Procédé de préparation d'un sucre cristallisé s'écoulant librement La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un sucre cristallisé fluide s'écoulant libre ment, c'est-à-dire ne se prenant pas en masse et com prenant essentiellement des agrégats de cristaux de su- crose de dimension fondante.
Les cristaux de sucre, qui sont essentiellement cons titués par du sucrose, lorsqu'ils sont interdispersés avec des matières collantes et !ou hygroscopiques (naturelles ou artificielles). présentent des problèmes de prise en masse et d'absence de fluidité. Le sucre brun contient des constituants analogues aux mélasses qui sont hygro scopiques et le sucre brun peut donc être compris dans cette classe. Bien que l'on se rapporte plus particulière ment dans le présent mémoire au sucre brun, les prin cipes de l'invention sont également applicables à tous les autres membres de la classe qui présentent ce pro blème.
Il est bien connu dans la technique du raffinage du sucre que le sucre brun pourrait être rendu granulaire et fluide si le sucre pouvait être réduit à un produit uni forme, de dimension fondante (cristaux d'environ 3-S microns). Le problème est bien connu et il est bien en tendu qu'il résulte du fait que les cristaux de grandes dimension; de sucre brun portent un revêtement exté rieur relativement épais (le constituants collants, du type mélasse, indiqué plus haut, qui font que les cris taux voisins s'agglomèrent et ne coulent plus.
Si le sucre brun pouvait être cristallisé en cristaux extrémement fins, même si la proportion des constituants du type mélasse restait la même, la distribution de ces consti tuants sur la surface par unité de poids, très agrandie. conduirait finalement, à un certain stade de la dimi nution des dimensions des cristaux, à créer une pelli cule de constituants du type mélasse suffisamment fine sur les cristaux pour que le collage et l'agglomération des cristaux adjacents ne se produisent plus.
11 est bien connu de l'homme de l'art dans la tech nique de la cuisine et de la patisserie, que le sucre brun est une ressource culinaire savoureuse et très avanta geuse mais qu'il est très difficile à manipuler en rai son du problème décrit plus haut, qui est posé par ses caractéristiques collante; et d'agglomération.
On a constaté un désir très prononcé de la part des consommateurs et utilisateurs, de pouvoir disposer d'un sucre brun fin et s'écoulant librement. Les avantages d'une telle matière sont évidentes et comprennent la facilité de mesure, la facilité de distribution et de sau poudrage, ainsi que de nombreux autres avantages pra tiques.
Bien que. ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, le pro blème contienne en lui-même sa solution théorique, en ce que la réduction de la dimension des cristaux produi rait finalement le produit désiré, la technique n'avait jusqu'à présent proposé aucun procédé pratique pour la production de cristaux de sucre brun de dimension fon dante. Les raisons de cette carence sont évidentes pour l'homme de l'art de la technique de raffinage du sucre.
Le sucre est un article d'un prix relativement bas qui, cependant, fait l'objet d'un soin et d'une critique extrême de la part de l'utilisateur et tous les critères de contrôle de la qualité. en particulier ceux qui ont trait au goût et à l'aspect sont donc vitaux pour déterminer si un traitement proposé ou un perfectionnement pro posé pour la production du sucre est utile ou non. En d'autres termes, la production des cristaux de sucre fon dants et de sucre brun ne doit pas comporter des dé penses inutiles, elle doit constituer un traitement entiè rement continu et elle ne doit en aucune autre facon représenter un obstacle à l'attrait des produits.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI, 3194682, on a décrit un procédé permettant d'obtenir des cristaux de sucre brun de dimension fondante, cités plus haut, qui pernlét d'obtenir le sucre cristallisé s'écoulant librement et non susceptible de se prendre en masse, qu'on recherche. La présente invention constitue un perfectionnement par rapport à l'invention du brevet cité, qui réside principalement en ce qu'on peut obtenir un traitement avantageux du point de vue des critères de fabrication cités, tels que le contrôle de la qualité, l'économie, etc. En outre ou obtient une amélioration avantageuse sur la dimension et la nature du produit obtenu par la présente invention.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on concentre un sirop de sucre à une température comprise entre 120 et<B>130,>C</B> pour le ramener à une teneur en solides de 91-971/o en poids, ce sirop de sucre ne contenant pas plus de 15 % en poids de solide constitués par des sucres autres que le sucrose, par exemple le sucre inverti.
le sirop de maïs, le sirop de pomme de terre. le dextrose, le maltose, le lactose et les constituants mélassoeènes des mélasses, cette propor tion étant calculée sur la teneur en solides du sirop, en ce qu'on soumet un flux du sirop de sucre concentré résul tant de cette opération à tin battage par percussion dans une zone de cristallisation, en ce qu'on soumet ce sirop, pendant le battage par percussion.
à l'action du courant de gaz forcé qui traverse la zone de cristallisation avec un débit au moins suffisant pour éviter tout ac croissement de la température du sirop et pour entraî ner 1a vapeur d'eau éventuellement produite dans la zone de cristallisation, ce courant de gaz étant en con tact intime avec le sirop et le sucre produit, résultant dans la zone de cristallisation pendant le battage par percussion, le temps de séjour du sucre ainsi introduit dans la zone de cristallisation étant compris entre 10 et 60 secondes, et en ce qu'on récupère dans la zone de cristallisation un sucre cristallisé composé d'agrégats de cristaux de sucrose d'une dimension de 3 à 50 microns, ce sucre cristallisé contenant moins de 2,
50%o en poids d'humidité.
La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, décrit une forme de mise en ceuvre de l'invention.
Sur ces dessins La fig. 1 est un diagramme de circulation du traite ment, qui montre schématiquement un traitement sui vant l'invention pour la fabrication d'un sucre contenant du sucrose et essentiellement constituée par des agrégats de cristaux de sucrose de dimension fondante ; et la fig. 2 est une représentation schématique d'un batteur-cristalliseur représenté dans le diagramme de circulation de la fie. 1, et montrant des détails intérieurs de la construction.
On a constaté qu'une percussion violente, d'un ordre de grandeur que l'on considérait antérieurement comme impossible à mettre en ceuvre. est capable de cristalliser rapidement le sirop de sucre concentré contenant du sucrose (par exemple à 91-97 '0 de solides<B>-,</B> et ne con tenant pas plus de 1 5 ',, de solides non sucrose, ces deux proportions étant indiquées en poids) et qu'un courant d'air forcé refoulé pendant ce battage violent donne nais sance à un produit de couleur uniforme, non brûlé. avant une fluidité supérieure.
Les résultats apportés par le procédé envisagé sont surprenants pour 1'lionime de l'art de la technique Su crière. même pour les techniciens qui connaissent le fonctionnement du batteur-cristallisateur du type @@ Wer ner décrit dans le brevet précité.
Les particularités de ce résultat, entièrement inattendues, seront détaillées dans la suite mais il sera utile pour la compréhension d'indiquer ici qu'il était déjà connu que le sirop con centré, sous agitation par exemple dans un batteur du type Werner , commence par présenter un début de cristallinité, puis se transforme en une pâte très vis queuse puis se brise en agrégats de cristaux distincts. La phase pâteuse intermédiaire semblait exclure totalement, considéré sous l'angle de tous les critères de la techni que sucrière, le battage par percussion et il semblait que, avec une telle masse pâteuse, le blocage et l'encrage mécanique de l'appareillage du type à percussion fut inévitable.
Toutefois, contrairement à toute attente, le battage par percussion a pour effet. soit de traverser la phase pâteuse avant qu'elle n'ait pu entraîner de dom mages, soit. par un mécanisme du type de la sublima tion, d'éviter totalement la phase pâteuse. Cette décou verte était entièrement inattendue et entièrement impré visible par l'expérience précédente. Non seulement le battage est raccourci d'environ 2 mn à une durée de l'ordre de 10 secondes mais le produit est supérieur à divers points de vue, ce qui était également entièrement inattendu.
Toutefois, la supériorité de cette aiWéliora- tion ne peut être obtenue que dans les conditions de circulation d'air forcé pendant le battage par percus sion indiqué plus haut. ainsi qu'on le décrira par la suite.
Pour la plus grande partie, les sucres préparés sont dPrivés des sirops de sucres alimentaires dont la pu reté est comprise entre environ 85 et environ 970,1'o. Lorsqu'on désire obtenir un sucre avant une intensité de saveur équivalente à celle des nuances commerciales de sucre doux ou brun, il est généralement avantageux d'employer un sirop de sucre alimentaire avant une pu reté d'environ 9-10..'0 ou moins.
Les sirops alimentaires employés peuvent être produits, généralement avec une qualité constante, à partir de sirops purs ou mélangés, de raffinerie de sucre de canne, ces sirops pouvant comprendre les sirops de sucrose pure, les sirops gra nulés, les sirops doux et,'oti les sirops filtrés mécanique ment, tels que les sirops refondus, les sirops bruts et d'affinage, tels qu'ils sont produits dans une raffinerie de sucre normale, ou bien après tin nouveau traitement de ces sirops, en vue de produire un sirop approprié pour la fabrication classique du sucre doux.
Les solides non sucrose contenus dans les sirops ali mentaires dans la pratique du procédé peuvent égale ment être entièrement ou partiellement constitués par du sucrose inverti (composé de parties égales de sucrose et de lévulose, ce qu'on appelle le sucre inverti) ou d'autres sucres réducteurs obtenus par des traitements classi ques de transformation de l'amidon et que l'on appelle généralement des sirop;
de maïs, des sirops clé pomme de terre, du dextrose. du maltose. etc. Les solides autres que le sucrose contenu dans les sirops alimentaires peu vent également être composés de lactose et de sucres dérivés de matières très diverses telles que le miel, le sirop d'érable, etc.
Les solides autres que le sucrose peu vent en outre éventuellement être dérivés de mélasse ou de constituants mélassogènes de mélasses, qui com prennent les constituants de saveur et 'ou de couleur et les constituants de cendres, les parties inverties de ces constituants, etc., ainsi que des matières provenant d'une source étrangère qui n'est pas habituellement produite, séparée et 'ou récupérée dans une raffinerie de sucre.
Les sirops de sucre alimentaires employés dans le présent procédé. et qui sont indiqués d'une façon géné- rate ci-dessus. peuvent être produits à partir d'une Brande variété de mélanges de sirops de sucre. Par exemple, un constituant d'un sirop de sucre alimentaire peut être constitué par un sirop de sucrose pur.
Un sirop de sucre alimentaire approprié pour la produc tion d'un sucre savoureux, serait un sirop de sucre ali mentaire d'une pureté de 93 Il/o, composé d'un mélange de sirops de sucre composés d'environ 84 parties de sirop de sucre à 100 % de pureté et 16 parties de sirop doux de raffinerie
de sucre de canne, à environ 55% de pureté, pourvu que les sirops soient d'un prix sensi blement équivalent.
Sur la fig. 1, on a représenté schématiquement un diagramme de circulation pour la production de sucres ayant les propriétés particulières recherchées. Un cou rant de sirop de sucre provenant d'une source appro priée, qui peut être un sirop de sucre granulé, est amené par une conduite 10 à une cuve de mélange 11. On ajoute également à la cuve de mélange 11, par une conduite 12, un autre courant de sirop de sucre d'une pureté appropriée de façon à produire dans la cuve de mélange 11, après brassage au moyen d'un agitateur 14, un mélange uniforme de sirop de sucre avant une pureté de l'ordre de 85-97.
Le mélange résultant est envoyé de la cuve de mé lange 11, par une conduite 15, à une pompe 16 d'où il est débité, par l'intermédiaire d'une conduite 18 et à travers un dispositif de commande d'écoulement telle qu'un rotamètre 19, la commande du débit à travers le rota- mètre 19 étant réglée au moyen d'une vanne 20a de réglage du débit, qui est placée dans la conduite de sortie du rota-mètre 19.
Après avoir traversé la vanne 20a du réglage du débit, le mélange de sirop est envoyé par une conduite 20 à un réchauffeur tubulaire 21 qui est alimenté en vapeur servant de fluide de chauffage, la vapeur envoyée au réchauffeur 21 étant envoyée à travers une conduite 21a et la vapeur condensée qui sort du réchauffeur sortant de ce réchauffeur par un siphon 21 b.
Le mélange chaud de sirops de sucre sort du ré chauffeur 21 par une conduite 22 qui est munie d'un thermomètre 22b servant à observer la température du sirop de sucre et/ou à commander le fonctionnement du réchaud-four 21 de façon que le mélange de sucre sorte de ce réchauffeur à une température appropriée. La conduite 22 envoie le mélange de sirops chaud à un concentrateur 24, lequel est alimenté en vapeur d'eau constituant le fluide de chauffage par une conduite 24a, le condensat étant récupéré par un piège 24b.
Le mé lange chaud de sirops résultant est évacué du concentra teur 24. par une conduite 25, à une température com prise entre 120^-130^. Un thermomètre 25a est inter calé sur la conduite 25 pour observer la température du mélange de sirops qui sort du concentrateur 24 et com mande le fonctionnement de cet appareil de façon à éviter que le mélange de sirops qui sort de l'appareil ne ,soit chauffé ;i une température supérieure à 120-130o C.
Le mélange de sirops chaud est envoyé du concen- trateur 24, par une conduite 25, dans un séparateur de %apeur 26 qui est avantageusement maintenu, comme représenté sur le dessin. sous dépression ou vide ap proprié. Un manomètre 28, relié au séparateur de va peur 26 par une conduite 28a sert à observer la dé pression ou le vide régnant dans le séparateur 26.
La dépression ou le vide est entretenu dans le séparateur de vapeur 26 nu moyen d'une pompe < < vide 29 qui est en communication avec le séparateur 26 par une conduite 30, un condensateur 31 et une conduite 52. Le conden- seur 31 est alimenté en eau de condensation par une conduite 34 dans laquelle est intercalable une vanne 34a de réglage du débit d'eau.
La vapeur qui sort du sé parateur de vapeur 26 à travers 1a conduite 32 est con densée par contact avec l'eau de condensation introduite dans ce condenseur et le mélange de vapeur et de con- densat qui en résulte est évacué par une conduite 35 et tombe dans un bac 36. Une vanne de fuite d'air<B>3021</B> est intercalée sur la conduite 30 et constitue un moyen approprié pour ajuster et/ou entretenir la dépression ou le vide désiré dans le séparateur de vapeur 26.
Dans le fonctionnement du processus pour la pré paration de sucres commercialisables, on a constaté que la concentration du mélange de sirops dans le concen- trateur 26 pouvait être poussé jusqu'à une teneur en solides d'environ 91-971)/o en poids. le sirop concentré résultant étant récupéré du séparateur de vapeur 26 à travers une conduite 38.
Ainsi qu'on l'a représenté sur la fie. 1 du brevet précité, à la pression atmosphé rique, la température nécessaire pour concentrer un sirop donné afin d'atteindre un degré élevé recherché de teneur en solides tels que environ 95 % de solides, est fonction de la pureté du sirop, c'est-à-dire du pour centage de sucrose existant dans la teneur totale en solides dissous du sirop.
Dans les traitements em ployés jusqu'à présent, lorsque l'on concentrait des sirops d'une pureté relativement faible, au-dessous d'en- viron 05 %, à des teneurs en solides d'environ 91-97 0!o. on employait des températures de concentration supé rieures à 125 -130C, l'opération de concentration étant exécutée à la pression atmosphérique.
Ainsi qu'on l'a représenté sur les fig. 2 et 3 du brevet précité, les sirops de sucre chauffés à une température supérieure à 125e-130^ C subissent une forte dégradation. qui est indiquée par une diminution du pH du sirop ali mentaire et par un accroissement de la coloration du sirop alimentaire et du sucre final obtenu. La dégrada tion se produit même si le temps nécessaire pour la concentration du sucre est très facile et si l'opération de cocentration est effectuée rapidement, par exemple par l'utilisation de réchauffeurs et concentrateurs à faible temps de séjour.
Toutefois, à quelque degré que la dé gradation du sucre se produise, cette dégradation est indésirable en ce que les produits de la@ dégradation tendent à réduire la vitesse à laquelle la cristallisation peut être effectuée, ce qui conduit à la formation de gros cristaux de sucre dans ]'opération de cristallisation consécutive. La présence de gros cristaux de .ucre dans les produits est indésirable du fait que ces grands cris taux tendent à réduire les caractéristiques anti < < gglomé- ration du sucre produit.
Un avantage du procédé décrit est que la cristallisation est conduite si rapidement et que la dimension des cristaux est si normalement faible. dans l'intervalle des dimensions fondantes, que l'on peut tolérer un degré de dégradation du sirop relativement élevé tout en obtenant cependant un produit final com- niercialement acceptable. Naturellement. si la dégrada tion du sirop est maintenue à faible niveau. cet avan- ta2e se manifeste par une amélioration de la couleur de l'uniformité du produit et de la diminution des cris taux.
Le taux de dégradation du sirop à des température élevées, supérieures à environ 125 -13W C, dépend for tement de la nature des solide; autre, que<B>le</B> sucrose qui sont présents dans le sirop de sucre. Dans la pratique commerciale, il n'est pas concevable de tenter de maitriser la nature de ces solides. Ces matières varient avec le pays d'origine du sucre brut dont les sirops de sucre sont dérivés, avec les diverses techniques de raffi nerie des diverses usines ainsi qu'avec les programmes d'opérations du raffinage et d'autres conditions.
II en résulte que différents sirops, de même pureté, concen trés à une température élevée donnée. et à une teneur en solides désirée, même pendant une période de chauffage fixe. donnent des caractéristiques de qualités différentes, telles que la couleur et le pH. Par conséquent, en pra tique industrielle, il est sensiblement impossible de pro duire un sucre ayant des qualités et des propriétés phy siques uniformes et reproductibles lorsque les sirops dont les sucres sont dérivés sont portés à une température élevée, supérieure à environ<B>125-130,>C.</B>
Par ailleurs, dans le fonctionnement du séparateur de vapeur 26. on doit faire en sorte de rie pas effectuer la concentration du mélange de sirops dans des condi tions, telles que la présence de cristaux de sucre, qui entrainent la cristallisation. Si la cristallisation est provo quée dans 1e concentrateur 2-4 ou dans le séparateur de vapeur 26, ou bien dans le sirop conc;:ntré qui sort de cet appareil par la conduite<B>38</B> avant d'être introduit dans un batteur-cristalliseur 39, la vitesse de cristallisation dans cet appareil<B><U>31)</U></B> sera réduite.
La diminution de la vitesse de cristallisation se traduit non seulement par la formation de cristaux plus grands mais également par la production d'tin sucre final plus humide. Par ailleurs. par exemple. si dans le fonctionnement du séparateur de vapeur 26, le mélange de sirop contenu dans ce sé parateur est concentre au-delà ;l'un certain point à une température relativement basse. par exemple sensible ment inférieure à 120, C. il tend à se produire une cris tallisation spontanée.
EMI0004.0014
Un <SEP> avantage <SEP> du <SEP> procédé <SEP> est <SEP> que <SEP> la <SEP> vitesse <SEP> de <SEP> cris tallisation <SEP> est <SEP> tellement <SEP> rapide <SEP> dans <SEP> le <SEP> batteur-cristalli seur <SEP> 39 <SEP> et <SEP> les <SEP> effets <SEP> du <SEP> débit <SEP> d'air <SEP> critique <SEP> à <SEP> travers <SEP> ce
<tb> cristalliseur <SEP> sont <SEP> si <SEP> avantageux <SEP> que <SEP> l'on <SEP> peut <SEP> tolérer <SEP> une
<tb> certaine <SEP> proportion <SEP> de <SEP> cristallisation <SEP> en <SEP> amont <SEP> du <SEP> bat teur-cristalliseur <SEP> 31) <SEP> sans <SEP> que <SEP> ceci <SEP> rie <SEP> rende <SEP> le <SEP> produit
<tb> final <SEP> inacceptable.
<SEP> Naturellement, <SEP> si <SEP> la <SEP> cristallisation <SEP> en
<tb> amont <SEP> du <SEP> batteur-crista!liseur <SEP> 39 <SEP> est <SEP> maintenue <SEP> à <SEP> faible
<tb> niveau, <SEP> les <SEP> avanta,es <SEP> du <SEP> procédé <SEP> se <SEP> manifestent <SEP> par
<tb> l'obtention <SEP> d'un <SEP> produit <SEP> final <SEP> supérieur <SEP> cri <SEP> couleur, <SEP> di mension. <SEP> uniformité. <SEP> etc.
<SEP> Ici <SEP> comme <SEP> dans <SEP> le <SEP> reste <SEP> de <SEP> la
<tb> description, <SEP> il <SEP> sera <SEP> wiclent <SEP> que <SEP> l'effet <SEP> inattendu <SEP> du <SEP> bat tagC <SEP> par <SEP> perctrssioii <SEP> du <SEP> sirop <SEP> cri <SEP> présence <SEP> d'tin <SEP> courant
<tb> d'air <SEP> forcé <SEP> dosé <SEP> est <SEP> responsable <SEP> de <SEP> ces <SEP> avantages, <SEP> car <SEP> il
<tb> rend <SEP> moins <SEP> critiques <SEP> et <SEP> moins <SEP> sensih!es <SEP> le, <SEP> autres <SEP> parties
<tb> chi <SEP> diagramme <SEP> dc <SEP> circulation.
<tb> Mins <SEP> la <SEP> techniqu:
<SEP> sucrière. <SEP> où, <SEP> ainsi <SEP> qu'on <SEP> l'a
<tb> expliqué <SEP> par <SEP> ailleurs. <SEP> les <SEP> produits <SEP> de <SEP> départ <SEP> ne <SEP> sont
<tb> jamais <SEP> entièrement <SEP> uniformes. <SEP> cette <SEP> diminution <SEP> de <SEP> la
<tb> sensibilité <SEP> d'un <SEP> si <SEP> grand <SEP> nombre <SEP> d'autres <SEP> parties <SEP> du
<tb> diagramme <SEP> de <SEP> circt:ltitic,:
n <SEP> obtenue <SEP> malgré <SEP> tout <SEP> avec <SEP> ac croissement <SEP> correspondant <SEP> de <SEP> la <SEP> clualité <SEP> du <SEP> produit, <SEP> est
<tb> d'une <SEP> importance <SEP> pratique <SEP> extrêmement <SEP> grande.
<tb> Le <SEP> sirop <SEP> concentre <SEP> relativement <SEP> chaud <SEP> est <SEP> envoyé.
<tb> par <SEP> une <SEP> conduite <SEP> ?\, <SEP> à <SEP> une <SEP> pompe <SEP> -l,) <SEP> d'où <SEP> il <SEP> est <SEP> eri voyé, <SEP> par <SEP> une <SEP> conduite <SEP> -41, <SEP> au <SEP> batteur-cristalliseur <SEP> 39.
<tb> Le <SEP> sirop <SEP> concentré <SEP> chaud <SEP> doit <SEP> avoir <SEP> une <SEP> teneur <SEP> en
<tb> solides <SEP> de <SEP> 91-97'l <SEP> @, <SEP> cri <SEP> poids. <SEP> Comme <SEP> on <SEP> l'a <SEP> représenté
<tb> clans <SEP> son <SEP> ensemble <SEP> sur <SEP> la <SEP> fig.
<SEP> 1, <SEP> le <SEP> batteur-cristalliseur <SEP> 39 est un récipient fermé muni d'un arbre rotatif 39a monté axialement et muni de protubérances, lames ou palettes radiales 39b. Un moteur -4-4, relié à l'arbre 39a, sert à faire tourner l'arbre 39a et les palettes 39b à l'intérieur du batteur-cristalliseur 39.
Un avantage du batteur-cristalliseur 39 réside dans le fait que la percussion produit une turbulence et tin cisaillement (lui déterminent la cristallisation très ra pide et la mise sous forme de granules du sirop intro duit en -41 dans le batteur-cristalliseur 39. Un appareil propre à assurer cet effet combiné est l'appareil ap pelé Turbulizer ,>. fabriqué par la Strong-Scott Manu- facturing Company Minneapolis, Minnesota (Etats-Unis d'Aniériquel.
Sur la fig. ?, on a représenté schématiquement le Turbulizer fabriqué par le constructeur précité, em ployé comme batteur-cristalliseur 39. L'enveloppe 39c! est de forme extérieure sensiblement cylindrique et de forme intérieure sensiblement cylindrique. L'arbre cen tral 39a est de I#rande dimension comparativement au diamètre du cylindre 39d. Par exemple, dans un cy lindre 39d de 50 cm de diamètre intérieur, tin arbre 39a de 23 cm de diamètre extérieur donne de bons résultats.
Les palettes 3@>b peuvent être orientées à un angle quelconque (par eNemple .45-,) et dans un sens ap proprié pour faire avancer la matière de !'extrémité adja cente à l'entrée -41 vers l'extrémité adjacente à la sortie 49.
L'espace intercalaire 39c doit être différent (le l'écartement étroit qu'on trouve dans l'appareil tel qu'il est fourni par le constructeur et, dans tin appareil pré sentant les dimensions mentionnées ci-dessus et qui est d'une longueur d'environ @ cm, mesurée de l'entrée 41 à la sortie -19, un écartement 31)c de l'ordre de -4 cni donne les meilleurs résultats.
Cet écartement laisse subsister tin chenal pour le passage (le la matière sucrée et évite la formation d'un gâteau dur de cette matière sur les parois intérieures du cylindre 3Qd, ce qui entrai- nerait une accumulation de chaleur et urie altération du débit de production. ainsi que d'autres phénomènes pré judiciables. Dans le cas des dimensions indiquées plu, haut, une laine ou palette Sac d'environ -4 cri de largeur donne de bons résultats.
EMI0004.0055
L'appareil <SEP> 39. <SEP> lorsqu'on <SEP> emploie <SEP> Lui <SEP> Turbulizer <SEP> fa briqué <SEP> par <SEP> le <SEP> constructeur <SEP> cité. <SEP> travaille <SEP> ;t <SEP> une <SEP> vitesse <SEP> <B>(le</B>
<tb> l'ordre <SEP> de <SEP> 1000t <SEP> nin <SEP> ou <SEP> plus, <SEP> tandis <SEP> qu'un <SEP> appareillage
<tb> connu <SEP> antérieurement <SEP> travaille <SEP> ;
i <SEP> urie <SEP> vitesse <SEP> de <SEP> l'ordre
<tb> de <SEP> grandeur <SEP> de <SEP> <B><U>'1</U></B>00 <SEP> t'nin. <SEP> La <SEP> différence <SEP> des <SEP> vitesses <SEP> cor respond <SEP> à <SEP> la <SEP> différence <SEP> entre <SEP> l'agitation <SEP> et <SEP> la <SEP> percussion
<tb> dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> de <SEP> la <SEP> matière <SEP> en <SEP> question. <SEP> On <SEP> donnera <SEP> ci après <SEP> une <SEP> description <SEP> du <SEP> fonctionnement <SEP> du <SEP> batteur cristalliseur <SEP> 39 <SEP> après <SEP> avoir <SEP> décrit <SEP> le <SEP> reste <SEP> du <SEP> diagramme
<tb> ;général <SEP> de <SEP> circulation <SEP> de <SEP> la <SEP> fi;
. <SEP> 1.
<tb> Sur <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 1, <SEP> on <SEP> voit <SEP> également <SEP> qu'un <SEP> ventilateur <SEP> -1(#
<tb> refoule <SEP> de <SEP> l'air <SEP> dans <SEP> l'extrémité <SEP> <B>(le</B> <SEP> batteur-cristal!iscur
<tb> 39 <SEP> adjacente <SEP> à <SEP> l'entrée <SEP> <B>1</B>1 <SEP> du <SEP> sirop, <SEP> c'est-à-dire <SEP> en <SEP> -16a.
<tb> tandis <SEP> qu'un <SEP> autre <SEP> ventilateur <SEP> TS <SEP> aspire <SEP> l'air <SEP> par <SEP> l'c\tré mité <SEP> de <SEP> sortie <SEP> -19 <SEP> du <SEP> hatteur-cristal!iseur <SEP> @@?, <SEP> c';.st-à-dir@
<tb> en <SEP> 48a. <SEP> Le <SEP> débit <SEP> d'air <SEP> qui <SEP> est <SEP> refoulé <SEP> a@:
c <SEP> le <SEP> sucre <SEP> sur <SEP> la
<tb> longueur <SEP> du <SEP> batteur-cristalliScur <SEP> )'? <SEP> a <SEP> une <SEP> incidence <SEP> im portante <SEP> sur <SEP> la <SEP> valeur <SEP> supérieure <SEP> de, <SEP> résultats <SEP> obtenus
<tb> suivant <SEP> le <SEP> procédé <SEP> ainsi <SEP> qu'on <SEP> le <SEP> montrera <SEP> plus <SEP> particLi lièrernent <SEP> dans <SEP> la <SEP> suit,. <SEP> Le <SEP> produit <SEP> qui <SEP> sort <SEP> par <SEP> la <SEP> sorti
<tb> -19 <SEP> est <SEP> composé <SEP> d'a2régatï <SEP> de <SEP> cristaux <SEP> de <SEP> sucre <SEP> clé <SEP> la
<tb> taille <SEP> fondante <SEP> c'e,t-à-dire <SEP> de <SEP> 3-50 <SEP> microns.
<SEP> Le <SEP> sucre <SEP> en
<tb> agrégats <SEP> qui <SEP> sort <SEP> par <SEP> la <SEP> conduite <SEP> de <SEP> déchargement <SEP> -11)
<tb> du <SEP> batteur-cristalliseur <SEP> 3Q <SEP> est <SEP> introduit <SEP> dans <SEP> un <SEP> séchoir i-efroidisseti; <SEP> 50. <SEP> ,4 <SEP> son <SEP> introduction <SEP> clans <SEP> l'appareil <SEP> S<B>(</B>). le sucre en agrégats est à une température d'environ 50 125" C et il a une teneur en humidité d'environ 0,5-2,5 01/t, en poids, par exemple environ 1 ,%o en poids.
Le séchoir- refroidisseur 50 peut être n'importe lequel des appa reils de ce type qui soit approprié pour cette opération et qu'on trouve dans le commerce, par exemple un sé choir à plateaux ou un séchoir rotatif, tel qu'un granu- lateur Hersey ou un granulateur u Roto Louvre , il peut également être constitué par un séchoir et un re froidisseur séparés.
L'air ambiant est introduit dans le séchoir-refroi- disseur 50 par une conduite 51 et à travers un appa reil de chauffage 52 et un conduit 5.1, pour provoquer le séchage du sucre dans cet appareil. L'air est extrait du séchoir-refroidisseur 50 par une conduite de décharge ment 55 et un ventilateur d'extraction 56. Une quantité d'air additionnel, par exemple pour le refroidissement ou pour la modification des conditions de séchage et de refroidissement dans le séchoir refroidisseur 50 est introduite par la conduite<B>51</B> et dans une conduite 58.
Le sucre séché et refroidi résultant de cette opéra tion est extrait du séchoir-refroidisseur 50 par une con. duite 59 et envoyé à un appareil approprié pour la ré duction de la dimension, constitué par un broyeur 60, et transféré par des conduites 59 et 57 à un appareil de tamisage 62.
Le produit broyé finement divisé résultant du broyage est débité par une conduite 61 et envoyé à l'appareil de tamisage 62, la matière trop grossière, par exemple refusée au tamis à mailles de 1,4 mm étant renvoyée par une conduite 64 au broyeur 60 ou étant récupérée séparément comme produit et la matière trop fine (les fines). par exemple passant au tamis à mailles de 0,3 mm, étant récupérée par une conduite 65 et ren voyée au batteur-cristalliseur 39 par une conduite 66, éventuellement. Les fines peuvent également être récu pérées comme produit. par exemple directement par la conduite 65 ou après avoir été mélangées d'un additif tel que de l'amidon pulvérisé ou d'une autre matière introduite dans la conduite 65 par une conduite 68.
On récupère de l'appareil de tamisage 62, par une con duite 69, un produit granulaire de la dimension désirée, par exemple passant au tamis à mailles de 1,4 mm et refusé au tamis à mailles de 0,3 mm.
En ce qui concerne l'opération de broyage exécutée dans le broyeur 60, la réduction de dimension peut être exécutée de façon satisfaisante avant ou après le sé chage. On a constaté qu'un appareil satisfaisant était un broyeur Pitsmill Comminuter équipé de 16 marteaux à lames de couteaux. tournant à 3000 Cmn et équipé d'une surface de classement à trous ronds de l1,11 mm de diamètre.
Le séchage du produit, au moment où il quitte le batteur-cristalliseur 3u, est une opération relativement simple. I1 est avantageux que le séchage soit effectué dans des conditions telles que les agrégats de sucre soient maintenus en mouvement. de façon à assurer une répartition uniforme du gaz de séchage, qui peut être de l'air chaud, autour des divers agrégats.
Lorsque l'opé=ration de séchage est effectuée de cette façon on peut obtenir un séchage parfait dans un temps relati vement court, par exemple en environ 2 minutes, en employant de l'air à une température d'environ 130 C. Les séchoirs à convoyeur du type vibrant peuvent égale ment être utilisés avec de bons résultats pour le séchoir- refroidisseur 50.
Un séchage satisfaisant comporte une réduction de la teneur en humidité d'environ 1,0-2,50/" à environ 0,5 /o de préférence au-dessous d'environ I %. Un avantage important du procédé est que la cris tallisation est si rapide qu'elle est pratiquement instan tanée et un résultat de cet effet est que l'on peut cris talliser des sirops alimentaires de faible pureté pour for mer, directement à la sortie du batteur-cristalliseur 39.
un produit sensiblement sec. On entend par une opéra tion pratiquement instantanée, celle qui se produit en i-10 secondes et. par sensiblement sec, un produit ne contenant pas d'humidité perceptible dans son appa rence et qui peut s'écouler librement. L'analyse montre que ce degré de siccité correspond au produit à 1,0-2,5 0/0 d'humidité qu'on peut obtenir directement du batteur- cristalliseur 39. La phase de séchage suivante, qui réduit encore davantage l'humidité:, constitue une phase facul tative en production industrielle, utile dans les cas où l'on cherche à obtenir une plus forte siccité. Ce séchage supplémentaire est naturellement facilité par la faible teneur initiale en humidité.
Sans cette cristallisation instantanée. un grand nombre de sirops alimentaires ne pourraient pas être transformés en produit utile en raison de leur trop forte teneur initiale en humidité.
Le tamisage du produit issu du séchoir peut être effectué sans difficulté au moyen de n'importe quel appareil qu'on trouve dans le commerce. On a cons taté que le sucre obtenu est relativement résistant à l'abrasion. Les fines, c'est-à-dire les agrégats ayant une dimension de particules inférieure à environ 0,3 mm tendent toutefois à absorber une quantité d'humidité: excessive. On a constaté qu'il était avantageux d'exécu ter les opérations de broyage et de tamisage dans des conditions d'humidité relative spécialement déterminées pour empêcher les fines de devenir collantes et d'encras ser et colmater le tamis. Cette difficulté peut être facile ment évitée en exécutant le broyage et le classement ou tamisage dans des conditions d'humidité réglées.
Pour la préparation d'un mélange de sirops de raf finerie, par exemple dans l'intervalle de pureté de 85- 910/0, qui servira de sirop alimentaire dans le pro cédé, on a constaté qu'il était avantageux de vérifier si, dans ce mélange. il existe une proportion de sucre inverti (mélange en parts égales de lévulose et de dex trose). supérieure à la quantité initialement présente dans le sucre brut dont le sirop a été tiré. Toute proportion excédentaire de sucre inverti est normalement due à des déficiences de la technique de raffinage, sauf si elle a a été ajoutée intentionnellement.
Dan cette gamme, relativement large, de degrés de pureté du sirop, on a constaté qu'une proportion excessive de sucre inverti dans la quantité totale de solides non sucroses contenu. dans le sirop est particulièrement préjudiciable car elle tend à diminuer la résistance à l'ao;lomération du sucre final. Un avantage du procédé est que, ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, la cristallisation instantanée tend à compenser cet effet nocif de la pureté relativement faible du sirop alimentaire.
Une technique permettant de déterminer si la teneur en sucre inverti est excessive consiste à mesurer 1e rap port sucre inverti;'cendres dans le mélange de sirops. Ce rapport n'est pas supérieur, par exemple, à environ 3,0 pour un sirop à 85-91 !>;'o de pureté. En général, le rapport sucre inverti; cendres qu'on trouve dans le sucre. brut est de 2,0-2,5 et on élimine des proportions à peu près équivalentes de sucre inverti et dé: cendres dans les opérations normales de raffinage du sucre.
Par consé quent, si les opérations de raffina=ge du sucre s'effé.-c- tuent normalement, le rapport sucre inverti/cendres doit rester sensiblement inchangé dans les sirops de granulés et de refusion. Un rapport de 3.0-3,5 ou plus pour l'un quelconque de ces sirops montre qu'il se produit une certaine inversion pendant le raffinage du sucre. Tou tefois, on peut tolérer des rapports sucre inverti/cendres dans le cas de sirops alimentaires de haute pureté.
Le tableau I ci-dessous indique un rapport sucre invertir cendres satisfaisant et suffisamment sûr pour des sirops alimentaires de diverses puretés, c'est-à-dire un rapport capable de produire un sucre final satisfaisant et ven- dable.
EMI0006.0006
Tableau <SEP> 1
<tb> Rapport <SEP> sucre <SEP> inverti!
<tb> cendres <SEP> (! <SEP> Al <SEP> à <SEP> ne <SEP> pas
<tb> Pureté <SEP> du <SEP> sirop <SEP> alimentaire <SEP> dépasser
<tb> 85-9l <SEP> 3,0
<tb> 91-Q3 <SEP> 3,5
<tb> u3-97 <SEP> non <SEP> critique Pour la mise en ouvre du procédé il est préférable, lorsque l'on utilise des sirops alimentaires contenant du sucre inverti,
que ce dernier ne représente pas plus de 12% cri poids du sirop alimentaire et. avantageu- sement, pas plus de 80;o en poids.
Pour améliorer la couleur du produit et augmenter le degré de blancheur du sucre, on peut ajouter au sirop concentré divers additifs spéciaux, tels que de petites quantités d'acide phosphorique ou de divers sels d'acide phosphorique tels que les sels de métaux alcalins, par exemple les sels de sodium, de préférence sous la forme d'une solution aqueuse saturée, ceci juste avant, ou au moment où ce sirop est introduit dans 1e cristalliseur ou même éventuellement, au sirop contenu dans le con- c.entrateur. Les matières essayées et les quantités qui se sont révélées efficaces sont indiquées au tableau<B>Il</B> ci-dessous.
EMI0006.0022
Tableau <SEP> I1
<tb> -__.--^-J <SEP> en <SEP> poids,
<tb> @tatièrc <SEP> Formule <SEP> calculé <SEP> sur <SEP> les
<tb> solides <SEP> du <SEP> sirop
<tb> Acide <SEP> phosphorique <SEP> H.,PO; <SEP> 0,1-0,8
<tb> Phosphate <SEP> diacide <SEP> monoso Bique <SEP> NaH.,PO, <SEP> 0,1-0,8
<tb> Phosphate <SEP> acide <SEP> disodique <SEP> Na.,HPO, <SEP> 0,1-0,8
<tb> Phosphate <SEP> trisodique <SEP> Na.,PO, <SEP> 0,1-0,8 Ces additifs ne semblent pas altérer la qualité du produit, à l'exception de 1a couleur. On peut égale ment utiliser d'autres sols, en dehors des sels de sodium (le l'acide phosphorique qui ont été cités ci-dessus, dont les phosphates de potassium, de calcium et magnésium. ainsi que d'autres acides, dont l'acide citrique et l'acide ascorbique. et leurs sels.
Un autre avantagedu procédé est que le battage par per cussion exécuté dans le batteur-cristalliseur 39 donne un produit présentant un degré de blancheur meilleur que celui d'ttn produit qui a été cristallisé plus lentement. par exemple, par une agitation sans percussion telle qu'elle est produite dans les appareils du type Werner décrits (tans le brevet N1@ 319-16g2 précité.
La blancheur recher- chée peut être obtenue dans une grande mesure par le procédé décrit sans aucun additif ou bien en variante, si l'on utilise des additifs, on obtient un bon degré de blancheur sans que les divers paramètres du traitement en amont et en aval du batteur-cristalliseur 39 ne soient aussi critiques.
Les sucres réalisés suivant le procédé décrit sont particulièrement utilisables comme supports pour d'au tres substances. Ces autres substances, c'est-à-dire les additifs, qui peuvent avoir une valeur nutritive, ou de saveur ou de couleur, ou encore une valeur médicinale. etc., peuvent être incorporées pratiquement à n'importe quel stade du traitement par exemple, pendant la con centration. la cristallisation, le broyage. le tamisage, ou bien par une opération séparée de mélange ou de bras sage suivant la nature de l'additif.
Par exemple, si l'additif est soluble dans l'eau et sensiblement non volatil, notamment s'il s'agit d'un sel minéral, on peut l'incorporer dans la cuve de mélange des sirops, en même temps que le sirop, avant la con centration ou bien on peut l'introduire directement dans le concentrateur, par exemple, sous la forme d'une solu tion ou dans le batteur-cristalliseur sous la même forme.
Si l'additif est sensible à la chaleur ou sensiblement in soluble, ou bien si l'on ne veut pas introduire l'additif sous la forme d'une solution, on peut l'ajouter sous la forme sèche dans 1e cristalliseur, ou l'ajouter au sucre pendant le séchage ou le broyage et,'ou le tamisage. Si l'additif est soluble dans un liquide de nature alimen taire, volatil, organique tel que l'alcool éthylique, on peut l'introduire dans le cristallisettr en même temps que le sirop concentré.
II est généralement souhaitable d'introduire l'additif aussitôt que possible dans le procédé, afin d'obtenir la répartition la plus homogène dans le produit final. Il n'est pas avantageux que des additifs solides et insolu bles soient incorporés ni déjà présents dans le sirop au cours de la concentration, car ces solides tendraient alors à amorcer prématurément la cristallisation. Ces additifs solides sont de préférence ajoutés au cours de l'opération de cristallisation. Là, les additifs sont mélangés inti mement au cours de la première phase de l'opération pendant laquelle le sirop passe de la forme liquide à la forme pâteuse.
Lorsque la matière contenue dans le cristalliseur- a atteint à peu près le milieu de son par cours dans le batteur-cristalliseur ou un point encore plus en aval, la matière résultante composée d'agrégats, cons titue un bon mélange du sucre et de l'additif.
Par exemple, on peut incorporer au produit des vita mines telles que la vitamine D, dans une quantité d'en viron t mg par ; de sucre. Les vitamines peuvent être ajou tées au sirop avant, pendant ou après la concentration, dans le cas de vitamines stables à la chaleur, ou au cours de la cristallisation, du séchage ou du tamisa;e dans le cas des vitamines décomposables par la chaleur. On peut incorporer diverses substances pharniacCLItiq Lies dans le produit. par exemple du phosphate dicalcique et, dans la gamme des faibles concentrations, les divers antibiotiques.
On peut également incorporer au sucre (les conditions ou parfums, dans l'ordre de grandeur de 0,1 0/0 ou plus en poids, suivant l'intensité de parfum désiré et la nature particulière du condiment. On peut citer comme matières appropriées dans ce cas. la poudre d'ail, le cacao et la cannelle. Par ailleurs, on peut < < gale- ment incorporer diverses charges inertes en toute pro portion, par exemple la cellulose microcristalline (A,i- ce, nom déposé), la carboxyméthylcellulose, etc.
Par ailleurs, on peut également incorporer au sucre les divers produits de transformation de l'amidon, tels que l'ami don de manioc, le maïs, les esters d'amidons, les ami- dons solubilisés, dans l'intervalle de 0,5-25% en poids. Par ailleurs, l'on peut encore incorporer au sucre di verses autres substances. telles que le sirop de pomme de terre (à l'état humide) et le miel et le sirop d'érable, à raison de 0,5-25 0!0 en poids.
On décrira maintenant en détail l'opération de cris- iallisation en regard des fig. 1 et 2. Dans le fonction nement du batteur-cristalliseur 39 on introduit un mé lange de sirops concentrés dans une extrémité de l'appareil par la conduite 41 et. si cet appareil 39 est un batteur-cristalliseur du type Turbulizer tel que celui re présenté schématiquement sur la fie. 2, on récupère à l'autre extrémité de l'appareil 39, par la conduite 49, un sucre cristallisé essentiellement constitué par des agré gats de cristaux de sucrose de la taille fondante.
Le fonctionnement du batteur-cristalliseur 39 pour la transformation d'un sirop concentré en agrégats d'as pect sensiblement sec, de cristaux de sucrose de la taille fondante ne varie pas notablement avec les conditions de température et d'humidité ambiante, non plus qu'avec la pureté du sirop qui alimente l'appareil, gràce à la maî trise complète qu'on peut avoir des propriétés du sucre fourni par le batteur-cristalliseur 39, maîtrise ob tenue par le phénomène de battage par percussion.
Le temps de séjour de la matière qui est traitée dans le cristalliseur 39, petit être modifié par variation de la vitesse de l'arbre 39a. En variante, on peut réduire le pas des palettes 39b pour allonger le temps de séjour. ou augmenter l'espace 39c. On estime que le temps de séjour des particules dans le batteur-cristalliseur 39, à une vitesse d'arbre d'environ 1000-I-100 timn. est d'en viron 10 à 45 secondes (en supposant une orientation des palettes à 45 et un débit d'alimentation du sirop d'en viron 60 hg de solides par minute). Le temps de séjour doit être au moins suffisant pour que la cristallisation soit complète et une dure d'au moins 30 secondes est préférable.
Ce temps de séjour extrêmement court est rendu possible par la cristallisation pratiquement ins tantanée du sirop qui se produit au moment de l'im pact sur les quelques premières palettes à l'intérieur du batteur-cristallisettr 39. La cristallisation est sensible ment achevée dès !es 3 ou 4 premières secondes du tra jet parcouru dans l'appareil 39 cité clans l'exemple et ceci correspond à peu près aux I-3 premières secondes de percussion.
La température de la matière contenue à l'intérieur du batteur-cristalliseur 31) est maintenue au-dessous d'une limite critique par la circulation forcée d'air qui traverse le batteur-cristalliseui- 39, c'est-à-dire de -16a à 48a, concurremment avec le sucre. Cette circulation d'air forcé est nécessaire pour obtenir un produit d'une qualité supérieure, ainsi qu'on le décrira en détail ci-après.
Il est avantaecur de faire travailler le batteur-cristalliseur 39 de telle façon que le sucre produit qui sort de cet appareil par la conduite -19 contienne le minimum de produits de dimension trop forte.
Cette condition est favorisée par la mise en auvre de l'opération clé cris tallisation et le travail du batteur-cristalliseur 39 d'une façon telle que la cristallisation qui se produit dans le batteur-cristalliseur 39 s'effectue en l'absence d'eau liquide. telle que celle qui pourrait être produite par la concien;ation de la vapeur d'eau qui se dégage du sirop à l'intérieur du cristalliseur 39.
Dans le fonctionnemen, du batteur-cristalliseur 39, la teneur en humidité du sucre qui sort de cet appareil par la conduite 49 doi être inférieure à 2,5 % et ce sucre doit avoir de préfé- rence une teneur inhérente en humidité très faible (1,5 %)
et être d'une granulométrie permettant de le sécher pour le ramener à une teneur en humidité satis faisante, plus faible, pour donner un produit fluide e: qui ne se prend pas en masse, par exemple une teneui inférieure à environ 0,7 ";o en poids. en un temps rela tivement court.
En outre, le sucre qui sort du cristalli- seur 39 ne doit pas être chargé de vapeur d'eau recon- densée. La vapeur d'eau absorbée par les agrégats de cristaux de sucrose de la taille fondante pendant 1z recondensation affecte défavorablement les propriété:
de résistance à la prise en masse du sucre final produit La circulation d'air forcé de 46a à 48a qui a été men donnée plus haut élimine en outre entièrement les doit,. problèmes d'humidité en ce qu'elle élimine toute humi dité qui tendrait à être dégagée ou recondensée au cour de la cristallisation. En outre, comme il a été mentionm plus haut, la cristallisation extrêmement rapide dégage l'humidité inhérente d'une façon suffisamment efficace pour tendre à s'opposer a la présence d'un excès d'hu midité dans le produit déchargé en 49 grâce à la circu lation d'air forcé.
Dan; le fonctionnement du batteur-cristalliseur 39 la formation des cristaux de sucrose microscopiques. fins, de la taille fondante, qui sont présents dans le produii sortant du batteur-cristalliseur 39 par la conduite 49. résulte de la cristallisation très rapide du sucrose du sirop chaud très concentré qui arrive à l'appareil 39 pat la conduite 41.
La cristallisation rapide du sirop dans le batteur-cristalliseur 39 donne naissance à une matière caractérisée par des cristaux de sucrose extrémemen fins par exemple, des cristaux d'une granulométrie dc 3-50 microns, qui composent les agrégats du sucre cons tituant le produit final. Les agrégats ainsi produits sont sensiblement secs, c'est-à-dire secs ait toucher.
A I O00 t-mn, l'appareil Turbulizer déjà décrit clic: comprend un arbre 3qa de 2 3 cm muni de palettes 39f de 4 cm<B>(le</B> larLeur, dont le centre de gravité de surface est à environ 7,5 cm de la surface externe de l'arbre 3()a atteint une vitesse de palette; (mesurée à ce centre de gravité) d*environ 1200 m;'mn ou 20 m!s. A cette vitesse.
les palettes 396 jouent essentiellement leur rôle d'or gane de percussion pour le sirop introduit en 41 et- ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, le sirop est cristallisé en 1-3 secondes. Pendant le reste du temps de séjour (le reste d'au moins 10 et de préférence ait moins<B><U>33(</U></B> secondes),
le produit cristallisé est apparemment rendu uniforme en uranulométrie et en composition. l -n avan tage du procédé est que la cristallisation s'effectue si rapidement que la matière n'est pas maintenue 1\t une température élevée (quelle que soit la température) pen dant longtemps, ce qui entraînerait un risque de dégra dation, ou de carbonisation, (lui est naturellement pré judiciable à l'aspect ou au goût et à la composition révélée par l'analyse.
Les propriétés thermodynamiques de la cristalli sation rapide effectuée dans le baltettC-cristalliseur 3Q sont tells qu'il n'est pas possible d'éviter ces tempé ratures élevée; (qui ne seraient cependant que de faible durée) par l'emploi d'une chemise d'eau. Le gradient de température serait trop raide pour éviter la recon- densation de l'eau dégaeée au cours de la cristallisa tion.
On a constaté au contraire qu'une circulation d'air forcé entre 46a et -18a sous l'influence des ventilateurs 46 et 48 est nécessaire pour maintenir la teneur en sucre à l'intérieur du batteur-cristalliseur 39 au-dessous du niveau critique qui provoque la carbonisation et que la circulation d'air forcé est également nécessaire pour éliminer l'humidité qui se dégage au cours de la cris tallisation parce que cette humidité pourrait se recon- denser et provoquer des irrégularités dans le produit.
Un avantage important du procédé est que, lorsqu'on utilise un batteur-cristalliseur 39 du type à percussion et que l'on emploie le débit approprié d'air forcé entre -16a et 48a, le sirop alimentaire introduit en 41 peut varier notablement en concentration (par exemple 94-96% de solides) et autres grandeurs sans que le produit ob tenu en 49 ne soit affecté défavorablement, c'est-à-dire rendu irrégulier par ces variations.
Ceci constitue un progrès d'une immense importance pratique car, ainsi qu'on l'a déjà dit, la régularité de la qualité, en parti culier en ce qui concerne l'aspect et le goût est d'une importance primordiale pour un produit de table ou de cuisine tel que le sucre.
On a constaté que. lorsqu'on ne fait pas passer d'air de 46a à -18a, c'est-à-dire lorsque les orifices débouchant dans le batteur-cristalliseur 39 de la fig. 2 sont obturés, le produit sortant en 49, bien qu'ayant une jranulo- métrie uniforme, présente des irrégularités de colora tion, de taille des agglomérats, d'analyse et est déchargé à une température excessivement élevée. Lorsqu'on intro duit le débit convenable d'air forcé par les ventilateurs 46 et 48, ces défauts de régularité disparaissent et la température de sortie diminue très sensiblement.
Lorsque les orifices 46a et -18a de la<B>fi,-.</B> 2 sont ouverts mais que les ventilateurs 46, 48 ne sont pas branchés, c'est-à-dire lorsqu'il ne pénètre dans le batteur-cristalliseur 39 que de l'air entraîné par l'orifice -16a, les résultats sont encore plus mauvais que lorsque les orifices -16a, -18a sont entièrement fermés.
En effet, l'air entraîné introduit un supplément d'humidité qui, comme on l'a constaté, dé termine un défaut de régularité des agrégats, et la pré sence d'une humidité excessive dans le produit, qui sont encore plus accentués que dans l'exemple cité. c'est-à- dire lorsque les orifices -16a et 48a sont entièrement fermés.
Le débit d'air forcé qu'il est nécessaire de faire pas ser dans le batteur-cristalliseur 39 pour obtenir le produit désiré varie naturellement avec le débit de matière qui traverse le batteur-cristalliseur, niais, en général. pour être satisfaisant, le volume est avantageusement au moins suffisant pour éviter toute élévation appréciablede la tem pérature dans le sucre au cours de son passage dans l'ap pareil 39 (en dépit de la forte source de frottement rési dant dans l'interaction des palettes 39b et de la masse sucrée) de façon qu'il ne puisse se produire ni carbo nisation, ni même début de carbonisation.
On a cons taté que le débit de circulation d'air cité plus haut est suffisant pour éliminer la totalité de l'humidité dégagée dans le batteur-CCistalliSeUr 39 au cours de la cristalli sation.
Ainsi qu'on le montre Sur la fig. ), le traitement combiné de batta\=e par percussion et de circulation d'air forcé fait suite < < la phase<B>de</B> la préparation d'un sirop alimentaire approprié pour :Ire introduit en 41.
Le produit résultant obtenu dans la phase de traitement de battage par percussion et de circulation d'air forcé est supérieur pour lis critères mentionnés plus haut, à tel point qu'il est égalemcnt possible d'adopter dc; modes simplifiés de séchage, refroidissement et calibrage. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, l'ensemble du traitement continu est avantagé par les excellents résultats de la phase de battage par percussion et de traitement par circulation d'air forcé, en ce que ses autres phases ont des condi tions moins critiques, par exemple en ce qui concerne la concentration du sirop alimentaire.
Le produit de la phase de battage par percussion et de traitement à l'air forcé est soumis à un séchage, refroidissement, et cali brage pour former le produit définitif. Les exemples suivants illustreront le procédé décrit. Exemple i (comparatif) On a employé dans des études en installations pilotées un Turbulizer fabriqué par le constructeur men tionné plus haut, et avec la même conception de base, mais ayant une plus faible capacité.
Les dimensions significatives de ce Turbulizer étaient un diamètre inté rieur de cylindre 39b de 35 cm, une distance de 60 cm de l'entrée 41 à la sortie 49, un diamètre de 7,5 cm pour l'arbre 39a, et un pas de 30 pour les palettes 39b.
Le Turbulizer était alimenté par un sirop alimen- taire ayant une pureté de 93 % à 125 C,
ayant un co- efficient Brix de 95 % de solides totaux, au débit de 7 kg de solides par minute. Le Turbulizer travaillait à 2000 t'mn et les orifices d'air étaient entièrement fer més.
Le produit cristallisé était recueilli et on a cons taté qu'il avait une température de 1-10 C, comportait des agglomérats irréguliers, et présentait une coloration et une analyse irrégulières. Le produit présentait égale ment une saveur et une odeur de brûlé. La dimension des agrégats était médiocre, pour autant qu'on a pu la déterminer à l'état brûlé. Exemple II (comparatif) On a répété l'exemple I en abaissant la vitesse à 1250 t/nin. Le produit présentait moins d'odeur et de saveur de brillé et une moins forte irrégularité d'analyse et de coloration (mais ces deux caractéristiques étant cependant encore mauvaises).
Le produit était plastique et inacceptable. Exemples<B>111,</B> IV (comparatifs) On a répété les exemples I et II mais on laissait pénétrer de l'air entraîné dans le Turbulizer en ouvrant les orifices de ce dernier. Les effets de brûlures étaient atténués (mais encore inacceptables) mais le produit était en général de plus mauvaise qualité que celui des exem ples I et II. en ce que la dimension des trains était plus irrégulière et que la teneur en Humidité était si variable en distribution dans la masse qu'elle rendait le produit inutilisable. La température de sortie du pro duit était de 120-130 C. Exemple V On a répété l'exemple<B>il</B> niais en utilisant un cou rant d'air forcé de 84001 mn (13501 d'air par kg de solides de sucre).
Le produit était régulier à tous égards, il ne présentait pas d'odeur ni de saveur de brûlé et sa teneur en humidité était de 0 9 0,'0 en poids. La Lcinpé- rature de sortie du produit était de 1101, C. Exemple VI On a chargé dans le Turbulizer tel qu'il est décrit dans le présent mémoire (c'est-à-dire l'appareil de 50cni de diamètre extérieur décrit avant les exemples), un sirop à la température adoptée dans les exemples pré cédents et présentant la même composition.
Le Tur- bulizer travaillait à 1250 t/mn et on faisait passer, à travers les orifices 46a, 48a, 42 0001 mn d'air<B>(10001</B> d'air par kg de solides de sucre) l'air pénétrant dans l'appareil étant à une température ambiante de 32,)C. Le temps de séjour étant évalue; à 30 secondes. La température de sortie du produit était de<B>110,,C.</B> On a observé que le produit avait une coloration uniforme (avec un degré de blancheur élevé), une dimension de grain uniforme, avec des agrégats réguliers, une analyse uniforme et une teneur en humidité de seulement 1,1 o/n en poids.
Exemples VII, VIII, IX On a répété l'exemple VI en modifiant la pureté du sirop alimentaire comme suit : 92, 93 et 9-1% de pureté respectivement dans les trois exemples. A cha que fois, en dépit de cette variation et d'autres modifi cations observables dans la composition du sirop ali mentaire, le produit ne présentait pas de modification perceptible.
Exemple X On a répété l'exemple VI et on a modifié la vitesse du Turbulizer (t'mn) tandis que l'on faisait également varier le débit d'air passant dans l'appareil. On a cons taté que le produit était aussi bon à tous égards que celui de l'exemple VI, à condition d'augmenter le débit d'air forcé lorsqu'on augmentait sensiblement la vitesse de l'arbre. Si l'on augmentait nettement la vitesse de l'arbre sans augmenter le débit d'air, on commençait à observer des effets de carbonisation commençante.
Le produit obtenu à l'exemple VI a été séché, re froidi, et classé conformément aux modes opératoires décrits plus haut et on a constaté qu'il avait l'analyse granulométrique indiquée ci-dessous au tableau 111.
EMI0009.0024
Tableau <SEP> <B>111</B>
<tb> non <SEP> broyé <SEP> broyé
<tb> Dimensions <SEP> (en <SEP> poids) <SEP> (en <SEP> poids)
<tb> refusé <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à <SEP> mailles <SEP> de
<tb> 1,4 <SEP> mm <SEP> -10,0 <SEP> 0,0
<tb> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à <SEP> mailles <SEP> de
<tb> <B>1,4</B> <SEP> mm <SEP> et <SEP> refusé <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à
<tb> mailles <SEP> de <SEP> 0,3 <SEP> mm <SEP> 52,0 <SEP> 70,0
<tb> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> à <SEP> mailles <SEP> de
<tb> 0,3 <SEP> mm <SEP> 8.() <SEP> 30,0 Un avantage du procédé est que la fraction de l'analyse granulométrique (non broyer) passant au tamis à mailles de 1,4 mm et refusée au tamis à mailles de 0,
3 mm est beaucoup plus importante que celle obtenue avec une cristallisation du type sans percussion et éga lement que les fractions refuses au tamis à mailles de 1,-l mm ou passant au tamis à mailles de 0,3 mm sont nettement réduites.
On a constaté que le batt@i(-,e par percussion effectué dans le Turbulizer de l'exemple citer, (lui a un dia mètre extérieur de 50 cm, peut travailler à une vitesse de rotation correspondant à environ 9--15 mètres' se conde de vitesse du centre de gravité de la surface des palettes. L'intervalle préféré de vitesse des palettes est de l5-25 mètres seconde. La géométrie des palettes et leur angle d'orientation n'a pas d'effet primordial sur la rapidité de la cristallisation, cette cristallisation étant essentiellement un phénomène de percussion. Toutefois, ces paramètres affectent naturellement le temps de séjour, etc., ainsi qu'il a été mentionné plus haut.
On a constaté qu'avec les vitesses moyennes de palettes qui ont été indiquées plus haut, il convient que l'air soit refoulé à travers l'appareil avec un débit correspondant, qui peut atteindre environ 84 000 1 mn, suivant les con ditions imposées par le sirop alimentaire donné, pour qu'il ne se produise pas de commencement de carboni sation. On peut obtenir ce résultat en surveillant la matière en traitement dans le batteur-cristalliseur 39 de façon à empêcher le sucre de s'échauffer dans l'appa reil, ou simplement en ajustant le débit d'air forcé à travers l'appareil par la surveillance de l'instant où les effets de carbonisation commençante apparaissent et en augmentant légèrement le débit de façon à éliminer ces effets.
Ce volume d'air assure la fonction supplé mentaire nécessaire consistant à refroidir initialement le sirop alimentaire -I1, juste après son entrée dans le eristalliseur 39, de façon que la cristallisation soit ren forcée par l'effet résultant de saturation exercé sur le sirop à son entrée dans l'appareil. Le choix du débit d'air forcé sera donc dicté par les autres critères men tionnés plus haut.
La production de matière sucrée peut varier dans de larges limites suivant l'ajustement du pas des pa lettes 39b, de la vitesse de l'arbre, etc., en réponse aux variations de l'aspect du produit, de la teneur en humi dité, etc. Lorsque le débit de production de produit sucré est d'environ 60 k@@, mn (avec le diamètre de 50 cm décrit plus haut pour la dimension 39b du Turbulizer), on a constate; qu'un débit d'environ 42 000 1; mn d'air donne de bons résultats. En général, lorsque le débit de production du produit varie, le débit d'air nécessaire tend également à varier.
On a constaté que le rapport entre le débit de circulation forcé d'air et la produc tion en kg; mn de produit sucré donne de bons résul tats lorsqu'il est compris entre 600 et 1350
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Il va de soi que la découverte du fait que l'on peut battre par percussion à grande vitesse un sirop de sucre concentré en obtenant de bons résultats, apporte un net progrès à la technique. Le sirop ne se prend pas en une masse pâteuse ainsi qu'on pouvait s'y attendre, mais il donne au contraire effectivement un produit d'une qualité supérieure par une technique supérieure.
Le fait que la cristallisation soit très rapide signifie que la teneur en humidité, mesurée directement à la sortie du cristalliseur 39, est abaissée et que par conséquent, on peut employer des sirops de moindre qualité. Cette absence relative de sensibilité à la qualité du sirop se traduit par la possibilité, obtenue pour la première fois, d'utiliser une large diversité de sirops alimentaires en donnant cependant un produit relativement uniforme. En outre, la rapidité de la cristallisation et la modicité du temps de séjour se combinent pour éviter, lorsqu'on em ploie le débit d'air approprié, les irrégularités d'analyse, de dimension des cristaux, de dimension des agglomérats et de coloration qui, autrement tendraient à se produire.
On obtient pour la première fois un haut degré de blan cheur sans additifs. Finalement, l'ensemble du traite ment continu pratique est amélioré, mcme au-delà de l'amélioration apportée par les phases du procédé, du fait que, grâce à ce dernier, le traitement exige un sirop alimentaire moins critique que précédemment, une intensité de séchage plus faible, un classement moins particulier, etc. On obtient donc un traitement qui est, dans l'ensemble, plus efficace, plus souple. plus écono mique. Le seul fait que l'on puisse faire varier largement le degré de pureté du sirop alimentaire sans affecter sen siblement l'aspect du produit, sa résistance à la prise en niasse, sa teneur en humidité. etc.. constitue un pro grès technique important.