EP1063303B1 - Procédé et installation d'épuration d'un jus sucré - Google Patents

Procédé et installation d'épuration d'un jus sucré Download PDF

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EP1063303B1
EP1063303B1 EP00401791A EP00401791A EP1063303B1 EP 1063303 B1 EP1063303 B1 EP 1063303B1 EP 00401791 A EP00401791 A EP 00401791A EP 00401791 A EP00401791 A EP 00401791A EP 1063303 B1 EP1063303 B1 EP 1063303B1
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EP
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unit
treatment
carbonation
sugar juice
prepurification
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Robert Guyot
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La Sucrerie Cooperative de Bazancourt
Maguin SAS
Original Assignee
La Sucrerie Cooperative de Bazancourt
Maguin SAS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00—Purification of sugar juices
    • C13B20/02—Purification of sugar juices using alkaline earth metal compounds
    • C13B20/04—Purification of sugar juices using alkaline earth metal compounds followed by saturation
    • C13B20/06—Purification of sugar juices using alkaline earth metal compounds followed by saturation with carbon dioxide or sulfur dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00—Purification of sugar juices
    • C13B20/02—Purification of sugar juices using alkaline earth metal compounds

Definitions

  • the present invention relates generally to a process for purifying sugary juices, in particular sugary juices from sugar beets, which allows a very significant reduction in the lime consumption, up to 70% of the consumption of lime from current treatment plants, with juice quality clear equivalent.
  • the present invention therefore relates to a purification process a sweet juice allowing a lower consumption of lime as well as device for implementing this method.
  • the present invention also relates to a method purification of a sweet juice improving the filtration capacity of first and second carbonation and improving the color index of final clear juice for a given consumption of lime.
  • the method of the invention can be implemented in existing treatment plants by means of a minor extension existing installations and without modification of the lime production, pumping carbon dioxide and raw carbonation and second carbonation.
  • the main sequence of process treatments after the first treatment carbonation successively, a separation treatment of the sweet juice cloudiness obtained after this first carbonation treatment to separate a first main clear juice and first sludge carbonation and possibly a sulfitation treatment of the first main clear juice before second treatment carbonation.
  • Some or all of the first sludge carbonation are generally recycled to the pre-liming stage of the pre-purification sequence.
  • the fraction of the first sludge possibly non-recycled carbonation is mixed with the sludge from pre-purification before filtration.
  • the cloudy second carbonation juice is also usually subjected to separation treatment to separate a second main clear juice and second carbonation sludge.
  • the second clear juice can be subjected to a decalcification treatment and optionally to sulfitation and addition of sodium bisulfite before being subjected to an evaporation treatment.
  • Some or all of the second carbonation sludge is recycled at the pre-liming stage of the pre-purification sequence.
  • the fraction of second carbonation sludge possibly not recycled is mixed with the pre-purification sludge before filtration.
  • a purification installation has been represented according to the invention which comprises a main set of processing units A and a set of pre-purification units B, according to the invention.
  • the main assembly A successively comprises a unit of liming 1, a maturing unit 3, a first carbonation unit 4, a separation unit 5, 5 ′ of a first main clear juice JC1 and of first carbonation sludge, a second carbonation unit 6 and a separation unit 7, 7 'of a second main clear juice JC2 and of sludge of second carbonation.
  • a heater 2 can be arranged between the liming unit 1 and the maturing unit 3 to heat the juice limed before being introduced into the maturing unit 3.
  • a sulfitation unit (not shown) can be provided after the separation unit 5, 5 'for the treatment of the first main clear juice JC1 and / or after the separation unit 7, 7 'for the treatment of the second main clear juice JC2.
  • the main assembly which has just been described constitutes in performs a conventional purification installation for sugary juices such as beets.
  • the limed juice is generally reheated (by means of the heater 2) to a temperature of the order of 83-85 ° C and sent to a maturation unit 3 then to a first carbonation unit 4 where it is mixed with CO 2 from a lime kiln.
  • the first cloudy juice JT1 coming from the first carbonation unit 4 is then brought into a separation unit 5, 5 ′ comprising for example thickening filters or decanters to separate a first clear juice JC1 and sludge of first carbonation.
  • the clear juice JC1 is then reheated to a temperature of the order of 92-95 ° C and introduced in one second unit carbonation 6 where it is again treated with carbon dioxide and undergoes additional carbonation up to a pH of 9 to 9.3 in general.
  • the cloudy second carbonation JT2 juice is then sent to a separation unit 7, 7 ', generally similar to the previous one where separates a second clear JC2 juice from the second carbonation sludge.
  • JC2 clear juice can then undergo various conventional operations such as sulfitation (SO 2 treatment), decalcification and the addition of sodium bisulfite before passing through a multiple evaporation unit (not shown) to be crystallized.
  • the sulfitations of clear juices JC1 and JC2 or the addition of sodium bisulfite are intended to provide discoloration complementary to the final juice.
  • the installation further comprises a set of pre-treatment B which includes a pre-liming unit 8, a coagulation 10, a decanting unit 11, in which the sweetened juice to be purified is treated before being sent to the main assembly A and subjected to the main sequence of treatments.
  • a set of pre-treatment B which includes a pre-liming unit 8, a coagulation 10, a decanting unit 11, in which the sweetened juice to be purified is treated before being sent to the main assembly A and subjected to the main sequence of treatments.
  • all of the sweet juice to be purified for example a sweet diffusion juice is introduced into the pre-liming unit 8 where the sweet juice to be purified is mixed with all or a fraction of the sludge from first and second carbonation from the main sequence of treatments and possibly a small amount of lime milk.
  • the residence time in the pre-liming unit 8 is between 2 'and 30', usually about 20 minutes and the processing temperature is generally between 40 to 80 ° C, preferably 68 to 75 ° C.
  • the amount of lime milk possibly used corresponds to a equivalent amount of 0 to 3g / liter of CaO.
  • the pre-limed mixture from the pre-liming unit 8 is then routed, possibly after reheating in a heater 9 to one temperature of 78 ° C or more, usually about 80 ° C to 83 ° C, in a coagulation unit 10 where it is mixed with a coagulation agent.
  • the amount of coagulation agent generally used is 2 to 5 ppm / liter.
  • the coagulation time is generally between 5 and 30 minutes, preferably about 10 to 15 minutes.
  • the coagulated juice in the coagulation unit 10 is then routed, supplemented with a flocculating agent, generally in one amount from 2 to 5 ppm / liter, up to a settling unit 11 where separates a clear juice from pre-treatment JCs and secondary sludge.
  • the residence time in the settling unit 11 is generally of the order 20 to 30 minutes.
  • the clear juice of pre-purification JCs is then brought into the liming unit 1 of the main assembly A with a view to being subjected to the main sequence of treatments, as described above.
  • the pre-treatment sludge possibly mixed with a non-recycled fraction of the first and second sludge carbonation are conveyed from the settling unit 11 to a separation unit 12, for example a filter press, for filtration and sugaring with obtaining on the one hand of sugared scum and on the other hand of a filtrate generally recycled with the clear juice of pre-purification JCs from the settling unit 11.
  • a separation unit 12 for example a filter press
  • the secondary pre-purification unit B can be carried out without modification of lime production and gas pumping installations CO2 and first and second carbonation units.
  • the purification process and installation according to the invention further improve the filterability of cloudy juices first and second carbonation and the color index of the clear juice of second carbonation for a given lime consumption.
  • the method makes it possible to obtain the same overall efficiency. treatment treatment than the conventional process (purity and coloring of clear juice of second carbonation).
  • this process according to the invention reduces discharges such as first carbonation scum (10 to 25 kg less per tonne of beet processed) and therefore of CO 2 released into the atmosphere.
  • the loss of sugar in the scum is reduced in the same proportion than the amount of scum.

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Description

La présente invention concerne d'une manière générale un procédé d'épuration des jus sucrés, en particulier des jus sucrés issus de betteraves sucrières, qui permet une diminution très importante de la consommation de chaux, pouvant atteindre, jusqu'à 70% de la consommation en chaux des usines de traitement actuelles, à qualité de jus clair équivalente.
Un procédé d'épuration des jus sucrés est divulgué par exemple dans le document US-A-4 795 494.
La présente invention a donc pour objet un procédé d'épuration d'un jus sucré permettant une moindre consommation de chaux ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La présente invention a également pour objet un procédé d'épuration d'un jus sucré améliorant l'aptitude à la filtration des jus de première et seconde carbonatation et améliorant l'indice de coloration du jus clair final pour une consommation donnée de chaux.
En outre, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre dans des installations d'épuration existantes au moyen d'une extension mineure des installations existantes et sans modification des dispositifs de production de chaux, de pompage de gaz carbonique et de première carbonatation et seconde carbonatation.
Selon l'invention, le procédé d'épuration d'un jus sucré, en particulier d'un jus sucré de betterave, comprend une séquence principale d'épuration comportant successivement un traitement de chaulage du jus sucré, éventuellement un traitement de maturation du jus chaulé, au moins deux traitements successifs de carbonatation du jus chaulé, et éventuellement un traitement de sulfitation entre les traitements de carbonatation, ledit procédé d'épuration étant caractérisé en ce qu'il comprend une séquence de pré-épuration, préalable à la séquence principale d'épuration, consistant à successivement :
  • a) soumettre la totalité du jus sucré à épurer à un traitement de préchaulage avec addition de la totalité ou d'une partie des boues provenant de la séquence principale de traitement ;
  • b) soumettre le jus sucré préchaulé à un traitement de coagulation ;
  • c) ajouter au jus sucré, préchaulé et coagulé issu de l'étape b) un agent de floculation et soumettre la fraction de jus sucré additionné d'agent de floculation à une décantation pour séparer d'une part un jus sucré clair de pré-épuration et d'autre part des boues de pré-épuration ; et
  • d) soumettre le jus sucré clair de pré-épuration issu de l'étape c) à la séquence principale de traitements.
    • De préférence, la séquence principale de traitements du procédé d'épuration selon l'invention comprend après le traitement de première carbonatation, successivement, un traitement de séparation du jus sucré trouble obtenu après ce premier traitement de carbonatation pour en séparer un premier jus clair principal et des boues de première carbonatation et éventuellement un traitement de sulfitation du premier jus clair principal avant de le soumettre au traitement de deuxième carbonatation. Une partie ou la totalité des boues de première carbonatation sont généralement recyclées à l'étape de préchaulage de la séquence de pré-épuration. La fraction des boues de première carbonatation éventuellement non recyclées est mélangée aux boues de pré-épuration avant filtration.
    Le jus trouble de deuxième carbonatation est également généralement soumis à un traitement de séparation pour séparer un deuxième jus clair principal et des boues de seconde carbonatation. Le deuxième jus clair peut être soumis à un traitement de décalcification et éventuellement à une sulfitation et une addition de bisulfite de sodium avant d'être soumis à un traitement d'évaporation.
    Une partie ou la totalité des boues de seconde carbonatation sont recyclées à l'étape de préchaulage de la séquence de pré-épuration. La fraction des boues de seconde carbonatation éventuellement non recyclée est mélangée aux boues de pré-épuration avant filtration.
    L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé d'épuration d'un jus sucré tel que décrit ci-dessus comportant un ensemble principal d'unités de traitement comprenant, en série, une unité de chaulage, éventuellement une unité de maturation et au moins une première et une seconde unité de carbonatation, caractérisée en ce qu'elle comprend également un ensemble d'unités de pré-épuration comprenant :
  • une unité de préchaulage recevant la totalité du jus sucré à épurer ;
  • une unité de coagulation recevant simultanément le jus sucré préchaulé et un agent de coagulation ;
  • un moyen pour introduire simultanément le jus sucré coagulé et un agent de floculation dans une unité de décantation dans laquelle on sépare d'une part un jus sucré clair de pré-épuration et des boues de pré-épuration d'autre part ; et
  • un moyen pour amener le jus sucré clair de pré-épuration dans l'unité de chaulage de l'ensemble principal d'unités de traitement.
    • La suite de la description se réfère à la figure annexée qui représente schématiquement un exemple d'installation d'épuration selon l'invention.
    Sur la figure, on a représenté une installation d'épuration selon l'invention qui comprend un ensemble principal d'unités de traitement A et un ensemble d'unités de pré-épuration B, selon l'invention.
    L'ensemble principal A comprend successivement une unité de chaulage 1, une unité de maturation 3, une unité de première carbonatation 4, une unité de séparation 5, 5' d'un premier jus clair principal JC1 et de boues de première carbonatation, une unité de seconde carbonatation 6 et une unité de séparation 7, 7' d'un second jus clair principal JC2 et de boues de deuxième carbonatation.
    Comme le montre la figure, un réchauffeur 2 peut être disposé entre l'unité de chaulage 1 et l'unité de maturation 3 pour réchauffer le jus chaulé avant son introduction dans l'unité de maturation 3.
    Le cas échéant, une unité de sulfitation (non représentée) peut être prévue après l'unité de séparation 5, 5' pour le traitement du premier jus clair principal JC1 et/ou après l'unité de séparation 7, 7' pour le traitement du second jus clair principal JC2.
    L'ensemble principal qui vient juste d'être décrit constitue en fait une installation d'épuration classique des jus sucrés tels que les jus de betteraves.
    L'installation d'épuration classique ci-dessus fonctionne de la manière suivante :
    • un jus sucré obtenu par tout procédé d'extraction classique, par exemple un jus sucré de diffusion est introduit dans l'unité de chaulage 1 où il est mélangé avec une quantité importante de chaux (CaO) représentant en général une addition de 10 à 24 g de CaO par tonne de betteraves.
    Le jus chaulé est en général réchauffé (au moyen du réchauffeur 2) à une température de l'ordre de 83-85°C et envoyé dans une unité de maturation 3 puis dans une unité de première carbonatation 4 où il est mélangé avec du CO2 provenant d'un four à chaux. Le premier jus trouble JT1 provenant de l'unité de première carbonatation 4 est amené alors dans une unité de séparation 5, 5' comprenant par exemple des filtres épaississeurs ou des décanteurs pour séparer un premier jus clair JC1 et des boues de première carbonatation.
    Le jus clair JC1, éventuellement sulfité, est alors réchauffé à une température de l'ordre de 92-95°C et introduit dans une unité de seconde carbonatation 6 où il est à nouveau traité avec du gaz carbonique et subit une carbonatation complémentaire jusqu'à un pH de 9 à 9,3 en général.
    Le jus trouble de seconde carbonatation JT2 est alors envoyé sur une unité de séparation 7, 7', généralement analogue à la précédente où on sépare un second jus clair JC2 des boues de deuxième carbonatation.
    Le jus clair JC2 peut alors subir diverses opérations classiques telles qu'une sulfitation (traitement SO2), une décalcification et l'adjonction de bisulfite de sodium avant passage sur une unité d'évaporation multiple (non représentée) pour être cristallisé.
    Les sulfitations des jus clairs JC1 et JC2 ou l'adjonction de bisulfite de sodium ont pour but d'assurer une décoloration complémentaire du jus final.
    En variante, pour la décoloration des jus on peut utiliser des traitements avec du charbon actif.
    Selon l'invention, l'installation comporte en plus un ensemble de pré-épuration B qui comprend une unité de préchaulage 8, une unité de coagulation 10, une unité de décantation 11, dans lequel le jus sucré à épurer est traité avant d'être acheminé à l'ensemble principal A et soumis à la séquence principale de traitements.
    Selon l'invention, la totalité du jus sucré à épurer, par exemple un jus sucré de diffusion, est introduite dans l'unité de préchaulage 8 où le jus sucré à épurer est mélangé avec la totalité ou une fraction des boues de première et seconde carbonatation provenant de la séquence principale de traitements et éventuellement une faible quantité de lait de chaux. Le temps de séjour dans l'unité de préchaulage 8 est comprise entre 2' et 30', généralement d'environ 20 minutes et la température de traitement est généralement comprise entre 40 à 80°C, de préférence 68 à 75°C. La quantité de lait de chaux éventuellement utilisée correspond à une quantité équivalente de 0 à 3g/litre de CaO.
    Le mélange préchaulé issu de l'unité de préchaulage 8 est ensuite acheminé, éventuellement après réchauffage dans un réchauffeur 9 à une température de 78°C ou plus, habituellement d'environ 80°C à 83°C, dans une unité de coagulation 10 où il est mélangé à un agent de coagulation. La quantité d'agent de coagulation généralement utilisée est de 2 à 5 ppm/litre. Le temps de coagulation est généralement compris entre 5 et 30 minutes, de préférence 10 à 15 minutes environ.
    Le jus coagulé dans l'unité de coagulation 10 est ensuite acheminé, additionné d'un agent de floculation, généralement en une quantité de 2 à 5 ppm/litre, jusqu'à une unité de décantation 11 où on sépare un jus clair de pré-épuration JCs et des boues secondaires. Le temps de séjour dans l'unité de décantation 11 est généralement de l'ordre de 20 à 30 minutes. Le jus clair de pré-épuration JCs est alors amené dans l'unité de chaulage 1 de l'ensemble principal A en vue d'être soumis à la séquence principale de traitements, comme décrit ci-dessus.
    D'autre part, les boues de pré-épuration éventuellement mélangées à une fraction non recyclée des boues de première et seconde carbonatation sont acheminées depuis l'unité de décantation 11 vers une unité de séparation 12, par exemple un filtre-presse, pour filtration et désucrage avec obtention d'une part d'écumes désucrées et d'autre part d'un filtrat généralement recyclé avec le jus clair de pré-épuration JCs issu de l'unité de décantation 11.
    Eventuellement, on peut rajouter avec le coagulant dans l'unité de coagulation 10 une petite quantité de chaux, si nécessaire.
    Dans le cadre d'une extension des installations existantes, l'ensemble secondaire de pré-épuration B peut être réalisé sans modification des installations de production de chaux, de pompage de gaz CO2 et des unités de première et seconde carbonatation.
    Le procédé et l'installation d'épuration selon l'invention permettent encore d'améliorer l'aptitude à la filtration des jus troubles de première et seconde carbonatation et l'indice de coloration du jus clair de seconde carbonatation pour une consommation en chaux donnée.
    En outre, le procédé permet d'obtenir la même efficacité globale de traitement d'épuration que le procédé classique (pureté et coloration du jus clair de deuxième carbonatation).
    Enfin, ce procédé selon l'invention diminue les rejets tels que les écumes de première carbonatation (10 à 25 kg en moins par tonne de betteraves traitées) et donc du CO2 rejeté dans l'atmosphère.
    La perte en sucre dans les écumes est réduite dans la même proportion que la quantité d'écumes.
    Les avantages du procédé de l'invention sont encore plus significatifs dans le cas de betteraves dégradées.

    Claims (10)

    1. Procédé d'épuration d'un jus sucré, en particulier d'un jus sucré de betteraves, comprenant une séquence principale de traitements successifs (A), comportant un traitement de chaulage (1) éventuellement un traitement de maturation (3), et au moins deux traitements successifs de carbonatation (4, 6), caractérisé en ce qu'il comprend une séquence de pré-épuration (B) consistant à :
      a) soumettre la totalité du jus sucré à épurer à un traitement de préchaulage (8) avec addition de la totalité ou d'une partie des boues provenant de la séquence principale de traitement ;
      b) soumettre le jus sucré préchaulé à un traitement de coagulation (10) avec un agent de coagulation ;
      c) soumettre le jus sucré coagulé à une décantation (11) avec addition d'un agent de floculation pour séparer un jus sucré clair de pré-épuration (JCs) de boues de pré-épuration ; et
      d) soumettre le jus sucré clair de pré-épuration (JCs) à la séquence principale de traitements.
    2. Procédé selon la revendication 1, comprenant un premier et un second traitement de carbonatation (4, 6) produisant respectivement des boues de première et seconde carbonatation, caractérisé en ce qu'au moins une fraction des boues de première et de seconde carbonatation est recyclée dans l'étape de préchaulage (8) de la séquence de pré-épuration.
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la séquence principale de traitements comprend après le traitement de première carbonatation (4) et/ou le traitement de seconde carbonatation (6) un traitement de sulfitation.
    4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement de préchaulage (8) comprend l'addition d'une quantité de lait de chaux correspondant à un équivalent de 0 à 3 g/litre de CaO.
    5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le traitement de préchaulage s'effectue à une température de 40 à 80°C, de préférence 68 à 75°C.
    6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la durée du traitement de préchaulage est de 5 à 30 minutes, en général 20 minutes environ.
    7. Installation d'épuration d'un jus sucré pour la mise en oeuvre du procédé d'épuration selon l'un quelconque des revendications précédentes, comprenant :
      un ensemble principal (A) d'unités de traitement comprenant :
      une unité de chaulage (1),
      éventuellement une unité de maturation (3),
      une unité de première carbonatation (4),
      une première unité de séparation (5, 5'),
      une unité de seconde carbonatation (6), et
      une seconde unité de séparation (7, 7'),
         caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un ensemble d'unités de pré-épuration (B) comprenant :
      une unité de préchaulage (8) recevant la totalité du jus sucré à épurer,
      une unité de coagulation (10) recevant simultanément le jus sucré préchaulé et un agent de coagulation,
      une unité de décantation (11) recevant le jus sucré coagulé additionné d'un agent de floculation pour séparer et récupérer d'une part un jus sucré clair de pré-épuration (JCs) et d'autre part des boues de pré-épuration, et
      un moyen pour réintroduire le jus sucré clair de pré-épuration dans l'unité de chaulage (1) de l'ensemble principal d'unités de traitement.
    8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une unité de traitement (12) des boues secondaires pour en extraire un filtrat et éventuellement un moyen pour réunir ce filtrat au jus sucré clair de pré-épuration issu de l'unité de décantation (11).
    9. Installation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que l'ensemble principal (A) d'unités de traitement comprend en outre une unité de sulfitation en aval de l'unité de première carbonatation (4) et/ou de l'unité de deuxième carbonatation (6).
    10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour recycler tout ou partie de boues de première et second carbonatation dans l'unité de préchaulage 8.
    EP00401791A 1999-06-25 2000-06-22 Procédé et installation d'épuration d'un jus sucré Revoked EP1063303B1 (fr)

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    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9908179 1999-06-25
    FR9908179A FR2795429B1 (fr) 1999-06-25 1999-06-25 Procede et installation d'epuration d'un jus sucre

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1063303A1 EP1063303A1 (fr) 2000-12-27
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    DE (1) DE60007585T2 (fr)
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