FR2587723A1 - Process for extracting sugar from sugar beets by diffusion - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé d'extraction du sucre des betteraves à sucre par diffusion consistant à soumettre les cossettes de betteraves à un lessivage à contre-courant au moyen d'eau chaude pour produire, d'une part, un jus sucré qui est épuré avant d'être concentré par évaporation puis soumis à la cristallisation et, d'autre part, des pulpes qui sont pressées, pour en extraire des eaux qui sont recyclées en diffusion, puis séchées. The subject of the present invention is a process for extracting sugar from sugar beets by diffusion, which consists in subjecting the beet pods to backwashing using hot water to produce, on the one hand, a sweet juice. which is purified before being concentrated by evaporation then subjected to crystallization and, on the other hand, pulps which are pressed, in order to extract water which is recycled in diffusion, then dried.
Pour diminuer la teneur en matières pectiques du jus et améliorer le pressage des pulpes, il est connu de traiter les cossettes et éventuellement les pulpes au moyen de sels de calcium ou d'aluminium ou de chaux. To reduce the content of pectic matter in the juice and improve the pressing of the pulps, it is known to treat the cossettes and possibly the pulps using calcium or aluminum salts or lime.
Le cation le plus fréquement utilisé est Ca ++ qui peut être apporté sous forme de saccharate de calcium, obtenu par addition de chaux vive à un jus sucré, de sulfate de calcium ou de chaux. Le sulfate de calcium peut être fourni sous forme de gypse ; cette solution est intéressante dans les régions où le gypse n'est pas cher mais elle a l'inconvénient d'introduire des impuretés sup plémentaires dans les jus. Le sulfate de calcium peut aussi être fabriqué dans la sucrerie à partir d'écumes ou de lait de chaux et d'acide sulfurique ; l'utilisation d'écumes entraine un recyclage en diffusion des non-sucres qui se redissocient en partie et se retrouvent dans les mélasses.Par ailleurs, les anions S04 non fixés sur la pulpe, ctest-à-dire 2/3 de ceux apportés en queue de diffusion, ne sont éliminés qu'a 55% environ à l'épuration et vont constituer des mélasses entrainant une perte en sucre de l'ordre de 0,45% de la production de sucre. The most frequently used cation is Ca ++ which can be provided in the form of calcium saccharate, obtained by adding quicklime to a sweet juice, calcium sulphate or lime. Calcium sulphate can be supplied in the form of gypsum; this solution is advantageous in regions where gypsum is not expensive but it has the disadvantage of introducing additional impurities in the juices. Calcium sulphate can also be produced in the sugar refinery from scum or milk of lime and sulfuric acid; the use of scum results in a recycling in diffusion of the non-sugars which partially redissociate and are found in the molasses. In addition, the S04 anions not fixed on the pulp, that is to say 2/3 of those brought at the bottom of the diffusion, are only eliminated at around 55% during purification and will constitute molasses causing a loss in sugar of the order of 0.45% of sugar production.
L'addition de chaux a comme conséquence une montée impor- tante du pH ce qui provoque une extraction importante des colloldes, éLéments très défavorables à une bonne qualité d'épuration.The addition of lime results in a significant rise in pH, which causes significant extraction of the collids, which are very unfavorable for good quality treatment.
On a également proposé d'utiliser l'ion Al sous forme de sulfate d'aluminium. Ce produit pose des problèmes de corrosion de matériels car il est très acide et son coût est très élevé par rapport à celui des produits énumérés ci-dessus. It has also been proposed to use the ion Al in the form of aluminum sulphate. This product poses material corrosion problems because it is very acidic and its cost is very high compared to that of the products listed above.
La présente invention a pour but d'augmenter la siccité des pulpes pressées et par conséquent de réduire la quantité d'énergie nécessaire pour les sécher, d'augmenter la pureté des jus de diffusion et par suite de reduire les frais d'épuration et de réduire les pertes en sucre par les mélasses
Conformément à la présente invention, il est proposé de traiter les cossettes en tête de la diffusion, c'est--dire avant ou dans les premiers stades de la diffusion, par un sel de calcium d'un acide organique choisi dans le groupe constitué par les acides citrique malique, oxalique et tartrique.The object of the present invention is to increase the dryness of the pressed pulps and consequently to reduce the amount of energy necessary for drying them, to increase the purity of the diffusion juices and consequently to reduce the costs of purification and reduce sugar losses from molasses
In accordance with the present invention, it is proposed to treat the cossettes at the head of the diffusion, that is to say before or in the first stages of the diffusion, with a calcium salt of an organic acid chosen from the group consisting by citric malic, oxalic and tartaric acids.
De préférence, on traitera aussi par un sel de calcium d'un acide de ce groupe les pulpes en queue de diffusion, c'est-à-dire après ou dans les derniers stades de la diffusion. Le double traitement des cossettes en tête de diffusion et des pulpes en queue permet de précipiter le maximum de matières pectiques dans les pulpes et d'obtenir un meilleur taux de siccité des pulpes pressées. Il permet en outre de supprimer la formation de mousses dans l'atelier de diffusion-pressage et évite par conséquent l'emploi d'anti-mousses relativement coûteux. Preferably, the pulp at the tail of diffusion will also be treated with a calcium salt of an acid from this group, that is to say after or in the last stages of diffusion. The double treatment of the cossettes at the head of the diffusion and the pulps at the tail makes it possible to precipitate the maximum of pectic matter in the pulps and to obtain a better rate of dryness of the pressed pulps. It also makes it possible to suppress the formation of foams in the diffusion-pressing workshop and consequently avoids the use of relatively expensive defoamers.
L'emploi d'un sel organique neutre permet de maintenir la diffusion en pH acide ou voisin de la neutralité , de façon à limiter au maximum l'extraction des matières pectiques. Par ailleurs, les anions des sels des acides du groupe défini ci-dessus sont éliminés en majeure partie à ltépuration calco-carbonique des jus sucres et leur utilisation n'a donc que peu de répercussions en cristallisation et n'entraine que des pertes en sucre par les mélasses limitées. The use of a neutral organic salt makes it possible to maintain the diffusion at an acid pH or close to neutral, so as to limit as much as possible the extraction of pectic materials. Furthermore, the anions of the salts of the acids of the group defined above are eliminated for the most part during the carbon-carbon purification of the sugar juices and their use therefore has little repercussions in crystallization and only causes sugar losses. by limited molasses.
Parmi les sels des acides du groupe défini ci-dessus, le citrate de calcium est particulièrement intéressant car il peut être produit a peu de frais dans la sucrerie même. Among the salts of the acids of the group defined above, calcium citrate is particularly interesting because it can be produced inexpensively in the sugar refinery itself.
On peut en effet fabriquer de l'acide citrique par développement des microorganismes Aspergillus Niger sur des substrats peu coûteux comme les eaux de pressage des déchets végétaux, les eaux residuaires, les eaux de lavage et de transport des betteraves, etc...Citric acid can in fact be produced by the development of Aspergillus Niger microorganisms on inexpensive substrates such as press water from plant waste, waste water, beet washing and transport water, etc.
Le liquide séparé, par exemple, par filtration, des microorganismes et des matières en suspension contient de l'acide citrique qui, par traitement au lait de chaux, est transformés en citrate de calcium qui précipite ; celuici est séparé par décantation et filtration et utilisé tel quel comme adjuvant en diffusion. The liquid separated, for example, by filtration, from microorganisms and suspended matter contains citric acid which, by treatment with lime milk, is transformed into calcium citrate which precipitates; this is separated by decantation and filtration and used as such as an adjuvant in diffusion.
Si nécessaire, le maintien des conditions optimales de pH en diffusion peut être réalisé par une addition d'acide phosphorique ou de phosphate de calcium aux eaux de diffusion (eaux d'appoint). Cette addition permet d'augmenter la pureté des jus, de réduire leur teneur en substances colloidales et d'enrichir en phosphate les pulpes, qui en sont généralement depourvues, ce qui est favorable à leur emploi comme aliment du bétail. If necessary, maintaining optimum pH conditions during diffusion can be achieved by adding phosphoric acid or calcium phosphate to the diffusion water (make-up water). This addition makes it possible to increase the purity of the juices, to reduce their content of colloidal substances and to enrich the pulp, which is generally lacking in phosphate, which is favorable for their use as animal feed.
Additionnellement, on peut envisager de traiter les cossettes, en tête de diffusion, et/ou les pulpes1 en queue de diffusion, par une enzyme, la pectine methyl esterase. Ce traitement a pour effet de renforcer la liaison du calcium aux groupes carboxyliques de la pectine constituant les parois des cellules des cossettes et, par conséquent, de durcir ces parois, ce qui favorise le pressage des pulpes. Additionally, it is possible to consider treating the cossettes, at the top of the diffusion, and / or the pulps1 at the tail of the diffusion, with an enzyme, pectin methyl esterase. This treatment has the effect of strengthening the binding of calcium to the carboxylic groups of pectin constituting the walls of the cells of the cossettes and, consequently, of hardening these walls, which promotes the pressing of the pulps.
Enfin, les eaux extraites par pression des pulpes peuvent être épurées, avant recyclage en diffusion, par traitement au moyen d'enzymes pectolytiques, pour effectuer une élimination partielle des pectines qu'elles entrainent. Finally, the water extracted by pressure from the pulps can be purified, before recycling in diffusion, by treatment using pectolytic enzymes, to effect a partial elimination of the pectins which they entrain.
La description qui suit se refère au dessin l'accompagnant et sur lequel
La figure l est un schéma d'un atelier de diffusion-pressage pour la mise en oeuvre de l'invention
La figure 2 est un schéma d'un atelier de préparation de citrate de calcium, et
La figure 3 est un schéma de traitement enzymatique des eaux de presse.The following description refers to the accompanying drawing and on which
FIG. 1 is a diagram of a diffusion-pressing workshop for implementing the invention
FIG. 2 is a diagram of a workshop for preparing calcium citrate, and
FIG. 3 is a diagram of the enzymatic treatment of press waters.
L'atelier représenté schématiquement sur la figure 1 comprend essentiellement un appareil de diffusion 10, une presse à pulpes 12 et un bac de mélange 14. Les cossettes de betteraves sont introduites en 16 a une extrémité de l'appareil de diffusion et les pulpes épuisées sont extraites en 18 à l'autre extrémité. Dans l'appareil 10, les cossettes sont lessivées au moyen d'un solvant introduit en 20 à cette autre extrémité de l'appareil et qui circule en sens inverse des cossettes de sorte qu'il s'enrichit progressivement en sucre. On utilise comme solvant en diffusion les eaux extraites des pulpes par pressage auxquelles on a ajouté un appoint d'eau fraiche en 22. Le jus sucré est extrait en 24 de l'appareil de diffusion. The workshop shown diagrammatically in FIG. 1 essentially comprises a diffusion apparatus 10, a pulp press 12 and a mixing tank 14. The beet pods are introduced at 16 at one end of the diffusion apparatus and the pulps exhausted are extracted at 18 at the other end. In the apparatus 10, the cossettes are leached by means of a solvent introduced at 20 at this other end of the apparatus and which circulates in the opposite direction of the cossettes so that it is gradually enriched with sugar. The water extracted from the pulp by pressing is used as the diffusion solvent, to which an addition of fresh water is added at 22. The sweet juice is extracted at 24 from the diffusion apparatus.
Conformément à l'invention, on introduit avec les cossettes, en tête de l'appareil de diffusion 10, du citrate de calcium (en 26). On pourra également ajouter du citrate de calcium aux eaux de diffusion - eaux de presse + eau d'appoint - dans le bac 14 (en 26'). In accordance with the invention, calcium citrate (at 26) is introduced with the chips at the head of the diffusion apparatus 10. It will also be possible to add calcium citrate to the diffusion water - press water + make-up water - in tank 14 (in 26 ').
La quantité totale de citrate de calcium utilise sera de préférence comprise entre l Kg et 4,3 Kg par tonne de betteraves, la plus grande partie, par exemple 80%, étant ajoutée aux cossettes en 26. The total amount of calcium citrate used will preferably be between 1 Kg and 4.3 Kg per tonne of beets, the largest part, for example 80%, being added to the chips at 26.
Pour maintenir le pH à sa valeur optimale dans l'appareil de diffusion, on pourra ajouter de l'acide phosphorique ou un phosphate aux eaux de diffusion ; ce produit pourra, par exemple, être introduit en 28 dans le bac 14. Dans le cas d'addition d'acide phosphorique pur, la dose maximale sera de 0,15 Kg par tonne de betteraves. To maintain the pH at its optimal value in the diffusion apparatus, phosphoric acid or a phosphate may be added to the diffusion waters; this product could, for example, be introduced at 28 into tank 14. In the case of addition of pure phosphoric acid, the maximum dose will be 0.15 kg per tonne of beets.
L'atelier de préparation de citrate de calcium de la figure 2 est constitué par une cuve de fermentation 30, munie d'un dispositif d'aération, un appareil de séparation tel qu'un filtre-presse 32, un réacteur-décanteur 34 et un appareil de filtration tel qu'un filtre rotatif 36. The calcium citrate preparation workshop of FIG. 2 consists of a fermentation tank 30, fitted with an aeration device, a separation device such as a filter press 32, a reactor-settler 34 and a filtration device such as a rotary filter 36.
Les produits de départ sont constitués par des déchets végétaux et/ou des eaux résiduaires de la sucrerie. Ils sont introduits en 38 dans le fermenteur 16 avec des micro-organismes Aspergillus Niger. La fermentation de substrats carbonés par Aspergillus Niger produit, d'une part, des protéines d'organismes unicellulaires et, d'autre part, de l'acide citrique. Après un temps de séjour convenable, on extrait du fermenteur un produit liquide dont on sépare par filtration, au moyen de l'appareil 32, les microorganismes et les matières en suspension qui constituent un produit enrichi en protéines que l'on peut mélanger aux pulpes. Le liquide ainsi épuré, qui contient de l'acide citrique, est traité avec du lait de chaux, ajouté en 40, pour produire dans l'appareil 34, un précipité de citrate de calcium qui est filtré sur l'appareil 36.The starting materials consist of plant waste and / or waste water from the sugar refinery. They are introduced at 38 into the fermenter 16 with Aspergillus Niger microorganisms. The fermentation of carbonaceous substrates by Aspergillus Niger produces, on the one hand, proteins from unicellular organisms and, on the other hand, citric acid. After a suitable residence time, a liquid product is extracted from the fermenter from which the microorganisms and suspended solids which, by filtration, are separated by filtration, which constitute a product enriched in proteins which can be mixed with the pulps. . The liquid thus purified, which contains citric acid, is treated with whitewash, added at 40, to produce in the apparatus 34, a precipitate of calcium citrate which is filtered on the apparatus 36.
Le citrate de calcium ainsi obtenu en 42 est utilisé tel quel dans l'atelier de diffusion comme décrit ci-dessus en référence à la figure 1. Les eaux résiduaires de filtration 44 sont épurées de façon classique. Ce procédé de préparation du citrate de calcium permet de valoriser les déchets végétaux. et les eaux résiduaires de sucrerie et de produire sur place et à bas prix un adjuvant de pressage pour le traitement des cossettes et des pulpes suivant le procédé de l'invention.The calcium citrate thus obtained at 42 is used as it is in the diffusion workshop as described above with reference to FIG. 1. The filtration waste waters 44 are purified in a conventional manner. This process for preparing calcium citrate makes it possible to recover plant waste. and sugar mill waste water and to produce locally and at low cost a pressing aid for the treatment of the chips and pulps according to the process of the invention.
Il peut être avantageux d'ajouter aux cossettes et/ou aux pulpes une enzyme, la pectine methyl esterase. Cette enzyme est vendue sous la dénomination Rapidase CPE par la société GIST-BROCADES. Cette enzyme permet d'assurer une fixation plus solide des ions Ca ++ par les cossettes et les pulpes et par conséquent d'améliorer les conditions de pressage et de conserver la marche de la dif fusion à pH légèrement acide ce qui limite les infections et favorise l'épuration des jus. Cette enzyme est active à une température inférieure à 700C et son introduction en tête et en queue de diffusion doit être faite dans des zones où la température est inférieure à cette valeur et de préférence comprise entre 55 et 600C. Elle pourra en particulier être introduite en 26 et 26' avec le citrate de calcium.A titre d'exemple, on pourra ajouter aux cossettes de l à 10 g de Rapidase CPE par tonne de betterave. It may be advantageous to add an enzyme, pectin methyl esterase, to the chips and / or to the pulps. This enzyme is sold under the name Rapidase CPE by the company GIST-BROCADES. This enzyme makes it possible to ensure a more solid fixation of the Ca ++ ions by the cossettes and the pulps and consequently to improve the pressing conditions and to maintain the progress of the diffusion at slightly acid pH which limits infections and promotes the purification of juices. This enzyme is active at a temperature below 700C and its introduction at the top and bottom of the diffusion must be done in areas where the temperature is below this value and preferably between 55 and 600C. It can in particular be introduced in 26 and 26 'with calcium citrate. For example, we can add to the pods from 1 to 10 g of Rapidase CPE per tonne of beet.
Enfin, on pourra traiter les eaux de presse, avant de les renvoyer en diffusion, par des enzymes pectolytiques pour effectuer une élimination partielle des pectines. Ce traitement, qui est illustré par la figure 3, s'effectue dans un réacteur 46 où les enzymes 50 sont mélangées aux eaux de presse 52 et qui est équipé de moyens- de réglage permettant de maintenir le pH et la température aux valeurs optimales. Après un temps de séjour convenable dans le réacteur 46, les eaux sont soumises à une décantation centrifuge dans le décanteur 48 pour éliminer, sous forme de boues 54, les particules en suspension dont la séparation est favorisée par le traitement enzymatique. A titre d'exemple, on pourra utiliser pour ce traitement une enzyme vendue sous la dénomination
Rapidase C8o par la société GIST-BROCADES, à des doses de 5 à 20 g par tonne de betterave. Finally, we can treat press water, before sending it back to diffusion, with pectolytic enzymes to effect a partial elimination of pectins. This treatment, which is illustrated in FIG. 3, is carried out in a reactor 46 where the enzymes 50 are mixed with press water 52 and which is equipped with adjustment means making it possible to maintain the pH and the temperature at optimal values. After a suitable residence time in the reactor 46, the waters are subjected to centrifugal decantation in the decanter 48 to remove, in the form of sludge 54, the particles in suspension whose separation is favored by the enzymatic treatment. By way of example, an enzyme sold under the name may be used for this treatment.
Rapidase C8o by the company GIST-BROCADES, at doses of 5 to 20 g per tonne of beet.
Claims (6)
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|---|---|---|---|
| FR8514173A FR2587723B1 (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | DIFFUSION EXTRACTION PROCESS FOR BEET SUGAR |
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| FR2587723A1 true FR2587723A1 (en) | 1987-03-27 |
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| FR8514173A Expired FR2587723B1 (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | DIFFUSION EXTRACTION PROCESS FOR BEET SUGAR |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2638465A1 (en) * | 1988-11-03 | 1990-05-04 | France Syndicat Fab Sucre | Process and plant for thermal and/or mass transfer between a liquor and fresh sugar beet slices |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2587723B1 (en) | 1987-11-27 |
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