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PROCEDE POUR EXTRAIRE ET/OU ELIMINER DIVERSES MATIERES DE LIQUIDES, ET
PRODUIT OBTENU PAR CE PROCEDE.
La présente invention est relative à des perfectionnements au procédé pour extraire et/ou éliminer la cire, les gommes, les fibres, les colloïdes et d'autres impuretés de liquides, en particulier de jus de canne à sucre, ainsi qu'au produit obtenu par ce procédé.
L'invention concerne spécifiquement la purification de liquides contenant de la cire, des gommes, des fibres, des colloïdes et d'autres impuretés et a pour objet principal un procédé,' qui en même temps qu'il réalise, de manière très efficace, la clarification de liquides contenant lesdites impuretés, effectue aussi l'extraction et l'élimination de ces im- puretés sous forme d'un sous-produit, qui, en raison de,sa teneur en cire et autres composants et de la facilité avec laquelle la séparation subséquen- te de ces autres composants peut être effectuée, possède une 'grande valeur commerciale
La présente invention convient particulièrement au traitement de liquides en général et plus particulièrement encore au traitement de jus ¯de sucre,
qui ont été soumis préalablement à une clarification partielle en .vue d'en éliminer les substances ou impuretés, dont le poids spécifique est tel qu'elles tendent à se sédimenter pendant la clarification. Ceci revient à dire que, bien que ce ne soit en aucune manière indispensable, les résul- tats optima sont obtenus avec le présent procédé, lorsqu'il est appliqué à des liquides comportant comme impuretés, des matières tellement légères que, lorsque le liquide, les contenant, est traité suivant la présente invention, lesdites impuretés montent à la surface du liquide, où elles forment un banc d'écume, qui flotte à la surface du liquidée
Le présent procédé comporte 'l'injection ou l'inclusion d'air, d'un ou plusieurs gaz ou de mélanges de ceux-ci dans le liquide' à traiter ;
la quantité d'air ou de gaz injecté étant telle- que; lorsque, plus tard, le liquide est chauffé dans un récipient ou réservoir approprié ; cet air, ce gaz
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ces gaz ou le mélange de ceux-ci entraînes dans le liquide s'élèvent dans celui-ci sous la forme de petites bulles, qui entraînent avec elles les im- puretés susmentionnées. En atteignant la surface du 'liquide, ces impuretés s'agglomèrent de manière à former un véritable banc d'écume, qui flotte à la surface du liquide.
Une particularité très essentielle de la présente invention, qui peut être considérée comme la particularité la plus importante de celle-ci, à savoir celle qui permet d'appliquer le procédé de manière continue, sans que les impuretés contenues dans le liquide soient admises à se déposer au fond de réservoir de traitement ou de chauffage, réside dans le fait que la température du liquide traversant le réservoir de manière continue croît de manière graduelle et continue de l'endroit où il pénètre dans le réservoir jusqu'à l'endroit où il quitte le réservoir, en sorte qu'on obtient un gra- dient de température, dont le point maximum se situe exactement à l'endroit où le liquide est prêt à quitter le réservoir. Cette particularité est entiè- rement nouvelle.
Jusqu'à présent, le chauffage du liquide s'effectuait sans aucune considération pour l'établissement d'un gradient de température. Dans le procédé suivant la présente invention, ce gradient de température est ca- pital. L'agitation du liquide à l'endroit et au voisinage de l'endroit où il entre dans le réservoir de chauffage empêche la matière en suspension de se déposer.
Toutefois, à mesure que le liquide pénètre plus avant dans le réservoir, en d'autres mots à mesure que le liquide approche de la sortie, cette agitation diminue graduellement, en sorte que la matière en suspension la plus lourde a tendance à se déposer au fond du réservoir, mais; en même temps, il se produit un accroissement graduel de la température du liquide, en sorte que l'air, le gaz ou les gaz entraînés dans le liquide s'élèvent plus rapidement vers la surface, à tel point que toutes les matières en sus- pension, qu'elles soient légères ou lourdes, sont entraînées à la surface du liquide où elles s'agglomèrent avec l'écume.
Antérieurement,la séparation de l'écume du liquide clair, sur lequel elle flotte, se faisait par des ouvertures de débordement ménagées à la partie supérieure du réservoir de chauffage, en sorte que le courant induit dans le liquide, à l'intérieur du réservoir, par l'entrée continuelle de liquide, amenait la masse de liquide à circuler de l'orifice d'entrée à l'orifice de sortie et, lorsque l'écume flottant sur ledit liquide atteignait les:
diverses ouvertures de débordement, elle était chassée hors du réservoir par l'écume.formée derrière elle, l'écume sortant par lesdites ouvertures tombant dans,une auge ou sur un transporteur, par lequel elle est amenée à l'endroit voulue ,Logiquement, avec cet agencement, il est presque impossible d'empêcher une partie dû liquide clair de déborder avec l'écume. Avec cer- tains-liquides, ce détail est sans importance, mais dans le cas des jus de canne à sucre, ce détail est extrêmement important, car il implique la perte d'une quantité considérable de sucre, à moins que l'écume soit subséquemmént traitée, en vue de récupérer ce sucre et, évidemment, ceci accroît le coût de l'application du procédé.
En outre, le jus, ainsi entraîné dans l'écume; augmentera les difficultés rencontrées, lors de l'obtention des sous-produits.
- Ce qui a été exposé dans les paragraphes précédents a obligé le demandeur à modifier le procédé et à le perfectionner de façon que la sépa- ration de l'écume se fasse avec une perte minimum (pratiquement négligeable) de sucre, l'écume présentant une teneur très faible en humidité.
Au lieu d'effectuer le chauffage du liquide dans des réservoirs dé chauffage fermés équipés à leur partie supérieure de trop-pleins, comme antérieurement, par'lesquels l'écume déborde automatiquement, on emploie., dans le présent procédé, des réservoirs ouverts équipés de moyens mécaniques pour séparer l'écume du liquide clair et décharger cette écume dans des col- lecteurs appropriés. Dans une des formes d'exécution préférées de l'inven- tion, on fait usage d'un réservoir de chauffage long rectangulaire, équipé de raclettes ou de séparateurs pour l'écume,- qui balayent continuellement l'écume vers la paroi,d'extrémité du réservoir, dans laquelle l'ouverture de sortie des jus clairs est ménagée à un niveau moins élevé.
Lorsqu'elle atteint cette paroi d'extrémité, l'écume est chassée par dessus cette paroi
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par lesdites raclettes et tombe dans un collecteur approprié, qui l'amène à l'endroit où elle est soumise à un séchage, si on le désire. Ce sous-pro- duit peut être séché dans une mesure suffisante pour permettre de la stocker en vue d'une utilisation future. On peut aussi éliminer seulement une quan- tité prédéterminée d'humidité dudit sous-produit, de manière à réduire'le coût du transport, lorsque le sous-produit doit être traité à un endroit dis- tant de celui où il a été obtenu. Le sous-produit peut aussi être soumis immédiatement à un traitement approprié pour récupérer la cire et d'autres constituants de valeur.
Il ressort de ce qui précède que, bien que l'objet principal de l'invention est la clarification de liquides en général et, en particulier celle de jus de canne à sucre, l'invention a également pour objet un procédé, grâce auquel un sous-produit de valeur, consistant en un mélange de cire, de gommes, de fibres, etc..... est obtenu dans des conditions telles que le traitement subséquent, en vue de l'obtention desdits composants séparément peut être exécuté plus facilement et économiquement.
Les dessins ci-annexés sont donnés à titre purement illustratif et comme moyens pour rendre le procédé suivant l'invention plus clair et ces dessins ne doivent par conséquent, pas être considérés comme limitant l'in- vention.
Dans ces dessins : - la figure 1 montre schématiquement l'agencement de l'appareil employé, dans certains cas, pour la mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement un agencement similaire à celui de la figure 1, si ce n'est que le réservoir employé est cylindrique et non rectangulaire, tandis que le séparateur mécanique d'écume, au lieu ,,,d'être du type à chaîne sans fin, consiste en un bras rotatif horizontal monté à l'extrémité supérieure d'un arbre s'étendant vers la haut au centre du réservoir.
A la figure 1, le liquide ou jus est amené d'une source appropriée (non représentée), de préférence sous pression, à travers un tube 1, qui le décharge dans la partie supérieure d'un récipient 2. Il est préférable que l'extrémité inférieure dudit tube 1 soit fermée et que la partie adjacente présente une multiplicité de petites ouvertures, par lesquelles le liquide sous pression sort sous forme de petits jets, qui frappent la paroi du réci- pient 2, de manière à produire d'innombrables gouttelettes, qui, en tombant et en entrant dans le tube 3, entraînent avec elles une bonne quantité d'air ou de gaz.
Cet air ou ce gaz, ainsi entraîné dans le liquide, est déchargé avec ce dernier, près du fond du réservoir 4 et, en venant en contact avec l'élément chauffant, est graduellement chauffé par ce dernier, en sorte que l'air ou le gaz entraîné dans le liquide s'élève sous la forme de petites bulles, qui emportent avec elles les fibres, la cire, les gommes, les colloi- des et les autres impuretés, et les amènent à la surface, où elles s'agglo- mèrent de manière à former un revêtement plus ou moins dense d'écume.
Etant donné que l'élévation des bulles d'air ou de gaz est causée par la chaleur communiquée au liquide par l'élément chauffant et que le liquide reçoit de plus en plus de chaleur, lorsqu'il circule de l'entrée à la sortie du réser- voir de chauffage, il est évident que, lorsque le liquide se rapproche de la sortie le nombre de bulles et la vitesse de ces dernières augmentent, ce qui élimine la tendance des impuretés à se déposer au fond du réservoir, près de l'orifice ou ouverture de sortie de ce dernier.
Pendant la circula- tion du liquide, le dispositif de balayage mécanique, consistant en une série d'éléments plats 11 attachés à une chaîne sans'fin 10, montée sur deux rouleaux ou tambours 8, qui sont, à leur tour, montés sur des arbres horizon- taux 9, agit de façon que les éléments 11, se déplaçant dans la direction indiquée par la flèche, viennent en contact avec l'écume et la poussent vers l'extrémité postérieure du réservoir, où ces éléments font passer l'écume au-dessus de la paroi d'extrémité et la font tomber dans le collecteur 7, d'où elle est amenée à un sécheur (non représenté).
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Avec l'agencement illustré à la figure 2, on exécute exactement les mêmes opérations, les seuls modifications étant celles déjà signalées, à savoir l'emploi d'un réservoir cylindrique au lieu d'un réservoir rectargu- laire et l'emploi d'un bras tournant horizontalement comme raclette, ce bras poussant l'écume au-dessus de la paroi du réservoir dans un collecteur 7.
Il est superflu de donner d'autres détails concernant'la construc- tion de l'appareil, étant donné que, comme il a déjà été signalé, l'invention ne concerne pas un type particulier d'appareil ou de mécanisme, mais porte exclusivement sur le procédé décrit et sur le produit obtenu par l'exécution de ce procédé, la seule limitation, en ce qui concerne l'appareil employé, étant que le réservoir de chauffage doit présenter des dimensions telles que le liquide qui y circule doit parcourir une distance suffisante pour permet- tre l'établissement du gradient de chauffage ou de température déjà expliqué.
Il ressort de ce qui précède que la présente invention couvre les stades suivants :
1 Injection d'air, d'un ou plusieurs gaz ou de mélanges de ceux- ci dans le liquide à traiter, soit par l'emploi de plaques de diffusion dans le réservoir, soit par l'emploi d'air provenant d'une source extérieure au réservoir.
2 Chauffage graduel du liquide avec l'air, le ou les gaz injec- tés pendant une durée et dans une mesure telle que l'air, le ou les gaz in- jectés soient amenés à s'élever dans le liquide sous forme de petite bulles, qui entraînent avec elles jusqu'à la surface du liquide en traitement, la cire, les gommes, les fibres, les colloïdes et autres impuretés contenues dans le liquide, de façon que ces impuretés s'agglomèrent et forment un véri- table banc d'écume flottant sur le liquide clair.
3 Séparation de l'écume flottante du liquide clair par des moyens mécaniques qui déversent ou font tomber l'écume dans un collecteur approprié.
4 Admission du liquide clarifié à s'écouler dans un récipient ou réservoir approprié, d'où il est soutiré en vue d'un traitement subséquent, si on le désire.
5 Séchage de l'écume ainsi obtenue jusqu'à ce qu'elle présente la teneur en humidité désirée, pour son traitement subséquent.,
Le demandeur a constaté que ni le moment, ni l'endroit où l'air, le gaz ou le mélange gazeux est injecté ou entraîné dans le liquide à clari- fiér n'affecte fondâmentalement le résultat final pourvu que cette injection ou cet entraînement soit effectué avant ou au moment où la clarification est exécutée.
Le demandeur a également constaté que la manière dont est effec- tué l'entraînement ou l'injection n'affecte pas fondamentalement le résultat 'final, à condition que l'air, le gaz ou le mélange gazeux soit suffisamment diffusé dans le liquide.
Bien que le procédé suivant l'invention n'exige pas l'utilisation de substances généralement employées comne produits déféquantss ou agents de clarification, il n'exclut néanmoins pas 1-'utilisation de ces substances, lorsqu'elles tendent à favoriser la formation du banc susmentionnée d'écume.
REVENDICATIONS.
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PROCESS FOR EXTRACTING AND / OR REMOVING VARIOUS MATERIALS FROM LIQUIDS, AND
PRODUCT OBTAINED BY THIS PROCESS.
The present invention relates to improvements to the process for extracting and / or removing wax, gums, fibers, colloids and other impurities from liquids, in particular from sugar cane juice, as well as to the product obtained. by this process.
The invention specifically relates to the purification of liquids containing wax, gums, fibers, colloids and other impurities and its main object is a process, which at the same time performs very efficiently. the clarification of liquids containing said impurities, also carries out the extraction and removal of these impurities as a by-product, which, due to its content of wax and other components and the ease with which the subsequent separation of these other components can be effected, has great commercial value
The present invention is particularly suitable for the treatment of liquids in general and more particularly still for the treatment of sugar juice,
which have been subjected beforehand to a partial clarification in order to eliminate therefrom the substances or impurities, the specific weight of which is such that they tend to settle during the clarification. This amounts to saying that, although it is by no means essential, the optimum results are obtained with the present process, when it is applied to liquids comprising as impurities, materials so light that, when the liquid, containing them, is treated according to the present invention, said impurities rise to the surface of the liquid, where they form a foam bank, which floats on the surface of the liquid
The present method comprises' injecting or including air, one or more gases or mixtures thereof into the liquid to be treated;
the quantity of air or gas injected being such that; when, later, the liquid is heated in a suitable container or tank; this air, this gas
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these gases or the mixture thereof entrained in the liquid rise in the latter in the form of small bubbles, which carry with them the aforementioned impurities. On reaching the surface of the liquid, these impurities agglomerate so as to form a veritable bank of foam, which floats on the surface of the liquid.
A very essential feature of the present invention, which can be considered as the most important feature thereof, namely that which allows the process to be applied continuously, without the impurities contained in the liquid being allowed to seep. deposit at the bottom of the treatment or heating tank, lies in the fact that the temperature of the liquid passing through the tank continuously increases gradually and continuously from the place where it enters the tank to the place where it leaves the tank, so that a temperature gradient is obtained, the maximum point of which is exactly where the liquid is ready to leave the tank. This peculiarity is entirely new.
Until now, the heating of the liquid has been carried out without any consideration for establishing a temperature gradient. In the process according to the present invention, this temperature gradient is critical. Agitation of the liquid at and near where it enters the heating tank prevents suspended matter from settling.
However, as the liquid penetrates further into the tank, in other words as the liquid approaches the outlet, this agitation gradually decreases, so that the heavier suspended matter tends to settle out. tank bottom, but; at the same time, there is a gradual increase in the temperature of the liquid, so that the air, gas or gases entrained in the liquid rise more rapidly to the surface, so much so that all the extra matter - board, whether light or heavy, are carried to the surface of the liquid where they agglomerate with the foam.
Previously, the separation of the scum from the clear liquid, on which it floats, was done by overflow openings made at the top of the heating tank, so that the current induced in the liquid, inside the tank , by the continual entry of liquid, caused the mass of liquid to circulate from the inlet port to the outlet port and, when the foam floating on said liquid reached:
various overflow openings, it was driven out of the tank by the scum formed behind it, the scum exiting through said openings falling into, a trough or onto a conveyor, by which it is brought to the desired place, Logically, with this arrangement, it is almost impossible to prevent part of the clear liquid from overflowing with the scum. With some liquids this detail is unimportant, but in the case of sugarcane juices this detail is extremely important, for it involves the loss of a considerable amount of sugar, unless the scum is subsequently treated, in order to recover this sugar and, of course, this increases the cost of applying the process.
In addition, the juice, thus entrained in the foam; will increase the difficulties encountered when obtaining by-products.
- What has been explained in the preceding paragraphs has obliged the applicant to modify the process and to improve it so that the separation of the scum takes place with a minimum (practically negligible) loss of sugar, the scum exhibiting very low moisture content.
Instead of heating the liquid in closed heating tanks equipped at their upper part with overflows, as previously, by which the foam automatically overflows, in the present process, open tanks equipped mechanical means to separate the scum from the clear liquid and discharge this scum into suitable collectors. In one of the preferred embodiments of the invention, use is made of a long rectangular heating tank equipped with scraper or scum separators which continuously sweep the scum towards the wall, d end of the tank, in which the outlet opening for clear juices is made at a lower level.
When it reaches this end wall, the foam is driven out over this wall
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by said scrapers and falls into a suitable collector, which brings it to the place where it is subjected to drying, if desired. This by-product can be dried to a sufficient extent to allow storage for future use. It is also possible to remove only a predetermined amount of moisture from said by-product, so as to reduce the cost of transportation, when the by-product has to be processed at a location remote from where it was obtained. The by-product can also be immediately subjected to appropriate treatment to recover wax and other valuable constituents.
It emerges from the foregoing that, although the main object of the invention is the clarification of liquids in general and, in particular that of sugar cane juice, the invention also relates to a process, by which a Valuable by-product, consisting of a mixture of wax, gums, fibers, etc. is obtained under conditions such that the subsequent processing, with a view to obtaining said components separately can be carried out more easily and economically.
The accompanying drawings are given purely by way of illustration and as means for making the process according to the invention clearer and these drawings should therefore not be considered as limiting the invention.
In these drawings: FIG. 1 schematically shows the arrangement of the apparatus employed, in certain cases, for the implementation of the invention; - Figure 2 schematically illustrates an arrangement similar to that of Figure 1, except that the tank used is cylindrical and not rectangular, while the mechanical scum separator, instead of being of the type Endless chain, consists of a horizontal rotating arm mounted at the upper end of a shaft extending upwardly into the center of the tank.
In Figure 1, the liquid or juice is supplied from a suitable source (not shown), preferably under pressure, through a tube 1, which discharges it into the upper part of a container 2. It is preferable that the the lower end of said tube 1 is closed and the adjacent part has a multiplicity of small openings, through which the pressurized liquid comes out in the form of small jets, which strike the wall of the container 2, so as to produce innumerable droplets, which, falling and entering the tube 3, carry with them a good quantity of air or gas.
This air or this gas, thus entrained in the liquid, is discharged with the latter, near the bottom of the tank 4 and, coming into contact with the heating element, is gradually heated by the latter, so that the air or the gas entrained in the liquid rises in the form of small bubbles, which carry with them fibers, wax, gums, colloids and other impurities, and bring them to the surface, where they clump together - mature so as to form a more or less dense coating of foam.
Since the rise of air or gas bubbles is caused by the heat imparted to the liquid by the heating element and the liquid receives more and more heat as it circulates from the inlet to the outlet of the heating tank, it is evident that as the liquid approaches the outlet the number of bubbles and the speed of the latter increase, which eliminates the tendency of impurities to settle to the bottom of the tank, near the 'orifice or outlet opening of the latter.
During the circulation of the liquid, the mechanical sweeping device, consisting of a series of flat elements 11 attached to an endless chain 10, mounted on two rollers or drums 8, which are, in turn, mounted on horizontal shafts 9, acts so that the elements 11, moving in the direction indicated by the arrow, come into contact with the scum and push it towards the rear end of the tank, where these elements cause the scum to pass above the end wall and drop it into the manifold 7, from where it is fed to a dryer (not shown).
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With the arrangement illustrated in FIG. 2, exactly the same operations are carried out, the only modifications being those already indicated, namely the use of a cylindrical reservoir instead of a rectangular reservoir and the use of an arm rotating horizontally as a squeegee, this arm pushing the foam above the wall of the tank into a collector 7.
It is superfluous to give further details concerning the construction of the apparatus, since, as already pointed out, the invention does not relate to any particular type of apparatus or mechanism, but relates exclusively to on the process described and on the product obtained by carrying out this process, the only limitation, as regards the apparatus employed, being that the heating tank must have dimensions such that the liquid which circulates therein must pass through a sufficient distance to allow the establishment of the heating or temperature gradient already explained.
It emerges from the foregoing that the present invention covers the following stages:
1 Injection of air, one or more gases or mixtures of these into the liquid to be treated, either by the use of diffusion plates in the tank, or by the use of air from a source outside the reservoir.
2 Gradual heating of the liquid with the air, the injected gas (s) for a period of time and to such an extent that the air, the injected gas (s) are caused to rise in the liquid in the form of small bubbles, which carry with them to the surface of the liquid being treated, wax, gums, fibers, colloids and other impurities contained in the liquid, so that these impurities agglomerate and form a real bench foam floating on the clear liquid.
3 Separation of the floating scum from the clear liquid by mechanical means which discharge or drop the scum into a suitable collector.
4 Admission of the clarified liquid to flow into a suitable container or reservoir, from which it is withdrawn for further processing, if desired.
5 Drying of the scum thus obtained until it has the desired moisture content, for its subsequent processing.
The applicant has found that neither the time nor the place where the air, gas or gas mixture is injected or entrained in the liquid to be clarified fundamentally affects the final result provided that this injection or this entrainment is performed before or at the time the clarification is performed.
The applicant has also found that the way in which the entrainment or injection is carried out does not fundamentally affect the end result, provided that the air, gas or gas mixture is sufficiently diffused in the liquid.
Although the process according to the invention does not require the use of substances generally used as defecating products or clarifying agents, it does not nevertheless exclude the use of these substances, when they tend to promote the formation of blood. aforementioned bench of foam.
CLAIMS.
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