FR2788785A1 - PROCESS AND UNIT FOR EXTRACTING A SUGAR JUICE FROM BEET OR CHICORE - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et unité d'extraction d'un jus sucré à partir de betteravesMethod and unit for extracting a sweet juice from beets
ou chicorée.or chicory.
La présente invention concerne d'une manière générale un procédé et une unité d'extraction d'un jus sucré à partir de betteraves sucrières ou de chicorée, et plus particulièrement un procédé et une unité d'extraction dans lesquels on utilise une batterie de presses reliées en série. Les procédés classiques de diffusion de l'art antérieur emploient des extracteurs dans lesquels on fait passer à contre-courant des cossettes de betteraves sucrières et un solvant d'extraction à haute température tel que de l'eau chaude, le sucre étant extrait par diffusion sans qu'il y ait The present invention relates generally to a method and a unit for extracting a sweet juice from sugar beets or chicory, and more particularly to a method and an extraction unit in which a battery of presses is used. connected in series. The conventional diffusion methods of the prior art use extractors in which sugar beet pods are passed against the current and a high temperature extraction solvent such as hot water, the sugar being extracted by diffusion. without there
pressage des cossettes.pressing of the pods.
Pour obtenir une extraction convenable le temps de contact doit être relativement long, ce qui nécessite des extracteurs de grande longueur et de maintenir le solvant d'extraction tel que l'eau à une température élevée sur la totalité de la zone d'extraction; par exemple à To obtain a suitable extraction, the contact time must be relatively long, which requires extractors of great length and to maintain the extraction solvent such as water at a high temperature over the entire extraction zone; for example at
une température de l'ordre de 70 C. a temperature of the order of 70 C.
Ces exigences font que les coûts d'infrastructure et les coûts d'exploitation, en particulier en ce qui concerne le bilan énergétique, sont élevés. En outre, ces procédés classiques se traduisent par un rejet important de CO2 dans l'atmosphère, du fait de l'épuration These requirements mean that infrastructure costs and operating costs, in particular with regard to the energy balance, are high. In addition, these conventional processes result in a significant release of CO2 into the atmosphere, due to the purification.
calcocarbonique classique du jus sucré obtenu. classic calcocarbon of the sweet juice obtained.
La présente invention a donc pour objet de fournir un procédé d'extraction d'un jus sucré à partir de betteraves sucrières ou de chicorée nécessitant une infrastructure moins coûteuse, un coût énergique moindre et qui se traduit par une absence de rejet de CO2 dans l'atmosphère au -. The object of the present invention is therefore to provide a process for extracting a sweet juice from sugar beets or chicory requiring a less expensive infrastructure, a lower energetic cost and which results in an absence of CO2 emission into the atmosphere -.
niveau de l'épuration.level of treatment.
En outre, le procédé de l'invention permet l'obtention d'un jus sucré de meilleure qualité que les procédés de diffusion de l'art antérieur car nécessitant de plus faibles températures, l'oxydation réduite de la matière première évite la mise en solution de produits non sucrés indésirables et limite les développements microbiens avec pour conséquence des teneurs très réduites en acides organiques dans les jus In addition, the method of the invention makes it possible to obtain a better quality sweet juice than the diffusion methods of the prior art since, requiring lower temperatures, the reduced oxidation of the raw material avoids setting solution of unwanted unsweetened products and limits microbial growth, resulting in very low levels of organic acids in juices
sucrés obtenus.sweets obtained.
L'invention concerne également une unité de production d'un jus The invention also relates to a unit for producing a juice.
sucré mettant en oeuvre le procédé ci-dessus. sweet implementing the above process.
On atteint les buts ci-dessus selon l'invention au moyen d'un procédé d'extraction d'un jus sucré à partir de betteraves sucrières ou de chicorée, comprenant le traitement successif d'une râpure de betteraves sucrières ou de chicorée dans une batterie de plusieurs presses en série, le jus sucré obtenu par le pressage dans chacune des presses étant recyclé avec la râpure alimentant la presse immédiatement précédente, et une quantité d'eau étant introduite au moins dans la râpure alimentant la The above objects are achieved according to the invention by means of a process for extracting a sweet juice from sugar beets or chicory, comprising the successive treatment of a grating of sugar beets or chicory in a battery of several presses in series, the sweet juice obtained by pressing in each of the presses being recycled with the grating supplying the immediately preceding press, and a quantity of water being introduced at least into the grating supplying the
dernière presse.last press.
Plus précisément, le procédé selon l'invention d'extraction d'un jus sucré à partir de betteraves sucrières ou de chicorée comprend: a) le râpage des betteraves ou de la chicorée en une râpure fraîche (Ro) dont les particules ont une dimension moyenne de 1,5 à 4 mm; b) l'introduction de la râpure fraîche (Ro) dans une première presse (Pl) d'un ensemble de n presses (Pi, i= 1 à n) agencées en série de telle sorte que chacune des presses successives (Pi de rang i), autres que la première presse (P1), et jusqu'à la dernière presse (Pn) de rang n, soit alimentée par une râpure partiellement épuisée (Ri-1) provenant de la presse (Pi-1) de rang immédiatement inférieur (i-1); c) la récupération à la sortie de chacune des presses (Pi) d'un jus sucré (Ji); d) l'introduction du jus sucré (Ji) issu d'une presse d'un rang donné i dans la râpure (Ri-2) issue de la presse de rang i-2 et la rapure fraîche (Ro) pour le jus sucré issu de la deuxième presse P2 de rang 2; e) l'introduction d'eau au moins dans la râpure partiellement épuisée (Rn_1) issue de la presse (Pn-1) de rang n-l; - 7 -r f) la récupération de la râpure épuisée (Rn) issue de la dernière presse de rang n; et h) la récupération du jus sucré (J1) issu de la première presse (P1). More specifically, the method according to the invention for extracting a sweet juice from sugar beets or chicory comprises: a) grating the beets or chicory into a fresh grating (Ro) whose particles have a dimension average of 1.5 to 4 mm; b) the introduction of the fresh rasp (Ro) into a first press (Pl) of a set of n presses (Pi, i = 1 to n) arranged in series so that each of the successive presses (Pi of row i), other than the first press (P1), and up to the last press (Pn) of row n, is fed by a partially exhausted grating (Ri-1) coming from the press (Pi-1) of row immediately lower (i-1); c) recovering at the outlet of each of the presses (Pi) a sweet juice (Ji); d) the introduction of the sweet juice (Ji) from a press of a given row i into the grating (Ri-2) from the press of row i-2 and the fresh rapure (Ro) for the sweet juice from the second P2 row 2 press; e) the introduction of water at least into the partially exhausted grating (Rn_1) from the press (Pn-1) of rank n-l; - 7 -r f) recovery of the exhausted grating (Rn) from the last row n press; and h) recovering the sweet juice (J1) from the first press (P1).
La suite de la description se réfère aux figures annexées qui The rest of the description refers to the appended figures which
représentent respectivement: Figure 1 - un schéma de principe du procédé de l'invention; et Figure 2 - un schéma d'une unité de production selon l'invention, represent respectively: Figure 1 - a block diagram of the method of the invention; and Figure 2 - a diagram of a production unit according to the invention,
comportant une batterie de 3 presses. comprising a battery of 3 presses.
En se référant à la figure 1, le procédé d'extraction d'un jus sucré à partir de betteraves sucrières ou de chicorée comprend une batterie de n presses Pi, i= 1 à n agencées en série recevant une râpure Ro, Ri (i= 1 à n- 1) et fournissant par pressage de la râpure d'alimentation un jus sucré Ji, i=1 à n. Plus précisément, la première presse PI1 est alimentée de préférence par une goulotte verticale d'alimentation évasée, de taille suffisante pour permettre un bon gavage de la presse et un équilibre aussi parfait que possible entre la concentratrion en sucre de la phase cellulosique et de la phase liquide (comme d'ailleurs les presses ultérieures) avec de la râpure fraîche Ro de betteraves sucrières ou de chicorée. L'utilisation d'une râpure, c'est-à-dire d'une matière première betterave ou chicorée, réduite en particules de taille moyenne de 1,5 à 4 mm, contrairement aux cossettes habituellement utilisées, favorise Referring to FIG. 1, the process for extracting a sweet juice from sugar beets or chicory comprises a battery of n presses Pi, i = 1 to n arranged in series receiving a rasp Ro, Ri (i = 1 to n- 1) and supplying by pressing the feed grater a sweet juice Ji, i = 1 to n. More specifically, the first PI1 press is preferably supplied by a vertical flared feed chute, of sufficient size to allow good force-feeding of the press and as perfect a balance as possible between the sugar concentration of the cellulosic phase and of the liquid phase (as, moreover, subsequent presses) with fresh Ro grating from sugar beets or chicory. The use of a grater, that is to say a raw material beet or chicory, reduced in particles of average size of 1.5 to 4 mm, unlike the chips usually used, promotes
l'extraction du sucre des cellules par opération de lessivage/pressage. sugar extraction from cells by leaching / pressing operation.
La râpure pressée dans la presse P1 et partiellement épuisée R1 est introduite, comme précédemment, par une goulotte verticale dans la The rasp pressed in the press P1 and partially exhausted R1 is introduced, as before, by a vertical chute in the
presse P2 de rang 2.P2 press of row 2.
La râpure partiellement épuisée issue de la presse P2 de rang 2 est ellemême introduite dans la presse de rang immédiatement supérieur et ainsi de suite jusqu'à la dernière presse Pn de la batterie à la sortie de laquelle on récupère une râpure Rn totalement épuisée en vue de son The partially exhausted rasp from the row 2 press P2 is itself introduced into the immediately higher row press and so on until the last press Pn of the battery at the outlet from which a completely exhausted rn rn is recovered in view of his
stockage et de sa transformation en aliment pour bétail. storage and its transformation into animal feed.
Le jus sucré J1 issu de la première presse est récupéré, épuré et traité de manière classique. Toutefois, avec le procédé de l'invention, il est possible d'utiliser une épuration simplifiée du jus récupéré J1 par The sweet juice J1 from the first press is recovered, purified and treated in a conventional manner. However, with the process of the invention, it is possible to use a simplified purification of the juice recovered J1 by
" - 71-"- 71-
coagulation/floculation avec une très petite quantité de chaux (1 à 3 g/l), au lieu de l'épuration calcocarbonique classique. Le jus traité est alors décanté et le jus clair obtenu est, comme cela est classique, sulfité puis filtré. Le cas échéant, les boues extraites du séparateur ou décanteur, de nature très visqueuse, sont filtrées, par exemple au moyen d'un filtre à précouche avec raclage par couteau à avance micrométrique et désucrage du gâteau par pulvérisation d'une faible quantité d'eau chaude et coagulation / flocculation with a very small amount of lime (1 to 3 g / l), instead of conventional calcocarbon purification. The treated juice is then decanted and the clear juice obtained is, as is conventional, sulphited and then filtered. Where appropriate, the sludge extracted from the separator or decanter, of a very viscous nature, is filtered, for example by means of a pre-layer filter with scraping by knife with micrometric advance and desuggling of the cake by spraying a small amount of hot water and
réintroduites dans la première presse P1 avec la râpure fraîche Ro. reintroduced into the first press P1 with the fresh grating Ro.
On peut également, pour la séparation des boues, utiliser des filtres sous vide avec média filtrant cellulosique en rouleau, récupérable It is also possible, for the separation of sludge, to use vacuum filters with recoverable cellulosic filter media.
ou non.or not.
Comme le montre la figure 1, les jus Ji (i=2 à n) issus des presses de rang supérieur Pi (i=2 à n) sont recyclés avec la râpure fraîche pour la presse P2 de rang 2, la râpure RI1 issue de la presse P1 pour le jus J3 issu de la presse P3 et ainsi de suite jusqu'à la dernière presse Pn. En d'autres termes, le jus Ji d'une presse Pi de rang i quelconque est recyclé dans la râpure Ri-2 issue de la presse Pi-2 de rang i-2, à l'exception du jus J1 de la As shown in FIG. 1, the juices Ji (i = 2 to n) from the presses of higher rank Pi (i = 2 to n) are recycled with the fresh rasp for the press P2 of rank 2, the rasp RI1 from press P1 for juice J3 from press P3 and so on until the last press Pn. In other words, the juice Ji from a press Pi of any rank i is recycled into the rasp Ri-2 from the press Pi-2 of rank i-2, with the exception of the juice J1 of the
première presse Pi.first Pi press.
De préférence, au moins le jus J2 issu de la presse P2 de rang 2 et recyclé dans la râpure fraîche Ro est réchauffé au moyen d'un réchauffeur à une température de 60 à 80 C, suivant les conditions climatiques extérieures, avant d'être mélangé à la râpure fraîche Ro afin d'obtenir un mélange d'alimentation de la première presse P1 à une température de 20 à C. Cet ajout de liquide à haute température provoque un effet de Preferably, at least the juice J2 from the press P2 of row 2 and recycled in the fresh grating Ro is heated by means of a heater at a temperature of 60 to 80 C, depending on the external climatic conditions, before being mixed with the fresh grating Ro in order to obtain a feed mixture for the first press P1 at a temperature of 20 to C. This addition of liquid at high temperature causes a
pasteurisation de la surface de la râpure fraîche Ro. pasteurization of the surface of the fresh grating Ro.
De préférence encore, l'extraction dans les presses de la batterie se fera à une température comprise entre 30 et 60 C, et si nécessaire on peut également réchauffer les jus issus des presses de rangs supérieurs au More preferably, the extraction in the battery presses will be done at a temperature between 30 and 60 C, and if necessary it is also possible to reheat the juices from the presses of rows higher than the
moyen de réchauffeurs.means of heaters.
Les températures de pressage de 30-60 C sont beaucoup plus basses que les températures de diffusion utilisées avec les unités d'extraction classiques, ce qui, ajouté à un temps d'extraction réduit et à The pressing temperatures of 30-60 C are much lower than the diffusion temperatures used with conventional extraction units, which, added to a reduced extraction time and
une absence d'oxydation, limite la coloration des jus extraits. an absence of oxidation, limits the coloring of the extracted juices.
Une quantité appropriée d'eau, éventuellement chauffée à la température voulue, ajoutée en amont de la dernière presse Pn, est généralement comprise entre 20 et 50% en poids par rapport au poids total de râpure fraîche Ro traitée. La quantité d'eau variera bien évidemment en An appropriate quantity of water, optionally heated to the desired temperature, added upstream of the last press Pn, is generally between 20 and 50% by weight relative to the total weight of fresh grating Ro treated. The amount of water will obviously vary in
fonction de l'extraction recherchée et du nombre de presses de la batterie. depending on the extraction sought and the number of presses in the battery.
De préférence, la batterie comprendra de 2 à 5 presses, mieux de 3 à 4 presses. Pour les presses du procédé de l'invention, on peut utiliser des presses de type bi-vis classiques, telles que, par exemple, les presses Preferably, the battery will comprise from 2 to 5 presses, better from 3 to 4 presses. For presses of the process of the invention, conventional twin-screw type presses can be used, such as, for example, presses
développées par la Société BABBINI. developed by the BABBINI Company.
Avec le procédé de l'invention, le taux d'extraction de chaque presse exprimé en pourcent de sucre extrait dans le jus de pressage par rapport au sucre contenu dans le mélange "rapure + jus ou eau" introduit With the process of the invention, the extraction rate of each press expressed as a percentage of sugar extracted in the pressing juice relative to the sugar contained in the "rapure + juice or water" mixture introduced
dans la presse se situe entre 50 et 80%. in the press is between 50 and 80%.
Le taux d'extraction total de la batterie (sucre extrait/sucre total contenu dans la râpure fraîche) se situe entre 94 et 98,5% et dépend bien évidemment du nombre de presses et de la quantité d'eau ajoutée avant la The total extraction rate from the battery (extracted sugar / total sugar contained in the fresh rasp) is between 94 and 98.5% and obviously depends on the number of presses and the amount of water added before
dernière presse.last press.
On peut également ajouter dans les jus de pressage, de préférence dans le jus de pressage Jn de la dernière presse Pn de rang n ou l'eau introduite dans la râpure Rn 1 issue de la presse Pn- 1 de rang n- 1, un agent anti-oxydant tel que du bisulfite de sodium afin d'éviter les It is also possible to add into the pressing juices, preferably in the pressing juice Jn of the last press Pn of rank n or the water introduced into the rasp 1 Rn 1 from the press Pn- 1 of rank n- 1, a antioxidant such as sodium bisulfite to avoid
oxydations et les développements microbiens. oxidations and microbial developments.
Le jus sucré récupéré J1, après évaporation et cristallisation classiques, permet l'obtention d'un sucre de qualité CEE n 2 ou de qualité légèrement inférieure suivant la qualité de la matière première dans le cas d'une râpure de betteraves. Dans le cas d'une râpure de chicorée, le jus clair obtenu est éventuellement décoloré, préconcentré et utilisé pour en The sugar juice recovered J1, after conventional evaporation and crystallization, makes it possible to obtain a sugar of EEC n 2 quality or of slightly lower quality depending on the quality of the raw material in the case of a beet rasp. In the case of a chicory grater, the clear juice obtained is optionally discolored, preconcentrated and used to
extraire des composés sucrés et des dérivés de l'insuline. extract sweet compounds and insulin derivatives.
Le procédé de l'invention a pour avantages: - une diminution notable des investissements nécessaires à l'épuration des jus et de la quantité de chaux nécessaire à cette épuration, ce qui se traduit par une absence de rejet de CO2 dans l'atmosphère au niveau de l'épuration; - l'obtention d'un jus sucré de meilleure qualité que les jus de diffusion classiques, car l'extraction par pressage se fait à plus basse température avec une oxydation très réduite de la matière première, évite la mise en solution de certains sucres, limite les développements microbiens et une prise de coloration importante du jus au cours de la phase d'extraction; - enfin, l'utilisation de températures plus basses améliore le bilan énergétique du procédé. Le procédé de l'invention est particulièrement adapté aux sucreries de petite taille pouvant traiter jusqu'à 3000 tonnes/jour de The process of the invention has the advantages: - a notable reduction in the investments necessary for the purification of the juices and in the quantity of lime necessary for this purification, which results in an absence of emission of CO2 into the atmosphere at level of treatment; - obtaining a sugar juice of better quality than conventional diffusion juices, since extraction by pressing is carried out at a lower temperature with a very reduced oxidation of the raw material, avoids the dissolution of certain sugars, limits microbial development and significant uptake of the juice's color during the extraction phase; - finally, the use of lower temperatures improves the energy balance of the process. The process of the invention is particularly suitable for small sweets which can process up to 3000 tonnes / day of
râpures de betteraves ou de chicorée. grated beets or chicory.
Exemple:Example:
On a représenté, à la figure 2, une unité d'extraction selon FIG. 2 shows an extraction unit according to
l'invention, comprenant une batterie de 3 presses de type bi-vis Pi, P2, P3. the invention, comprising a battery of 3 twin-screw presses Pi, P2, P3.
La râpure fraîche Ro est introduite dans la première presse P1 par la goulotte verticale G1 o elle est pressée. Le jus sucré J1 est acheminé depuis la presse Pi1 par une conduite 1 a jusqu'à un bac B 1, puis du bac BI1 par une conduite lb munie d'une pompe jusqu'à un séparateur S o on récupère un jus clair qui est acheminé pour stockage et traitement ultérieur par la conduite lc jusqu'à une cuve (non représentée). Les boues séparées du jus J 1 dans le séparateur S sont éventuellement recyclées dans The fresh grating Ro is introduced into the first press P1 by the vertical chute G1 where it is pressed. The sweet juice J1 is conveyed from the press Pi1 by a line 1 a to a tank B 1, then from the tank BI1 by a line lb fitted with a pump to a separator S o a clear juice is recovered which is routed for storage and further processing by the line lc to a tank (not shown). The sludge separated from the juice J 1 in the separator S is optionally recycled in
la râpure fraîche Ro par une conduite 4. the fresh grating Ro by a pipe 4.
La râpure Ri, partiellement épuisée, issue de la première presse P 1 est acheminée par une conduite 2 munie d'un moyen d'avancement de la râpure Ri jusqu'à la goulotte d'alimentation G2 de la presse P2 o la râpure Ri est à nouveau pressée. Le jus J2 extrait dans la presse P2 est acheminé par la conduite 2a dans un bac B2 puis du bac B2 par une conduite 2b munie d'une pompe, éventuellement à travers un réchauffeur H pour porter le jus J2 à une température de 60-80 C, pour être mélangé The rasp Ri, partially exhausted, from the first press P 1 is conveyed by a pipe 2 provided with a means of advancement of the rasp Ri to the feed chute G2 of the press P2 where the r Ri is pressed again. The juice J2 extracted in the press P2 is conveyed by line 2a in a tank B2 then from tank B2 by a line 2b fitted with a pump, possibly through a heater H to bring the juice J2 to a temperature of 60-80 C, to be mixed
avec la râpure fraîche Ro.with fresh grating Ro.
La râpure partiellement épuisée R2 produite dans la presse P2 est acheminée par une conduite 3 munie d'un moyen d'avancement (pompe) jusque dans la goulotte d'alimentation G3 de la presse P3. Le jus J3 extrait dans la presse P3 est acheminé par une conduite 3a dans un bac B3, puis du bac B3 par une conduite 3b jusque dans la conduite 2 pour être mélangé avec la rapure R 1 issue de la presse P 1 et alimentant la presse P2. La râpure T- R3 issue de la presse P3 est acheminée, par exemple par un convoyeur à The partially exhausted rasp R2 produced in the press P2 is conveyed by a line 3 provided with a means of advancement (pump) as far as the feed chute G3 of the press P3. The juice J3 extracted in the press P3 is conveyed by a line 3a in a tank B3, then from the tank B3 by a line 3b as far as line 2 to be mixed with the rapure R 1 from the press P 1 and supplying the press P2. The T- R3 grating from the P3 press is conveyed, for example by a conveyor
bande jusqu'à un lieu de stockage.tape to a storage location.
De l'eau à une température de 60 C est introduite par l'intermédiaire d'une conduite 5 dans la conduite 3 pour être mélangée avec la râpure R2 issue de la presse P2. Du bisulfite de sodium est introduit par une conduite 6 dans le bac B3 pour être mélangé avec le jus J3 issu de la presse P3 et recyclé dans Water at a temperature of 60 C is introduced via a line 5 into the line 3 to be mixed with the rasp R2 from the press P2. Sodium bisulfite is introduced via line 6 into the tank B3 to be mixed with the juice J3 from the press P3 and recycled in
la râpure R1.the R1 grating.
On a fait fonctionner l'installation décrite ci-dessus dans les conditions suivantes: Débit-massique de râpure fraîche Ro 1400 kg/heure Débit-massique JI1 1660 kg/heure Débit-massique R1 500 kg/heure Débit-massique J2 730 kg/heure Débit-massique R2 400 kg/heure Débit-massique J3 630 kg/heure Débit-massique R3 260 kg/heure Débit-massique eau 500 kg/heure Débit-massique bisulfite de Na 20kg/heure (solution à 3 % en poids) Températures mélanges dans les presses: de 25 à 40 C Pureté du jus extrait J1: 85,1% Pureté du jus épuré: 95% (1) Coloration du jus épuré: 800 unités ICUMSA (1) Teneur en sucre de la râpure fraîche Ro: 15% en poids The installation described above was operated under the following conditions: Mass flow rate of fresh grating Ro 1400 kg / hour Mass flow rate JI1 1660 kg / hour Mass flow rate R1 500 kg / hour Mass flow rate J2 730 kg / hour Mass flow R2 400 kg / hour Mass flow J3 630 kg / hour Mass flow R3 260 kg / hour Water mass flow 500 kg / hour Na bisulfite mass flow 20kg / hour (3% by weight solution) Mixing temperatures in presses: from 25 to 40 C Purity of extracted juice D1: 85.1% Purity of purified juice: 95% (1) Coloring of purified juice: 800 ICUMSA units (1) Sugar content of fresh grating Ro : 15% by weight
Teneur en sucre de R3: 0,7% en poids. Sugar content of R3: 0.7% by weight.
(l) Résultats obtenus après épuration classique du jus extrait J1. (l) Results obtained after conventional purification of the extracted juice J1.
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