WO2020178512A1 - Procédé de décoloration de sucre avec recyclage des effluents - Google Patents

Procédé de décoloration de sucre avec recyclage des effluents Download PDF

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WO2020178512A1
WO2020178512A1 PCT/FR2020/050405 FR2020050405W WO2020178512A1 WO 2020178512 A1 WO2020178512 A1 WO 2020178512A1 FR 2020050405 W FR2020050405 W FR 2020050405W WO 2020178512 A1 WO2020178512 A1 WO 2020178512A1
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regeneration
resin
chloride salt
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François ROUSSET
Annick Merrien
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Novasep Process
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Definitions

  • the present invention relates to a process for treating sugar, comprising the steps of decolouring a sweet juice on an ion exchange resin.
  • the process also includes steps for regenerating the resin as well as steps for recycling the effluent used for regenerating the resin.
  • sweet juice or sweet liquor, which contains impurities, including colorings.
  • the sweet juice must thus undergo purification, and in particular discoloration.
  • a conventional decolourization method consists of passing the sweet juice through an ion exchange system lined with an ion exchange resin, in particular of the strong anionic resin type, in particular in the chloride form.
  • the mechanisms for fixing dyes on ion exchange resins are multiple and involve the exchange of ions between certain dyes having an organic acid character and the ions of the resin, as well as the adsorption of hydrophobic dyes. on the resin matrix.
  • After saturation of the resin with dyes, its regeneration can be carried out by percolating a volume of a salt solution, called "regeneration brine" at relatively high concentration and at a pH of 9 to 13.
  • regeneration brine a salt solution
  • regeneration brine only a fraction minimal of the chloride ions contained in the regeneration brine is effectively exchanged with the resin, ie about 5%.
  • regeneration effluents comprising approximately 95% of the chloride ions as well as the dyes are recovered. These effluents are more diluted than the initial regeneration brine.
  • the efficiency of the regeneration depends on the concentration of chloride ions in the regeneration brine, which is preferably around 100 g / L.
  • Regeneration effluents loaded with salt, and possibly with dyes are very polluting since they are very difficult to degrade as they are.
  • the dyes are however degradable by biological treatment provided they have been separated from the salt.
  • colorants can also be incorporated into molasses formed during sugar production, provided that they have also been separated from the salt.
  • the separation of dyes and chloride ions can be carried out by nanofiltration, thanks to the size difference between the salt and the macromolecules that are the dyes.
  • the concentration of chloride ions in the nanofiltration permeate is then raised from 80 to 100 g / L by addition of fresh concentrated brine (for example from 250 to 300 g / L), and can again be used as regeneration brine.
  • This process recycles around 80% of the salt.
  • the fraction of the nanofiltration retentate rich in dyes is mixed with the dilute fractions of the regeneration effluent to be treated in a wastewater treatment plant.
  • this process has the drawback that a large fraction of the regeneration effluent comprising a low concentration of chloride ions is lost.
  • a fraction of the regeneration effluent is treated by nanofiltration and the permeate from the nanofiltration is then mixed with other fractions of the regeneration effluent. This mixture is subjected to evaporation so as to decrease and adjust the quantity of water. This technique allows a salt recovery rate of around 95%.
  • Document FR 3 005 428 describes a process for recycling a regeneration effluent comprising chloride ions, the process comprising at least one electrodialysis step.
  • the invention relates to a process for treating sugar comprising:
  • regeneration effluent comprising at least three fractions A, B and C, fraction A being more concentrated in chloride salt than fractions B and C;
  • the chloride salt is chosen from sodium chloride, potassium chloride, and their mixture.
  • the method further comprises at least one step of crystallization of the decolored sweet juice, during which vapors are formed, which are then used to perform the step of evaporating the mixture of the first permeate with the second. permeate and fraction C.
  • the process comprises sequential crystallization steps and the second retentate is at least partially used in at least one of these other sequential crystallization steps.
  • fraction A has a chloride salt concentration greater than or equal to 40 g / L, preferably greater than or equal to 60 g / L, preferably greater than or equal to 70 g / L, and preferably still greater than or equal to 80 g / L.
  • fraction B has a chloride salt concentration of less than or equal to 40 g / L, and preferably less than or equal to 30 g / L.
  • fraction C has a chloride salt concentration of less than or equal to 30 g / L, and preferably less than or equal to 15 g / L.
  • the method further comprises a first step of washing the resin and a second step of washing the resin, the two washing steps being carried out before the step of regenerating the loaded resin.
  • condensates are formed, these condensates being used to perform the first washing step and / or a final rinsing step after regeneration of the loaded resin.
  • the regeneration of the loaded resin also comprises a first elution step and a second elution step, the two elution steps being carried out after bringing the loaded resin into contact with the regeneration brine. .
  • the regeneration effluent further comprises fractions D, E and F, being less concentrated in chloride salt than fraction A.
  • fraction D has a chloride salt concentration less than or equal to 5 g / L
  • / or fraction E has a chloride salt concentration less than or equal to 15 g / L
  • / or fraction F has a chloride salt concentration of 5 g / L or less.
  • the regeneration effluent fractions are collected in the following order: D, E, B, A, C, F; and, preferably, fraction D is used to perform the second washing step, and / or preferably fraction D is used to perform the second elution step, and / or preferably fraction E is used to perform the first elution step, and / or preferably fraction F is used to perform the first elution step.
  • At least 95%, preferably at least 97%, and more preferably at least 98% of the chloride salt present in the regeneration effluent is present in the final fraction.
  • the ratio of the volume of fraction A and the volume of the first retentate is 10 to 20, and preferably 12 to 16.
  • the ratio of the volume of fraction B and the volume of the first retentate is from 1 to 10, and preferably from 3 to 5.
  • the evaporation step is carried out in a low pressure evaporator, preferably by means of steams at a pressure of 0.1 to 1 bar absolute.
  • the process comprises sequential crystallization steps at the end of which molasses are formed, and the second retentate is at least partially incorporated into these molasses.
  • the present invention meets the need expressed above. More particularly, it provides an improved sugar treatment process allowing more efficient recovery of chloride ions on the one hand, and dyes on the other hand, from a regeneration effluent, the chloride ions being reused for regeneration, and the dyes which can be treated or where appropriate incorporated into the molasses, so as to limit the quantity of polluting components, the waste of water as well as the cost of the various stages of the process.
  • the regeneration effluent is obtained after the regeneration of the ion exchange resin in several fractions (at least three fractions A, B, C).
  • fractions A, B, C One of these fractions (fraction A) therefore undergoes nanofiltration to obtain a first permeate and a first retentate.
  • This fraction (fraction A) is the most concentrated in chloride salt with a concentration, for example of the order of 80 g / L in chloride salt.
  • the first permeate is then mixed with another fraction of the regeneration effluent (fraction C) having a chloride salt concentration lower than that of fraction A.
  • the present invention advantageously makes it possible to use the vapors formed during the production of sugar and more particularly during a crystallization step, for the evaporation of brines. The energy cost can therefore be avoided.
  • the first retentate is for its part diluted with another fraction of the regeneration effluent (fraction B) so as to undergo nanofiltration which makes it possible to obtain a second permeate and a second retentate.
  • the second permeate is combined with the first permeate and fraction C, prior to the evaporation mentioned above, which provides the final fraction to be used to provide regeneration brine. Thanks to this process, more than 95% and preferably more than 98% of salt can be recovered and recycled, which makes it possible to reduce the amount of fresh brine added.
  • this process makes it possible to maximize the quantity of salt recovered on the one hand (first permeate, second permeate) and at the same time to maximize the quantity of dyes on the other hand (first retentate, second retentate).
  • the two components are well separated and can be reused separately.
  • other fractions of the regeneration effluent (D, E, F) low in salt concentration can preferably also be used for the resin regeneration steps.
  • the method according to the invention allows not only to limit the quantity of polluting components but also to reduce water consumption.
  • the method according to the invention does not involve any electrodialysis step.
  • the dilution due to diafiltration is less penalizing than if the nanofiltration permeate were concentrated by electrodialysis rather than by evaporation, because a reduction in conductivity leads to lower productivity of the electrodialysis.
  • Nanofiltration and evaporation of brines are well-proven technologies on an industrial scale, unlike the combination of nanofiltration and electrodialysis for the proposed application, as described in document FR 3 005 428.
  • the cleaning effluents of nanofiltration, reverse osmosis or electrodialysis membranes which are called secondary effluents (the so-called primary effluents representing the effluents at the outlet of ion exchange) are the only ones which cannot be recycled in the process discoloration on resin because they contain residues of chemical additives.
  • the process according to the invention produces significantly less than that of document FR 3 005 428.
  • the method according to the invention is simpler to operate than that of document FR 3 005 428 which includes more processing and recycling steps.
  • the operation of the low pressure nanofiltration permeate evaporator is particularly simple and reliable for a concentration of around 100 g / L, similar to the seawater desalination units used on cargo ships.
  • Electrodialysis uses high electrical power in the form of high voltage and direct current. Appropriate protection for operating personnel must be provided to install this type unit, which can be problematic in the context of sugar refinery plants. This problem is eliminated in the method of the invention.
  • Figure 1 shows schematically the concentrations of salt (X) and dyes (Y) of different fractions of a regeneration effluent (on the y-axis, in g / L), as a function of the volume flowed (on the x-axis, in BV for "resin bed volume”).
  • the invention relates to a sugar treatment process, and more specifically aims to recycle a regeneration effluent used for the regeneration of an ion exchange resin after a step of purifying the sugar on the resin.
  • this purification step consists in bleaching a colored sweet juice.
  • colored sweet juice is meant a liquid stream containing sugars and impurities, and in particular molecules of dyes.
  • the colored sweet juice is advantageously obtained from the sugar industry. It may have undergone one or more pretreatment steps such as centrifugation, filtration, carbonation, flotation and / or clarification steps.
  • coloration is meant the reduction in the coloring of the colored sweet juice, measured in ICUMSA units.
  • the methods for determining the color are taken from official ICUMSA methods adapted to brown sugars: GS1 / 3-7 (201 1) and white sugars: GS2 / 3-10 (201 1) - depending on the origin and nature of the juice sugar.
  • the colors present in the colored sweet juice can be chosen from flavonoids, melanins, carotenes, chlorophylls, xanthophylls, melanoidins, caramels, HADPs (alkaline degradation products of hexoses), and combinations thereof. this.
  • the colored sweet juice to which the method of the invention is applied has a coloring greater than or equal to 100 IU (ICUMSA units), preferably 300 IU, preferably 400 IU and particularly preferably 500 IU.
  • the decolored sweet juice resulting from the process of the invention has a coloration of less than or equal to 1000 IU, of preferably less than or equal to 400 UI, more preferably less than or equal to 300 UI, more particularly less than or equal to 200 UI, and ideally less than or equal to 150 UI.
  • the decolouration rate of the sweet juice (ratio between the color of the decolorized sweet juice and the color of the sweet juice before application of the bleaching process, the colorings being measured in Ul) is greater than or equal to 30%, or to 40% , or 50%, or 60%, or 70%.
  • Decoloration can be carried out in either a single reactor ion exchange system or in a multiple reactor ion exchange system.
  • a static bed ion exchange system it may or may not be a static bed ion exchange system.
  • the mixture of compounds to be purified percolates into an enclosure or reactor, which is generally cylindrical.
  • the reactor contains a bed of porous material (the stationary phase) permeable to fluids.
  • the decoloration is carried out by contacting the colored sweet juice with an ion exchange resin included in the ion exchange reactor.
  • an ion exchange resin included in the ion exchange reactor.
  • it is a strong anionic resin, in the chloride form.
  • the resin used can comprise an acrylic or styrenic matrix.
  • the dyes are adsorbed onto the resin at a rate of 1 to 4 BV / h ("BV" corresponds to the resin bed volume equivalents).
  • Contacting the colored sweet juice with the resin can, for example, be accomplished by percolating the colored sweet juice in the ion exchange reactor.
  • contacting the sweet juice with the resin can be carried out by suspending the resin in the sweet juice, for example by mixing the resin with the sweet juice in a stirred tank.
  • the resin is in a non-compact state.
  • the "compact" state is defined as being a state in which the particles are in permanent or almost permanent contact with neighboring particles.
  • the ion exchange resin is then in the form of particles having a size Dv50 less than or equal to 200 ⁇ m.
  • the decolored sweet juice can be separated on the one hand and the loaded resin on the other hand.
  • This step can be carried out at a temperature of 40 to 90 ° C, preferably 55 to 85 ° C, more particularly preferably 70 to 80 ° C.
  • the decolored sweet juice may contain 30 to 50% water.
  • the discolored sweet juice can then be evaporated.
  • the evaporation is preferably carried out under vacuum.
  • the evaporation step makes it possible to obtain a concentrated sweet juice called "syrup" comprising a concentration of solids (sugar) of the order of 65 to 75% as well as 25 to 35% of water.
  • the syrup can undergo one or more crystallizations in order to provide granulated sugar.
  • at least one crystallization can be carried out during which the syrup is evaporated so as to be saturated with sugars and so that crystals (or crystallized sugar) begin to form.
  • the crystals can be recovered and what remains of the syrup can undergo further sequential crystallizations to provide different grades of crystallized sugar.
  • what remains of the syrup is called “molasses” and can be used by the food industry, perfumery and pharmaceutical pharmaceuticals as well as in the production of biofuel.
  • the loaded resin comprises, after the decolouration step, an amount of sweet juice that remains in the ion exchange reactor.
  • one or more washing steps can be carried out so as to remove the sweet juice remaining in the loaded resin.
  • a first washing step (or first washing) can be carried out with a first washing solution.
  • the purpose of this first wash is to remove discolored sweet juice remaining in the interstitial spaces between the resin particles and also in the resin particles.
  • this first washing solution is water.
  • the first washing can be carried out in particular at a temperature of 40 to 90 ° C, and preferably of 60 to 80 ° C.
  • the first washing solution comes in whole or in part from the sugar treatment process itself, by recycling.
  • This first washing can be carried out in particular by injecting the first washing solution from top to bottom into the ion exchange reactor (s) (the production of the decolored sweet juice being carried out for its part preferably from the bottom up) .
  • this first washing can be carried out by suspending the loaded resin in the first washing solution and by carrying out filtration. It is also possible to pass the first washing solution directly through the compact resin bed, which is for example retained on the filter or filters.
  • a first sweet aqueous solution can be recovered.
  • This solution can for example be used in the following stages of evaporation and crystallization, and / or at the head of the sugar refinery process such as the melting stage.
  • a second washing step (or second washing) can be carried out with a second washing solution.
  • This second washing can be carried out by injecting the second washing solution from the bottom upwards into the reactor (s).
  • the purpose of this second washing is to remove impurities remaining in suspension in the reactor (s).
  • this second washing can be carried out by suspending the loaded resin in the second washing solution and by carrying out filtration. It is also possible to pass the second washing solution directly through the compact bed of resin, which is for example retained on the filter or filters.
  • the second washing solution can be an aqueous solution, preferably a salt solution. It can preferably have a low chloride salt concentration. This concentration may be less than or equal to 5 g / L, and preferably less than or equal to 3 g / L. For example, this concentration can be from 0.5 to 1 g / L; or from 1 to 2 g / L; or from 2 to 3 g / L; or from 3 to 4 g / L; or 4 to 5 g / L.
  • the second washing solution comes in whole or in part from the previous sugar treatment process, in particular from a previous regeneration step, by recycling.
  • This second solution can have a temperature of 40 to 90 ° C, and preferably 60 to 80 ° C.
  • a second aqueous solution very dilute in sugar can be recovered.
  • This solution can be used in the following stages of evaporation and crystallization, and / or at the head of a sugar refinery process such as the smelting stage. It can be used separately or in admixture with the first sweetened aqueous solution.
  • the sugar treatment process according to the invention also provides steps for regenerating the resin loaded with dyes.
  • this solution has an initial chloride salt concentration of 90 to 110 g / L, preferably about 100 g / L.
  • the chloride salt is preferably chosen from sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), as well as their mixture. More preferably, the chloride salt is NaCl.
  • this solution is a basic solution which may comprise, in addition to the chloride salt, sodium hydroxide (NaOH), preferably at a concentration of 10 g / L. Adding NaOH or another base increases the pH of the solution and improves elution of dyes.
  • the regeneration brine has a pH of 9 to 13.
  • 150 to 200 g of chloride salt are used per liter of resin, and preferably 160 to 190 g of chloride salt per liter of resin.
  • 150 to 155 g of chloride salt can be used; or from 155 to 160 g of chloride salt; or from 160 to 165 g of chloride salt; or from 165 to
  • 2 to 20 g of NaOH are used per liter of resin, and preferably from 5 to 10 g of NaOH per liter of resin.
  • the regeneration brine comes in whole or in part from the sugar treatment process, in particular from a previous regeneration step, by recycling.
  • the regeneration brine can have a temperature of 40 to 80 ° C, and preferably 50 to 60 ° C.
  • a first elution step (first elution) with a first elution solution, following the regeneration with the regeneration brine, can be performed.
  • the first eluting solution is an aqueous solution, preferably a salt solution.
  • it can have a chloride salt concentration of less than or equal to 15 g / L, and preferably less than or equal to 5 g / L, and preferably less than or equal to 3 g / L.
  • this concentration can be from 0.5 to 3 g / L; or from 3 to 5 g / L; or from 5 to 7 g / L; or from 7 to 9 g / L; or from 9 to 11 g / L; or from 1 1 to 13 g / L; or from 13 to 15 g / L.
  • the first elution solution comes in whole or in part from the sugar treatment process, in particular from a previous regeneration step, by recycling.
  • the first eluting solution can have a temperature of 40 to 80, and preferably 50 to 60 ° C.
  • a second elution step can take place using a second elution solution.
  • the second eluting solution has a lower chloride salt concentration than the chloride salt concentration of the first eluting solution.
  • the second elution solution can be an aqueous solution, preferably a salt solution. It can preferably have a low chloride salt concentration. This concentration can be less than or equal to 5 g / L.
  • this salinity can be from 0.5 to 1 g / L; or from 1 to 2 g / L; or from 2 to 3 g / L; or from 3 to 4 g / L; or 4 to 5 g / L.
  • the second elution solution comes in whole or in part from the sugar treatment process, in particular from a previous regeneration step, by recycling.
  • the second elution solution can have a temperature of 40 to 80, and preferably 50 to 60 ° C.
  • the regeneration effluent can comprise chloride ions resulting from the chloride salt as well as the dyes desorbed from the resin.
  • a typical elution profile of the regeneration effluent at the reactor outlet is shown in FIG. 1.
  • the regeneration effluent can comprise (in the order of elution from the reactor):
  • fraction D a first fraction (in the example illustrated, from 0 to 0.6 BV) having a low concentration of dyes and salt;
  • fraction E a second fraction (in the example illustrated, from 0.6 to 0.9 BV), having a salt concentration greater than that of the first fraction, and having a dye concentration which may be lower, equal to or greater than, and preferably greater than, that of the first fraction;
  • fraction B in the illustrated example, from 0.9 to
  • fraction A in the illustrated example, from 1, 4 to
  • fraction C a fifth fraction (in the example illustrated, from 3.4 to 3.9 BV) having a salt concentration lower than that of the fourth fraction, and a dye concentration lower than that of the fourth fraction (or a near-zero dye concentration), and
  • fraction F a sixth fraction (in the example illustrated, from 3.9 to 4.2 BV) having a salt concentration lower than that of the fifth fraction, and a dye concentration lower than that of the fifth fraction (or an almost zero dye concentration).
  • Fraction A can therefore have a chloride salt concentration of greater than or equal to at 40 g / L, more preferably greater than or equal to 60 g / L, preferably greater than or equal to 70 g / L, and more preferably greater than or equal to 80 g / L.
  • this concentration can be 40 to 45 g / L; or from 45 to 50 g / L; or from 50 to 55 g / L; or from 55 to 60 g / L; or from 60 to 65 g / L; or from 65 to 70 g / L; or from 70 to 75 g / L; or from 75 to 80 g / L; or from 80 to 85 g / L; or from 85 to 90 g / L; or 90 to 95 g / L.
  • the measurement of the chloride salt concentration of a solution can pass by a measurement of conductivity and / or degree Brix. It is then sufficient to report the value of the conductivity or the degree of Brix on a calibration curve and then determine the concentration of chloride salt in the solution.
  • Fraction A can also have a dye concentration of
  • this concentration of dyes can be from 1 to 2 g / L; or from 2 to 3 g / L; or from 3 to 4 g / L; or from 4 to 5 g / L; or from 5 to 6 g / L; or from 6 to 7 g / L; or from 7 to 8 g / L; or from 8 to 9 g / L; or from 9 to 10 g / L.
  • the dye concentration can be measured by measuring COD (Chemical Oxygen Demand) carried out according to standard NF T90-101.
  • the concentration of a fraction corresponds to the average concentration over the entire volume collected in the fraction in question.
  • fractions B, C, D, E, F as shown in Figure 1, altogether comprise 10 to 20% of the salt of the regeneration brine.
  • Fraction D can have a chloride salt concentration of less than or equal to 5 g / L, and more preferably less than or equal to 3 g / L.
  • this concentration can be 0.5 to 1 g / L; or from 1 to 2 g / L; or from
  • Fraction D can also have a dye concentration of less than or equal to 10 g / L, and preferably less than or equal to 5 g / L.
  • this dye concentration can be from 1 to 3 g / L; or from 3 to 5 g / L; or from 5 to 7 g / L; or from 7 to 9 g / L; or from 9 to 10 g / L.
  • Fraction E can have a chloride salt concentration of less than or equal to 15 g / L, and more preferably less than or equal to 10 g / L.
  • this concentration can be 1 to 3 g / L; or from 3 to 5 g / L; or from 5 to 7 g / L; or from 7 to 9 g / L; or from 9 to 11 g / L; or from 1 1 to 13 g / L; or from 13 to 15 g / L.
  • Fraction E can also have a dye concentration of less than or equal to 10 g / L, and preferably less than or equal to 5 g / L.
  • this dye concentration can be from 1 to 3 g / L; or from 3 to 5 g / L; or from 5 to 7 g / L; or from 7 to 9 g / L; or from 9 to 10 g / L.
  • Fraction B may have a chloride salt concentration of less than or equal to 40 g / L, and more preferably less than or equal to 30 g / L.
  • this concentration can be 1 to 5 g / L; or from 5 to 10 g / L; or from 10 to 15 g / L; or from 15 to 20 g / L; or from 20 to 25 g / L; or from 25 to 30 g / L; or from 30 to 35 g / L, or from 35 to 40 g / L.
  • Fraction B can also have a dye concentration of less than or equal to 35 g / L, and preferably less than or equal to 25 g / L.
  • this dye concentration can be from 1 to 5 g / L; or from 5 to 10 g / L; or from 10 to 15 g / L; or from 15 to 20 g / L; or from 20 to 25 g / L; or from 25 to 30 g / L; or from 30 to 35 g / L.
  • Fraction C can have a chloride salt concentration of less than or equal to 30 g / L, and preferably less than or equal to 15 g / L.
  • this concentration can be 1 to 5 g / L; or from 5 to 10 g / L; or from 10 to 15 g / L; or from 15 to 20 g / L.
  • Fraction C can also have a dye concentration of less than or equal to 2 g / L, and preferably less than or equal to 1 g / L.
  • this dye concentration can be from 0 to 0.5 g / L; or from 0.5 to 1 g / L; or from 1 to 1.5 g / L; or from 1.5 to 2 g / L.
  • Fraction F can have a chloride salt concentration of 5 g / L or less.
  • this concentration can be 0.5 to 1 g / L; or from 1 to 2 g / L; or from 2 to 3 g / L; or from 3 to 4 g / L.
  • Fraction F can also have a dye concentration less than or equal to 0.5 g / L.
  • this dye concentration can be from 0 to 0.1 g / L; or from 0.1 to 0.2 g / L; or from 0.2 to 0.3 g / L; or from 0.3 to 0.4 g / L; or from 0.3 to 0.4 g / L.
  • the process according to the invention aims to recycle the regeneration effluent to form the regeneration brine which is used in the sugar treatment process, to carry out the regeneration of the resin.
  • fraction A of the regeneration effluent that is to say the most concentrated fraction, undergoes a nanofiltration step in order to obtain a first permeate on the one hand and a first retentate on the other hand.
  • the purpose of this nanofiltration is to separate the salt from the dyes thanks to their size difference.
  • the first permeate therefore has a chloride salt concentration essentially identical to that of fraction A and is depleted, preferably devoid (or almost) of dyes.
  • the first retentate also has a chloride salt concentration essentially identical to that of fraction A but it is enriched in dyes.
  • At least a part of the first retentate formed can be added to the remaining fraction A (which has not yet been filtered) in order to limit the fouling of the nanofiltration membrane and d 'ensure a sufficient tangential speed on the surface of the membrane.
  • the ratio of the volume of fraction A and the volume of the first retentate may be 10 to 20, and preferably 12 to 16.
  • this ratio may be 10 to 12; or from 12 to 14; or from 14 to 16; or from 16 to 18; or from 18 to 20.
  • This ratio is called “. volume concentration factor '(FCV)
  • the first retentate resulting from the nanofiltration then undergoes diafiltration comprising a step of diluting the first retentate in an aqueous solution and a step of nanofiltration.
  • the solution used for the dilution is fraction B of the regeneration effluent.
  • the step of nanofiltration of the first retentate diluted with fraction B is carried out in the same nanofiltration unit as that of fraction A.
  • the step of nanofiltration of the first retentate diluted with fraction B is carried out in a unit different from the unit used for nanofiltration of fraction A.
  • each nanofiltration step is carried out discontinuously (“batch”).
  • a second permeate and a second retentate are obtained.
  • This step allows the recovery of part of the chloride salt present in the first retentate and also the recovery of the chloride salt present in fraction B, in the second permeate.
  • this step allows a more complete separation between the chloride salt and the dyes which are now found in the second retentate.
  • the ratio of the volume of fraction B and the volume of the first retentate is from 1 to 10, and preferably from 3 to 5.
  • this ratio can be from 1 to 2; or from 2 to 3; or from 3 to 4; or from 4 to 5; or from 5 to 6; or from 6 to 7; or from 7 to 8; or from 8 to 9; or from 9 to 10.
  • This ratio is called “diafiltration rate”.
  • the first permeate resulting from the nanofiltration is, for its part, mixed with the second permeate resulting from the diafiltration, as well as with fraction C of the regeneration effluent. This mixture is then evaporated so as to provide a final fraction, concentrated in chloride salt. This step thus allows to increase the salt concentration, by recovering salt resulting from the fractions less concentrated than fraction A and little loaded with dyes.
  • This evaporation can preferably be carried out in a low pressure evaporator.
  • low pressure evaporator is meant an evaporator which operates at a temperature below 100 ° C. and a pressure below 1 bar.
  • This evaporator can be a single-effect evaporator or a multiple-effect evaporator.
  • single-effect evaporator (as opposed to a multiple-effect evaporator) is used to refer to an evaporator in which the vapors generated are not reused. These vapors can either be discharged to the atmosphere, or condensed (cooling water condenser or mixing condenser), or undergo another treatment.
  • the heating medium of such an evaporator is generally water vapor.
  • the vapors generated during one of the steps of the sugar treatment process, and more particularly the vapors formed during a syrup crystallization step can be used to provide the heat necessary for evaporation.
  • the evaporation can be carried out by means of steam being at a pressure of 0.1 to 1 bar absolute and preferably 0.2 to 0.3 bar absolute.
  • this pressure can be 0.1 to 0.2 bar; or from 0.2 to 0.3 bar; or from 0.3 to 0.4 bar; or from 0.4 to 0.5 bar.
  • Evaporation can be carried out by means of steams being at a temperature of 45 to 100 ° C; and preferably 60 to 70 ° C.
  • the evaporation temperature can be 45 to 60 ° C; or from 60 to 70 ° C; or from 70 to 75 ° C; or from 75 to 80 ° C; or from 80 to 85 ° C; or from 85 to 90 ° C; or from 90 to 95 ° C; or 95 to 100 ° C.
  • the condensates produced during the evaporation step can then be used in the sugar processing process. More precisely, the condensates can be used, in whole or in part, in the first step of washing the resin described above.
  • the first washing solution can comprise, or consist of condensates from the evaporation step.
  • the condensates formed during the evaporation step can be used to perform a final rinsing step after regeneration of the loaded resin.
  • the final fraction has a chloride salt concentration of 90 to 110 g / L, and for example about 100 g / L.
  • the final fraction can optionally be used as such as regeneration brine without the addition of fresh brine.
  • fresh brine can be added to the final fraction to form the regeneration brine.
  • At least 95%, preferably at least 97%, and more preferably at least 98% of the chloride salt present in the regeneration effluent (of all of the fractions A to F) is present in the final fraction.
  • about 95%, or about 96%, or about 97%, or about 98%, or about 99%, or more than 99% of the chloride salt present in the regeneration effluent (of all fractions A to F) is present in the recycled regeneration brine.
  • the second retentate obtained after diafiltration can then be incorporated into the molasses formed during the production of sugar.
  • the second retentate can be mixed with the syrup remaining after crystallization, in order to undergo sequential crystallizations to provide different grades of crystallized sugar, as described above.
  • the process according to the invention also allows the recycling and reuse of the fractions of the regeneration effluent which have not been used for the formation of the concentrated fraction.
  • fraction D and / or fraction E and / or fraction F of the regeneration effluent can be used in the sugar treatment process.
  • Fraction D can be used, in whole or in part, in the second resin washing step.
  • the second washing solution can comprise or consist of fraction D.
  • Fraction D can also be used, in whole or in part, in the second resin elution step.
  • the second elution solution may comprise or consist of fraction D from a previous sugar treatment process.
  • part of fraction D is used in the second resin washing step and another part of fraction D is used in the second resin elution step.
  • Fraction E can be used, in whole or in part, in the first step of eluting the resin. Furthermore, the first elution solution can comprise or consist of the fraction E.
  • Fraction F can also be used, in whole or in part, in the first step of eluting the resin. Furthermore, the first elution solution can comprise or consist of fraction F.
  • fraction E and fraction F are used in the first step of eluting the resin. According to other embodiments, fraction E and fraction F are mixed and used in the first step of eluting the resin.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de sucre comprenant: –lamise en contact d'un jus sucré coloré avec une résine échangeuse d'ions, de sorte à charger la résine en colorants et à collecter un jus sucré décoloré; –la régénération de la résine chargée en colorants, comprenant: –la mise en contactde la résine chargée avec une saumurede régénération comprenant un sel de chlorure; et –la collecte d'un effluent de régénération, l'effluent de régénération comprenant au moins trois fractions A, B et C, la fraction A étant plus concentrée en sel de chlorure que les fractions B et C; et –le recyclage de l'effluent de régénération comprenant: –la nanofiltration de la fraction A de l'effluentde régénération pour obtenir un premier perméat et un premier rétentat; –la diafiltration du premier rétentat, cette diafiltration comprenant: –la dilution du premier rétentat avec la fraction B de l'effluent de régénération; –la nanofiltration du mélange pour obtenir un deuxième perméat et un deuxième rétentat; –le mélange du premier perméat avec le deuxième perméatet la fraction C de l'effluent de régénération, et l'évaporation de ce mélange pour obtenir une fraction finale;et –l'utilisation dela fraction finale pour fournir de la saumure de régénération.

Description

Procédé de décoloration de sucre avec recyclage des effluents
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un procédé de traitement de sucre, comprenant des étapes de décoloration d’un jus sucré sur une résine échangeuse d’ions. Le procédé comprend également des étapes de régénération de la résine ainsi que des étapes de recyclage de l’effluent utilisé pour la régénération de la résine.
Arrière-plan technique
L’industrie sucrière produit du jus sucré, ou liqueur sucrée, qui comporte des impuretés et notamment des colorants. Le jus sucré doit ainsi subir une purification, et notamment une décoloration.
Une méthode de décoloration classique consiste à faire passer le jus sucré sur un système d’échange d’ions garni d’une résine échangeuse d’ions en particulier de type résine anionique forte, notamment sous forme chlorure. Les mécanismes de fixation des colorants sur les résines échangeuses d’ions sont multiples et mettent en œuvre l’échange d’ions entre certains colorants ayant un caractère d’acide organique et les ions de la résine, ainsi que l’adsorption de colorants hydrophobes sur la matrice de la résine. Après saturation de la résine en colorants, sa régénération peut être effectuée en percolant un volume d’une solution de sel, appelée « saumure de régénération » à relativement haute concentration et à un pH de 9 à 13. Pendant la régénération, seule une fraction minime des ions chlorures contenus dans la saumure de régénération est effectivement échangée avec la résine, c’est-à-dire environ 5 %. Ainsi, à la fin de la régénération, on récupère des effluents de régénération comprenant environ 95 % des ions chlorures ainsi que des colorants. Ces effluents sont plus dilués que la saumure de régénération initiale.
Or l'efficacité de la régénération dépend de la concentration en ions chlorures dans la saumure de régénération qui est de préférence autour de 100 g/L. Les effluents de régénération chargés en sel, et éventuellement en colorants, sont très polluants étant donné qu’ils sont très difficiles à dégrader en l'état. Les colorants sont toutefois dégradables par un traitement biologique à condition d'avoir été séparés du sel. De plus, les colorants peuvent également être incorporés dans les mélasses formées au cours de la production de sucre, à condition encore d'avoir été séparés du sel.
La séparation des colorants et des ions chlorures peut être effectuée par une nanofiltration, grâce à la différence de taille entre le sel et les macromolécules que sont les colorants.
Il est connu de l’introduction du document FR 3005428 de sélectionner la fraction de l'effluent de régénération la plus concentrée, ayant un titre en sel de l'ordre de 80 g/L, ce qui représente environ 80% à 90 % du sel contenu dans l’effluent. Cette fraction est traitée par nanofiltration. Grâce à cette nanofiltration, les colorants sont concentrés 10 à 15 fois dans le rétentat de nanofiltration issu de cette fraction la plus concentrée en sel. La majorité du sel passe en effet à travers la membrane de nanofiltration, et se retrouve ainsi dans le perméat de nanofiltration qui servira de base pour la régénération suivante de la résine échangeuse d'ions.
La concentration en ions chlorures du perméat de nanofiltration est ensuite remontée de 80 à 100 g/L par addition de saumure fraiche concentrée (par exemple de 250 à 300 g/L), et peut de nouveau être utilisé en tant que saumure de régénération.
Ce procédé permet de recycler environ 80 % du sel. La fraction du rétentat de nanofiltration riche en colorants est mélangée avec les fractions diluées de l'effluent de régénération pour être traitée en station d'épuration. Ce procédé a cependant pour inconvénient qu'une fraction importante de l'effluent de régénération comprenant une faible concentration en ions chlorures est perdue.
Par ailleurs, il existe des normes de plus en plus contraignantes concernant les rejets dans les effluents et donc une demande pour limiter au maximum le volume des effluents à traiter.
Il est également connu, notamment de la brochure de Novasep intitulée « High-Quality Cane Sugar, Cost-Effective Process Solutions for Mills and Refineries » de collecter une plus grande partie des fractions de l'effluent de régénération pour séparer les colorants du sel par nanofiltration.
Dans ce cas, une fraction plus grande de l’effluent de régénération est envoyée sur une tour atmosphérique avant de subir une nanofiltration. Une préconcentration est ainsi effectuée avant la nanofiltration. Cette technique permet un taux de récupération de sel de l’ordre de 92 %.
Alternativement, selon une autre technique décrite dans la même brochure, une fraction de l'effluent de régénération est traitée par nanofiltration et le perméat de la nanofiltration est ensuite mélangé avec d’autres fractions de l'effluent de régénération. Ce mélange est soumis à une évaporation de sorte à diminuer et ajuster la quantité d’eau. Cette technique permet un taux de récupération de sel de l’ordre de 95 %.
Le document FR 3 005 428 décrit un procédé de recyclage d’un effluent de régénération comprenant des ions chlorures, le procédé comprenant au moins une étape d’électrodialyse.
Ce document mentionne un certain nombre d’inconvénients liés aux techniques de concentration. Le document mentionne que ces techniques sont coûteuses en énergie car elles supposent une forte consommation de vapeur pour évaporer une grande quantité d'eau.
Il existe donc un besoin de fournir un procédé amélioré de traitement de sucre permettant une récupération plus efficace des ions chlorures d’une part, et des colorants d’autre part, à partir d’un effluent de régénération, les ions chlorures étant réutilisés pour la régénération, et les colorants pouvant être traités ou le cas échéant incorporés à la mélasse, de sorte à limiter la quantité des composants polluants, la consommation d’eau ainsi que le coût des différentes étapes du procédé.
Résumé de l’invention
L’invention concerne un procédé de traitement de sucre comprenant :
- la mise en contact d’un jus sucré coloré avec une résine échangeuse d’ions, de sorte à charger la résine en colorants et à collecter un jus sucré décoloré ;
- la régénération de la résine chargée en colorants, comprenant :
- la mise en contact de la résine chargée avec une saumure de régénération comprenant un sel de chlorure ; et
- la collecte d’un effluent de régénération, l’effluent de régénération comprenant au moins trois fractions A, B et C, la fraction A étant plus concentrée en sel de chlorure que les fractions B et C ; et
- le recyclage de l’effluent de régénération comprenant :
- la nanofiltration de la fraction A de l’effluent de régénération pour obtenir un premier perméat et un premier rétentat ; - la diafiltration du premier rétentat, cette diafiltration comprenant :
- la dilution du premier rétentat avec la fraction B de l’effluent de régénération ;
- la nanofiltration du mélange pour obtenir un deuxième perméat et un deuxième rétentat ;
- le mélange du premier perméat avec le deuxième perméat et la fraction C de l’effluent de régénération, et l’évaporation de ce mélange pour obtenir une fraction finale ; et
- l’utilisation de la fraction finale pour fournir de la saumure de régénération.
Selon certains modes de réalisation, le sel de chlorure est choisi parmi le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, et leur mélange.
Selon certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre au moins une étape de cristallisation du jus sucré décoloré, lors de laquelle des buées sont formées, qui sont ensuite utilisées pour effectuer l’étape d’évaporation du mélange du premier perméat avec le deuxième perméat et la fraction C.
Selon certains modes de réalisation, le procédé comprend des étapes de cristallisation séquentielles et le deuxième rétentat est au moins en partie utilisé dans au moins une de ces autres étapes de cristallisations séquentielles.
Selon certains modes de réalisation, la fraction A a une concentration en sel de chlorure supérieure ou égale à 40 g/L, de préférence supérieure ou égale à 60 g/L, de préférence supérieure ou égale à 70 g/L, et de préférence encore supérieure ou égale à 80 g/L.
Selon certains modes de réalisation, la fraction B a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 40 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 30 g/L.
Selon certains modes de réalisation, la fraction C a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 30 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 15 g/L.
Selon certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre une première étape de lavage de la résine et une deuxième étape de lavage de la résine, les deux étapes de lavage étant effectuées avant l’étape de régénération de la résine chargée.
Selon certains modes de réalisation, lors de l’étape d’évaporation, des condensais sont formés, ces condensais étant utilisés pour effectuer la première étape de lavage et/ou une étape de rinçage final après régénération de la résine chargée.
Selon certains modes de réalisation, la régénération de la résine chargée comprend également une première étape d’élution et une deuxième étape d’élution, les deux étapes d’élution étant effectuées après la mise en contact de la résine chargée avec la saumure de régénération.
Selon certains modes de réalisation, l’effluent de régénération comprend en outre des fractions D, E et F, étant moins concentrées en sel de chlorure que la fraction A.
Selon certains modes de réalisation, la fraction D a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 5 g/L, et/ou la fraction E a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 15 g/L, et/ou la fraction F a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 5 g/L.
Selon certains modes de réalisation, les fractions de l’effluent de régénération sont collectées dans l’ordre suivant : D, E, B, A, C, F ; et, de préférence, la fraction D est utilisée pour effectuer la deuxième étape de lavage, et/ou de préférence la fraction D est utilisée pour effectuer la deuxième étape d’élution, et/ou de préférence la fraction E est utilisée pour effectuer la première étape d’élution, et/ou de préférence la fraction F est utilisée pour effectuer la première étape d’élution.
Selon certains modes de réalisation, au moins 95%, de préférence au moins 97%, et encore de préférence au moins 98% du sel de chlorure présent dans l’effluent de régénération est présent dans la fraction finale.
Selon certains modes de réalisation, le ratio du volume de la fraction A et du volume du premier rétentat est de 10 à 20, et de préférence de 12 à 16.
Selon certains modes de réalisation, le ratio du volume de la fraction B et du volume du premier rétentat est de 1 à 10, et de préférence de 3 à 5.
Selon certains modes de réalisation, l’étape d’évaporation est effectuée dans un évaporateur basse pression, de préférence au moyen de buées à une pression de 0,1 à 1 bar absolu.
Selon certains modes de réalisation, le procédé comprend des étapes de cristallisation séquentielles à l’issue desquelles des mélasses sont formées, et le deuxième rétentat est au moins en partie incorporé à ces mélasses.
La présente invention répond au besoin exprimé ci-dessus. Elle fournit plus particulièrement un procédé amélioré de traitement de sucre permettant une récupération plus efficace des ions chlorures d’une part, et des colorants d’autre part, à partir d’un effluent de régénération, les ions chlorures étant réutilisés pour la régénération, et les colorants pouvant être traités ou le cas échéant incorporés à la mélasse, de sorte à limiter la quantité des composants polluants, le gaspillage d’eau ainsi que le coût des différentes étapes du procédé.
Cela est accompli grâce à un procédé de traitement de sucre comprenant des étapes de recyclage de l’effluent de régénération, les étapes de recyclage comprenant une étape de nanofiltration, une étape de diafiltration ainsi qu’une étape d’évaporation. Plus précisément, l’effluent de régénération est obtenu après la régénération de la résine échangeuse d’ions en plusieurs fractions (au moins trois fractions A, B, C). Une de ces fractions (fraction A) subit donc une nanofiltration pour obtenir un premier perméat et un premier rétentat. Cette fraction (fraction A) est la plus concentrée en sel de chlorure avec une concentration par exemple de l’ordre de 80 g/L en sel de chlorure. Le premier perméat est ensuite mélangé avec une autre fraction de l’effluent de régénération (fraction C) ayant une concentration en sel de chlorure inférieure à celle de la fraction A. Ce mélange est ensuite évaporé de sorte à fournir une fraction concentrée en sel de chlorure (dite fraction finale). D’ailleurs, afin de pallier le problème de consommation de vapeurs mentionné ci-dessus, la présente invention permet avantageusement d’utiliser les buées formées pendant la production du sucre et plus particulièrement pendant une étape de cristallisation, pour l’évaporation des saumures. Le coût en énergie peut donc être évité.
Le premier rétentat est quant à lui dilué avec une autre fraction de l’effluent de régénération (fraction B) de sorte à subir une nanofiltration qui permet d’obtenir un deuxième perméat et un deuxième rétentat. Le deuxième perméat est combiné avec le premier perméat et la fraction C, avant l’évaporation mentionnée ci-dessus, qui fournit la fraction finale afin d’être utilisée pour fournir de la saumure de régénération. Grâce à ce procédé, plus de 95% et de préférence plus de 98% de sel peut être récupéré et recyclé, ce qui permet de diminuer la quantité de saumure fraîche ajoutée. Ainsi, ce procédé permet de maximiser la quantité de sel récupéré d’une part (premier perméat, deuxième perméat) et en même temps de maximiser la quantité en colorants d’autre part (premier rétentat, deuxième rétentat). Ainsi, les deux composants sont bien séparés et peuvent être réutilisés séparément. De plus, d’autres fractions de l’effluent de régénération (D, E, F) faibles en concentration de sel, peuvent être de préférence également utilisées pour les étapes de régénération de la résine. Ainsi, le procédé selon l’invention permet non seulement de limiter la quantité des composants polluants mais aussi de diminuer la consommation d’eau.
De préférence, le procédé selon l’invention ne fait intervenir aucune étape d’électrodialyse.
Selon l’invention :
- La dilution due à la diafiltration est moins pénalisante que si le perméat de nanofiltration était concentré par électrodialyse plutôt que par évaporation, du fait qu’une réduction de conductivité conduit à une moindre productivité de l’électrodialyse.
- La nanofiltration et l’évaporation des saumures sont des technologies bien éprouvées à l’échelle industrielle, à la différence de la combinaison de la nanofiltration et de l’électrodialyse pour l’application proposée, comme décrit dans le document FR 3 005 428.
- La fréquence de remplacement des membranes d’électrodialyse est difficile à estimer en l’absence de référence industrielle à ce jour, à la différence de celle des membranes de nanofiltration, déjà largement répandues dans le domaine. Le diagnostic technique de détermination de l’endommagement des membranes d’électrodialyse, et de la nécessité de les remplacer, est également une source d’incertitude.
- Les effluents de nettoyage des membranes de nanofiltration, osmose inverse ou électrodialyse, que l’on nomme effluents secondaires (les effluents dits primaires représentant les effluents en sortie d’échange d’ions) sont les seuls qui ne sont pas recyclables dans le procédé de décoloration sur résine car ils contiennent des résidus d’additifs chimiques. Le procédé selon l’invention en produit significativement moins que celui du document FR 3 005 428.
- Le procédé selon l’invention est plus simple à opérer que celui du document FR 3 005 428 qui comprend plus d’étapes de traitement et de recyclages. La conduite de l’évaporateur du perméat de nanofiltration à basse pression est particulièrement simple et fiable pour une concentration de l’ordre de 100 g/L, de manière semblable aux unités de dessalement de l’eau de mer utilisées sur les cargos.
- L’électrodialyse utilise une forte puissance électrique sous forme de haut voltage et de courant continu. Une protection adaptée du personnel d'exploitation doit être prévue pour installer ce type d'unité, ce qui peut poser problème dans le contexte des usines de raffineries de sucre. Ce problème est éliminé dans le procédé de l’invention.
Brève description des figures
La figure 1 représente de façon schématique les concentrations en sel (X) et en colorants (Y) de différentes fractions d’un effluent de régénération (en ordonnée, en g/L), en fonction du volume écoulé (en abscisse, en BV pour « volume de lit de résine »).
Description détaillée
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
L’invention concerne un procédé de traitement de sucre, et plus précisément vise à recycler un effluent de régénération utilisé pour la régénération d’une résine échangeuse d’ions après une étape de purification du sucre sur la résine.
Plus particulièrement, cette étape de purification consiste à décolorer un jus sucré coloré. Par « jus sucré coloré », on entend un flux liquide contenant des sucres et des impuretés, et notamment des molécules de colorants. Le jus sucré coloré est avantageusement issu de l’industrie sucrière. Il peut avoir subi une ou plusieurs étapes de prétraitement telles que des étapes de centrifugation, filtration, carbonatation, flottation et/ou clarification.
Par « décoloration », on entend la réduction de la coloration du jus sucré coloré, mesurée en unités ICUMSA. Les méthodes de détermination de la couleur sont issues des méthodes ICUMSA officielles adaptées aux sucres roux : GS1/3-7 (201 1 ) et sucres blancs : GS2/3-10 (201 1 ) - selon l’origine et la nature du jus sucré.
Les colorants présents dans le jus sucré coloré peuvent être choisis parmi les flavonoïdes, les mélanines, les carotènes, les chlorophylles, les xanthophylles, les mélanoïdines, les caramels, les HADP (produits de dégradation alcaline des hexoses), et les combinaisons de ceux-ci.
Avantageusement, le jus sucré coloré auquel est appliqué le procédé de l’invention présente une coloration supérieure ou égale à 100 Ul (unités ICUMSA), de préférence à 300 Ul, de préférence à 400 Ul et de manière particulièrement préférée à 500 Ul.
Avantageusement encore, le jus sucré décoloré issu du procédé de l’invention présente une coloration inférieure ou égale à 1000 Ul, de préférence inférieure ou égale à 400 Ul, de préférence encore inférieure ou égale à 300 Ul, plus particulièrement inférieure ou égale à 200 Ul, et idéalement inférieure ou égale à 150 Ul.
Avantageusement, le taux de décoloration du jus sucré (rapport entre la coloration du jus sucré décoloré et la coloration du jus sucré avant application du procédé de décoloration, les colorations étant mesurées en Ul) est supérieur ou égal à 30 %, ou à 40 %, ou à 50 %, ou à 60 %, ou à 70 %.
La décoloration peut être effectuée dans un système d’échange d’ions soit à réacteur unique, soit dans un système d’échange d’ions à plusieurs réacteurs.
Il peut s’agir d’un système d’échange d’ions à lit statique ou non. Dans un système d’échange d’ions à lit statique, le mélange de composés à purifier percole dans une enceinte ou réacteur, généralement cylindrique. Le réacteur contient un lit de matériau poreux (la phase stationnaire) perméable aux fluides.
Il est possible d’effectuer un tel traitement dans plusieurs réacteurs en série ou en parallèle. Lorsque le produit est traité en simple passe, il percole dans un seul réacteur. En double passe, il percole dans deux réacteurs placés en série. Il peut être cité également un système multicolonne tel que décrit dans le document WO 2007/144522.
Selon l’invention, la décoloration est effectuée en mettant en contact le jus sucré coloré avec une résine échangeuse d’ions comprise dans le réacteur d’échange d’ions. De préférence, il s’agit d’une résine anionique forte, sous forme chlorure. La résine utilisée peut comprendre une matrice acrylique ou styrénique.
La mise en contact du jus sucré coloré avec la résine permet une adsorption des molécules de colorants sur ladite résine. De préférence, les colorants sont adsorbés sur la résine avec un débit de 1 à 4 BV/h (« BV » correspond aux équivalents de volume de lit de résine).
La mise en contact du jus sucré coloré avec la résine peut par exemple être effectuée en percolant le jus sucré coloré dans le réacteur d’échange d’ions.
Alternativement, la mise en contact du jus sucré avec la résine peut être effectuée par mise en suspension de la résine dans le jus sucré, par exemple en mélangeant la résine avec le jus sucré dans une cuve agitée. Dans ce cas, la résine est dans un état non-compact. L’état « compact » est défini comme étant un état dans lequel les particules sont en contact permanent ou quasi- permanent avec les particules voisines. La résine échangeuse d’ions est alors sous la forme de particules ayant une taille Dv50 inférieure ou égale à 200 pm. Après mise en contact, on peut séparer le jus sucré décoloré d’une part et la résine chargée d’autre part. Une description détaillée de ce procédé figure dans le document WO 2018/096272 auquel il est fait expressément référence.
Cette étape peut être effectuée à une température de 40 à 90°C, de préférence de 55 à 85°C, de manière plus particulièrement préférée de 70 à 80°C.
A l’issue de l’étape de mise en contact de la résine avec le jus sucré coloré, on obtient un jus sucré décoloré alors que la résine est désormais chargée en colorants.
A ce stade, le jus sucré décoloré peut comprendre de 30 à 50% d’eau.
Le jus sucré décoloré peut ensuite être évaporé. L’évaporation est de préférence effectuée sous vide. Ainsi, l’étape d’évaporation permet d’obtenir un jus sucré concentré appelé « sirop » comprenant une concentration de solides (sucre) de l’ordre de 65 à 75% ainsi que de 25 à 35% d’eau.
Ensuite, le sirop peut subir une ou plusieurs cristallisations afin de fournir du sucre cristallisé. Ainsi, au moins une cristallisation peut être effectuée pendant laquelle le sirop est évaporé de sorte à être saturé en sucres et de sorte que des cristaux (ou sucre cristallisé) commencent à se former. A la fin de la première cristallisation, les cristaux peuvent être récupérés et ce qui reste du sirop peut subir d’autres cristallisations séquentielles de sorte à fournir des grades différents de sucre cristallisé. A la fin des cristallisations séquentielles, ce qui reste du sirop est appelé « mélasse » et peut être utilisé par l'industrie agroalimentaire, la parfumerie et la pharmacie galénique ainsi qu'en production de biocarburant.
La résine chargée comprend, après l’étape de décoloration, une quantité de jus sucré resté dans le réacteur d’échange d’ions. De préférence, avant de poursuivre avec la régénération de la résine, une ou plusieurs étapes de lavage peuvent être effectuées de sorte à éliminer le jus sucré restant dans la résine chargée.
Ainsi, dans un premier temps, une première étape de lavage (ou premier lavage) peut être effectué avec une première solution de lavage. Le but de ce premier lavage est de retirer du jus sucré décoloré restant dans les espaces interstitiels entre les particules de résine et également dans les particules de résines.
De préférence, cette première solution de lavage est de l’eau. Le premier lavage peut être effectué notamment à une température de 40 à 90 °C, et de préférence de 60 à 80°C. Selon certains modes de réalisation, la première solution de lavage provient en tout ou en partie du procédé de traitement de sucre lui-même, par recyclage.
Ce premier lavage peut être notamment effectué en injectant la première solution de lavage du haut vers le bas dans le ou les réacteurs d’échange d’ions (la production du jus sucré décoloré s’effectuant pour sa part de préférence de bas en haut).
Alternativement, dans le cas où une cuve agitée est utilisée pour la mise en contact du jus sucré coloré avec la résine, ce premier lavage peut être effectué en mettant en suspension la résine chargée dans la première solution de lavage et en effectuant une filtration. Il est aussi possible de faire passer directement la première solution de lavage à travers le lit compact de résine, qui est par exemple retenu sur le ou les filtres.
A la fin de cette étape, une première solution aqueuse sucrée peut être récupérée. Cette solution peut par exemple être utilisée dans les étapes suivantes d’évaporation et de cristallisation, et/ou en tête de procédé de raffinerie de sucre comme l’étape de fonte.
Ensuite, une deuxième étape de lavage (ou deuxième lavage) peut être effectuée avec une deuxième solution de lavage. Ce deuxième lavage peut être effectué en injectant la deuxième solution de lavage du bas vers le haut dans le ou les réacteurs. Le but de ce deuxième lavage est de retirer des impuretés restant en suspension dans le ou les réacteurs.
Alternativement, dans le cas où une cuve agitée est utilisée pour la mise en contact du jus sucré coloré avec la résine, ce deuxième lavage peut être effectué en mettant en suspension la résine chargée dans la deuxième solution de lavage et en effectuant une filtration. Il est aussi possible de faire passer directement la deuxième solution de lavage à travers le lit compact de résine, qui est par exemple retenu sur le ou les filtres.
La deuxième solution de lavage peut être une solution aqueuse, de préférence salée. Elle peut, de préférence, avoir une concentration en sel de chlorure faible. Cette concentration peut être inférieure ou égale à 5 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 3 g/L. Par exemple cette concentration peut être de 0,5 à 1 g/L ; ou de 1 à 2 g/L ; ou de 2 à 3 g/L ; ou de 3 à 4 g/L ; ou de 4 à 5 g/L.
Selon certains modes de réalisation, la deuxième solution de lavage provient en tout ou en partie du procédé de traitement de sucre précédent, notamment d’une étape de régénération précédente, par recyclage. Cette deuxième solution peut avoir une température de 40 à 90 °C, et de préférence de 60 à 80°C.
A la fin de cette étape, une deuxième solution aqueuse très diluée en sucre peut être récupérée. Cette solution peut être utilisée dans les étapes suivantes d’évaporation et de cristallisation, et/ou en tête de procédé de raffinerie de sucre comme l’étape de fonte. Elle peut être utilisée séparément ou en mélange avec la première solution aqueuse sucrée.
Comme mentionné ci-dessus, le procédé de traitement de sucre selon l’invention prévoit également des étapes de régénération de la résine chargée en colorants.
Ces étapes permettent d’éliminer en tout ou partie les molécules de colorants adsorbées sur la résine, afin de permettre la réutilisation de celle-ci. Pour cela, la résine est mise en contact avec une ou plusieurs solutions de régénération.
Dans un premier temps, une étape de régénération de la résine chargée est effectuée avec une solution aqueuse de sel de chlorure appelée ici « saumure de régénération ». De préférence, cette solution a une concentration initiale en sel de chlorure de 90 à 1 10 g/L, de préférence d’environ 100 g/L. Le sel de chlorure est de préférence choisi parmi le chlorure de sodium (NaCI), le chlorure de potassium (KCI), ainsi que leur mélange. Encore de préférence le sel de chlorure est du NaCI. Selon des modes de réalisation préférés, cette solution est une solution basique qui peut comprendre, en plus du sel de chlorure, de l’hydroxyde de sodium (NaOH), de préférence à une concentration de 10 g/L. L’addition de NaOH ou d’une autre base permet d’augmenter le pH de la solution et d’améliorer l’élution des colorants. De préférence, la saumure de régénération a un pH de 9 à 13.
Selon certains modes de réalisation, lors de l’étape de régénération on utilise de 150 à 200 g de sel de chlorure par litre de résine, et de préférence de 160 à 190 g de sel de chlorure par litre de résine. Ainsi, lors de l’étape de régénération on peut utiliser de 150 à 155 g de sel de chlorure ; ou de 155 à 160 g de sel de chlorure ; ou de 160 à 165 g de sel de chlorure ; ou de 165 à
170 g de sel de chlorure ; ou de 170 à 175 g de sel de chlorure ; ou de 175 à
180 g de sel de chlorure ; ou de 180 à 185 g de sel de chlorure ; ou de 185 à
190 g de sel de chlorure ; ou de 190 à 195 g de sel de chlorure ; ou de 195 à
200 g de sel de chlorure par litre de résine.
Selon certains modes de réalisation, lors de l’étape de régénération on utilise de 2 à 20 g de NaOH par litre de résine, et de préférence de 5 à 10 g de NaOH par litre de résine. Ainsi, lors de l’étape de régénération on peut utiliser de 10 à 12 g de NaOH ; ou de 12 à 14 g de NaOH ; ou de 14 à 16 g de NaOH ; ou de 16 à 18 g de NaOH ; ou de 18 à 20 g de NaOH par litre de résine.
Selon certains modes de réalisation, la saumure de régénération provient en tout ou en partie du procédé de traitement de sucre, notamment d’une étape de régénération précédente, par recyclage.
La saumure de régénération peut avoir une température de 40 à 80°C, et de préférence de 50 à 60°C.
Une première étape d’élution (première élution) avec une première solution d’élution, suivant la régénération avec la saumure de régénération, peut être effectuée. De préférence, la première solution d’élution est une solution aqueuse, de préférence salée. Ainsi, elle peut avoir une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 15 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 5 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 3 g/L. Par exemple cette concentration peut être de 0.5 à 3 g/L ; ou de 3 à 5 g/L ; ou de 5 à 7 g/L ; ou de 7 à 9 g/L ; ou de 9 à 1 1 g/L ; ou de 1 1 à 13 g/L ; ou de 13 à 15 g/L.
Selon certains modes de réalisation, la première solution d’élution provient en tout ou en partie du procédé de traitement de sucre, notamment d’une étape de régénération précédente, par recyclage.
La première solution d’élution peut avoir une température de 40 à 80, et de préférence de 50 à 60°C.
Ensuite, une deuxième étape d’élution peut avoir lieu en utilisant une deuxième solution d’élution. De préférence, la deuxième solution d’élution a une concentration en sel de chlorure plus faible que la concentration en sel de chlorure de la première solution d’élution.
La deuxième solution d’élution peut être une solution aqueuse, de préférence salée. Elle peut, de préférence, avoir une concentration en sel de chlorure faible. Cette concentration peut être inférieure ou égale à 5 g/L. Par exemple cette salinité peut être de 0,5 à 1 g/L ; ou de 1 à 2 g/L ; ou de 2 à 3 g/L ; ou de 3 à 4 g/L ; ou de 4 à 5 g/L.
Selon certains modes de réalisation, la deuxième solution d’élution provient en tout ou en partie du procédé de traitement de sucre, notamment d’une étape de régénération précédente, par recyclage.
La deuxième solution d’élution peut avoir une température de 40 à 80, et de préférence de 50 à 60°C.
A la fin de ces étapes d’élution (ou de déplacement de sel), la résine échangeuse d’ions est régénérée et on obtient un flux de solution aqueuse collecté à l’issue de la régénération, appelé « effluent de régénération ». L’effluent de régénération peut comprendre des ions chlorures issus du sel de chlorure ainsi que les colorants désorbés de la résine. Un profil d’élution typique de l’effluent de régénération en sortie de réacteur est représenté sur la figure 1. L’effluent de régénération peut comprendre (dans l’ordre d’élution du réacteur) :
- une première fraction (fraction D) (dans l’exemple illustré, de 0 à 0,6 BV) ayant un faible concentration en colorants et en sel ;
- une deuxième fraction (fraction E) (dans l’exemple illustré, de 0,6 à 0,9 BV), ayant une concentration en sel supérieure à celle de la première fraction, et ayant une concentration en colorants qui peut être inférieure, égale ou supérieure, et de préférence supérieure, à celle de la première fraction ;
- une troisième fraction (fraction B) (dans l’exemple illustré, de 0,9 à
1 .4 BV) ayant une concentration en sel supérieure à celle de la deuxième fraction, et une concentration en colorants supérieure à celle de la deuxième fraction,
- une quatrième fraction (fraction A) (dans l’exemple illustré, de 1 ,4 à
3.4 BV) ayant une concentration en sel supérieure à celle de la troisième fraction, et une concentration en colorants inférieure à celle de la deuxième fraction,
- une cinquième fraction (fraction C) (dans l’exemple illustré, de 3,4 à 3,9 BV) ayant une concentration en sel inférieure à celle de la quatrième fraction, et une concentration en colorants inférieure à celle de la quatrième fraction (ou une concentration en colorants quasi-nulle), et
- une sixième fraction (fraction F) (dans l’exemple illustré, de 3,9 à 4,2 BV) ayant une concentration en sel inférieure à celle de la cinquième fraction, et une concentration en colorants inférieure à celle de la cinquième fraction (ou une concentration en colorants quasi-nulle).
Plus précisément, environ 80 à 90 % du sel de la saumure de régénération contenu dans la totalité des fractions A à F, peut se retrouver de préférence dans la fraction A. La fraction A peut donc avoir une concentration en sel de chlorure supérieure ou égale à 40 g/L, de préférence encore supérieure ou égale à 60 g/L, de préférence supérieure ou égale à 70 g/L, et encore de préférence supérieure ou égale à 80 g/L. Par exemple, cette concentration peut être de 40 à 45 g/L ; ou de 45 à 50 g/L ; ou de 50 à 55 g/L ; ou de 55 à 60 g/L ; ou de 60 à 65 g/L ; ou de 65 à 70 g/L ; ou de 70 à 75 g/L ; ou de 75 à 80 g/L ; ou de 80 à 85 g/L ; ou de 85 à 90 g/L ; ou de 90 à 95 g/L.
La mesure de concentration en sel de chlorure d’une solution (par exemple de chaque fraction A à F) peut passer par une mesure de conductivité et/ou de degré Brix. Il suffit ensuite de reporter la valeur de la conductivité ou du degré Brix sur une courbe d’étalonnage et de déterminer ensuite la concentration en sel de chlorure de la solution.
La fraction A peut également avoir une concentration en colorants de
1 à 10 g/L, et de préférence de 3 à 7 g/L. Ainsi, cette concentration en colorants peut être de 1 à 2 g/L ; ou de 2 à 3 g/L ; ou de 3 à 4 g/L ; ou de 4 à 5 g/L ; ou de 5 à 6 g/L ; ou de 6 à 7 g/L ; ou de 7 à 8 g/L ; ou de 8 à 9 g/L ; ou de 9 à 10 g/L.
La mesure de la concentration en colorants peut être effectuée par une mesure de DCO (Demande Chimique en Oxygène) réalisée selon la norme NF T90-101 .
Dans l’ensemble de la présente description, la concentration d’une fraction correspond à la concentration moyenne sur l’ensemble du volume collecté dans la fraction en question.
Les autres fractions de l’effluent de régénération (fractions B, C, D, E, F) comme indiqué dans la figure 1 , comprennent en tout de 10 à 20 % du sel de la saumure de régénération.
La fraction D peut avoir une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 5 g/L, et de préférence encore inférieure ou égale à 3 g/L. Par exemple, cette concentration peut être de 0,5 à 1 g/L ; ou de 1 à 2 g/L ; ou de
2 à 3 g/L ; ou de 3 à 4 g/L ; ou de 4 à 5 g/L.
La fraction D peut également avoir une concentration en colorants inférieure ou égale à 10 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 5 g/L. Ainsi, cette concentration en colorants peut être de 1 à 3 g/L ; ou de 3 à 5 g/L ; ou de 5 à 7 g/L ; ou de 7 à 9 g/L ; ou de 9 à 10 g/L.
La fraction E peut avoir une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 15 g/L, et de préférence encore inférieure ou égale à 10 g/L. Par exemple, cette concentration peut être de 1 à 3 g/L ; ou de 3 à 5 g/L ; ou de 5 à 7 g/L ; ou de 7 à 9 g/L ; ou de 9 à 1 1 g/L ; ou de 1 1 à 13 g/L ; ou de 13 à 15 g/L.
La fraction E peut également avoir une concentration en colorants inférieure ou égale à 10 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 5 g/L. Ainsi, cette concentration en colorants peut être de 1 à 3 g/L ; ou de 3 à 5 g/L ; ou de 5 à 7 g/L ; ou de 7 à 9 g/L ; ou de 9 à 10 g/L. La fraction B peut avoir une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 40 g/L, et de préférence encore inférieure ou égale à 30 g/L. Par exemple, cette concentration peut être de 1 à 5 g/L ; ou de 5 à 10 g/L ; ou de 10 à 15 g/L ; ou de 15 à 20 g/L ; ou de 20 à 25 g/L ; ou de 25 à 30 g/L ; ou de 30 à 35 g/L, ou de 35 à 40 g/L.
La fraction B peut également avoir une concentration en colorants inférieure ou égale à 35 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 25 g/L. Ainsi, cette concentration en colorants peut être de 1 à 5 g/L ; ou de 5 à 10 g/L ; ou de 10 à 15 g/L ; ou de 15 à 20 g/L ; ou de 20 à 25 g/L ; ou de 25 à 30 g/L ; ou de 30 à 35 g/L.
La fraction C peut avoir une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 30 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 15 g/L. Par exemple, cette concentration peut être de 1 à 5 g/L ; ou de 5 à 10 g/L ; ou de 10 à 15 g/L ; ou de 15 à 20 g/L.
La fraction C peut également avoir une concentration en colorants inférieure ou égale à 2 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 1 g/L. Ainsi, cette concentration en colorants peut être de 0 à 0,5 g/L ; ou de 0,5 à 1 g/L ; ou de 1 à 1 ,5 g/L ; ou de 1 ,5 à 2 g/L.
La fraction F peut avoir une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 5 g/L. Par exemple, cette concentration peut être de 0,5 à 1 g/L ; ou de 1 à 2 g/L ; ou de 2 à 3 g/L ; ou de 3 à 4 g/L.
La fraction F peut également avoir une concentration en colorants inférieure ou égale à 0,5 g/L. Ainsi, cette concentration en colorants peut être de 0 à 0,1 g/L ; ou de 0,1 à 0,2 g/L ; ou de 0,2 à 0,3 g/L ; ou de 0,3 à 0,4 g/L ; ou de 0,3 à 0,4 g/L.
Le procédé selon l’invention vise à recycler l’effluent de régénération pour former la saumure de régénération qui est utilisée dans le procédé de traitement de sucre, pour effectuer la régénération de la résine. Pour cela, la fraction A de l’effluent de régénération, c’est-à-dire la fraction la plus concentrée, subit une étape de nanofiltration afin d’obtenir un premier perméat d’une part et un premier rétentat d’autre part. Le but de cette nanofiltration est de séparer le sel des colorants grâce à leur différence de taille. Le premier perméat a donc une concentration en sel de chlorure essentiellement identique avec celle de la fraction A et est appauvri, de préférence dépourvu (ou presque) en colorants. Le premier rétentat a également une concentration en sel de chlorure essentiellement identique avec celle de la fraction A mais il est enrichi en colorants. Selon certains modes de réalisation, lors de cette étape, au moins une partie du premier rétentat formé peut être ajouté à la fraction A restante (qui n’a pas encore été filtrée) afin de limiter l’encrassement de la membrane de nanofiltration et d’assurer une vitesse tangentielle suffisante sur la surface de la membrane.
Selon certains modes de réalisation, le ratio du volume de la fraction A et du volume du premier rétentat peut être de 10 à 20, et de préférence de 12 à 16. Par exemple, ce ratio peut être de 10 à 12 ; ou de 12 à 14 ; ou de 14 à 16 ; ou de 16 à 18 ; ou de 18 à 20. Ce ratio est appelé «. facteur de concentration volumique » (FCV)
Le premier rétentat issu de la nanofiltration subit ensuite une diafiltration comprenant une étape de dilution du premier rétentat dans une solution aqueuse et une étape de nanofiltration. Dans ce cas, la solution utilisée pour la dilution est la fraction B de l’effluent de régénération.
Selon certains modes de réalisation préférés, l’étape de nanofiltration du premier rétentat dilué avec la fraction B est effectuée dans la même unité de nanofiltration que celle de la fraction A.
Selon d’autres modes de réalisation, l’étape de nanofiltration du premier rétentat dilué avec la fraction B est effectuée dans une unité différente de l’unité utilisée pour la nanofiltration de la fraction A.
De préférence, chaque étape de nanofiltration est effectuée en discontinu (« batch »).
A la fin de cette étape, un deuxième perméat et un deuxième rétentat sont obtenus. Cette étape permet la récupération d’une partie du sel de chlorure présent dans le premier rétentat et aussi la récupération du sel de chlorure présent dans la fraction B, dans le deuxième perméat. Ainsi, cette étape permet une séparation plus complète entre le sel de chlorure et les colorants qui se trouvent désormais dans le deuxième rétentat.
Selon certains modes de réalisation, le ratio du volume de la fraction B et du volume du premier rétentat est de 1 à 10, et de préférence de 3 à 5. Ainsi, ce ratio peut être de 1 à 2 ; ou de 2 à 3 ; ou de 3 à 4 ; ou de 4 à 5 ; ou de 5 à 6 ; ou de 6 à 7 ; ou de 7 à 8 ; ou de 8 à 9 ; ou de 9 à 10. On appelle ce ratio « taux de diafiltration ».
Le premier perméat issu de la nanofiltration est, quant à lui, mélangé avec le deuxième perméat issu de la diafiltration, ainsi qu’avec la fraction C de l’effluent de régénération. Ce mélange est ensuite évaporé de sorte à fournir une fraction finale, concentrée en sel de chlorure. Cette étape permet ainsi d’augmenter la concentration en sel, en récupérant du sel issu des fractions moins concentrées que la fraction A et peu chargé en colorants.
Cette évaporation peut être effectuée de préférence dans un évaporateur basse pression. Par « évaporateur basse pression » on entend un évaporateur qui fonctionne à une température inférieure à 100°C et une pression inférieure à 1 bar. Cet évaporateur peut être un évaporateur à simple effet ou un évaporateur à multiple-effet. On appelle « évaporateur simple effet » (par opposition à évaporateur multiple-effet) un évaporateur dans lequel les buées générées ne sont pas réutilisées. Ces buées peuvent être soit rejetées à l'atmosphère, soit condensées (condenseur à eau de refroidissement ou condenseur à mélange), soit subir un autre traitement. Le moyen de chauffage d’un tel évaporateur est en général de la vapeur d'eau.
Afin d’éviter le coût en énergie de cette étape, les buées générées pendant une des étapes du procédé de traitement de sucre, et plus particulièrement les buées formées lors d’une étape de cristallisation du sirop peuvent être utilisées pour fournir la chaleur nécessaire à l’évaporation.
L’évaporation peut être effectuée au moyen de buées étant à une pression de 0,1 à 1 bar absolu et de préférence de 0,2 à 0,3 bar absolu. Par exemple, cette pression peut être de 0,1 à 0,2 bar ; ou de 0,2 à 0,3 bar ; ou de 0,3 à 0,4 bar ; ou de 0,4 à 0,5 bar.
L’évaporation peut être effectuée au moyen de buées étant à une température de 45 à 100°C ; et de préférence de 60 à 70°C. Ainsi la température d’évaporation peut être de 45 à 60°C ; ou de 60 à 70°C ; ou de 70 à 75°C ; ou de 75 à 80°C ; ou de 80 à 85°C ; ou de 85 à 90°C ; ou de 90 à 95°C ; ou de 95 à 100°C.
De plus, les condensais produits pendant l’étape d’évaporation peuvent ensuite être utilisés dans le procédé de traitement de sucre. Plus précisément, les condensais peuvent être utilisés, en tout ou en partie, dans la première étape de lavage de la résine décrite ci-dessus. Ainsi, la première solution de lavage peut comprendre, ou consister en des condensais provenant de l’étape d’évaporation.
Alternativement, les condensais formés pendant l’étape d’évaporation peuvent être utilisés pour effectuer une étape de rinçage final après régénération de la résine chargée.
Selon certains modes de réalisation préférés, la fraction finale a une concentration en sel de chlorure de 90 à 1 10 g/L, et par exemple d’environ 100 g/L. Ainsi, la fraction finale peut éventuellement être utilisée telle quelle comme saumure de régénération sans l’addition de saumure fraîche. Selon d’autres modes de réalisation, de la saumure fraîche peut être ajoutée dans la fraction finale afin de former la saumure de régénération.
Selon certains modes de réalisation, au moins 95%, de préférence au moins 97%, et de préférence encore au moins 98% du sel de chlorure présent dans l’effluent de régénération (de la totalité des fractions A à F) est présent dans la fraction finale. Par exemple, environ 95%, ou environ 96%, ou environ 97%, ou environ 98%, ou environ 99%, ou plus que 99% de sel de chlorure présent dans l’effluent de régénération (de la totalité des fractions A à F) est présent dans la saumure de régénération recyclée.
Grâce à la séparation améliorée entre les colorants et le sel, le deuxième rétentat obtenu après la diafiltration peut ensuite être incorporé aux mélasses formées au cours de la production de sucre.
Alternativement, le deuxième rétentat peut être mélangé avec le sirop restant après cristallisation, afin de subir des cristallisations séquentielles pour fournir des grades différents de sucre cristallisé, comme décrit ci-dessus.
Le procédé selon l’invention permet également le recyclage et la réutilisation des fractions de l’effluent de régénération qui n’ont pas été utilisées pour la formation de la fraction concentrée.
Ainsi, la fraction D et/ou la fraction E et/ou la fraction F de l’effluent de régénération peuvent être utilisées dans le procédé de traitement de sucre.
La fraction D peut être utilisée, en tout ou en partie, dans la deuxième étape de lavage de la résine. Ainsi, la deuxième solution de lavage peut comprendre ou consister en la fraction D.
La fraction D peut également être utilisée, en tout ou en partie, dans la deuxième étape d’élution de la résine. Ainsi, la deuxième solution d’élution peut comprendre ou consister en la fraction D provenant d’un procédé de traitement de sucre précédent.
De préférence, une partie de la fraction D est utilisée dans la deuxième étape de lavage de la résine et une autre partie de la fraction D est utilisée dans la deuxième étape d’élution de la résine.
La fraction E peut être utilisée, en tout ou en partie, dans la première étape d’élution de la résine. Par ailleurs, la première solution d’élution peut comprendre ou consister en la fraction E.
La fraction F peut également être utilisée, en tout ou en partie, dans la première étape d’élution de la résine. Par ailleurs, la première solution d’élution peut comprendre ou consister en la fraction F.
Selon certains modes de réalisation, au moins l’une de la fraction E et de la fraction F sont utilisées dans la première étape d’élution de la résine. Selon d’autres modes de réalisation, la fraction E et la fraction F sont mélangées et utilisées dans la première étape d’élution de la résine.
Le recyclage de l’ensemble des fractions A à F collectées après régénération de la résine chargée permet de réduire à zéro l’émission d’effluents liquides issus de cette régénération (effluents aussi appelés effluents primaires). Les seuls effluents résiduels, dits secondaires et issus des effluents de lavage des membranes de nanofiltration, sont produits en quantité significativement moindre par rapport au procédé du document FR 3005428.

Claims

Revendications
Figure imgf000023_0001
Procédé de traitement de sucre comprenant :
- la mise en contact d’un jus sucré coloré avec une résine échangeuse d’ions, de sorte à charger la résine en colorants et à collecter un jus sucré décoloré ;
- la régénération de la résine chargée en colorants, comprenant :
- la mise en contact de la résine chargée avec une saumure de régénération comprenant un sel de chlorure ; et
- la collecte d’un effluent de régénération, l’effluent de régénération comprenant au moins trois fractions A, B et C, la fraction A étant plus concentrée en sel de chlorure que les fractions B et C ; et
- le recyclage de l’effluent de régénération comprenant :
- la nanofiltration de la fraction A de l’effluent de régénération pour obtenir un premier perméat et un premier rétentat ;
- la diafiltration du premier rétentat, cette diafiltration comprenant :
- la dilution du premier rétentat avec la fraction B de l’effluent de régénération ;
- la nanofiltration du mélange pour obtenir un deuxième perméat et un deuxième rétentat ;
- le mélange du premier perméat avec le deuxième perméat et la fraction C de l’effluent de régénération, et l’évaporation de ce mélange pour obtenir une fraction finale ; et
- l’utilisation de la fraction finale pour fournir de la saumure de régénération.
Figure imgf000023_0002
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le sel de chlorure est choisi parmi le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, et leur mélange.
Figure imgf000023_0003
Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, comprenant en outre au moins une étape de cristallisation du jus sucré décoloré, lors de laquelle des buées sont formées, qui sont ensuite utilisées pour effectuer l’étape d’évaporation du mélange du premier perméat avec le deuxième perméat et la fraction C.
4. Procédé selon la revendication 3, comprenant des étapes de cristallisation séquentielles et dans lequel le deuxième rétentat est au moins en partie utilisé dans au moins une de ces autres étapes de cristallisations séquentielles.
5. Procédé selon l’une des revendication 1 à 4, dans lequel la fraction A a une concentration en sel de chlorure supérieure ou égale à 40 g/L, de préférence supérieure ou égale à 60 g/L, de préférence supérieure ou égale à 70 g/L, et de préférence encore supérieure ou égale à 80 g/L.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la fraction B a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 40 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 30 g/L.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la fraction C a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 30 g/L, et de préférence inférieure ou égale à 15 g/L.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant en outre une première étape de lavage de la résine et une deuxième étape de lavage de la résine, les deux étapes de lavage étant effectuées avant l’étape de régénération de la résine chargée.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel lors de l’étape d’évaporation, des condensais sont formés, ces condensais étant utilisés pour effectuer la première étape de lavage et/ou une étape de rinçage final après régénération de la résine chargée.
10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel la régénération de la résine chargée comprend également une première étape d’élution et une deuxième étape d’élution, les deux étapes d’élution étant effectuées après la mise en contact de la résine chargée avec la saumure de régénération. 11. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel l’effluent de régénération comprend en outre des fractions D, E et F, étant moins concentrées en sel de chlorure que la fraction A.
12. Procédé selon la revendication 11 , dans lequel la fraction D a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 5 g/L, et/ou la fraction E a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 15 g/L, et/ou la fraction F a une concentration en sel de chlorure inférieure ou égale à 5 g/L.
13. Procédé selon l’une des revendications 11 ou 12, dans lequel les fractions de l’effluent de régénération sont collectées dans l’ordre suivant : D, E, B, A, C, F ; et dans lequel, de préférence, la fraction D est utilisée pour effectuer la deuxième étape de lavage, et/ou de préférence la fraction D est utilisée pour effectuer la deuxième étape d’élution, et/ou de préférence la fraction E est utilisée pour effectuer la première étape d’élution, et/ou de préférence la fraction F est utilisée pour effectuer la première étape d’élution.
14. Procédé selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel au moins 95%, de préférence au moins 97%, et encore de préférence au moins 98% du sel de chlorure présent dans l’effluent de régénération est présent dans la fraction finale.
15. Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel le ratio du volume de la fraction A et du volume du premier rétentat est de 10 à 20, et de préférence de 12 à 16.
16. Procédé selon l’une des revendications 1 à 15, dans lequel le ratio du volume de la fraction B et du volume du premier rétentat est de 1 à 10, et de préférence de 3 à 5.
17. Procédé selon l’une des revendications 1 à 16, dans lequel l’étape d’évaporation est effectuée dans un évaporateur basse pression, de préférence au moyen de buées à une pression de 0,1 à 1 bar absolu. 18. Procédé selon l’une des revendications 1 à 17, comprenant des étapes de cristallisation séquentielles à l’issue desquelles des mélasses sont formées, et dans lequel le deuxième rétentat est au moins en partie incorporé à ces mélasses.
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