rentrées d'eau dans l'appareil à cuire qui sont de pratique si courante pour refondre les grains fous dont le cuiseur n'a pas su éviter la formation.
Tout fabricant de sucre connaît malheu- reusement les inconvénients de ces rentrées d'eau, tant au point de vue de la consommation de vapeur qu'à celui du rendement des appareils et aussi de la qualité du travail. Enfin, le procédé ici décrit simplifie à tel point les détails de la cuisson que cette opération perd complètement son caractère délicat et minutieux nécessitant l'intervention
<Desc/Clms Page number 6>
constante d'un, spécialiste particulièrement doué et entraîné. N'importe quel ouvrier peut être initié rapidement à la pratique de ce procédé. Ce n'est plus un art, mais bien une opération indus- trielle aussi mécanique, aussi automatique que n'importe laquelle des autres opérations de la su- crerie.
Le procédé objet de l'invention est mis en oeuvre de la manière suivante :
Dans un appareil du type déjà connu sous le nom de cuiseur-cristalliseur rotatif (c'est-à-dire dans un appareil constitué essentiellement par une enveloppe de forme cylindrique, cylindre-conique ou prismatique tournant autour de son axe et pour- vue d'un système de tubes où peuvent circuler de l'eau froide, de l'eau chaude ou de la vapeur en- veloppe pourvue aussi d'une prise de vide fixe d'un diamètre convenable, de canalisations pour l'intro- duction des sirops, et d'ouvertures pour la vidange de la masse cuite), on introduit non plus, comme on le faisait jusqu'à ce jour, de la masse cuite préalablement préparée dans un appareil à cuire ordinaire, mais bien du sirop à cuire, par exemple, en sucrerie,
du sirop vierge (c'est-à-dire du sirop provenant de la concentration du jus de canne ou de betterave), soit que ce sirop sorte directement se l'appareil à évaporer, soit qu'en sortant du multiple effet il ait passé par un concentrateur pour gagner un degré Brix plus élevé. Naturellement on pourra à cet effet utiliser comme concentrateur les appareils à cuire actuels.
Mais il est entendu que c'est du sirop non grainé que l'on introduit dans le cuiseur cris-
<Desc/Clms Page number 7>
talliseur. Et la quantité ainsi introduite n'est plus, comme avec les procédés connus dans l'appa- reil à cuire, une petite quantité servant à cons- tituer un pied de cuite, mais bien la quantité totale destinée à conposer la cuite complète. Ce sirop plus ou moins dense ayant été ainsi intro- duit dans le cuiseur cristalliseur, on en continue la concentration dans le vide en chauffant à la vapeur ou à l'eau chaude de manière à atteindre un certain degré Brix que l'expérience a appris à déterminer comme convenable pour obtenir la quantité de cristaux et, par conséquent, la gros- seur finale de grains que l'on désire suivant les exigences commerciales.
Le degré Brix est contrô- lé exactement par le moyen d'échantillons préle- vés par un robinet ad hoc placé sur le corps de l'appareil. En même temps que le degré Brix aug; mente, la température s'élève également. Lorsque le Brix désiré, est obtenu, ce qui n'est pas une question d'appréciation personnelle, mais ce qui peut être déterminé et contrôlé par dosage fait au laboratoire, on forme l'arrivée de vapeur (ou d'eau) de chauffage, et on laisse'le vide ouvert. Par l'effet du vide, l'évaporation se continue, et la température (qui est toujours plus ou moins en avance sur le vide) baisse da quelques degrés, ce, qui est suffisant pour provoquer le grainage dans toute la masse.
(Dans le cas où la température ne serait pas en avance sur le vide comme il a été dit plus haut et où la baisse de température ne se produirait pas assez vite, on pourra provoquer le refroidissement et forcer le grainage en faisant circuler pendant quelques instants de l'eau plus ou moins froide dans
<Desc/Clms Page number 8>
les tubes). D'une manière ou de l'autre/, du fait de ce refroidissement, le grainage s'est opéré.
Il n'y a plus alors qu'à reprendre l'évaporation en ouvrant à nouveau la soupape de vapeur. Les cristaux grossissent rapidement et on atteint d'une manière progressive et continue le Brix élevé qui est nécessaire pour assurer un épuisement profond de l'eau mère. Il n'est nullement nécessaire, comme dans la conduite habituelle de la cuite, d'in- troduire dans l'appareil des charges successives de sirop. On a dès le début aspiré la charge totale et il n'y a plus rien à faire que de laisser l'évapora- tion se poursuivre.
On voit déjà apparaître la différence essentielle qui existe entre ce procédé de cuisson et ce que l'on connaît jusqu'à ce jour sous le nom de cuite au filet. En effet, dans la cuite au filet ordinaire, on pousse du premier coup la concentra- tion du sirop jusqu'au degré Brix final de la masse cuite. Au contraire, dans le nouveau procédé fai- sant l'objet de l'invention, on opère la concen- tration en deux phases bien distinctes . d'abord on réalise le degré Brix que l'on juge le plus convenable pour obtenir la quantité de grain (c'est- à-dire la grosseur des cristaux) désirable ; puis, une fois ce grain formé, on reprend la concentra- tion et on la pousse jusqu'au degré Brix que l'on juge le plus convenable pour réaliser les plus fortes chutes de pureté de l'eau mère (égout).
L'expérience a montré en effet que pour une nature déterminée de sirops, il y a une corrélation étroite et directe entre le degré Brix et le nombre de grains. A un Brix plus élevé correspond un nombre de grains plus grand et, par suite, en fin de travail,
<Desc/Clms Page number 9>
des grains plus petite. Il a été constaté également que le degré Brix qui convient pratiquement pour obtenir la grosseur du grain nécessaire pour les besoins commerciaux est très inférieur à celui qui convient pour un bon épuisement.
L'expérience montre aussi chaque jour que dans les appareils à cuire ordinaires fixes on est dans l'impossibilité d'atteindre avec des cuites riches des degrés Brix très élevés,pprce que la masse cuite se prend en masse dans les serpentins et dans les faisceaux tubulaires, ce qui rend impossible la vidange de l'appareil.
Au contraire, dans un cuiseur-cristalliseur rota- tif, on peut, sans aucun inconvénient, pousser la concentration beaucoup:plus loin. Cette cir- constance permet de réaliser des épuisements in- connus jusqu'à ce jour, et cela sans qu'il soit nécessaire, comme dans la pratique actuelle, de recuire les égouts de turbinage, c'est-à-dire de faire ce que l'on appelle "de la circulation d'égouts". On poussera donc la concentration du sirop vierge pur jusqu'à un degré Brix très élevé.
A ce moment, on arrêtera le chauffage, puis après cela seulement on commencera à introduire dans la masse chaude et concentrée une certaine quantité d'égout de turbinage provenant des cuites précé- dentes. En même temps, on commencera le refroidis- sement en faisant circuler de l'eau froide dans les tubes. Grâce à la disposition même de ces tubes dans l'appareil, la dilution des égoûts dans la masse cuite chaude et très concentrée se fait très rapidement. Grâce à l'énorme concentration réa- lisée, les cristaux de la masse cuite sont très rap- prochés les uns des autres, ce qui rend pratiquement impossible toute formation nouvelle de cristaux.
<Desc/Clms Page number 10>
Grâce aussi à cette énorme concentration, la den- sité de l'eau-mère est très élevée, même lorsqu'on a ajouté à la masse cuite des quantités importantes d'égoûts provenant des cuites précédentes (égoûts pauvres, égoûts mixtes, ou égoûts riches de turbinage) à la condition, bien entendu, que ces égoût n'aient pas été dilués avec de l'eau. L'expérience montre que les égoûts provenant de masses cuites ainsi travaillées contiennent fort peu de grains fins (contrairement à ce qui a lieu pour les égoûts pro- venant de masses cuites turbinées chaudes ou tra- vaillées à la manière habituelle). Il n'y a donc aucun inconvénient à rentrer ces égoûts dans le cuiseur-cristalliseur tels qu'ils sortent des tur- bines.
On a pu, par le travail indiqué ci-dessus, réaliser des chutes de pureté très considérables (le double environ des chutes habituelles) permet- tant d'arriver à la mélasse en deux jets seulement - au lieu de trois et quatre dans le travail habituel.
Il est clair aussi que les égoûts allant ainsi aux cuites de mélasse se trouvent dans un état-, bien plus favorable pour un bon épuisement parce que ces égoûts n'ont subi aucune re-cuisson. Ce sont des "égoûts vierges de cuites vierges".
Bien des modifications de détail peuvent évidemment être apportées au procedé ci-dessus dé- crit. Par exemple, on pourra, si on le veut, ajouter du sirop vierge dans la masse cuite après le grainage.
Mais une telle addition, qui n'est nullement indispen- sable, n'empêchera pas l'opération ainsi modifiée de rentrer dans le cadre de la présente invention.
Il en serait de même si, après avoir ren- tré des égoûts après complète concentration de la
<Desc/Clms Page number 11>
masse cuite, on jugerait à propos de refaire un appoint de concentration. Cela n'empêcherait nulle- ment l'opération ainsi modifiée de relever de la présente invention.
D'ailleurs, cette concentration consécu- tive à la rentrée des égoûts sera nécessaire et logique dans les cuites destinées à donner de la mêlasse à évacuer. Il faudra aussi dans ce cas aug- menter la proportion des égoûts rentrée, de manière à abaisser davantage la pureté moyenne de la masse cuite finale.
Il est clair, sans qu'il soit nécessaire d'insister sur les détails, que le procédé décrit ci-dessus est applicable en raffinerie de sucre, aussi bien pour les cuites de raffiné que pour les cuites de bas produits.