EP0629707A2 - Process for softening a sugar containing juice such as molasses and the application thereof to a process for the recovery of the sugars contained in this juice - Google Patents
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- EP0629707A2 EP0629707A2 EP94401313A EP94401313A EP0629707A2 EP 0629707 A2 EP0629707 A2 EP 0629707A2 EP 94401313 A EP94401313 A EP 94401313A EP 94401313 A EP94401313 A EP 94401313A EP 0629707 A2 EP0629707 A2 EP 0629707A2
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- C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- C13B20/14—Purification of sugar juices using ion-exchange materials
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Definitions
- the subject of the present invention is a process for softening a sweet juice such as a candy molasses and its use in a process for recovering the sugars contained in this sweet juice.
- the sugar cane or sugar beet industry produces significant amounts of non-crystallizable sweet juice known as candy molasses. Since this molasses has a non-negligible sugar content, it is usual to subject it to an appropriate treatment in order to extract the major part of the sugars which it contains. This treatment consists in particular in subjecting the molasses to an ion exclusion chromatography using a fixed support constituted by a strong cationic resin, in the Na+ and / or K+ form.
- the sugar molasses contains significant quantities of dissolved calcium and / or magnesium salts, the said resin becomes charged with Ca2+ and / or Mg2+ ions during the chromatography operation and sees this makes its separation power decrease relatively quickly. This requires the periodic interruption of the chromatography operation to regenerate the cationic resin, which implies the consumption of a regeneration reagent and a decrease in productivity.
- the regeneration step of the process according to the invention makes astute use of one of the liquid effluents available in a sugar refinery installation, namely the so-called raffinate fraction generated during the separation by chromatography of the sugars from a sweetened sweetened juice loaded with Na+ and / or K+ ions, a fraction which was usually purely and simply rejected out of this installation.
- raffinate fraction generated during the separation by chromatography of the sugars from a sweetened sweetened juice loaded with Na+ and / or K+ ions
- the liquid effluent (raffinate) used in step (b) advantageously consists of that produced during the separation by chromatography of the sugars from the sweetened sweet juice obtained in step (a).
- the invention it is also advantageous to concentrate the liquid effluent (raffinate) before its implementation in step (b), since the degree of regeneration is all the higher as the concentration of Na ions + and / or K+ of this effluent is higher. It is also advantageous according to the invention, that before bringing said resin into contact with said liquid effluent in step (b), Na+ and / or K+ ions are added to said effluent, which will further improve regeneration.
- the cation exchange resin used in step (a) will preferably be a strong cationic resin in the Na+ and / or K+ form and that the chromatography producing the liquid effluent (raffinate) used in step (b) is preferably carried out on a strong cationic resin in the Na+ and / or K+ form with elution with water.
- a strong cationic resin it is possible to choose in particular any resin comprising a polymer matrix, for example of the polystyrene or polyacrylate type, crosslinked by a crosslinking agent such as divinylbenzene, matrix on which are grafted cation exchange groups, such as acid groups. strongly acid sulfonic. Particular preference is given to IR 200 resin (trademark of a resin sold by Rohm and Haas).
- the present invention further extends to sweetened sweet juice as obtained by the softening process described above.
- said first liquid effluent (raffinate) is preferably concentrated before its use in step (iii), that Na+ and / or K+ ions may be added to said first liquid effluent before the use of the latter in step (iii), that the cation exchange resin used in step (i) is preferably a strong cationic resin in the Na+ and / or K+ form and that the chromatography used in step (ii) is preferably carried out on a strong cationic resin in the Na+ and / or K+ form with elution with water.
- a strong cationic resin use can be made of those already mentioned above in connection with the softening process.
- the present invention further extends to the liquid effluent enriched in sugars as obtained by the recovery process described above.
- the installation shown by way of example in this figure comprises, in a manner known per se, two softening units 1, 2 each consisting of a column filled with a strong cationic resin, in the form Na+ and / or K +, for example the IR®200 resin sold by Rohm and Haas. These columns are each provided, at their upper part, with a conduit 3,4 for supplying candy molasses (aqueous sweet juice) previously clarified and diluted with deionized water.
- the clarification can be carried out by any known method, for example by implementing the clarification process described in US-A-5 110 363. As for dilution, it is carried out so that the dry matter content of the molasses after dilution or preferably of the order of 10 to 70% by weight.
- the molasses thus clarified and diluted essentially comprises sugars, mineral salts of sodium, potassium, calcium and optionally magnesium and colorings.
- Each softening column 1, 2 is further provided, at its lower part, with a conduit 5,6 for softened molasses outlet, the conduits 5,6 both leading to a three-way valve 7 from which a conduit 8, the free end of which opens out at the top of a chromatography column 9.
- a circulation pump 10, 11 can be provided on each conduit 5.6.
- Each column 1,2 is finally provided, at its upper part, with a conduit 12, 13 for supplying resin regeneration liquid and, at its lower part, with a conduit 12 a , 13 a for outlet from spent regeneration liquid carrying respectively a shut-off valve 12 b , 13 b .
- the chromatography column 9 is of the type comprising a fixed support constituted by a strong cationic resin, in the Na+ and / or K+ form, the elution liquid being of the water brought into the upper part of the column by a pipe 14.
- This same column 9 also comprises, at its lower part, a pipe 15 for extracting a liquid effluent (raffinate) rich in sugars and a pipe 16 d extraction of a liquid effluent poor in sugars.
- the concentration unit can be constituted by an evaporator operating under reduced pressure. It may, for example, be a simple or multiple effect falling-stream evaporator, well known in the art considered.
- the outlet 22 ensures the evacuation of the condensates formed during the evaporation.
- valve 7 is positioned to communicate the conduit 8 with the conduits 5 and 6, the pumps 10, 11, 18 and 24 are in operation, the pump 27 is stopped and the valves 12 b , 13 b and 28 are closed.
- the clarified and diluted molasses (10 to 70% by weight of dry matter) is brought through conduits 3 and 4 into columns 1 and 2 where it undergoes a cation exchange, the Na+ and / or K+ ions of the resin arranged in these columns being progressively replaced by the Ca2+ and / or Mg2+ ions present in the molasses.
- molasses is enriched in Na / and / or K+ ions and is depleted in Ca2+ and / or Mg2+ ions, while the resin is enriched in Ca2+ and / or Mg2+ ions and s 'depleted in Na+ and / or K+ ions.
- the molasses from the columns 1,2 is then brought via the conduits 5,6, the pumps 10, 11, the valve 7 and the conduit 8 in the chromatography column 9.
- the molasses is subjected to a separation there under the effect resin and water supplied via line 14 as an eluent.
- the first eluted fractions (constituting the raffinate) poor in sugars and rich in sodium and / or potassium salts and dyes, are extracted via line 16 and poured into tank 20.
- the following fractions, poor in sodium salts and / or potassium and rich in sugars are extracted via line 15.
- the raffinate recovered in the tank 20 is brought via the conduit 19, the pump 18 and the pipe 17 into the evaporation unit 21.
- the concentrated raffinate (preferably at 10-70% by weight of dry matter ) produced in this unit 21 is extracted from the latter by the conduit 23 and the pump 24 and poured into the tank 25.
- the ion-exchange resin of one of the columns 1 and 2 is regenerated, for example the resin of column 1.
- the supply of molasses to be softened is stopped, the pump 10 is stopped, valve 7 is positioned to communicate conduit 8 only with conduit 6, valve 12b is open, valve 28 is positioned to communicate conduit 26 only with conduit 29 and pump 27 is brought into operation.
- the concentrated raffinate from tank 25 is brought via conduits 26, 29 and 12 to column 1 where said concentrated raffinate, rich in Na+ and / or K+ ions, will pass through the resin contained in the column 1 and regenerate it, the Na+ and / or K+ ions of said concentrated raffinate progressively replacing the Ca2+ and / or Mg2+ ions of the resin.
- the concentrated raffinate which, during its passage through the resin, is enriched in Ca2+ and / or Mg2+ ions is then evacuated via line 12 a .
- the second and third cycles are then repeated at regular time intervals.
- the flow of clarified and diluted molasses (10 to 70% by weight of dry matter) through each column 1,2 may be of the order 0.1 to 5 times the volume of the resin bed / hour and that during the regeneration operation, the flow rate of regeneration liquid (concentrated raffinate present in the tank 25 and containing 10 to 70% by weight of dry matter) through each column 1.2 may be of the order of 0.1 to 5 times the volume of the resin bed / hour.
- these flow rates will be chosen according to the dry matter content of the liquid used.
- the higher the dry matter content of the molasses the lower the molasses flow rate through the columns 1,2 will be for the softening operation.
- the higher the dry matter content of the regeneration liquid (concentrated raffinate) the lower the flow rate of this liquid through the columns 1,2.
- the temperature of the regeneration liquid will be adjusted so as to have a liquid having a viscosity suitable for the regeneration operations; this may be in the range of 20 to 70 ° C depending on the dry matter content.
- Na+ and / or K+ ions in the form of NaCl and / or KCl for example
- the concentrated raffinate for example at the level of tank 25.
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé d'adoucissement d'un jus sucré tel qu'une mélasse de sucrerie et son utilisation dans un procédé de récupération des sucres contenus dans ce jus sucré.The subject of the present invention is a process for softening a sweet juice such as a candy molasses and its use in a process for recovering the sugars contained in this sweet juice.
L'industrie sucrière de la canne à sucre ou de la betterave sucrière produit des quantités importantes de jus sucré non cristallisable désigné sous le nom de mélasse de sucrerie. Cette mélasse présentant une teneur en sucres non négligeables, il est usuel de la soumettre à un traitement approprié pour en extraire la majeure partie des sucres qu'elle contient. Ce traitement consiste notamment à soumettre la mélasse à une chromatographie d'exclusion d'ions faisant appel à un support fixe constitué par une résine cationique forte, sous la forme Na⁺ et/ou K⁺. Toutefois, étant donné que la mélasse de sucrerie contient des quantités non négligeables de sels de calcium et/ou de magnésium dissous, ladite résine se charge en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ au cours de l'opération de chromatographie et voit de ce fait son pouvoir de séparation diminuer relativement rapidement. Ceci nécessite l'interruption périodique de l'opération de chromatographie pour régénérer la résine cationique, ce qui implique la consommation d'un réactif de régénération et une baisse de productivité.The sugar cane or sugar beet industry produces significant amounts of non-crystallizable sweet juice known as candy molasses. Since this molasses has a non-negligible sugar content, it is usual to subject it to an appropriate treatment in order to extract the major part of the sugars which it contains. This treatment consists in particular in subjecting the molasses to an ion exclusion chromatography using a fixed support constituted by a strong cationic resin, in the Na⁺ and / or K⁺ form. However, since the sugar molasses contains significant quantities of dissolved calcium and / or magnesium salts, the said resin becomes charged with Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions during the chromatography operation and sees this makes its separation power decrease relatively quickly. This requires the periodic interruption of the chromatography operation to regenerate the cationic resin, which implies the consumption of a regeneration reagent and a decrease in productivity.
Il a donc été proposé d'éliminer, par échange d'ions sur une résine cationique, sous la forme Na⁺ et/ou K⁺, les sels de calcium et/ou de magnésium dissous dans la mélasse avant la chromatographie de cette dernière. Etant donné qu'au cours de cet échange d'ions, les ions Na⁺ et/ou K⁺ de la résine cationique sont progressivement remplacés par les ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ de la mélasse, il y a lieu de périodiquement régénérer ladite résine, ce qui est habituellement réalisé au moyen d'une solution aqueuse de NaCl. Cette technique de régénération présente essentiellement deux inconvénients : elle nécessite la consommation d'un réactif de régénération (NaCl) et elle produit des eaux usées contenant du sucre perdu. Ce système de régénération par une solution aqueuse de NaCl n'est donc pas satisfaisant sur le plan économique.It has therefore been proposed to eliminate, by ion exchange on a cationic resin, in the Na⁺ and / or K⁺ form, the calcium and / or magnesium salts dissolved in the molasses before the chromatography of the latter. Since during this ion exchange, the Na⁺ and / or K⁺ ions of the cationic resin are gradually replaced by the Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions of the molasses, it is necessary to periodically regenerate said resin, which is usually carried out using an aqueous NaCl solution. This regeneration technique essentially has two drawbacks: it requires the consumption of a regeneration reagent (NaCl) and it produces waste water containing lost sugar. This regeneration system with an aqueous NaCl solution is therefore not economically satisfactory.
Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé d'adoucissement n'ayant pas les inconvénients susmentionnés. Il est ainsi proposé selon l'invention, un procédé d'adoucissement au moyen d'une résine échangeuse de cations, sous la forme Na⁺ et/ou K⁺, d'un jus sucré aqueux contenant des sucres et des ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ tel qu'une mélasse de sucrerie, et de régénération de ladite résine, ce procédé comprenant :
- (a) une étape d'adoucissement consistant à amener ledit jus sucré en contact avec ladite résine échangeuse de cations sous la forme Na⁺ et/ou K⁺, pour obtenir d'une part un jus sucré adouci appauvri en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ et chargé en ions Na⁺ et/ou K⁺ et d'autre part, une résine échangeuse de cations, chargée en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺, et
- (b) une étape de régénération de cette dernière résine,
caractérisé en ce que l'étape de régénération (b) consiste à amener ladite résine en contact avec un effluent liquide (appelé raffinat) produit lors de la séparation par chromatographie des sucres d'un jus sucré aqueux adouci contenant des sucres et des ions Na⁺ et/ou K⁺, cet effluent liquide contenant la majeure partie des ions Na⁺ et/ou K⁺ initialement présents dans le jus sucré aqueux adouci.The object of the present invention is therefore to propose a softening process which does not have the abovementioned drawbacks. It is thus proposed according to the invention, a method of softening by means of a cation exchange resin, in the form Na⁺ and / or K⁺, of an aqueous sweet juice containing sugars and Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions such as a sugar molasses, and of regeneration of said resin, this process comprising:
- (a) a softening step consisting in bringing said sweet juice into contact with said cation exchange resin in the Na⁺ and / or K⁺ form, in order to obtain, on the one hand, a sweetened sweet juice depleted in Ca²⁺ ions and / or Mg²⁺ and charged with Na⁺ and / or K⁺ ions and on the other hand, a cation exchange resin, charged with Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions, and
- (b) a step of regenerating this latter resin,
characterized in that the regeneration step (b) consists in bringing said resin into contact with a liquid effluent (called raffinate) produced during the separation by chromatography of the sugars from a sweetened aqueous sweet juice containing sugars and Na ions ⁺ and / or K⁺, this liquid effluent containing the major part of the Na⁺ and / or K⁺ ions initially present in the sweetened aqueous sweet juice.
Comme on le comprendra aisément, l'étape de régénération du procédé selon l'invention fait une utilisation astucieuse de l'un des effluents liquides disponibles dans une installation de sucrerie, à savoir la fraction dite raffinat générée au cours de la séparation par chromatographie des sucres d'un jus sucré adouci et chargé en ions Na⁺ et/ou K⁺, fraction qui était habituellement purement et simplement rejetée hors de cette installation. Il n'y a donc pas apport de réactif de régénération extérieur et, partant, économie par rapport au système de régénération antérieurement connu ; par ailleurs, les pertes en sucres sont moindres par rapport au système connu.As will be readily understood, the regeneration step of the process according to the invention makes astute use of one of the liquid effluents available in a sugar refinery installation, namely the so-called raffinate fraction generated during the separation by chromatography of the sugars from a sweetened sweetened juice loaded with Na⁺ and / or K⁺ ions, a fraction which was usually purely and simply rejected out of this installation. There is therefore no addition of external regeneration reagent and, therefore, economy compared to the previously known regeneration system; moreover, the sugar losses are lower compared to the known system.
L'effluent liquide (raffinat) mis en oeuvre à l'étape (b) est avantageusement constitué par celui produit lors de la séparation par chromatographie des sucres du jus sucré adouci obtenu à l'étape (a).The liquid effluent (raffinate) used in step (b) advantageously consists of that produced during the separation by chromatography of the sugars from the sweetened sweet juice obtained in step (a).
Selon l'invention, il est par ailleurs avantageux de concentrer l'effluent liquide (raffinat) avant sa mise en oeuvre à l'étape (b), puisque le degré de la régénération est d'autant plus élevé que la concentration en ions Na⁺ et/ou K⁺ de cet effluent est plus élevée. Il est également avantageux selon l'invention, qu'avant d'amener ladite résine en contact avec ledit effluent liquide à l'étape (b), des ions Na⁺ et/ou K⁺ soient ajoutés audit effluent, ce qui améliorera encore la régénération.According to the invention, it is also advantageous to concentrate the liquid effluent (raffinate) before its implementation in step (b), since the degree of regeneration is all the higher as the concentration of Na ions ⁺ and / or K⁺ of this effluent is higher. It is also advantageous according to the invention, that before bringing said resin into contact with said liquid effluent in step (b), Na⁺ and / or K⁺ ions are added to said effluent, which will further improve regeneration.
On ajoutera que la résine échangeuse de cations mise en oeuvre à l'étape (a) sera de préférence une résine cationique forte sous la forme Na⁺ et/ou K⁺ et que la chromatographie produisant l'effluent liquide (raffinat) mis en oeuvre à l'étape (b) est de préférence réalisée sur une résine cationique forte sous la forme Na⁺ et/ou K⁺ avec élution par l'eau. A titre de résine cationique forte, on pourra choisir notamment toute résine comprenant une matrice polymère par exemple du type polystyrène ou polyacrylate, réticulé par un réticulant tel que le divinylbenzène, matrice sur laquelle sont greffés des groupes échangeurs de cations, tels que des groupes acide sulfonique fortement acides. Une préférence toute particulière est donnée à la résine IR 200 (marque de fabrique d'une résine commercialisée par Rohm et Haas).It will be added that the cation exchange resin used in step (a) will preferably be a strong cationic resin in the Na⁺ and / or K⁺ form and that the chromatography producing the liquid effluent (raffinate) used in step (b) is preferably carried out on a strong cationic resin in the Na⁺ and / or K⁺ form with elution with water. As a strong cationic resin, it is possible to choose in particular any resin comprising a polymer matrix, for example of the polystyrene or polyacrylate type, crosslinked by a crosslinking agent such as divinylbenzene, matrix on which are grafted cation exchange groups, such as acid groups. strongly acid sulfonic. Particular preference is given to IR 200 resin (trademark of a resin sold by Rohm and Haas).
La présente invention s'étend en outre au jus sucré adouci tel qu'obtenu par le procédé d'adoucissement décrit ci-dessus.The present invention further extends to sweetened sweet juice as obtained by the softening process described above.
Elle s'étend par ailleurs à un procédé de récupération des sucres contenus dans un jus sucré aqueux contenant essentiellement des sucres, des ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ et des colorants, tel qu'une mélasse de sucrerie, qui comprend :
- (i) une étape d'adoucissement consistant à amener ledit jus sucré aqueux en contact avec une résine échangeuse de cations, sous la forme Na⁺et/ou K⁺, pour obtenir d'une part un jus sucré adouci appauvri en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ et chargé en ions Na⁺ et/ou K⁺ et d'autre part, une résine échangeuse de cations, chargée en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺, et
- (ii) une étape de séparation des sucres consistant à soumettre le jus sucré adouci produit à l'étape (i) à une chromatographie pour obtenir un premier effluent liquide (raffinat) enrichi en ions Na⁺ et/ou K⁺ et appauvri en sucres, et un second effluent liquide enrichi en sucres et appauvri en ions Na²⁺ et/ou K⁺,
ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
(iii) une étape de régénération consistant à amener la résine échangeuse de cations, chargée en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ obtenue à l'étape (i) en contact avec ledit premier effluent liquide (raffinat) produit à l'étape (ii) pour obtenir d'une part, un effluent liquide enrichi en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ et d'autre part, une résine échangeuse de cations régénérée sous la forme Na⁺ et/ou K⁺.It also extends to a process for recovering the sugars contained in an aqueous sweet juice essentially containing sugars, Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions and dyes, such as a sugar molasses, which comprises:
- (i) a softening step consisting in bringing said aqueous sweet juice into contact with a cation exchange resin, in the form Na⁺ e t / or K⁺, to obtain on the one hand a sweetened sweet juice depleted in Ca² ions ⁺ and / or Mg²⁺ and charged with Na⁺ and / or K⁺ ions and on the other hand, a cation exchange resin, charged with Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions, and
- (ii) a sugar separation step consisting in subjecting the sweetened sweet juice produced in step (i) to chromatography to obtain a first liquid effluent (raffinate) enriched in Na⁺ and / or K⁺ ions and depleted in sugars , and a second liquid effluent enriched in sugars and depleted in Na²⁺ and / or K⁺ ions,
this process being characterized in that it further comprises:
(iii) a regeneration step consisting in bringing the cation exchange resin, charged with Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions obtained in step (i) in contact with said first liquid effluent (raffinate) produced in step ( ii) to obtain on the one hand, a liquid effluent enriched in Ca² en and / or Mg²⁺ ions and on the other hand, a cation exchange resin regenerated in the Na⁺ and / or K⁺ form.
On notera que ledit premier effluent liquide (raffinat) est de préférence concentré avant sa mise en oeuvre à l'étape (iii), que des ions Na⁺ et/ou K⁺ pourront être ajoutés audit premier effluent liquide avant la mise en oeuvre de ce dernier à l'étape (iii), que la résine échangeuse de cations mise en oeuvre à l'étape (i) est de préférence une résine cationique forte sous la forme Na⁺ et/ou K⁺ et que la chromatographie mise en oeuvre à l'étape (ii) est de préférence réalisée sur une résine cationique forte sous la forme Na⁺ et/ou K⁺ avec élution par l'eau. A titre de résine cationique forte, utilisation peut être faite de celles déjà mentionnées ci-dessus à propos du procédé d'adoucissement.It will be noted that said first liquid effluent (raffinate) is preferably concentrated before its use in step (iii), that Na⁺ and / or K⁺ ions may be added to said first liquid effluent before the use of the latter in step (iii), that the cation exchange resin used in step (i) is preferably a strong cationic resin in the Na⁺ and / or K⁺ form and that the chromatography used in step (ii) is preferably carried out on a strong cationic resin in the Na⁺ and / or K⁺ form with elution with water. As a strong cationic resin, use can be made of those already mentioned above in connection with the softening process.
La présente invention s'étend encore à l'effluent liquide enrichi en sucres tel qu'obtenu par le procédé de récupération décrit ci-dessus.The present invention further extends to the liquid effluent enriched in sugars as obtained by the recovery process described above.
La présente invention a enfin pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé de régénération des sucres décrit ci-dessus ; cette installation comprend :
- au moins une unité d'adoucissement contenant une résine échangeuse de cations, sous la forme Na⁺ et/ou K⁺, et comportant des moyens d'amenée de jus sucré aqueux à adoucir, des moyens d'amenée de liquide de régénération, des moyens d'extraction de jus sucré aqueux adouci et des moyens d'extraction de liquide de régénération usé, et
- au moins une unité de chromatographie comportant des moyens d'amenée d'éluant, des moyens d'amenée de jus sucré aqueux adouci produit dans l'unité d'adoucissement et des moyens d'extraction d'un effluent liquide enrichi en ions Na⁺ et/ou K⁺ et appauvri en sucres (raffinat),
et elle se caractérise en ce qu'elle comprend en outre des moyens de liaison pour relier lesdits moyens d'amenée de liquide de régénération aux moyens d'extraction de l'unité de chromatographie, étant précisé que lesdits moyens de liaison peuvent, si on le souhaite, comprendre une unité de concentration dudit effluent liquide (raffinat) extrait par ces moyens d'extraction.The present invention finally relates to an installation for implementing the sugar regeneration process described above; this installation includes:
- at least one softening unit containing a cation exchange resin, in the Na⁺ and / or K⁺ form, and comprising means for supplying aqueous sweet juice to be softened, means for supplying regeneration liquid, means for extracting sweetened aqueous sweet juice and means for extracting spent regeneration liquid, and
- at least one chromatography unit comprising means for supplying eluent, means for supplying sweetened aqueous sweet juice produced in the softening unit and means for extracting a liquid effluent enriched in Na⁺ ions and / or K⁺ and depleted in sugars (raffinate),
and it is characterized in that it further comprises connection means for connecting said means for supplying regeneration liquid to the extraction means for the chromatography unit, it being specified that said connection means can, if one wish, to understand a unit of concentration of said liquid effluent (raffinate) extracted by these extraction means.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite en regard du dessin annexé dont la figure unique est un schéma de principe d'un mode de réalisation d'une installation de récupération des sucres d'une mélasse de sucrerie.Other objects and advantages of the present invention will appear on reading the following description made with reference to the appended drawing, the single figure of which is a block diagram of an embodiment of an installation for recovering sugars from a candy molasses.
L'installation représentée à titre d'exemple sur cette figure comprend d'une manière connue en soi deux unités d'adoucissement 1,2 constituées chacune par une colonne remplie d'une résine cationique forte, sous la forme Na⁺ et/ou K⁺, par exemple la résine IR®200 commercialisée par Rohm et Haas. Ces colonnes sont pourvues chacune, à leur partie haute, d'un conduit 3,4 d'amenée de mélasse de sucrerie (jus sucré aqueux) préalablement clarifiée et diluée par de l'eau désionisée. La clarification peut être effectuée par toute méthode connue, par exemple par mise en oeuvre du procédé de clarification décrit dans US-A-5 110 363. Quant à la dilution, elle est réalisée pour que la teneur en matière sèche de la mélasse après dilution soit de préférence de l'ordre de 10 à 70 % en poids. La mélasse ainsi clarifiée et diluée comprend essentiellement des sucres, des sels minéraux de sodium, de potassium, de calcium et éventuellement de magnésium et des colorants.The installation shown by way of example in this figure comprises, in a manner known per se, two
Chaque colonne d'adoucissement 1,2 est en outre pourvue, à sa partie basse, d'un conduit 5,6 de sortie de mélasse adoucie, les conduits 5,6 aboutissant tous deux à une vanne trois voies 7 d'où part un conduit 8 dont l'extrémité libre débouche à la partie supérieure d'une colonne de chromatographie 9. Si nécessaire, on peut prévoir une pompe de circulation 10, 11 sur chaque conduit 5,6. Chaque colonne 1,2 est enfin pourvue, à sa partie supérieure, d'un conduit 12, 13 d'amenée de liquide de régénération de la résine et, à sa partie inférieure, d'un conduit 12a, 13a de sortie de liquide de régénération usé portant respectivement une vanne de sectionnement 12b, 13b.Each
La colonne de chromatographie 9 est du type comprenant un support fixe constitué par une résine cationique forte, sous la forme Na⁺ et/ou K⁺, le liquide d'élution étant de l'eau amenée en partie haute de la colonne par un conduit 14. Cette même colonne 9 comporte en outre, à sa partie inférieure, un conduit 15 d'extraction d'un effluent liquide (raffinat) riche en sucres et un conduit 16 d'extraction d'un effluent liquide pauvre en sucres.The
Conformément à l'invention, l'installation qui vient d'être décrite comprend en outre des moyens pour alimenter les conduits 12, 13 en raffinat (liquide de régénération) issu du conduit d'extraction 16. Ces moyens comprennent :
- a) une
tuyauterie 17 dont l'une des extrémités est reliée au refoulement d'unepompe 18 de mise en circulation dont l'aspiration est reliée à unconduit 19 dont l'extrémité libre s'étend jusqu'au voisinage du fond d'unecuve 20 dans laquelle débouche d'extrémité libre du conduit d'extraction 16 ; - b) une unité de
concentration 21 pourvue d'une arrivée de liquide à concentrer reliée à latuyauterie 17, d'une sortie 22 d'eau séparée au cours de la concentration et d'une sortie 23 de liquide concentré pourvue d'unepompe 24 d'extraction ; - c) une
cuve 25 dans laquelle débouche lasortie 23 ; et - d) une
tuyauterie 26 portant unepompe 27 de mise en circulation, l'une des extrémités de cette tuyauterie étant située au voisinage du fond de lacuve 25 et l'autre extrémité aboutissant à une vanne troisvoies 28 de laquelle partent unconduit 29 relié auconduit 12 et unconduit 30 relié auconduit 13.
- a) a
pipe 17, one end of which is connected to the discharge of acirculation pump 18, the suction of which is connected to aduct 19, the free end of which extends as far as the bottom of atank 20 into which opens the free end of theextraction duct 16; - b) a
concentration unit 21 provided with an inlet for concentrating liquid connected to thepiping 17, anoutlet 22 for separate water during the concentration and anoutlet 23 for concentrated liquid provided with apump 24 extraction; - c) a
tank 25 into which theoutlet 23 opens; and - d) a
pipe 26 carrying acirculation pump 27, one end of this pipe being located near the bottom of thetank 25 and the other end leading to a three-way valve 28 from which aconduit 29 connected toconduit 12 and aconduit 30 connected toconduit 13.
L'unité de concentration peut être constituée par un évaporateur fonctionnant sous pression réduite. Il peut s'agir par exemple d'un évaporateur à flot tombant simple ou multiple effet, bien connu de la technique considérée. Dans ce cas, la sortie 22 assure l'évacuation des condensats formés au cours de l'évaporation.The concentration unit can be constituted by an evaporator operating under reduced pressure. It may, for example, be a simple or multiple effect falling-stream evaporator, well known in the art considered. In this case, the
Cette installation fonctionne de la manière suivante.This installation works as follows.
Au cours d'un premier cycle, la vanne 7 est positionnée pour faire communiquer le conduit 8 avec les conduits 5 et 6, les pompes 10, 11, 18 et 24 sont en fonctionnement, la pompe 27 est à l'arrêt et les vannes 12b, 13b et 28 sont fermées.During a first cycle, the
La mélasse clarifiée et diluée (10 à 70 % en poids de matière sèche) est amenée par les conduits 3 et 4 dans les colonnes 1 et 2 où elle subit un échange de cations, les ions Na⁺ et/ou K⁺ de la résine disposée dans ces colonnes étant progressivement remplacés par les ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ présents dans la mélasse. De ce fait, la mélasse s'enrichit en ions Na⁺ et/ou K⁺ et s'appauvrit en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺, alors que la résine s'enrichit en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ et s'appauvrit en ions Na⁺ et/ou K⁺.The clarified and diluted molasses (10 to 70% by weight of dry matter) is brought through
La mélasse issue des colonnes 1,2 est ensuite amenée via les conduits 5,6, les pompes 10, 11, la vanne 7 et le conduit 8 dans la colonne de chromatographie 9. La mélasse y est soumise à une séparation sous l'effet de la résine et de l'eau amenée par le conduit 14 à titre d'éluant.The molasses from the
Les premières fractions éluées (constituant le raffinat) pauvres en sucres et riches en sels de sodium et/ou de potassium et en colorants, sont extraites par le conduit 16 et déversées dans la cuve 20. Les fractions suivantes, pauvres en sels de sodium et/ou potassium et riches en sucres sont extraites par le conduit 15.The first eluted fractions (constituting the raffinate) poor in sugars and rich in sodium and / or potassium salts and dyes, are extracted via
Simultanément ou ultérieurement, le raffinat récupéré dans la cuve 20 est amené via le conduit 19, la pompe 18 et la tuyauterie 17 dans l'unité d'évaporation 21. Le raffinat concentré (de préférence à 10-70 % en poids de matière sèche) produit dans cette unité 21 est extrait de cette dernière par le conduit 23 et la pompe 24 et déversé dans la cuve 25.Simultaneously or later, the raffinate recovered in the
Au cours d'un deuxième cycle, la résine échangeuse d'ions de l'une des colonnes 1 et 2 est régénérée, par exemple la résine de la colonne 1. A cet effet, on arrête l'alimentation en mélasse à adoucir, la pompe 10 est arrêtée, la vanne 7 est positionnée pour faire communiquer le conduit 8 uniquement avec le conduit 6, la vanne 12b est ouverte, la vanne 28 est positionnée pour faire communiquer le conduit 26 uniquement avec le conduit 29 et la pompe 27 est amenée en fonctionnement.During a second cycle, the ion-exchange resin of one of the
Dans ces conditions, le raffinat concentré de la cuve 25 est amené via les conduits 26, 29 et 12 jusqu'à la colonne 1 où ledit raffinat concentré, riche en ions Na⁺ et/ou K⁺, va traverser la résine contenue dans la colonne 1 et la régénérer, les ions Na⁺ et/ou K⁺ dudit raffinat concentré remplaçant progressivement les ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ de la résine. Le raffinat concentré qui au cours de son passage à travers la résine s'est enrichi en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ est ensuite évacué par le conduit 12a.Under these conditions, the concentrated raffinate from
Une fois la régénération terminée, on procède, au cours d'un troisième cycle, à la régénération de la résine de la colonne 2 tout en reprenant les opérations d'adoucissement dans la colonne 1. Ceci implique l'arrêt de l'alimentation en mélasse de la colonne 2, l'ouverture de la vanne 13b, la mise en communication du conduit 26 avec le conduit 30 par réglage approprié de la position de la vanne 28, la mise en communication du conduit 8 avec le conduit 5 par réglage approprié de la position de la vanne 7 et la reprise de l'alimentation en mélasse de la colonne 1.Once the regeneration is complete, we proceed, during a third cycle, to the regeneration of the resin in column 2 while resuming the softening operations in
On répète ensuite à intervalle de temps régulier les deuxième et troisième cycles.The second and third cycles are then repeated at regular time intervals.
On ajoutera, à titre indicatif, qu'au cours de l'opération d'adoucissement, le débit de mélasse clarifiée et diluée (10 à 70 % en poids de matière sèche) à travers chaque colonne 1,2 pourra être de l'ordre de 0,1 à 5 fois le volume du lit de résine/heure et qu'au cours de l'opération de régénération, le débit en liquide de régénération (raffinat concentré présent dans la cuve 25 et contenant 10 à 70 % en poids de matière sèche) à travers chaque colonne 1,2 pourra être de l'ordre de 0,1 à 5 fois le volume du lit de résine/heure.It will be added, as an indication, that during the softening operation, the flow of clarified and diluted molasses (10 to 70% by weight of dry matter) through each
En fait, ces débits seront choisis en fonction de la teneur en matière sèche du liquide mis en oeuvre. Ainsi, plus la teneur en matière sèche de la mélasse est élevée et plus le débit de mélasse à travers les colonnes 1,2 sera faible pour l'opération d'adoucissement. De même, plus la teneur en matière sèche du liquide de régénération (raffinat concentré) est élevée et plus le débit de ce liquide à travers les colonnes 1,2 sera faible.In fact, these flow rates will be chosen according to the dry matter content of the liquid used. Thus, the higher the dry matter content of the molasses, the lower the molasses flow rate through the
D'autre part, on règlera la température du liquide de régénération pour disposer d'un liquide ayant une viscosité appropriée pour les opérations de régénération ; celle-ci pourra se situer dans la plage de 20 à 70° C en fonction de la teneur en matière sèche.On the other hand, the temperature of the regeneration liquid will be adjusted so as to have a liquid having a viscosity suitable for the regeneration operations; this may be in the range of 20 to 70 ° C depending on the dry matter content.
On précisera encore que, si on le souhaite, des ions Na⁺ et/ou K⁺ (sous la forme de NaCl et/ou KCl par exemple) pourront être ajoutés au raffinat concentré, par exemple au niveau de la cuve 25.It will also be specified that, if desired, Na⁺ and / or K⁺ ions (in the form of NaCl and / or KCl for example) can be added to the concentrated raffinate, for example at the level of
On notera encore que tout ou partie de NaCl et/ou KCl ainsi ajouté pourra, si on le désire, être récupéré par cristallisation du raffinat concentré ayant servi à la régénération et issue du conduit 12a et/ou 13a.It will also be noted that all or part of the NaCl and / or KCl thus added can, if desired, be recovered by crystallization of the concentrated raffinate having served for regeneration and coming from the
-
1/ Opération d'adoucissement
- mélasse à adoucir : 15 % en poids de matière sèche ; dureté : 12000 ppm exprimés en ions Ca²⁺ par rapport à la matière sèche ;
- résine d'adoucissement : résine IR®200 de Rohm et Haas (capacité d'échange de 1 équivalent/litre) ;
- température : 40-80°C ;
- débit de mélasse : 2 fois le volume du lit de résine d'adoucissement/heure ; il y a saturation de la résine après 2 heures 30 minutes de passage de mélasse ;
- mélasse adoucie : présente une dureté moyenne de 2000 ppm exprimés en ions Ca²⁺ par rapport à la matière sèche.
- molasses to be softened : 15% by weight of dry matter; hardness: 12,000 ppm expressed as Ca²⁺ ions relative to the dry matter;
- softening resin: IR®200 resin from Rohm and Haas (exchange capacity of 1 equivalent / liter);
- temperature : 40-80 ° C;
- molasses flow rate : 2 times the volume of the softening resin bed / hour; there is saturation of the resin after 2
hours 30 minutes of molasses passage; - softened molasses : has an average hardness of 2000 ppm expressed as Ca²⁺ ions compared to the dry matter.
-
2/ Opération de chromatographie
- résine de chromatographie : Dowex ® C 356 de la société DOW
- température : de l'ordre de 80° C
- débit de mélasse adoucie : de l'ordre de 0,03 fois le volume du lit de résine de chromatographie/heure
- débit d'eau d'élution : 16 fois le volume du lit de résine de chromatographie/heure
- raffinat : teneur en matière sèche : ≃ 4 % en poids
- chromatography resin : Dowex ® C 356 from DOW
- temperature : around 80 ° C
- softened molasses flow rate : about 0.03 times the volume of the chromatography resin bed / hour
- elution water flow rate : 16 times the volume of the chromatography resin bed / hour
- raffinate : dry matter content: ≃ 4% by weight
-
3/ Opération de concentration du raffinat
- unité de concentration : évaporateur à flot tombant (température d'évaporation ≃ 80°C)
- teneur en matière sèche après concentration : 30 % en poids de matière sèche.
- concentration unit : falling-stream evaporator (evaporation temperature ≃ 80 ° C)
- dry matter content after concentration : 30% by weight of dry matter.
-
4/ Régénération
- température : 25°C
- débit de raffinat concentré : 0,45 fois le volume de résine d'adoucissement/heure ; la régénération est terminée après passage d'un volume de raffinat concentré correspondant à 0,34 fois le volume du débit de résine.
- temperature : 25 ° C
- concentrated raffinate flow rate : 0.45 times the volume of softening resin / hour; regeneration is complete after passing a volume of concentrated raffinate corresponding to 0.34 times the volume of the resin flow rate.
-
5/ Rinçage par l'eau de la résine d'adoucissement
- débit d'eau : 2 fois le volume du lit de résine/heure ;
- durée : 1 heure.
- water flow : 2 times the volume of the resin bed / hour;
- duration : 1 hour.
Claims (13)
(iii) une étape de régénération consistant à amener la résine échangeuse de cations chargée en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ obtenue à l'étape (i) en contact avec ledit premier effluent liquide produit à l'étape (ii) pour obtenir d'une part, un effluent liquide enrichi en ions Ca²⁺ et/ou Mg²⁺ et d'autre part, une résine échangeuse de cations régénérée, sous la forme Na⁺ et/ou K⁺.Process for recovering the sugars contained in an aqueous sweet juice essentially containing sugars, Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions and colorings, such as a sugar molasses, which comprises:
(iii) a regeneration step consisting in bringing the cation exchange resin loaded with Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions obtained in step (i) in contact with said first liquid effluent produced in step (ii) to obtain on the one hand, a liquid effluent enriched in Ca²⁺ and / or Mg²⁺ ions and on the other hand, a regenerated cation exchange resin, in the form Na⁺ and / or K⁺.
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