EP0133062B1 - Procédé pour la production en continu de cristaux de sucre à partir de jus sucrés par évaporation sous vide - Google Patents

Procédé pour la production en continu de cristaux de sucre à partir de jus sucrés par évaporation sous vide Download PDF

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EP0133062B1
EP0133062B1 EP19840401305 EP84401305A EP0133062B1 EP 0133062 B1 EP0133062 B1 EP 0133062B1 EP 19840401305 EP19840401305 EP 19840401305 EP 84401305 A EP84401305 A EP 84401305A EP 0133062 B1 EP0133062 B1 EP 0133062B1
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crystals
magma
runoff
fact
process according
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EP0133062A2 (fr
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Paul Credoz
Philippe Sucrerie & Distillerie De Bodard
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Sucrerie & Distillerie De Souppes-Ouvre Fils Sa
Fives Cail Babcock SA
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Sucrerie & Distillerie De Souppes-Ouvre Fils Sa
Fives Cail Babcock SA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B30/00Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
    • C13B30/02Crystallisation; Crystallising apparatus
    • C13B30/022Continuous processes, apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to the continuous production of sugar crystals from sugary juices by vacuum evaporation according to a process consisting in introducing a seed magma formed from a mixture of concentrated syrup and small crystals into the first of a series of cells linked together and circulating this mixture successively in all the cells where it receives an additional amount of undersaturated sweet juice and is heated to maintain the syrup by evaporation in a supersaturation state and to cause the sugar in solution to crystallize out. magnification of the crystals to the desired size; the cells are usually formed by compartmentalization, by means of transverse and vertical partitions, of a tank arranged horizontally.
  • the seed magma is generally produced in a crystallization apparatus with discontinuous operation from a fraction of the juice to be treated in accordance with document FR-A-2109397.
  • maintaining this discontinuous operation in a continuous production process requires the provision of storage tanks upstream and downstream and does not make it possible to fully benefit from the advantages linked to the use of a continuous-running crystallization apparatus: greater flexibility of use, optimization of energy consumption, optimization of equipment.
  • the present invention makes it possible to produce continuously and economically a mixture of syrup and crystals for the supply of a continuous-running crystallization apparatus.
  • the process for producing sugar crystals from sweet juice consists in supplying a crystallization apparatus by continuous evaporation with a magma formed from a mixture of syrup and crystals, to be introduced into this appliance the juice to be treated at various points staggered from the inlet to the outlet of the latter, to extract from this appliance a cooked mass which is subjected, after cooling, to a spin to separate the crystals from the mother liquor, and to refining the separated crystals by mixing them with a syrup of higher purity than that of said mother liquor and wringing this mixture to separate the refined crystals from the refining sewer, said magma being formed by mixing said refining sewer and crystals from the dedusting device of a sugar drying installation.
  • the syrup mixed with the crystals separated by spinning the mass-cooked will advantageously consist of a fraction of the juice to be treated.
  • the mixing of the crystals and the refining sewer will be carried out in a mixer of a type usually used in sugar refinery.
  • the refining sewer contains small crystals which have passed through the sieve of the wringer.
  • the average size of the crystals mixed with the refining sewer will be greater than that of the crystals contained in this sewer.
  • the refining sewer is heated, demulsified and concentrated so that it remains supersaturated; these operations can be carried out on the sewer, before the preparation of the magma, or by processing the magma.
  • the concentration of the sewer avoids the recasting of the crystals and also makes it possible to relieve the work of the crystallization apparatus which is a marked advantage for existing installations operated above their nominal capacity and when using heating steam at very low thermal level.
  • FIG. 1 is the diagram of a 3 nd jet crystallization workshop treating poor 2 nd jet sewers according to the method of the invention.
  • Figures 2 and 3 are diagrams illustrating variants.
  • the installation shown in FIG. 1 comprises a continuous crystallization apparatus 10, a series of mixer-coolers 12, a centrifugal wringer 14, a pasting mixer 16, a second centrifugal wringer 18, a second pasting mixer 20 and a mixer 22.
  • the apparatus 10 consists of a cylindrical tank arranged horizontally and the interior of which is divided by transverse partitions into several compartments communicating with each other; heating elements are placed in the lower part of the tank.
  • the operating mode of this device is well known and will not be described in detail.
  • the first compartment receives a magma formed of a mixture of crystals and syrup whose origin will be specified later and all the compartments receive an undersaturated juice constituted by a poor sewer of 2 nd jet, the feed rates being automatically adjusted to keep the mother liquor in the various compartments in the supersaturated state.
  • a baked mass is extracted from the apparatus 10 which is passed through the kneaders 12 to cool it and complete the crystallization of the sugar.
  • the cooked mass is sent to the centrifugal wringer 14 where the crystals are separated from the mother liquor constituting the molasses which is discharged at A.
  • the crystals are mixed with poor 2nd jet sewer. This operation makes it possible to increase the purity of the crystals by dissolving the film of impurities which covers them.
  • This mixture is then drained in the centrifugal wringer 18 where the refined crystals, discharged at B, are separated from the refining sewer which is directed towards the pasting mixer 20.
  • the refining sewer which contains already small crystals having passed through the sieve of the wringer 18 are mixed with sugar crystals coming from the dedusting cyclones 24 of the sugar drying installation of the factory.
  • the mixture formed in the mixer 20 is sent to a mixer 22 and then to the first compartment of the crystallization apparatus 10 where it is used as seeding magma.
  • the mixer 22 serves as a buffer capacity to absorb irregularities in the operation of the workshop.
  • the refining sewer C is heated in an exchanger 30 by means of steam taken from one of the last effects of the juice concentration installation.
  • the heated sewer is introduced into a capacity 32 where part of its water is evaporated by expansion, this capacity being placed under vacuum, for example by connecting it to the calender of the crystallization apparatus by a pipe 33.
  • This evaporation allows to maintain the sewer in a supersaturation state despite the rise in temperature.
  • Its concentration is maintained at a set value by a regulator 37 acting on a valve 38 placed on the arrival of heating steam from the exchanger 30 as a function of the temperature of the sewer measured by a sensor 39.
  • the exchanger 30 and the capacity 32 could be replaced by a conventional tube evaporator.
  • the concentrated sewer is drawn off at the bottom of the capacity 32 by means of a circulation pump 40.
  • a fraction of the concentrated sewer is returned to the inlet of the exchanger and the other fraction feeds the magma mixer 20
  • the latter also receives in D the sugar crystals coming from the dedusting cyclones of the sugar drying installation.
  • the magma produced in the mixer 20 is introduced into a tank 36 from which it is drawn off by a pump 42 which sends it to the first compartment of the crystallization apparatus.
  • the sewer flow rate feeding the mixer 20 is adjusted, by means of a valve 44, by a regulator 46 so as to maintain the viscosity of the magma, measured by a viscometer 48 mounted on the tank 36, equal to a set value. .
  • the sewer is brought to a temperature such that, taking into account the temperature drops in the evaporation capacity 32, in the mixer 20 and possibly in the tank 36, the temperature of the magma is close to that of the mass being crystallized in the first compartment of the crystallization apparatus where the magma is introduced.
  • the diagram in FIG. 3 is more particularly suited to sweets having a crystallization apparatus, not used, of the continuous or discontinuous type where the concentration of the magma constituted by the refining sewer and the sugar crystals from the cyclones will be carried out. of dusting.
  • a fraction or all of the refining sewer C feeds the mixer 20 which also receives, at D, the sugar crystals coming from the dedusting cyclones of the sugar drying installation.
  • the magma produced in the mixer 20 is introduced into the tank 36 from which it is withdrawn by a pump 52 which sends it to a concentration-crystallization apparatus 50 which, in the example shown is a cooking boiler of a type commonly used in sugar refinery.
  • This device includes a regulator 54 which maintains the pressure in the calender at a set value and a regulator 56 which regulates the flow of heating steam as a function of the state of the treated product evaluated by means of a sensor 58 which measures, for example, its temperature, conductivity or viscosity.
  • the sewer flow rate feeding the mixer 20 is adjusted, as in the installation of FIG. 2, by means of a valve 44, by a regulator 46, so as to maintain the viscosity of the magma equal to a set value.
  • the concentrated magma is extracted from the device 50 by means of a pump 60 whose flow rate is adjusted as a function of the level of the product in the device, by a sensor 62 and which feeds either a buffer mixer, or directly the device crystallization by continuous evaporation.
  • the refining sewer constituting the mother liquor of the magma formed in the mixer 20 is heated, demulsified and concentrated to keep it in a supersaturation state.
  • the treatment also makes it possible to lighten the evaporation and crystallization work of the continuous-running crystallization apparatus using magma.
  • the residence time of the magma in the apparatus 50 can be of the order of 2 to 3 hours.

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Description

  • La présente invention concerne la production en continu de cristaux de sucre à partir de jus sucrés par évaporation sous vide suivant un procédé consistant à introduire un magma d'ensemencement formé d'un mélange de sirop concentré et de petits cristaux dans la première d'une série de cellules reliées entre elles et à faire circuler ce mélange successivement dans toutes les cellules où il reçoit un appoint de jus sucré sous-saturé et est chauffé pour maintenir par évaporation le sirop en état de sursaturation et provoquer par cristallisation du sucre en solution le grossissement des cristaux jusqu'à la dimension voulue ; les cellules sont habituellement constituées par compartimentage, au moyen de cloisons transversales et verticales, d'une cuve disposée horizontalement.
  • Le magma d'ensemencement est généralement produit dans un appareil de cristallisation à marche discontinue à partir d'une fraction du jus à traiter conformément au document FR-A-2109397. Mais le maintien de cette opération discontinue dans un procédé de production en continu oblige à prévoir des cuves de stockage en amont et en aval et ne permet pas de bénéficier entièrement des avantages liés à l'utilisation d'un appareil de cristallisation à marche continue : plus grande souplesse d'utilisation, optimisation de la consommation énergétique, optimisation des matériels.
  • On a également proposé de mélanger à une fraction du jus à traiter des germes cristallins produits par broyage de cristaux de sucre, mais cette solution nécessite une installation de broyage coûteuse.
  • Dans le document US-A-3 981 739 est décrite une installation pour la production en continu de cristaux de sucre ne comportant que deux appareils de cristallisation constitués par des chaudières à cuire munies d'agitateur. Dans une telle installation, il est nécessaire pour produire une masse-cuite contenant des cristaux ayant une grosseur moyenne de 500 ¡.Lm, de partir d'une semence ayant une grosseur moyenne d'au moins 100 ¡.Lm ce qui conduit à traiter, par exempte par broyage et tamisage, une masse de sucre relativement importante pour la préparation de la semence. Cette solution est donc onéreuse.
  • La présente invention permet de produire en continu et de façon économique un mélange de sirop et de cristaux pour l'alimentation d'un appareil de cristallisation à marche continue.
  • Le procédé de production de cristaux de sucre à partir de jus sucré, objet de l'invention, consiste à alimenter un appareil de cristallisation par évaporation à marche continue avec un magma formé d'un mélange de sirop et de cristaux, à introduire dans cet appareil le jus à traiter en divers points échelonnés de l'entrée à la sortie de ce dernier, à extraire de cet appareil une masse cuite qui est soumise, après refroidissement, à un essorage pour séparer les cristaux de la liqueur-mère, et à affiner les cristaux séparés en les mélangeant à un sirop de pureté supérieure à celle de ladite liqueur-mère et en essorant ce mélange pour séparer les cristaux affinés de l'égout d'affinage, ledit magma étant constitué par mélange dudit égout d'affinage et de cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage d'une installation de séchage du sucre.
  • Le sirop mélangé aux cristaux séparés par essorage de la masse-cuite sera avantageusement constitué par une fraction du jus à traiter. Le mélange des cristaux et de l'égout d'affinage sera effectué dans un malaxeur d'un type habituellement utilisé en sucrerie.
  • L'égout d'affinage contient des petits cristaux ayant traversé le tamis de l'essoreuse. De préférence, la dimension moyenne des cristaux mélangés à l'égout d'affinage sera supérieure à celle des cristaux contenus dans cet égout.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'égout d'affinage est réchauffé, désémulsionné et concentré de façon qu'il reste sursaturé ; ces opérations peuvent être effectuées sur l'égout, avant la préparation du magma, ou par traitement du magma.
  • En réchauffant l'égout d'affinage, dont la température est inférieure à celle de la masse en cours de cristallisation, on évite la formation de fines (cristaux de très petites dimensions), qui nuisent à la qualité de la masse-cuite, dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation où le magma est introduit. Par ailleurs, en désémulsionnant l'égout d'affinage, qui est fortement émulsionné pendant l'essorage, on accélère le processus de cristallisation dans le premier compartiment. La concentration de l'égout évite la refonte des cristaux et permet en outre de soulager le travail de l'appareil de cristallisation ce qui présente un avantage marqué pour des installations existantes exploitées au-dessus de leur capacité nominale et lorsqu'on utilise de la vapeur de chauffage à très bas niveau thermique.
  • Il peut être par ailleurs avantageux, notamment pour éviter un refroidissement du magma, de l'introduire directement dans l'appareil de cristallisation, ce qui permet de supprimer le malaxeur tampon. Pour cela, il est cependant nécessaire que la qualité du magma soit régulière. On atteint ce résultat, conformément à une autre caractéristique de l'invention, en réglant le débit d'égout d'affinage utilisé pour la constitution du magma de façon à maintenir la viscosité de ce dernier à une valeur prédéterminée ; la viscosité est en effet déterminée par le pourcentage de cristaux.
  • La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent à titre d'exemples non-limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention et sur lesquels :
  • La figure 1 est le schéma d'un atelier de cristallisation de 3eme jet traitant des égouts pauvres de 2eme jet suivant le procédé de l'invention ; et
  • Les figures 2 et 3 sont des schémas illustrant des variantes.
  • L'installation représentée sur la figure 1 comprend un appareil de cristallisation à marche continue 10, une série de malaxeurs-refroidisseurs 12, une essoreuse centrifuge 14, un malaxeur d'empâtage 16, une seconde essoreuse centrifuge 18, un second malaxeur d'empâtage 20 et un malaxeur 22.
  • L'appareil 10 est constitué par une cuve cylindrique disposée horizontalement et dont l'intérieur est divisé par des cloisons transversales en plusieurs compartiments communiquant entre eux ; des éléments chauffants sont placés dans la partie inférieure de la cuve. Le mode de fonctionnement de cet appareil est bien connu et ne sera pas décrit en détails. Le premier compartiment reçoit un magma formé d'un mélange de cristaux et de sirop dont l'origine sera précisée plus loin et tous les compartiments reçoivent un jus sous-saturé constitué par un égout pauvre de 2eme jet, les débits d'alimentation étant réglés automatiquement pour maintenir la liqueur-mère du produit dans les différents compartiments à l'état sursaturé.
  • On extrait de l'appareil 10 une masse cuite que l'on fait passer dans les malaxeurs 12 pour la refroidir et compléter la cristallisation du sucre. A la sortie du dernier malaxeur, la masse cuite est envoyée dans l'essoreuse centrifuge 14 où les cristaux sont séparés de la liqueur-mère constituant la mélasse qui est évacuée en A.
  • Dans le malaxeur d'empâtage 16, les cristaux sont mélangés à de l'égout pauvre de 2ème jet. Cette opération permet d'augmenter la pureté des cristaux par dissolution de la pellicule d'impuretés qui les recouvre. Ce mélange est ensuite essoré dans l'essoreuse centrifuge 18 où les cristaux affinés, évacués en B, sont séparés de l'égout d'affinage qui est dirigé vers le malaxeur empâteur 20. Dans ce dernier, l'égout d'affinage qui contient déjà des petits cristaux ayant traversé le tamis de l'essoreuse 18 est mélangé à des cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage 24 de l'installation de séchage du sucre de l'usine.
  • Le mélange formé dans le malaxeur 20 est envoyé dans un malaxeur 22 puis dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation 10 où il est utilisé comme magma d'ensemencement. Le malaxeur 22 sert de capacité tampon pour absorber les irrégularités de fonctionnement de l'atelier.
  • A titre d'exemple, pour une production de 19 T/h de masse-cuite, on utilisera 7 T/h de magma formé en mélangeant 6,3 T/h d'égout d'affinage et 0,7 T/h de cristaux provenant des cyclones de dépoussiérage et dont la dimension moyenne est d'environ 200 µm, l'égout contenant lui-même environ 0,7 T/h de cristaux dont la dimension moyenne est de l'ordre de 75 à 80 ¡.Lm.
  • Selon le schéma de la figure 2, l'égout d'affinage C est chauffé dans un échangeur 30 au moyen de vapeur prélevée sur l'un des derniers effets de l'installation de concentration des jus. L'égout réchauffé est introduit dans une capacité 32 où une partie de son eau est évaporée par détente, cette capacité étant mise en dépression, par exemple en la reliant à la calandre de l'appareil de cristallisation par une tuyauterie 33. Cette évaporation permet de maintenir l'égout en état de sursaturation malgré l'élévation de sa température. Sa concentration est maintenue à une valeur de consigne par un régulateur 37 agissant sur une vanne 38 placée sur l'arrivée de vapeur de chauffage de l'échangeur 30 en fonction de la température de l'égout mesurée par un capteur 39.
  • L'échangeur 30 et la capacité 32 pourraient être remplacés par un évaporateur à tubes classique.
  • L'égout concentré est soutiré au bas de la capacité 32 au moyen d'une pompe de circulation 40. Une fraction de l'égout concentré est renvoyée à l'entrée de l'échangeur et l'autre fraction alimente le malaxeur à magma 20. Celui-ci reçoit également en D les cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage de l'installation de séchage du sucre.
  • Le magma produit dans le malaxeur 20 est introduit dans un réservoir 36 d'où il est soutiré par une pompe 42 qui l'envoie dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation.
  • Le débit d'égout alimentant le malaxeur 20 est réglé, au moyen d'une vanne 44, par un régulateur 46 de façon à maintenir la viscosité du magma, mesurée par un viscomètre 48 monté sur le réservoir 36, égale à une valeur de consigne.
  • Dans l'échangeur 30, l'égout est porté à une température telleque, compte tenu des chutes de températures dans la capacité d'évaporation 32, dans le -malaxeur 20 et éventuellement dans le réservoir 36, la température du magma soit voisine de celle de l'a masse en cours de cristallisation dans le premier compartiment de l'appareil de cristallisation où le magma est introduit.
  • A titre d'exemple, pour une production de 19 T/h de masse-cuite, on utilise 7,7 T/h de magma formé à partir de 7,5 T/h d'égout d'affinage et 0,7 T/h de cristaux provenant des cyclones de dépoussiérage. L'égout contient 0,85 T/h de cristaux dont la dimension maximale est de 130 wm, sa température est de 50 °C et sa teneur en matières sèches (Brix) de 82. Après passage dans l'échangeur 30 et la capacité 32, la température de l'égout est de 75 °C et son brix de 87,8. La température du magma produit est de 72,5 °C.
  • Le schéma de la figure 3 est plus particulièrement adapté à des sucreries possédant un appareil de cristallisation, non utilisé, du type continu ou discontinu où sera effectuée la concentration du magma constitué par l'égout d'affinage et les cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage.
  • Suivant ce schéma, une fraction ou la totalité de l'égout d'affinage C alimente le malaxeur 20 qui reçoit également, en D, les cristaux de sucre provenant des cyclones de dépoussiérage de l'installation de séchage du sucre.
  • Le magma produit dans le malaxeur 20 est introduit dans le réservoir 36 d'où il est soutiré par une pompe 52 qui l'envoie dans un appareil de concentration-cristallisation 50 qui, dans l'exemple représenté est une chaudière à cuire d'un type couramment utilisé en sucrerie. Cet appareil comporte un régulateur 54 qui maintient la pression dans la calandre à une valeur de consigne et un régulateur 56 qui règle le débit de vapeur de chauffage en fonction de l'état du produit traité évalué au moyen d'un capteur 58 qui mesure, par exemple, sa température, sa conductivité ou sa viscosité.
  • Le débit d'égout alimentant le malaxeur 20 est réglé, commé dans l'installation de la figure 2, au moyen d'une vanne 44, par un régulateur 46, de façon à maintenir la viscosité du magma égale à une valeur de consigne.
  • Le magma concentré est extrait de l'appareil 50 au moyen d'une pompe 60 dont le débit est réglé en fonction du niveau du produit dans l'appareil, par un capteur 62 et qui alimente soit un malaxeur tampon, soit directement l'appareil de cristallisation par évaporation à marche continue.
  • Dans l'appareil 50, l'égout d'affinage constituant la liqueur-mère du magma formé dans le malaxeur 20 est réchauffé, désémulsionné et concentré pour le maintenir en état de sursaturation. Le traitement permet de plus d'alléger le travail d'évaporation et de cristallisation de l'appareil de cristallisation à marche continue utilisant le magma. Le temps de séjour du magma dans l'appareil 50 peut être de l'ordre de 2 à 3 heures.

Claims (9)

1. Procédé de production de cristaux de sucre à partir de jus sucrés consistant à alimenter un appareil de cristallisation par évaporation sous vide à marche continue (10) avec un magma formé d'un mélange de sirop et de cristaux, à introduire dans cet appareil le jus à traiter en différents points échelonnés de l'entrée à- la sortie de ce dernier, à extraire de cet appareil une masse-cuite qui est soumise à un essorage pour séparer les cristaux de la liqueur-mère, et à affiner les cristaux séparés en les mélangeant à un sirop de pureté supérieure à celle de ladite liqueur-mère et en essorant ce mélange pour séparer les cristaux affinés de l'égout d'affinage caractérisé en ce que ledit magma est constitué par un mélange dudit égout d'affinage et de cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage (24) d'une installation de séchage du sucre.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sirop mélangé aux cristaux séparés par essorage de la masse-cuite est constitué par une fraction du jus à traiter, l'autre fraction étant introduite dans l'appareil de cristallisation (10).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange d'égout d'affinage et des cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage (24) est formé dans un malaxeur- empâteur (20), et un malaxeur (22) constituant une capacité tampon est placé entre ledit malaxeur empâteur et l'appareil de cristallisation (10).
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit égout d'affinage contient des cristaux dont la dimension moyenne est inférieure à celle des cristaux provenant du dispositif de dépoussiérage (24).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'égout d'affinage utilisé pour la préparation du magma est réchauffé, désémulsionné et concentré de façon qu'il reste sursaturé.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'égout d'affinage est réchauffé dans un échangeur (30) puis concentré et désémulsionné dans une capacité d'évaporation (32), avant son utilisation pour la préparation du magma, le chauffage de l'échangeur étant réglé pour maintenir la concentration de l'égout à la valeur voulue.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le magma est traité dans un appareil de cristallisation (50) où la liqueur-mère constituée par l'égout d'affinage est réchauffée, désémulsionnée et concentrée, le chauffage dudit appareil étant réglé pour maintenir la concentration de la liqueur-mère à la valeur voulue.
8. Procédé selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la température du magma, après réchauffage et concentration de l'égout, est sensiblement égale à celle de la masse en cours de cristallisation dans la zone de l'appareil de cristallisation à marche continue où le magma est introduit.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débit d'égout utilisé pour la- préparation du magma est réglé pour maintenir la viscosité du magma à une valeur de consigne.
EP19840401305 1983-06-22 1984-06-22 Procédé pour la production en continu de cristaux de sucre à partir de jus sucrés par évaporation sous vide Expired EP0133062B1 (fr)

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