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PROCEDE DE RAFFINAGE DES HUILES ET MATIERES GRASSES, ET INSTALLATION POUR LA
MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.
La présente invention est relative à un procédé de raffinage des huiles et matières grasses, spécialement huiles et matières grasses vé- gétales, au moyen d'un traitement en milieu de solvants selon lequel on mé- lange le miscella brut, cest-à-dire la solution des huiles et matières grasses brutes, avec un agent de neutralisation. Il existe différents pro- cédés de raffinage de ce genre. Toutefois,le procédé selon la présente demande de brevet se distingue des procédés connus, notamment par son ren- dement élevé, par le fait qu'il permet de traiter des miscellas de concen- tration et d'acidité très différentes et par le fait quil permet une ré- cupération économique des solvants utilisés.
A cet effet, on mélange le miscella brut et l'agent de neu- tralisation avec un tiers'solvant c'est-à-dire avec un liquide qui se dissout partiellement dans le solvant du miscella et dans l'agent de neu- tralisation, après quoi on sépare les phases du mélange ainsi obtenu.
Dans une forme de réalisation particulière on utilise comme tiers solvant de l'alcool isopropylique.
Dans une forme de réalisation préférée de cette même invention on lave la phase supérieure résultant de la décantation et contenant du miscella au moyen d'eau, après quoi on traite cette phase lavée au moyen d'une solution d'un électrolyte et on soumet le mélange ainsi obtenu à une seconde décantation, la phase supérieure de cette seconde décantation étant soumise à une évaporait on.
Dans la même forme de réalisation préférée de cette même in- vention on lave la phase inférieure résultant de la décantation du mélange
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du miscella brut, de l'agent de neutralisation et du tiers solvant au moyen d'un liquide contenant du solvant du miscella et du tiers solvant , après quoi on traite cette phase lavée au moyen d'un acide fort et on sou- met le mélange ainsi obtenu à une évaporation.
L'invention concerne également l'installation pour la mise en oeuvre du procédé prédéterminé. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'un procédé de raffinage des huiles et.matières grasses végétales, et d'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et avec référence au dessin ci-annexé.
La figure, subdivisée en figures la, lb, lc, et ld, est une vue schématique de l'installation selon l'invention.
Dans l'installation on Traite l'huile brute dissoute dans un solvant. La solution d'huile dans ce solvant, par exemple dans de l'hexa- ne, est dénommée miscella. Lorsque l'huile dissoute est encore brute, done non raffinée, le solvant contenant l'huile dissoute est dénommé miscella brut. Ce miscella brut peut être obtenu de plusieurs manières différentes, soi c par extraction directe par solvant de l'huile contenue dans des grai- nes oléagineuses, soit, en dissolvant dans l'hexane ou un autre solvant, l'huile obtenue des graines oléagineuses au moyen des presses. L'huile brute contient des acides gras, des impuretés, des débris de graines, des mucilages, des résines, des colorants et parfois d'appréciables quantités de phosphatides.
Toutes ces matières, qui confèrent à l'huile une couleur et un goût qui la rendent impropre à la consommation, doivent être élimi- nées par le raffinage.
Raffinage en milieu de solvants
En considérant le schéma général on remarque que l'huile bru- te contenue dans le réservoir 1 (réservoir à huile brute) est amenée dans le mélangeur 5 par l'intermédiaire des conduites 2 et 4 et le débitmètre 3. Ce mélangeur 5-muni d'une virole chauffante- reçoit en outre un mélan- ge de solvant pur et de solvant mixte (ce mélange est dénommé ci-après hexane-azéotropique) contenu dans le réservoir 6 (réservoir à hexane-azéo- tropique) par les conduites 7 et 9 et le débitmètre 8. Les débitmètres 3 et 8 et la virole chauffante du mélangeur 5 permettent d'agir sur la concen- tration et la température du miscella. Celui-ci sort du mélangeur 5 par la conduite 10 vers le mélangeur 11.
L'installation selon l'invention permet de traiter des miscel- las de concentration et d'acidité très variables. Il est possible de trai- ter un miscella de concentration atteignant 40% de matières grasses dont l'acidité peut atteindre jusqu'à 80%. A titre d'exemple prenons un miscel- la qui contient une quantité d'huile d'environ 20% en poids, cette huile ayant une acidité de 4% exprimée en acide oléique libre. La quantité de soude caustique qui est ajoutée dépend de l'acidité du miscella et peut être déterminée par titrage; elle doit suffire à neutraliser le miscella, mais il est à conseiller d'utiliser un excès d'environ 10%. La concentra- tion de la soude caustique peut varier entre de très larges limites. La soude caustique qui présente une concentration de 20 Bé convient parfaite- ment.
Dans le cas de l'exemple cité on ajoute un litre de soude causti- que d'une concentration de 20 Bé et 15 1. d'alcool isopropylique pour 100 Kg. de miscella à 20% et à 4% d'acidité.
Dans le mélangeur 11 le miscella brut est traité par de la soude caustique venant du réservoir à soude caustique 12 par les conduites 13 et 15 Un débitmètre 14 permet de régler le débit de soude caustique nécessaire à la neutralisation du miscella brut. On ajoute au mélangeur 11 un mélange de tiers solvant et d'eau (dénommé ci-après IPA-azéotropique). contenu dans le réservoir 16 (réservoir à IPA-azéotropique) par les con- duites 17 et 19 et le débitmètre 18.
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Pour mieux faire ressortir le rôle de l'alcool, il est donné ci-dessous une description de quelques expériences ayant préoédé la réali- sation pratique de la présente invention.
Quand une solution diluée d'une base (par exemple NaOH) est ajoutée à un miscella brut et quand le mélange ainsi obtenu est agitée il se produit une neutralisation des acides gras décantant sous forme de sa- von qui entraine des mucilages,phospatides, etc.. Cette décantation est lente et incomplète, le miscella se décolore mal et il reste entre les deux phases une couche intermédiaire importante sans séparation bien nette.
Quand la concentration en eau dans ce système est diminuée, la quantité de soude caustique restant constante et suffisante pour neu- traliser les acides gras, le savon formé devient granuleux et décante plus rapidement
La décoloration est meilleure mais il reste cependant une couche intermédiaire qui empêche toute séparation quantitative.
Enfin, quand on utilise la soude caustique très concentrée, toute la masse prend l'aspect d'un gel. Il n'y a plus qu'une seule phase "et donc plus question de séparation.
Comme il est difficile, dans ces conditions, de supprimer par des moyens mécaniques l'adsorption physique de l'huile par le savon, l'ad- dition de soude caustique au miscella brut ne mène pas à un raffinage éco- nomique de l'huile.
Le demandeur a cependant constaté que l'emploi d'un tiers solvant, par exemple l'alcool, c'est-à-dire un liquide qui se dissout par- tiellement dans le solvant et dans l'eau, permet une séparation. Le savon se met en solution réelle dans l'alcool dilué, la couche intermédiaire disparaît et il apparaît une ligne de séparation bien nette où s'accumulent les mucilages et impuretés de l'huile.
Pour que le procédé puisse être appliqué avec un bon rende- ment, il faut absolument éviter toute saponification d'huile neutre. Une telle saponification se produit à froid avec des alcools primaires et est d'autant plus rapide que la chaîne aliphatique des alcools est plus cour- te et que la concentration en eau du système est plus faible. Elle ne se produit pas avec des alcools secondaires diluéso Parmi les tiers solvants qui peuvent en principe être utilisés, par exemple les alcools, les céto- nes, les cétone-alcools, les glycols et le glycérol, les alcools secondai- res à courte chaîne aliphatique conviennent particulièrement; l'alcool iso- propylique répond à ces dernières conditions.
Le miscella brut, mélangé avec de la soude caustique en pré- sence de tiers solvant, est amené par la conduite 21 à décanter dans le dé- 'canteur 20 Un regard de conduite 22 permet de se rendre compte du débit régulier et de prendre des échantillons pour s'assurer de la neutralité du mi scella. Par la décantation il se produit dans le décanteur 20 deux phases continues et une interphase. La phase supérieure contient essentiel- lement le miscella neutralisé, la phase inférieure surtout le savon dis- sous dans le tiers solvant. L'interphase, située à la séparation du miscel- la et du savon, est constituée par des mucilages et les impuretés de l'hui- le. Cette couche intermédiaire est rendue visible par le regard 23 placé sur la paroi extérieure du décanteur 20 ; elle fait l'objet d'un traite- ment spécial.
La phase supérieure du décanteur 20 est constituée essentiel- lement d'huile neutre et d'hexane. A cause cependant de la solubilité par- tielle de l'alcool isoproylique dilué dans l'hexane, nous trouvons en ou- tre dans cette phase supérieure un peu de savon dissous dans l'alcool. de même, dans la phase inférieure, constituée par du savon soluble à l'al- cool isopropylique dilué, un peu d'huile neutre est cependant présente à cause de la solubilité de l'hexane dans l'alcool isopropylique. Ces con- sidérations montrent-et les analyses pratiquées sur les liquides des deux phases le confirment- que malgré une séparation parfaite des deux phases
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un peu de savon est normalement présent dans le miscella et que, de même, un peu dhuile se trouve dans la phase inférieure.
Pour effectuer la sépa- ration totale des acides gras et de l'huile neutre, il ne suffit donc pas de séparer les deux phases du décanteur 20, mais il faut procéder à l'ex- traction d'huile neutre hors du savon et procéder de même sur le miscëlla neutre pour en extraire le savon. L'extraction de ces constituants se fait par des lavages dans une colonne de lavage 24. Cette colonne est consti- tuée par des plateaux munis de corps de remplissage, et opère suivant le principe du contre-courant.
Le miscella du décanteur 20 est amené par la conduite 25 à l'injecteur 26 situé vers le milieu de la colonne de lavage 24 ; de même, le savon du décanteur 20 est amené par la conduite 27 à l'injecteur 28.
Le miscella, chargé de savon, entrant en 26 monte progressivement dans la colonne de lavage et y rencontre d'abord une solution diluée d'alcool iso- propylique injectée en 29 et répartie uniformément par le plateau répar- tituer intermédiaire. Sur la conduite 30 -amenant l'alcool dilué- sont branchés les débitmètres 31 et 32, respectivement reliés par les condui- tes 33 et 34 à une canalisation d'eau et au réservoir 16 d'IPA-azéotropi- que. Cette disposition permet de régler à volonté la dilution du solvant mixte à l'injecteur 29 En outre, un débitmètre 35, relié par la conduite 3 6 à la conduite 13 de soude caustique, assure un débit réglable de ce produit à l'injecteur 29, par la même conduite 30.
Par l'injection d'une certaine quantité de soude caustique on assure un pH élevé à la zone intermédiaire de la colonne de lavage 24, afin de garder une vitesse de décantation convenable aux phases mises en présence. Par l'action du liquide injecté en 29 et réparti par les pla- teaux intermédiaire le miscella se débarrasse progressivement du savon qu'il contient. Afin de rendre ce lavage complet on injecte par 37 et 38 -respectivement reliés par les conduites 39 et 40 aux débitmètres 41 et 42- une certaine quantité d'eau amenée par les conduites 43 et /+la,. Le miscella -débarrassé complètement du savon- sort-de la colonne par la conduite 45-. Le mi scella d'huile neutre est ensuite traité dans le mélan- geur 46 par un électrolyte constitué d'acide citrique et de sel en solu- tion diluée.
Un débitmètre 47 relié par la conduite 48 au réservoir d'électrolyte 49 permet de régler l'apport de celui-ci dans la conduite 50 menant au mélangeur 46 Ce lavage -qui n'est autre qu'une démucilagi- nation en milieu acide- a pour but de précipiter certains mucilages qui ne coagulent pas en milieu basique. Après une décantation dans le décan- teur 51 où le mi scella clarifié est amené par la conduite 52, la phase supérieure de ce décanteur déborde dans la conduite 53 menant à l'évapora- teur 54.
Le savon, qui par la conduite 27 est introduit par l'injecteur 28 vers le milieu de la colonne de lavage 24, descend dans celle-ci pour y rencontrer d'abord un mélange d'hexane azéotropique injecté en 55 et ame- né par la conduite 56 du débitmètre 57 relié lui-même par 58 au réservoir 6 d'hqxane azéotropique.
Comme pour le lavage du miscella on prévoit également un lava- ge au solvant pur qui est injecté en 59 et amené par la conduite 60 via le débitmètre 61 et la conduite 62 du réservoir à hexane 63.
Comme précédemment la répartition de ces liquides se fait par l'intermédiaire de plateaux répartiteurs munis de corps de remplissage.
Afin d'empêcher l'introduction d'air éventuellement contenu dans les différents liquides introduits par les injecteurs 26-28-29-37-38- 55 et 59, ceux-ci sont munis d'un récipient désaérateur. Les conduites d'aération non dessinées sur le schéma, mais représentées par une petite flèche, se rejoignent dans un collecteur de flegmes relié à un condenseur, une installation frigorifique ou un récupérateur à charbon actif non re- présentés.
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Le lavage du savon par l'hexane azéotropique puis par l'hexane pur a pour effet d'extraire toute l'huile neutre. La solution alcoolique de savon sort par la conduite 64 Celle-ci est aménagée en col,de cygne de façon à maintenir le niveau séparateur vers le milieu du regard 65 de la co- lonne de lavage 24. Un regard 66 -fonctionnant comme coupe-siphon et per- mettant de prendre des échantillons-permet aussi de se rendre compte du débit régulier du savon. Celui-ci est amené par la conduite 67 vers le mé- langeur 68 où, par Inaction de l'acide sulfurique, il est décomposé en aci- des gras et en sulfate de soude.
Le débit d'acide sulfurique, venant du réservoir 69 et amené par la conduite 70 vers le débitmètre 71, peut être ainsi contrôlé pour assurer, via la conduite 72, un léger excès d'acide dans le mélangeur 68. La conduite 73 amène le savon décomposé dans les serpentins chauffants 74 de 1'échangeur-séparateur 75, d'où, après avoir été porté à température convenable, il débouche dans la colonne d'épuise- ment, en 76
Le miscella venant par la conduite 53 dans le bas de l'évapo- rateur 54 est concentré dans celui-ci. L'hexane s'en dégage et se de'bar- rasse dans le séparateur 77 des fines gouttelettes d'huile qu'il contient (primage). Une partie des vapeurs d'hexane se condense sur le serpentin- échangeur 74, pour y réchauffer le savon décomposé.
Ce condensat est re- cueilli en 78; il est constitué d'hexane que la pompe P2 aspire par la conduite 79 et refoule par la conduite 80 vers le réservoir 63. Les va- peurs non condensées pénètrent en 81 dans la colonne de rectification.
L'huile neutre débarrassée de la plus grande partie de l'hexane, dahs l'é- vaporateur, sort du séparateur-échangeur au niveau 82 dans la conduire 83 aménagée en col de cygne. Cette huile est aspirée dans le finisseur 84, celui-ci se trouvant sous vide. Sous l'effet de la pression réduite et de l'injection de vapeur vive, l'huile est débarrassée des dernières traces de matières volatiles. La pompe P3 soutire l'huile finie par la conduite 85 et la refoule vers la sortie d'huile 86. Les vapeurs d'eau et d'hexa- ne provenant du finisseur 84 montent vers le condenseur C2 Un éjecteur à vapeur 87 maintient le vide dans le finisseur 84 et le condenseur C2.
Après condensation en C3 les condensats de C2 et de C3 sont amenés res- pectivement par les conduites 88 et 89 dans un réservoir à condensats ba- rométrique 90. L'hexane et l'eau amenés par la conduite 91 se séparent dans le florentin 92, où l'hexane de'borde dans la conduite 93 pour rejoin- dre par la pompe P2 et la conduite 80 le réservoir à hexane 63
La récupération de tiers solvant fait l'objet d'une distil- lation azéotropique spéciale dans la colonne de fractionnement. Cette co- lonne de fractionnement se compose d'une colonne d'épuisement 94 et d'une colonne de rectification 95. Cette colonne est alimentée vers le milieu en deux points différents : en 76 par un liquide composé essentiellement de tiers solvant et en 81 par du gaz de solvant pur.
Ce liquide et ce gaz viennent du séparateur-échangeur 75. Au bas de la colonne d'épuisement 94 on injecte de la vapeur vive en 96; en outre une virole chauffante 97 est prévue pour maintenir l'ébullition du liquide à la mase de la colonne d'épuisement 94 Au sommet de la colonne de fractionnement 95 sort un gaz de composition azéotropique ternaire hexane-alcool isopropylique- eau. Ces gaz se condensent dans le condenseur c1 Les condensats, étant également azéotropiques, ont donc une composition identique aux gaz, mais comme l'azéotrope hexane, alcool isopropylique, eau est hétérogène il y a séparation en deux phases liquides. Ces phases liquides sont amenées par la conduite 98 à se séparer dans le décanteur 99.
La phase supérieure -essentiellement constituée d'hexane et d'alcool isopropylique- déborde dans la conduite 100 vers le réservoir d'hexane azéotropique 6 ; la phase inférieure -essentiellementconstituée d'alcool isopropylique et d'eau- est amenée par la conduite 101 vers le réservoir à IPA-azéotropique 16.
Une partie de la phase inférieure du décanteur 99 est rétro- gradée dans la colonne par la conduite 102. Un débitmètre 103 permet de régler l'allure de la distillation azéotropique.
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L'évacuation des impuretés et des mucilages fait l'objet d'un système spécialement conçu pour obtenir un rendement élevé aussi bien en huile neutre qu'en acides gras,
Ces impuretés sont constituées par des gommes, des protéines, des débris de graines, etc.. Elles se situent principalement dans l'in- terphase du décanteur 20. Une fraction moins abondante se trouve à la zone intermédiaire de la colonne de lavage 24 et le solde est formé par la cou- che intermédiaire du décanteur 51. La couche intermédiaire du décanteur 20 est évacuée de façon continue par la conduite 104 vers le décanteur 105.
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Cette purge entraîne nécessairement une partie de m-7iscella neutre et de savon.
Comme cependant le débit de purge est faible on exploite un séjour relativement long dans le décanteur 105 pour séparer les mucilages des pha- ses continues de miscella et de savon qui, par les conduites 106 et 107, se joignent aux phases identiques venant respectivement de 25 et de 27.
Quant à la couche intermédiaire du décanteur 105 on l'évacue vers le col- lecteur 109 par la conduite 108 Le collecteur 109 reçoit, outre les mu- ci.lages du décanteur 105, l'interphase et la phase inférieure acide du décanteur 51 -évacuées respectivement par les conduites 110 et 111; il re- coit également la couche intermédiaire de la colonne de lavage 24 amenée par la conduite 112. Les liquides du collecteur à regard 109 sont traités dans le mélangeur 113 avec de 19 électrolyte acide amené par la conduite
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114 du débstmètre 115 qui est relié à la conduite 48, L'électrolyte pro- voquela coagulation des mucilages et donne lieu à la décomposai on des savons entraînés.
En fait, il se produit un dédoublement des phases que l'on amené par la conduite 116 vers le décanteur 117 où ces phases se séparent.
La phase supérieure est un miscella constitué par de 15'huile neutre entrainée lors des purges et additionnée des acides gras provenant de la décomposition des savons entraînés. Cette phase supérieure est amenée par la conduite 118 à la pompe P4 qui la refoule vers le mélangeur 11 afin de la
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reneutrali ser.
La reneutrah sation a pour but de compenser les entraînements dhuile neutre et de savon qui auraient pu se produire lors des purges.
Etant débarrassé des muci lages précipités en milieu acide -se présentant par conséquent sous un volume fortement réduit dans 1?interphase du dé- canteur 117- le Descella d'huile neutre et diacide gras n'apporte donc
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plus d'impuretés supplémentaires lors de la reneutrallsat4on dans le mé- langeur Il): tout en assurant un rendement élevé.
Les mucilages de la couche intermédiaire du décanteur 117, de même que la phase Inférieure de ce même décanteur, sont évacués res-
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pectivement par les conduites 119 et 120 vers le bas de la colonne dépui- sement 94 qui en chasse les mati ères volatiles. Au bas de la colonne
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dépuj5ement on trouve donc, d9une part les acides gras provenant de la décomposition des savons débouchant en 76, d'autre part les mucilages pro- venant de la purge du décanteur 117.
Par l'action combinée de la vapeur
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viveS) entretenant 19ébulli-t4on, et de 1?électrolyte (acide sulfurique en excès, acide citrique, sulfate de soude),les mucilages se coagulent sous
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une forme qui n'est plus soluble ou qui ne permet plus deénulslon stable avec les acides graso Un trop plein en 121 évacue au fur et à mesure un mélange d'acide gras, de mucilages et d'électrolyte vers le décanteur 123, par la conduite 122 en col de cygne. A cause de la présence de l'électro- lyte chaud., les acides gras se séparent rapidement en une phase bien homo- gène débordant vers la conduite 124 où ils sont évacués. Les mucilages ne décantant que très lentement., sont évacués par les eaux résiduaires, for-
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mant léleetrolyte9 par la conduite 125.
REVENDICATIONS.
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