Intro Introdu duct ctio ion n: La COSUMAR COSUMAR de Sidi Bennour Bennour est une entreprise entreprise qui fait partie de la branche branche 10 10 de la nomenclature marocaine des activits conomiques !"MA#$% #lle se situe & ' (m au nord de Sidi Bennour Bennour)) et qui s*tend sur une superficie superficie de +0 ,a !- compris compris une e.ploitation e.ploitation de culture de betterave propre & l*usine$% Cette entreprise entreprise fait partie de la socit socit m/re COSUMAR COSUMAR de Casablanca) Casablanca) le tout sous l*aile du roupe O"A !Omnium "ord Africain$% Construite par les ran2ais le 13 4uillet 156+ sous la nomination 7socit anon-me de la sucrerie sucrerie des 8OU99ALA 8OU99ALA*) cette derni/re a dmarr le 11 mai 15:0 avec avec une capacit de traitement de ;000 & ;300 tonnes < 4our% L*volution de la sucrerie de Sidi Bennour dans le temps Anne #tapes 156+ 15:0 15+6 155'
Construction 8marrae #ntre dans le roupe O"A usion avec la sucrerie des =emamra par la COSUMAR L*activit L*activit principale de cette usine est de produire du sucre blanc & partir de la betterave sucri/re% >usqu*& >usqu*& ;001 tout le sucre brut produit produit & Sidi Bennour Bennour tait destin destin & la raffinerie raffinerie COSUMAR de Casablanca) apr/s il - a eut l*investissement du raffinae sur les lieu. de traitement pour donner au sucre blanc% La campane actuelle est marque par le moulae du sucre en forme de pain qui est un pro4et en cours de ralisation% ?ableau ?ableau prsentant l*volution du traitement de la betterave @ Anne 15:0 15:6 155; ;00; Betterave traite 11+ 000 ';0 000 5 100 33 56 tonneorf Lasfar$% mpact de la sucrerie sur le dveloppement rional @ La cration de la sucrerie a contribu dans le dveloppement conomique dans la rion @ DCration des postes d*emploi !pour les saisonniers) 4ournaliers et les permanents$ @ donc la diminution du tau. de chEmae% c hEmae% DActivation DActivation du secteur aricole aricole @ pour cultiver cultiver la betterave betterave qui constitue constitue la mati/re premi/re pour l*usine et cela en accordant des facilits pour les ariculteurs !COUMAR bnficie de plus 10%000 ,a de culture de betterave de la rion des 8OU99ALA$% 8OU99ALA
%$1
I- Historique Le 14 juillet 1968 ) cration de la socit sous la dnomination F Socit Anon-me de sucrerie des 8ou((ala G avec pour ob4et la construction et l*e.ploitation de la sucrerie de Sidi Bennour% La raffinerie de Casablanca a 4ou le rEle de promoteur% promoteur% Le 11 mai 1970 ) dmarrae de la socit avec une capacit nominale de @ ;000 & ;300 ?B<>% 11+000 ? avec une mo-enne de 13'5 ?B<>% Betteraves traits par la compane 15:0 @ 11+000 @ 1+);; Richesse Sucre brut produit @ 1:'00 ?% @ ;56: ?% Mlasse >usqu*& 2001) tout le sucre brut produit est destin & la Raffinerie COSUMAR de Casablanca% 1976) e.tension de la Sucrerie & 300 ?B<>% Betteraves traits par la compane 15:6 @ ';0%000 ? avec une mo-enne de '%330 ?B<>% @ 1:):0 Richesse Sucre brut produit @ 36'+5 ?% @ 1:30 ?% Mlasse 1986) entre de la sucrerie des 8ou((ala dans le roupe O"A% 1992) e.tension de la sucrerie des 8ou((ala & l*amont de l*usine ale & 600 ?B<> avec stoc(ae du sirop 4uste apr/s la compane) la capacit de la cristallisation reste maintenue & 300 ?B<>% Betteraves traites par la compane 155; @ 5100 ? avec une mo-enne de 6: ?B<>% @ 1:):1 Richesse Sucre brut produit @ 5136;3 ?% @ ';+3 ?% Mlasse 1993) fusion absorption de la sucrerie des 8ou((ala avec la sucrerie des =emamra par COSUMAR% 2002) installation des appareils & cuire continues V! !Verdan"#un$s-ristallisation!urm @ tour de cristallisation par vaporation$% 2003) installation d*une line de la fabrication du pain du sucre% 2004) dbut de la production du pain de sucre% %&I'( : Superficie de l*enceinte usine @ 16 ,a 56 a :6 ca% S*a4oute & cette superficie) les champs des essais et les bassins de dcantation avoisinant l*usine) d*une superficie de 5 ,a% )*+,'I&,!I)' ( L, .I)/,+'( : La sucrerie a une une activit saisonni/re qui dbute en Mai vers la miDaoHt pour la campane betteraves% ;
I- Historique Le 14 juillet 1968 ) cration de la socit sous la dnomination F Socit Anon-me de sucrerie des 8ou((ala G avec pour ob4et la construction et l*e.ploitation de la sucrerie de Sidi Bennour% La raffinerie de Casablanca a 4ou le rEle de promoteur% promoteur% Le 11 mai 1970 ) dmarrae de la socit avec une capacit nominale de @ ;000 & ;300 ?B<>% 11+000 ? avec une mo-enne de 13'5 ?B<>% Betteraves traits par la compane 15:0 @ 11+000 @ 1+);; Richesse Sucre brut produit @ 1:'00 ?% @ ;56: ?% Mlasse >usqu*& 2001) tout le sucre brut produit est destin & la Raffinerie COSUMAR de Casablanca% 1976) e.tension de la Sucrerie & 300 ?B<>% Betteraves traits par la compane 15:6 @ ';0%000 ? avec une mo-enne de '%330 ?B<>% @ 1:):0 Richesse Sucre brut produit @ 36'+5 ?% @ 1:30 ?% Mlasse 1986) entre de la sucrerie des 8ou((ala dans le roupe O"A% 1992) e.tension de la sucrerie des 8ou((ala & l*amont de l*usine ale & 600 ?B<> avec stoc(ae du sirop 4uste apr/s la compane) la capacit de la cristallisation reste maintenue & 300 ?B<>% Betteraves traites par la compane 155; @ 5100 ? avec une mo-enne de 6: ?B<>% @ 1:):1 Richesse Sucre brut produit @ 5136;3 ?% @ ';+3 ?% Mlasse 1993) fusion absorption de la sucrerie des 8ou((ala avec la sucrerie des =emamra par COSUMAR% 2002) installation des appareils & cuire continues V! !Verdan"#un$s-ristallisation!urm @ tour de cristallisation par vaporation$% 2003) installation d*une line de la fabrication du pain du sucre% 2004) dbut de la production du pain de sucre% %&I'( : Superficie de l*enceinte usine @ 16 ,a 56 a :6 ca% S*a4oute & cette superficie) les champs des essais et les bassins de dcantation avoisinant l*usine) d*une superficie de 5 ,a% )*+,'I&,!I)' ( L, .I)/,+'( : La sucrerie a une une activit saisonni/re qui dbute en Mai vers la miDaoHt pour la campane betteraves% ;
Iend Iendan antt la comp compa ane ne et la repr repris isee du sirop sirop)) l*usin l*usinee travai travaill llee & feu contin continu u et sans sans interruption% Le conditionnement du du sucre blanc continue continue pendant toute l*anne 4usqu*& l*puisement du stoc( du sucre blanc%
*).(&& : La sucrerie traite la betterave et produit le sucre blanc% 8epuis la compane 155+ la sucrerie a commenc le transfert d*une partie du sirop avant le stoc(ae vers la sucrerie de =emamra%
II- +nralits sur la etterae sucrire La betterave sucri/re est la mati/re premi/re de la fabrication du sucre) ce qui nous ram/ne & l*tudie pour mieu. comprendre son comportement) ses caractristiques et ses constituants%
.onstitution anatomique : On distinue quatre parties essentielles dans la betterave sucri/re @ Le bouquet foliaire% Le collet% La racine avec un ou deu. sillons saccharif/res% Les radicelles%
Son poids poids mo-en mo-en est de l*ordre de 600 600 & :00 ) le sucre qu*il contient est de 16 & ;0 de sa masse est inalement rparti% La Jone la plus riche en sucre est le cKur) puis de part est d*autre part du cKur) deu. Jones de richesse mo-enne et en fin les deu. e.trmits) collet et radicelle n*en contiennent pratiquement pas% Les deu. deu. feuilles feuilles de la plante plante offrent offrent une une rande rande surface de contac contactt avec l*air% l*air% #tant #tant un ora orani nism smee viva vivant nt)) la bett better erav avee va capt capter er le aJ aJ carbo carboni niqu quee de l*ai l*air) r) l*n l*ner eri iee sola solaire ire !cal !calor orif ifiq ique ue$$ et de l*eau l*eau du sol sol pour pour lab labor orer er son son sucre sucre%% Ce phn phnom om/n /nee est appe appel l la H)!)&5'!H(&(% rce & l*action l*action d*une substance substance color coloree ou piment) piment) appele appele chlorofo chloroforme) rme) de de couleur couleur verte) verte) la plante plante ralise ralise la s-nth s-nth/se /se du aJ carboni carbonique que .)2 et de de l*ea l*eau u H2) pour crer le lucose .6H12)6 en prsence de la chaleur !soleil$ selon la raction suivante @ aJ carbonique N #au N Chaleur lucose N O.-/ne 6 .)2 6 H2) .6H12)6 6 )2 Le luc lucos osee est stoc stoc( ( dans dans la bett bettera erave ve ou bien bien util utilis is imm immdi diate ateme ment nt par par elle elle)) en se combinant & d*autres lments prsents dans le sol !enrais$% l permet la fabrication du saccharose .12H22)11 & partir du lucose selon la raction suivante @
+lucose &accarose (au 2 .6H12)6 .12H22)11 H2) Le sacch sacchar aros osee est est la seule seule form formee de sucr sucree qui qui puiss puissee se crist cristall allis iser er%% C*es C*estt le sucr sucree du commerce% '
.onstitution cimique: 8u point de vue chimique) la betterave sucri/re est compose environ de @ d*armature cellulosique) qui se trouve limin dans les pulpes !le Marc$ : d*eau% 1+ & ;0 de mati/res s/ches dissoutes dans l*eau compose de @ .onstituants minrau ou cendres :
Comme 9 N) "aN) Ca;N) M;N) ClD) So;D) "o elles sont indsirables car elles aumentent le pourcentae de sucre dans la mlasse et empchent la cristallisation de saccharose% .onstituants or$aniques :
Les sucres : 8ans la betterave) nous trouvons plusieurs sortes de sucres) mais les plus importants est le saccharose P il -*a aussi l*e.istence des sucres rducteurs comme les lucoses et les fructoses% Les acides or$aniques : acide actique) lactique) o.alique% Les constituants aots : qui daent de l*ammoniac & l*vaporation lorsqu*ils sont en rande quantit) ils sont nralement Amide) amineQ
3
III- rocessus $nrau de la #arication : ,- r"aration des etteraes : 1-*ce"tion des etteraes : Une fois arraches les betteraves sucri/res sont achemin rapidement par camion & la sucrerie% L*approvisionnement de l*usine en betterave est assur de 6 heures de matin & ;; heures par le centre de rception qui fait des pess directe% CelleDci consiste & peser le camion char des betteraves accompanes d*impurets !terre) caillou.) feuillae Q$ c*est le poids brut% Un chantillonnae automatique est d*environ 30 ( est alors prlev) par une sonde RUIRO pour valuer le poids net et la teneur en sucre% L*chantillon est pes) lav) pierr et repes P Avant de passer par une rpe qui produit de la rpure utilise au laboratoire pour dterminer la teneur en sucre ou richesse de la betterave livre par mthode polarimtrique) on obtient ainsi le poids des betteraves propres et la richesse en sucre% L*chantillon passe ensuite dans une chane de qualit pour dterminer sa teneur en sodium) potassium) lucose et aJote αDamin% Lorsque le camion est dchar) on le p/se une deu.i/me fois afin d 7avoir son poids net% L*ensemble des betteraves est ensuite stoc( dans la sucrerie) en constituant une rserve de ;3 h de fonctionnement pour la sucrerie%
2-car$ement et stoca$e : Le dcharement des camions se fait & l*aide des basculeurs mcaniques !quatre au total$ qui dversent sur des e.tracteurs) puis sur des bandes pour acheminement vers les silos% l en a deu. @ un silo rectanulaire d*environ ;000 tonnes pour le traitement de la nuit) et un silo circulaire d*environ '000 tonnes%
3- !rans"ort et laa$e de la etterae: Le transport est h-draulique% La betterave dans le silo est abattue par des 4ets d*eau puissants et continus qui les entranent dans des caniveau. !l*eau utilise est chare avec une densit entre 1)0; et 1)0' qui est suprieure & la densit apparente de la betterave brut 0%6$% La suspension !eau boueuse N betterave$ est pompe par une pompe & betteraves vers l*pierreur% Ce dernier a pour rEle d*enlever tous ce qui est impurets !plus lourdes que la betterave$% La sortie de l*pierreur constitue l*entre de l* #sherbeur !pour enlever l*herbe en suspension dans la betterave & l*aide des fourches$% La derni/re tape du lavoir c*est le lavae dans le trommel @ c*est un rand tambour qui tourne & une certaine vitesse) aliment d*une e.trmit par la betterave pierre et dsherbe pour tre lave rce & des 4ets d*eau au milieu du tambour% Les radicelles restent accroches & la paroi du tambour pour tre enleves par des racloirs stationnaires installs au. bords du trommel vers le tamisae% Le tambour rotatif poss/de des chicanes disposes de mani/re & permettre l*vacuation proressive de la betterave vers la bande transporteuse via la trmie% Le lavoir poss/de un poste de contrEle @ contrEle du lavoir N contrEle du remplissae de la trmie par une camra P en cas de manque ou d*e.cdant de betterave) le conducteur communique avec celui de l*abattae par des sinau. sonores soit pour diminuer ou aumenter le dbit%
Processus de lavage betterave : Irocessus Rception Betterave
8charement Betterave
Stoc(ae betterave
;on
?ransport ,-draulique Chau. AntiDmousse
/auais
8ensit ) p,
#pierrae #vacuation pierres #sherbae Lavae 8canteur #au >avel
#vacuation herbes #vacuation Radicelles
Irocessus Commande< acturation
Betterave lave
Bassins dTpandae
Irocessus #.traction
6
Bac eau 8cante
4- cou"a$e : La betterave stoc(e dans la trmie passe dans deu. coupeDracines & tambour% Le coupeD racines est un tambour qui tourne & 0 tr < min le lon du tambour est tapiss par des couteau. de t-pe A et B en alternance @ A poss/de un arrt tranchant) et B poss/de un autre non tranchant% On obtient des 7cossettes* en forme de 7* !cette forme est con2ue pour la randeur de sa surface d*chane$% La lonueur des cossettes doit tre comprise entre 10 et 1' cm% Iour valuer la qualit de dcoupae) on a recours & un test de lonueur @ Iour 100 I1 d*chantillon) on slectionne toutes les cossettes dont la lonueur est suprieure & ; cm) on les place sur une planche & rainures de 1 m de lonueur) de : mm de lareur et ' mm d*paisseur% Soit L 1 la lonueur lobale% L !L1< !I1DI;$$ . 100 !m $ ?au. de rpure !I; < I1$ . 100 Avec I; est le poids des rpures apr/s slection% Vuand le dcoupae est sous forme de talons !semelles$) on chane les couteau.% Chaque coupeDracines est constitu par un ensemble de bras lanterne sur lesquels sont monts des porteDcouteau. !entre chaque deu. bras lanternes$% Apr/s le chanement des couteau.) ces derniers vont tre redresss) dresss !les flancs$) dfoncs !!mise en forme $ de & 6 mm de hauteur$ et finalement affHts% '<; : quand la lonueur devient infrieure & : mm les couteau. sont & 4eter W 8ans les coupes racines un air & 1 bars souffle & l*intrieur !chaque 50 sec et selon le besoin$ pour dbourrae !netto-ae des couteau. des fibres qui se collent$% .ontr=le : on mesure la richesse des cossettes) la lonueur et le tau. des rpures%
;- i##usion : rinci"e de la di##usion
Le sucre diffus du milieu oX il se trouve !les cellules des cossettes$) dans un courant d*eau e.trieur au. cellules qui constitue le liquide d*e.traction Y les mati/res solubles du 4us de la betterave - passera en solutionY% Le sucre et en mme temps que lui un certain nombre d*impurets peuvent traverser la paroi des cellules si les cossettes bainent dans un 4us de concentration plus faible que celui du 4us des cellules% l faut alement modifier la structure vtale des cossettes) car le saccharose se trouve rassembl au centre de la cellule) dans la vacuole) entour par un protoplasma semiDpermable & l*eau mais non au sucre% Sous l*action de la chaleur) le protoplasma se rassemble au centre tandis que la vacuole se place su contact de la membrane & l*eau et au sucre% Ceci e.plique l*emploi de l*eau u chaude !:0D+0Z C$% La COSUMAR !Sidi Bennour$ poss/de deu. diffusions R?) m de diam/tre chacune @ R?A @ & '1 compartiments ['1 m de lonueur% R?B @ & '' compartiments ['' m de lonueur% Chaque diffusion est un c-lindre rotatif renfermant de multiples compartiments de forme hlico\dale facilitant l*entranement des cossettes% La vitesse de rotation du tambour est d*environ ;6 tr < h% La diffusion se fait & contre courant @ -Alimentation de l*eau & l*aval !eau frache & laquelle on a4oute le -pse & raison d*environ 1100 < tonne de betterave et l*acide sulfurique N eau de presse$% :
-L*alimentation en cossettes se fait & l*amont !les cossettes tombent dans un chaudoir dans lequel elles se mlanent avec le 4us de diffusion !de circulation$ pour permettre le transport & travers une conduite 4usqu*& la tte du diffuseur$ tout en passant par une rille qui filtre le 4us de sortie% Le 4us de diffusion est rparti en deu. parties @ le 4us de soutirae et le 4us de circulation% Le 4us de circulation est mlan avec les cossettes pour lever leur temprature et pour ne pas diluer le 4us de diffusion !car la diffusion se fait & contre courant$% '<; : D l*acide a pour rEle d*achever la croissance microbienne) ainsi la minimisation de l*e.traction de la pectine% DL*a4out de l*acide se fait & la sortie du bac & eau frache) dbut d*alimentation des diffuseurs% Dle temps de s4our est de 1 , '0 min !pour un dbit de ;0 tonnes < heure$ Dle formol est additionn & l*intrieur des diffusions !les doses sont dtermines en fonction de la contamination microbienne$ D& cEt de l*anal-se micro bioloique effectue au laboratoire) on dtermine les p, dans les diffrents compartiments !si p, ] 6 contaminations microbiennes$% Dla source des eau. fraches est les eau. de rcupration% Dlors de la diffusion on doit avoir une temprature ] :ZC et un p,]6%+% 8ans le cas contraire on aura une e.traction intense de la pectine qui va nous poser des probl/mes lors de l*puration ainsi que dans la cristallisation% ressa$e : La cossette puise !pulpe humide$ est vacue & la sortie des diffusions vers les presses via une bande transporteuse% Lors du transport) la pulpe se refroidit pour faciliter le pressae !quant la temprature diminue) la viscosit aumente facilit de pressae$% l e.iste sept presses !6 presses de t-pe S?OR8 et un t-pe #RRA"$ de capacits diffrentes% La pulpe humide entre de & + de mati/re s/che% La presse est constitue de ; vis 4umeles en "O^ qui tournent en sens opposs% Ces vis sont enveloppes par une plaque perfore pour permettre au 4us de sortir !cette plaque est dbouche par des 4ets d*eau$% L*eau de presse sort au milieu des presses pour passer au tamisae via un filtrateur puis un chaneur et un rchauffeur pour re4oindre finalement la diffusion% La pulpe presse) sort entre ;;D;3 de mati/re s/che) puis elle est vacue vers une bande qui la transporte vers la vis de rpartition de la pulpe vers les deu. fours% La pulpe est mlasse avant l*entre au. scheurs%
&ca$e : Le schae est une opration unitaire de sparation dans le but de la conservation des aliments et cela en diminuant l*activit de l*eau% Les pulpes presses sont conserves par cette mthode pour les donner comme aliment de btail% L*ob4ectif est d*atteindre des pulpes s/ches entre +6D++ de mati/re s/che% Le proc/s est ralis dans deu. scheurs dont l*un vapore ;; tonnes d*eau
'<; : Dl*apport de l*air du schae se fait avec un ventilateur de combustion% Dl*air et la pulpe sont en coDcourant% Iar contre la pulpe s/che !paillettes$ est rcupre par un ventilateur de tirae dans un c-clone) les aJ chauds !environ 10' ZC$ sont vacus via une chemine% La pulpe s/che est achemine & l*aide un transport pneumatique assur par des c-clones de dpression vers une vis qui verse dans ' presses & pulpes oX il - a pulvrisation de vapeur et d*eau pour assurer l*alomration des pulpes les pellets% A l*intrieur des presses se trouvent des fili/res perfores !& un diam/tre de ;; mm$ auD dessus desquelles passe alets qui e.ercent une pression qui permet l*alomration des paillettes !pulvris avec de l*eau chaude et la vapeur$ pour sortir de l*autre cEt de la fili/re et quant la lonueur des pellets atteint une certaine mesure !variable$ les couteau. passent pour les couper% Ces pellets sont refroidis dans un refroidisseur% Les pellets sont rcuprs dans une trmie rce & un lvateur & odet pour tre ensachs dans des sacs de pol-prop-l/ne de 0 ( et stoc(s%
.- L>"uration : Le 4us de diffusion !4us vert 4us brut$ soutir sort avec un p, d*environ 6%;) une temprature de :; ZC% L*puration est une opration qui a pour but d*liminer les impurets et d*alcaliniser la solution pour viter l*h-drol-se acide !l*inversion$ du saccharose% Cette opration consiste en un traitement de chau. qui prcipite un certain nombre d*impurets% L*utilisation de la chau. est cible & cause de son coHt et la facilit d*limination des impurets% La composition du jus de diffusion : La composition du 4us de diffusion dpend de la qualit de la betterave ainsi que des param/tres d*e.traction% Mais en principe il est compos de @ • +; D +' d*eau% • 1% D 16 de sucre% • 1% D ; d*impurets !ou de non sucre$% Mati/res minrales dissoutes% Mati/res oraniques non aJotes dissoutes% Mati/res oraniques aJotes dissoutes% Mati/res oraniques%
'<; : certaines de ces impurets sont mlassi/nes c*est & dire qu*elles entravent la cristallisation% L*puration du 4us sera assure rce & 3 t-pes de raction% l s*ait de @ DLa prcipitation @ due au. ions Ca ;N et O,D) contribue & l*alcalinit du 4us pur et produit des sels insolubles sauf les sels nrs par la micro oranismes% DLa floculation !coaulation$ @ fait appel & l*ion O,D et Ca;N% Ces ractions) partiellement rversibles) ne sont pas instantanes d*oX la ncessit d*une addition proressive et lente de chau. avec une aitation% C*est la raison pour laquelle on proc/de & un prchaulae avant le chaulae% 5
DLa dradation @ due & l*ion O,D) dpend de la temprature et le temps% DL*adsorption @ au moment de la formation des cristau. de carbonate !CaCO'$% Le CaCO' comporte des chares positives qui permettent l*adsorption des chares natives% L*effet de l*adsorption est proportionnel & la quantit de chau. % Les étapes de l’épuration : Le prchaulae @
l se fait dans un prchauleur compartiment compos de compartiments aits% l comprend trois alimentations • Le 4us de diffusion !ou de soutirae$ @ en haut du prchauleur% • Boue de la premi/re filtration @ auDdessous du 4us% • Lait de chau. en bas% L*a4out de la chau. est proressiveaumentation proressive du p,% 8onc il - aura passae par les points isolectriques des protines e.istants !par floculation$ ainsi qu*une prcipitation pour obtenir des sels insolubles% Le p, & la sortie du prchauleur est de 11%+D1;) sa temprature est de : ZC et son alcalinit de ;%+ de CaO< l & '%
'<;: D le prchaulae est proressive pour assurer l*irrversibilit des comple.es forms% Dle prchaulae se fait & chau. pour conomiser le temps% Le chaulae @
Se fait dans un chauleur & un seul compartiment) bien ait% L*alcalinit est porte & 1'
'<; : le chaulae est suivi par un chauffae ralis dans trois chaneurs tubulaires @ un par l*eau chaude) et les deu. autres par la vapeur pour atteindre une temprature de + & +: ZC% La raison est de favoriser !assurer$ les ractions de dradation% Ce qui va assurer la stabilit du p, du 4us pour l*vaporation% Le chaulae sert aussi & liminer les molcules & caract/re moussant% La maturation @
Se fait dans un bac de contact !ou un maturateur$ oX il - a mlane du 4us chaul et la boue de la ;/me filtration% L*aitation est ralise rce & des pales% Le mlane prend le temps ncessaire pour rair avec la chau. et bien se mlaner avec la boue ; et finalement re4oindre la premi/re carbonatation% Iremi/re carbonatation @
Le but vis de ces tapes est de prcipiter !sous forme de CaCO '$ l*e.c/s de chau. a4out au chaulae afin d*enrober les impurets prcipites en amont) et permettre une bonne filtration ainsi que la libration du sucre% Iour cela le 4us de maturation arrive dans le bac de la premi/re carbonatation pour Vu*il soit barbot avec du CO ; !qui provient de la chaulerie$% Le p, sera amen & 10%+D11%; et l*alcalinit & 0%5D1%;
A la sortie de la premi/re carbonatation on obtient le 4us trouble 1%
'<; : la premi/re carbonatation se fait par un rec-clae avec un tau. de rec-clae de : & + fois% Les ractions de ase : Saccharate N CO; CaCO' N Sucre% CaO N CO; CaCO' N nerie% "%B @ la derni/re raction est e.othermique% Iremi/re filtration @
Ralise rce & ' ?8 !filtre & toile draine$ !8AS?AR$% Cette filtration est ralise sous pression @ forme circulaire oX sont placs 0 plateau. toils !en n-lon$ et chaque plateau. contient : drains% Le 4us entre du bas pour passer & l*intrieur du plateau et sort du haut pour tre stoc( dans un ballon de soufflae nivel% Une fois l*alimentation est arrte) il - aura une daJification qui entranera une chute de pression) suivie d*un retour du filtrat vers les plateau. pour daer la boue puis vers bac & 4us clair 1% L*e.traction de la boue par le bas% '<; : la pression est de 0%6 D 0%: bars% S*il - a aumentation de la pression 2a veut dire qu*il - a difficult de filtration une anomalie% La boue 1 !boue de la premi/re filtration$ est collecte dans un bac & boues denses% Une partie sera destine & l*alimentation du prchauleur) et l*autre passera par une autre filtration pour dssucrae% l s*ait d*un filtre rotatif !#MCO$ qui travaille sous vide @ c*est le dssucrae des boues 1@ ils sont en nombre de quatre% Chaque filtre est compos d*un rand tambour envelopp par une plaque perfore en plastique !7nid d*abeille*$ surmont d*une toile en coton% Lors de la rotation du tambour il - a aspiration de la boue !& cause du vide cre par des pompes & vide$% Le filtrat obtenu est un filtrat fort% Vuand les perforations d*aspiration atteinent le haut il - a une pulvrisation d*eau chaude sur les tourteau. coll sur le filtre pour donner le filtrat faible% '<; : Dles filtrats fort et faible sont destins au bac & petit 4us% -les cumes seront daes par un soufflement de l*air suivi par l*effet d*un racleur) puis dilus vers l*pandae% 8eu.i/me carbonatation @
Son rEle est d*enlever le ma.imum possible de calcium qui reste en suspension dans la solution CO; N ,;O ,;CO' Ca!O,$; N ,;CO' CaCO' N ,;O Le 4us clair 1 !plus) parfois) la boue ;$ passe par deu. chaneurs tubulaires & vapeur pour en sortir avec une temprature de 5 ZC et pour enter dans la chaudi/re de deu.i/me carbonatation pour tre barbot une seule fois avec du aJ carbonique% Le 4us trouble ; sort avec un p, de +%5 D 5%; et une alcalinits infrieures & 1
11
8eu.i/me filtration @
Ralise dans si. filtres 7S#R* statiques) rectanulaires% Chaque filtre est compos de ;' plateau. revtus de toile en coton% Le 4us trouble ; !>?;$ passe & travers les plateau. pour donner le 4us clair ; qui re4oint la dcalcification) et la boue ;%
'<; : Dla filtration est ralise sous pression% -la boue ; est rcupre totalement par vidane des filtres% - le rec-clae des boues est con2u dans le but d*puiser le ma.imum de sucre% 8calcification @
Le 4us clair ; contient encore une quantit apprciable de sel de calcium !0%00;D0%1
%$- L>a"oration : L*vaporation est une opration unitaire qui vise l*aumentation du Bri. du 4us avant vaporation C*est une opration qui suit l*puration dans le processus sucri/re) le 4us avant vaporation !>A#$ ou 4us clair ; dcalcifi entre avec un Bri. de 13 & 1: pour en sortir entre 6 et :;% La COSUMAR Sidi Bennour a un poste d*vaporation de effets !le deu.i/me et le quatri/me sont forms de ; corps A et B$% Le '/me effet est une conception allemande !& descendae$ par contre les autres effets sont d*oriine fran2aise !& rimpae$% Caractristiques des effets de l*vaporation @ Relevs pris @ les 16 et 15<0:<0' (##et 1 1+%3 ;3%56
;ri @ l>entre ;ri @ la sortie !em"rature 11 calandre &ur#ace d>can$e ';00
(##et 2, ;3%56 '0%3:
(##et 2 ; '0%3: ''%3:
(##et 3 ''%3: 63%31
(##et4 , 13 16%5
(##et 4; 16%5 1+%3
(##et ? 63%31 6+%0+
105
110
110
56
5
5
1;00
1;00
'000
1000
1000
1+00
1;
Am2B Hauteur tues 'omre de tues
3%; :06
3%; ;530
3%; ;530
10 '6;0
'% ;530
;%: '+03
;%5 6300
'<; : le p, reste constant tout au lon de l*vaporation al & +%5% Chaque effet est constitu de ; parties @ - La calandre @ qui est creuse% - La partie faisceau @ est constitue de tube en "O^ entourant un puits central %Le 4us passe & l*intrieur des tubes par contre le fluide caloporteur !vapeur$ & l*e.trieur% - l - a un a4out de l*antitartre au 4us pour minimiser les dpEts sur les tubes% Le transfert de chaleur entre la vapeur et le 4us se fait par convection% Le 4us entre de fa2on continue dans la partie infrieure de la caisse et se rparti uniformment entre les tubes% Le 4us monte en bouillant dans les tubes sous forme d*une mulsion de 4us et de vapeur sous l*effet de la vapeur chauffante% Cette mulsion sort dans la partie suprieure des tubes 7la calandre* dans laquelle s*effectue la sparation de la vapeur et du 4us concentr% Le 4us passe par le tube central pour passer & l*effet suivant% '<; : D les eau. de condensation du premier et du deu.i/me sont des eau. nobles destines & la chaufferie !ne contient pas de trace de sucre$% - A la sortie du premier effet la vapeur passe par un ballon dessucreur !corps compos de chicane s pour permettre la condensation des sucres$% - Le 4us passe d*abord par le quatri/me effet ensuite le premier) deu.i/me) ?roisi/me et le cinqui/me) !c*est 4uste une raison d*conomie d*nerie$% - & la sortie du quatri/me effet) le 4us passe par une chane de quatre chaneurs & plaque dont la vapeur provient des prl/vements des corps d*vaporation @ - La cration du vide au cinqui/me effet se fait rce & un condenseur baromtrique @ la vapeur une fois dans le condenseur est refroidit par l*eau froide et se condense en crant le vide !diminution du volume vide$) et les incondensables sont aspirs par des pompes & vide% Chaque vaporateur est muni d*une conduite de daJae% Au. sommets des vaporateurs se trouvent des chicanes qui permettent le dssucrae de la vapeur prleve% Les prl/vements de la vapeur et les condensas @ oir les schmas% La vapeur produite par la chaudi/re 7vapeur vive* & '3 bars passe & travers les turboalternateurs pour produire de l*lectricit et par une dtente mcanique ainsi par les #>#C?O !avec une partie du prl/vement du premier effet$ pour en sortir & ;% bars !entre du 1er effet$% Le sirop sort avec un Bri. entre 6 et :; %
(- .ristallisation : 1- .ristallisation : La cristallisation est une opration unitaire qui a pour but d*e.traire le sucre solide & partir du sirop !liquide$% Iour cela il suffit d*amener le sirop & la sursaturation par refroidissement et par aumentation du Bri. par vaporation% #n nral on obtient deu. produits principau. @ le sucre blanc et la mlasse% Le ma.imum de sucre qu*on peut e.traire : & +3 du sucre de la betterave% La cristallisation de la COSUMAR de sidi Bennour passe par ' randes tapes @ - Iremier 4et% 1'
8eu.i/me 4et% ?roisi/me 4et% i C remier jet :
-
Le sirop) du cinqui/me effet de l*vaporation) passe vers un refondoir @ c*est un rand bac constitu de quatre compartiments) munis d*une aitation et qui communiquent entre eu. par dbordement% 8ans ce refondoir on assiste & la formation de la liqueur standard 1 !LS1$ par un mlane de @ sirop) sucre du deu.i/me 4et) l*out riche 1 !#R1$) mama ') sucre d*affinae) sucre repris) fonte rueons% '<; : eau chaude et le >A# ne sont pas des alimentations ruli/res !4uste dans le cas oX le Bri. serait lev
%$3
'
;
1
1D Sirop N sucre du deu.i/me 4et N sucre repris% ;D L*#R1 N sucre d*affinae% 'D Sucre de rueons% 3D >A# !en cas de besoin$% La LS1 passe par un chaneur & plaque !par la vapeur$ pour remonter la temprature de +0 & +3 ZC% Apr/s le chauffae la LS1 passe par des filtres pour enlever les particules solides en suspension dont le diam/tre dpasse µm) ensuite elle passe dans un bac de stoc(ae% Le Bri. de la LS1 est d*environ :% La LS1 passe ensuite dans l*appareil & cuire pied de cuite 1 !I8C1$ @ c*est un appareil & cuire discontinu sous vide% '<; : tous les appareils en cristallisation sont sous vide% Le vide est cre par un condenseur baromtrique% L*appareil & cuire pour le I8C1 a compos de ; parties @ faisceau oX se passe l*vaporation et la calandre oX circule la vapeur et est muni d*un s-st/me d*aitation% L*appareil est aliment par la LS1 4usqu*& un niveau d*environ '0 du volume de l*appareil% L*vaporation se dclenche par la vapeur 4usqu*& atteindre le point de rainae @ Bri. de :5% et on passe au rainae par introduction de l*amorce !il e.iste ' t-pes de rainae @ par amorce) choc thermique) par mama%$ L*amorce est forme par simple mlane de '% ( de sucre blanc en poudre avec :% l d*alcool !car le sucre n*est pas soluble dans l*alcool$% Cette amorce est envo-e vers le I8C pour dclencher la cristallisation% La quantit d*amorce est fonction de la teneur en cristau. et la ranulomtrie demande% Les cristau. commencent & rossir) dans cette phase le dbit de LS10) et une faible pression de vapeur% >uste apr/s) on passe & la phase de monte @ qui fait aumenter le niveau de '0 & 60 mais proressivement tout en faisant une corrlation entre le Bri. et niveau 4usqu*& atteindre un Bri. de 50 % Cette rulation se fait rce & une courbe @ niveau en fonction du Bri. qui est linaire% '<; : l*aitation sert & homoniser et viter le collae du mlane%
13
Apr/s avoir atteint le niveau de 60 ) on passe au vidane totale de la masse cuite pied de cuite MCI8C vers un mala.eur horiJontal qui permet le stoc(ae et la maturation !il - aura un refroidissement qui favorisera le rossissement des rains de sucre$% '<; : apr/s la vidane) l*appareil est netto- par raissae @ utilisation de la vapeur% On passe ensuite dans un 9? !tour de cristallisation par vaporation continue$ compos de 3 compartiments superposs en position verticale% Les procds de rainae ralis dans les I8C ont apport le pror/s dcisif dans la production d*une masse cristalline ruli/re et pauvre en conlomrs% L*introduction des 9? a permis de raliser de nouveau. concepts quant au bilan thermique et & la confiuration de l*atelier de cristallisation associe & une nette rduction de la consommation d*nerie% La ranulomtrie des cristau. qui sort du I8C est de 0)' & 0) mm% Le 9? est un appareil & aitation mcanique qui assure une circulation et un brassae parfaits de la masse cuite% Le courant de masse cuite passe par raviter% '<; : e.tension possible pour aumenter la capacit du 9?%
/ode de #onctionnement : Le mama de pied de cuite) produit dans le I8C) est introduit dans le premier compartiment !uniquement$% La LS1 est alimente en continu dans tous les compartiments% Le contenu de la MC !contenu en cristau.$ aumente de compartiment & l*autre et atteint le ma.imum dans le dernier%
Le niveau doit tre maintenu & 0 et un Bri. de @ - Iremier compartiment @ +:D+:% - 8eu.i/me compartiment @ ++D++%: - ?roisi/me compartiment @ 50D51 Le Bri. du mama de pied de cuite est de 51% '<; @ le Bri. est atteint par in4ection de la vapeur%
La r$ulation de la V! : Le dbit de pied de cuite est rul en fi.ant une proportion fi.e par rapport au dbit total de la LS1% Les pressions de vapeur sont rules sparment pour les 3 compartiments% 8onc le dbit de la 9? est fonction des valeurs consines des pressions de vapeur% Le niveau de masse cuite est mesur dans chaque compartiment et maintenu constant !300 mm auDdessus de la partie tubulaire$ par la rulation de son coulement & travers les vannes & masse cuite% "%B @ le niveau du 3/me compartiment est rul par une pompe avec variation de vitesse% *emarque: les incrustations du sucre sur les oranes du 9? ncessitent un netto-ae tous les 13 4ours sans interrompre le processus% La disposition verticale des compartiments rpond de fa2on idale & cela) tant donn la possibilit de b-Dpasser un compartiment% Le contenu en mati/re s/che est rul par l*aspiration de la LS1% Le dbit de la LS1 est mesur & l*aide d*un dbitm/tre et rl en fonction de la consine e.ie par la rulation de l*tat de la masse cuite !rulation de cascade
%$1
Le contrEle du Bri. dans le 3 /me compartiment se fait par amprae) c*est & dire @ si le Bri. aumente !sensiblement$ difficult d*aitationaumentation de la consommation de l*lectricitaumentation de l*amprae% La pompe refoule dans un mala.eur qui alimente un distributeur qui repartis la masse cuite entre ' turbines centrifues @ se sont des centrifueuses discontinues c-lindriques tapisses par des toiles en "O^% Les turbines travaillent par un s-st/me de c-cle @ DLa dure de chaque c-cle est ;;0 sec% La masse cuite est repartie uniformment sur toute la paroi de la turbine avec un nombre de tour< min de 160% L*out !eau m/re$ est envo- vers bac & out pauvre #I @ c*est le charement% Dclair2ae @ Un 4et d*eau qui sera pulvris durant '0 sec sur la paroi pour netto-er le sucre dpos par la force centrifue% Les outs du dbut de clair2ae sont envo-s vers #I1 et les autres vers out riche1 #R1% D#ssorae @ avec une vitesse croissante 4usqu*& 1060 tr < min et se stabilise% Cette opration permet de bien sparer les ; phases durant ' sec% Les outs d*essorae sont envo-s vers #R1% D8charement @ avec 63 tr
ii C deuime jet : L*#I 1 se mlanent avec #R; dans un bac ait pour donner la LS;% Cette LS; constitue l*alimentation de cuites @ mme principe que I8C1 sauf que le temps de s4our est lev @ 3 & heures% La LS; entre avec un Bri. de : et le point de rainae est +6 % Le rainae se fait par mama !sucre' N sirop$% Le rossissement dpend de la taille voulue% D la monte @ 4usqu*& 51 du Bri. et 60du niveau% D le serrae @ fermeture des alimentations du vide et de la vapeur% Ddraissae @ par de la vapeur% La masse cuite ; !MC;$ est envo-e vers un mala.eur !chaque cuite & son propre mala.eur$ vers le distributeur alimentant ; turbines continues% L*alimentation est constitue par la MC; N vapeur N eau pour le clair2ae) dans un panier perfor% Lors de l*vacuation du sucre ;) il est empatt avec des 4ets de sirop pour alimenter le premier 4et !refondoir
%$'<; :#I; vers troisi/me 4et et #R; vers alimentation du deu.i/me 4et%
iii- !roisime jet : La LS' est compose des #I;) out d*affinae et les #I1 !parfois pour enrichir la LS$% La LS' alimente deu. bacs@ le premier alimente le I8C' par contre l*autre alimente les 9?'% La LS' passe d*abord par un I8C avec un Bri. de +;) une puret de :6 et en sort avec un bri. de 53 avec un temps de s4our de + ,% Le I8C' a le mme principe que les I8C1 et les cuites;% '<; :D le point de rainae est +6 % Dle rainae se fait par amorce% 16
L*e.traction de la MC' se fait dans ; mala.eurs relis par dbordement% Le deu.i/me constitue l*alimentation des 9?'% La 9? ' est constitue de ' compartiments dont l*alimentation de l*un !nN1$ constitue le dbordement de l*autre !n$% !Les compartiments sont relis aussi par des vannes de vidane finales$% La rulation touche la vapeur) la temprature et le niveau car la masse sont plus visqueu.% Les températures limitent et les Brix correspondant : Compartiment 1 @ +;%ZC 50D51 Compartiment ; @ +3%ZC 51D5; Compartiment ' @ ++ZC5;D5' Vuand la temprature aumente vaporation aumenteBri. aumente%
'<; :D le compartiment ' dispose d*un transmetteur de niveau% Dchaque compartiment est aliment de @ vapeur) LS' et MCI8C' pour le premier compartiment @ principe @ idem 9?1% Le compartiment ' alimente le mala.eur vertical 1 !M1$ !tape d*puisement du bas produit$ par l*intermdiaire d*une pompe avec variation de vitesse% Le M1alimente le M; et ainsi de suite 4usqu*au M3% Chaque M est muni d*un serpentin oX circule l*eau froide en contre courant avec la MC') avec une aitation continue% La MC coule du haut vers le bas et est rpartie sur toute la section du mala.eur rce & un rpartiteur de masse cuite en rotation lente% '<; : Les M1 et M; sont munis de dilueurs) pour correction de viscosit en cas de besoin% *emarque : le M3 @ c*est cristalliseur refroidisseur vertical avec tubes refroidisseurs oscillants% l s*ait d*un tour vertical de ;;0 m ' de volume% Le s-st/me de refroidissement se compose d*lments blocs de refroidissement standariss dans lesquels l*eau de refroidissement coule en uidae forc & contre courant de la masse cuite% Le s-st/me de refroidissement oscille sur 1 m dans le sens vertical% La disposition s-mtrique des tubes de refroidissement assure une dispersion du temps de s4our et un refroidissement optimal de la masse cuite% L*entranement se ralise par l*intermdiaire de 6 vrins h-drauliques s-mtriques sur le couvercle% La MC coule du haut vers le bas) rpartis uniformment sur toute la section du cristalliseur rce & un rpartiteur en rotation lente% '<; : Le M3 assure un bon transfert de chaleur entre la masse cuite et le refroidissement par le mouvement rulier de la masse cuite% Le cristalliseur refroidisseur est quip d*un s-st/me d*aitation rotatif dont les ples d*aitation passent tr/s pr/s des lments tubulaires de refroidissement fi.es et horiJontau.% '<; : & la sortie du M3 la masse cuite passe par un mlaneur mlasseD masse cuite pour diluer la masse cuite avant le turbinae% Ces turbines ont le mme principe que les turbines continues du deu.i/me 4et% Lors du turbinae il - a sparation de la mlasse) qui va vers la citerne & mlasse apr/s dilution) et du sucre'% Ce dernier passe dans un empateur en se mlaneant avec du sirop% Ce mlane passe par une turbine d*affinae qui donnera les outs d*affinae et sucre affin qui passe aussi par un autre empateur avec du sirop pour alimenter le refondoir et le rainae de la cuite ;% 1:
1+
Le suii de la cristallisation : La cristallisation fait l*ob4et d*un ensemble d*anal-ses effectues dans le laboratoire% Iour cela les laborantins prennent des chantillons au. diffrentes tapes de cette opration% Sirop @ dont on dtermine le Bri.) le en sucre) puret) p,) CaO en Bri.% LS1) refonte) MCI8C1) MC1) #R1) #I1) LS;) MC;) #R;) #I;) MC') mlasse) sucre;) sucre') mama d*affinae@ dont on dtermine le Bri.) le sucre) puret) p,) cendre) sucre rducteur% Sucre blanc @ polarisation) p,) cendre) rducteurs) aspect) ranulomtrie) coloration et humidit% '<; @ D cendres @ par conductim/tre% D ranulomtrie @ secoueur & sucre blanc% D,umidit @ tuve et balance de prcision
2- &(.H,+( : L*ultime tape est de scher puis de refroidir le sucre avant de le stoc(er en vrac dans d*immenses silos% #ventuellement) le sucre est bro-) tamis et moul en morceau. avant le conditionnement final% L*opration du schae rside obliatoire puisque le sucre qui sort des centrifueuses a une humidit de 1 pour le sucre blanc) et de ; pour le sucre brut avec une temprature de 0ZC & 60ZC & cause du clair2ae avec de la vapeur% Ces conditions ne permettent pas de la conservation du sucre P d*oX il - a risque des altrations ph-sicoDchimiques @ Irise en masse) dradation du sucre) par apparition des microbes et diminution du I, car le sucre peut cder ou recevoir de l*eau P l est h-droscopie% L*appareil utilis est le scheur refroidisseur qui est constitu de tubes parall/les disposs suivant deu. faisceau. concentriques solidaires d*un mme tube central porteur) cette derni/re repose sur deu. paliers & roulements et entran par une tte motrice monobloc de faible puissance%
3- (+*%+()'',+( : A la sortie du scheur et avant stoc(ae) le sucre passe sur une toile de ' & 3 mm vibrants pour liminer les alomrats de cristau. ou rueons qui sont envo-s dans une chaudi/re de refonte pour rec-clae au 4us%
4- (&,+( : l faut peser le sucre & la sortie du scheur car c*est tr/s important pour l*tablissement des bilans techniques et financiers% Le sucre est pes & la sortie du scheur dans une rande trmie peseuse%
?- &!).,+( : Apr/s avoir pes le sucre on le stoc( en vrac et en sac @ #n vrac @ ce sont des silos ventils avec de l*air sec et impermable & la pluie% #n sac @ On utilise de rands btiments & l*intrieur desquels le sucre est stoc( sous forme de piles rparties en lots%
6- .)'I!I)''(/('! : On conditionne le sucre ranul dans des sacs & 0 (%
15
;0
I'!*)%.!I)' : Les betteraves dbarrasses de toutes les terres) les pierres) les herbes) les radicelles etc% Qc*estD&Ddire laves dcoupes en cossettes sous formes fati/res P la qualit de dcoupae est dtermine par le nombre de Sline) et par le pourcentae de rpure% On peut se demander pourquoi cette forme fati/re et cette lonueur des cossettes d*une part) et comment faire e.traire le saccharose !Sucre$ contenu dans ces cossettes et avoir du sucre blanc de consommation d*autre part% c*est donc tout le processus de la sucrerie% L*une des tapes de ce processus consiste en l*e.traction du sucre dans un liquide !#au$ mo-ennant certaines conditions @ c*est ce qu*on appelle la 8USO"% !On a le schma de l*unit de diffusion$ La diffusion consiste & e.traire le saccharose des cellules des betteraves !cossettes$ par un chane de mati/re P une e.traction solideDliquide P le mcanisme de cette opration est re par les lois de C9@
1re loi de DI. 2me loi de DI.
AdmEdtB F - , AdcEdB AdmEdtB F - , Ad 2cEd2B
Le sine !D$ indique que le transfert se fait dans le sens des concentrations dcroissantes% !dm
d*hmicellulose d*oX sa permabilit et s*oppose au passae du saccharose% La paroi c-toplasmique d*une structure semiDpermable et s*oppose au passae de saccharose% l faut transformer la structure de la paroi c-toplasmique pour rendre l*e.traction possible et cela en dnaturant les protines !lments constitutifs du c-toplasme$% Iour raliser cette dnaturation deu. conditions sont ncessaires @
-Utilisation d*un solvant oranique% -Rchauffae tel que la temprature soit suprieures & 60 ZC% C*est le premier mo-en qui est emplo- en sucrerie et n s*assure que les cossettes sont portes & :0D:; ZC%
;1
Ce traitement thermique appel chaudae entrane la coaulation des protines) le c-toplasme se rtracte et la vacuole est mise ainsi en contact avec la paroi cellulosique qui laisse passer le saccharose%
I- 'otion du di##useur : La sucrerie de 8OU99ALA dispose de deu. diffuseurs de t-pe R?; F Raffineries ?irlemontoises de Belique G monts en parall/les) aliments chacun par trois coupes racines% L*une des diffrences entre les deu. diffuseurs est le nombre de compartiment) le diffuseur R?A se compose de '1 compartiments) cependant le diffuseur R?B se compose de '' compartiments%
,- escri"tion du di##useur : Les deu. diffuseurs R?; se composent des lments suivants @ Un tambour c-lindrique horiJontal d*un diam/tre variant de ') & :)m et de ' & 0 m de lonueur% 8eu. hlico\dales imbriqus l*un dans l*autre & l*intrieur du c-lindre et qui forme ainsi une vis & double entre% 8es Cloisons perpendiculaires & l*a.e des c-lindres dlimits les portions des spires et forment ainsi une srie de compartiments% Une tEle mdiane divise chaque compartiment en deu. parties appeles paniers% Une ouverture rectanulaire centrale fait communiquer par l*intermdiaire de couloir inclin n tEles les compartiments entre eu.%
;-rinci"e de #onctionnement du di##useur : Iar suite de la rotation du tube) les cossettes avancent successivement dans chaque compartiment et de la tte vers la queue) en abandonnant proressivement leur sucre% L*eau de diffusion !eau frache et
II- !orie de la di##usion: Iour dcrire thoriquement l*opration de la diffusion industrielle du sucre d*une cossette dans un 4us) plusieurs mod/les ont t proposs% Iarmi les mod/les les plus rencontrs ont peut citer @ Mod/le de SLL"#% Mod/le d*Olsen% Mod/le du diffuseur & immersion continue%
Le mod/le le plus simple et le plus utilis dans l*industrie sucri/re est celui de SLL"#% l part de la premi/re loi der C9) il suppose que le rime est stationnaire et la quantit de pulpes puises ale & la quantit des cossettes entrantes% ;;
,- (quation de &ILLI'( : Considrons un milieu solide) homo/ne et isotrope) sparant deu. rions de concentrations diffrentes% Sens de transfert
Avec C1[ C; #n supposant le transfert unidirectionnel des cossettes vers le 4us) la premi/re loi de C9 donne @ AdmEdtB F - , AdcEdB dm
;- .oe##icient de &ILLI'( : #n plus des param/tres prcdents) SLL"# & dterminer un coefficient e.primental pour chaque t-pe de diffusion et a donn une formule de SLL"# @
5 F ,
A @ coefficient e.primental du diffuseur% L @ lonueur de 100 r de cossettes% _ @ facteur de temprature% = @ temps effectif de diffusion%
Cette formule peut tre crite sous une autre forme @
5 F nEAn-1B lo$ An-1. s# BEn .s# J Avec
Csf @ est les pertes de sucre entr pour 1 9 de 4us% n @ soutirae en poids pour 1 9 de 4us%
Iartant de ces formules SLL"# a tablit des abaques qui facilitent la dtermination des diffrentes randeurs% !oir anne.e$
.- %tilisation des aaques de &ILLI'( et calcul des di##rents "aramtres : (*!(& K &%.*( ('!*(( : .s# F ertes connues K ;(!! 100 E sucre K ett ;'
A" @
Iolarisation Bett 1: Iertes bett 0)1:
8onc) on a @ Csf 0)1: ` 100 < 1: 1
&)%!I*,+( (' )I& : a @ soutirae en volume ` densit du 4us A" @ Soutirae @ 11')351 ( de bett 8ensit de 4us @ 1)06 a 11')35 ` 1)06 115)+ 1;0 8onc on a @ a 1;0
%*( (DD(.!IV( ( L, IDD%&I)' : On a = " ` 60 < r OX " @ nombre de compartiments% r @ nombre de tours
D,.!(%* ( !(/(*,!%*( G: l dpend de la temprature est donne par le tableau !voir anne.e$% _ est lie & la temprature par la formule suivante@
G F < ! EM OX ? @ temprature absolue% @ viscosit de l*eau & la temprature ?% 9 @ constante est de 0)' e D10 cm;
L)'+%(%* ( 100 $ ( .)&&(!!(& L: A partir les anal-ses de laboratoire) on trouve @ L 1;m% !oir le mode opratoire dans l*anne.e
%$L, .)'&!,'!( ( &ILLI'( : ;3
Cette valeur est donne par la fiure 1 !voir anne.e$% A" @ pour les valeurs ciDdessous de @ C1 a 1;0 On trouve @ 6)1
L, .)'&!,'!( % IDD%&(%* , : Ieut tre dduite de la formule de SLL"# @
N F , L G ,FNELG
8onc
On applique les valeurs obtenues prcdemment) nous avons @ A 6)1 < 1; ` 50) `+ 6)6 10D Alors A 6)6 10D
III- L>tude des "aramtres de conduites de la di##usion : La formule de SLL"# tubule est mise sous forme C sf f !9)L)t)_$ pour diffrent n permet d*valuer l*incidence d*une variation des facteurs n)_)L)t sur les pertes en diffusion% 8ans cette partie on va essa-er d*tudier les diffrents param/tres qui influencent la marche de la diffusion%
,- Le soutira$e A#acteur nB : Iour une quantit de cossette donne) il faut une quantit d*eau bien dtermine sinon @ si l*eau en e.c/s nous aurons un bon puisement) mais cet e.c/s d*eau est encombrant !pour les pompes) conduites) bacs etc%Q$ pour le transport et pour son vaporation !nerie$% Si par contre) l*eau est en dfaut) l*puisement sera mauvais !pertes leve de sucre dans les pulpes$% On a @ A%L%_%= n
!A%L%_%=$ ` !nD1$ < n lo !nD1NCsf$
- lo !nD1NCsf$
. lo - 10. Alors) on obtient @ Csf nD1< !n`10. Y 1$
("rience : On suit la variation du soutirae n) tout en considrant les autres param/tres constants% L 1; m = + min ;
g 50) A 6)6 10 D Avec
d F *icesse .s# 8onc) d*apr/s les plusieurs contrEles du soutirae) on a trouv les rsultats suivants @
&outira$e AnB d K ;ett
10?
111
11?
120
124
128
130
0<47
0<34
0<2?
0<17
0<11
0<09
0<07
A partir de ces rsultats) on trace la courbe de variation des pertes en diffusion en fonction du soutirae%
Inter"rtation : On remarque d*apr/s la courbe que les pertes en sucre dans les pulpes diminuent avec une aumentation du soutirae% Mais si on aumente le soutirae on va consommer beaucoup d*nerie au niveau de l*vaporation% Iour rechercher le soutirae optimum) il faut comparer le ain entre le sucre e.trait et la consommation du fuel) d*apr/s les rsultats obtenus on peut dire que le soutirae optimum se situe entre 110 et 1;0%
;- La tem"rature A#acteur GB : Les cellules de betterave se composent entre eu. d*une membrane semiDpermable et de vacuole renfermant le saccharose% Cette membrane empche la diffusion de sucre dans l*eau) on constate par e.prience qu*un chauffement de la cellule & une temprature de :; ZC !chaudae$ rend cette membrane semiDpermable) permable%
("rience : 8ans ce cas) on suit la variation de la temprature et on fi.e les autres param/tres @ On a @ L 1; m = + min ;6
n 1;0<5' 1%;5 A 6)6 10 D La relation entre ? et _ @ Alors
G F 2O3? ! AP.B C 81O0273 . !1; ` + ` 6)6 10 D ` _$ ` !1);5D1$ < 1);5
8onc) on obtient le tableau suivant @
! AP.B
70
71
72
73
74
7?
G
83<47
8?<92
88<17
902
92<87
9?<22
d
0<217
0<26
0<183
0<169
0<139
0<142
On trace la courbe qui reprsente la variation des pertes en fonction de la temprature @
la variation des pertes en fonction de la température 0,25 n 0,2 e n s o e i t s 0,15 r u e f 0,1 p f i s d 0,05 e l
0 68
70
72
74
76
la température °C
Inter"rtation : 8*apr/s la courbe on constate que l*aumentation de la temprature provoque une diminution des pertes au cours de la diffusion) donc on peut dire que la temprature a une influence directe sur la diffusion) mais une aumentation importante de la temprature abaisse la puret du 4us de diffusion par la solubilisation des substances collo\dales% #n pratique l*optimum se situe entre :; et : ZC%
.- La qualit de dcou"a$e : Le dcoupae de betterave en cossettes permet d*avoir une surface de contact importante) cette surface est dfinie par le nombre de SLL"#% ;:
#n outre ce dcoupae fait que l*chaudae est rapide et homo/ne dans toute la masse% L*idal aurait t d*avoir des cossettes fines !rpure$) cependant la technoloie du diffuseur nous limite !bouchae des rilles$) & la condition que la lonueur est de l*ordre de 13 m et le pourcentae de rpure ne dpasse pas :%
("rience : On fait varier la lonueur des cossettes et on arde les autres param/tres constants @ _ 50) = + min n 1;0<5' 1%;5 A 6)6 10 D On obtient les rsultats suivants @ L AmB
11
11
12
12
13
13
14
d K ;ett
0<22
0<20
0<18
0<16
0<11
0<09
0<07
Alors on obtient la courbe suivante @
Inter"rtation : 8*apr/s la courbe on constate que plus la lonueur des cossettes est leve) plus qu*on diminue les pertes en diffusion et l*e.traction est meilleure) mais une tr/s rande finesse de dcoupae se traduit par @ DLa difficult de circulation du 4us dans la diffusion% DL*aumentation du nombre des cellules ouvertes d*oX une diminution de la puret%
- Le tem"s de la di##usion A#acteur B : Afin d*puiser convenablement les cossettes) il est ncessaire de les laisser en contact avec l*eau pendant un certain temps @ c*est ce qu*on appelle le temps de s4our% Ce temps est important) en effet si la dure de contact est courte) il -*aurait mauvais puisement) c*estD&D dire que les pulpes & la sortie de la diffusion contiendront beaucoup de sucre) donc nous aurons beaucoup de pertes% ;+
8*un autre cot) il ne s*ait pas de laisser indfiniment les cossettes en contact avec l*eau car il - a une question de rentabilit et de production% "ous admettons en nral des pertes en sucre dans les pulpes de l*ordre de 0);' !cossette$ ma.imum et un temps de s4our des cossettes d*environ 1 heure 30 min%
("rience : 8e la mme mthode prcdente) on suit la variation du temps de la diffusion et on arde les autres param/tres constants @ _ 50) L 1; m n 1;0<5' 1%;5 A 6)6 10 D 8ans ce cas on suit la variation de la vitesse de diffuseur) puis on dduit le temps de la diffusion) alors on a le tableau suivant @ Vr AtrEminB
22
23
24
2?
26
27
AminB
844
80<87
77
74<4
713
68<88
d
0<17
0<20
0<22
0<2?
0<28
0<31
La courbe @
Inter"rtation : On observe qu*une aumentation du temps de la diffusion se traduit par la diminution des pertes au cours de la diffusion) d*autre part un temps de s4our tr/s lev affecte la qualit du 4us e.trait% On remarque aussi que l*optimum du temps de s4our se situe entre 60 et 50 min%
;5
(- Le #acteur : La dtermination de ce facteur nous permet de 4uer la performance d*un diffuseur dans des conditions donnes% l varie selon l*homonit et temprature tout au lon du diffuseur et alement avec la qualit du dcoupae% Les dterminations de SLL"# donnent un 9 variant autour de 6)05 10 D cm;
D- Le "H : Le p, optimum est de 6)0 une l/re acidification permet d*aumenter la quantit du sucre e.traite) en effet) elle contribue & une difficult de drainae du 4us dans le diffuseur par solubilisation des pectines% Le 4us de betterave & un I, de 6%' et l*eau utilise en diffusion est une eau condense d*oX la ncessit de pratiquer une acidification en a4outant , ;SO3% #n cas d*accidents) un p, acide entrane une perte par inversion de saccharose et une corrosion du matriel P un p, alcalin favorise l*infection microbienne et la tendance au colmatae% On peut alement estimer la quantit de sucre h-drol-se par la formule d*A"8#RSO" @ Lo$ & F 18O68 C "H lo$ AtB C ??80 E ! Avec @ S @ du sucre h-drol-se% t @ temps de s4our ? @ temprature en Z9%
+- L>in#ection microienne : L*infection microbienne peut tre & l*oriine des pertes relativement importante souvent mises sur le compte des pertes indtermines% Les microDoranismes susceptibles de se dvelopper sont selon les Jones du diffuseur microDoranismes msophiles ou thermophiles%
Les mso"iles @ ils sont des microDoranismes qui se dveloppent dans l*arri/re du diffuseur & une temprature optimale situe entre 0 et ZC% Ce t-pe d*infection est du & des levures des moisissures et des bactries qui rentrent dans le diffuseur avec les cossettes provenant & des betteraves mal laves% Iarmi les t-pes de ces msophiles on cite @ Bactéries lactobacillus : qui comprends un rand nombre d*esp/ce% l produit) par
dradation du saccharose) du CO;) de l*alcool et des acides !acide lactique) acide actique$% Le genre bacillus sublitis : qui produit des acides et transforme les nitrites en nitrates%
Les termo"iles @ ce sont des microDoranismes qui peuvent se dvelopper dans toute la diffusion) car ils rsistent & des tempratures relativement leves% Iarmi les t-pes de ces thermophiles on cite @ Clostridium thermosaccharolytiem : ls produisent des acides et des aJ% Aérobies : Iroduction des aJ) ,;) ,;S) et autres produits inflammables% Anaérobiose :
'0
?ransformation du SO; pour donner un produit qui donne avec le potassium un sel insoluble qui coDcristallise avec le sucre qui diminue sa qualit en aumentant sa coloration et sa teneur en cendres%
H- Qualit d>eau d>alimentation A(au d>a""ointB : La qualit de cette eau a une incidence directe sur la stabilit du p, le lon du diffuseur% Les eau. condenses habituellement utiliss sont dpourvues de pouvoir tampon par addition de sels ou en la mlaneant avec une eau de forae pour amliorer la stabilit du p,% Mais ces sels a4outs sont des lments non liminables par l*puration) ce qui va rpercuter sur le sucre mlasse Iar consquent il faut optimiser en comparant les pertes causes par les fluctuations du p, et celles dues & l*effet mlassi/ne des lments introduits%
I- (au de "resses : Les pulpes humides sortant du diffuseur envo- vers les presses & pulpes) les eau. de presses sont rintroduites dans le diffuseur pour rcuprer ainsi une certaine quantit de sucre% #n effet 100 r de cossettes donnent appro.imativement +0 ( de pulpes humides qu*on suppose & : de mati/re s/che et 1); de polarisation @ Calculons les pertes en sucre e.prim en bett @ A"B F A80 1O2B E 100 F 0O96 K ett Sinalons que les eau. de presse sont sensibles & l*infection microbienne) ce qui ncessite un tamisae et un rchauffae & une temprature suffisante de ces eau. avant leur introduction dans le diffuseur%
IV- ;ilan de matire : ,- &cma :
'1
;- ;ilan de matire : iD ut :
8ans cette partie on va tablit un bilan de mati/re de la diffusion pour connatre toutes les diverses quantits de produits qui composent l*entre et la sortie du diffuseur%
ii- .alcul : Iour donner une sinification au. rsultats obtenus on va considrer un tonnae de 100 9 de cossettes On a les donnes e.primentales suivantes @ Richesse cossettes 1: Iol pulpes humides 0)+ pol pulpes presss 0)+ MS pulpes humides :) MS pulpes presss ;; Iol 4us vert 1 B. 1)5 L*quation fondamentale intervenant dans l*tablissement d*un bilan mati/re est celle qui e.prime la conservation% #lle s*nonce ainsi @
.( Q%I ('!*( (+,L( .( Q%I &)*! .alcul de la quantit des "ul"es umides Q" : On utilise le principe de la conservation de la mati/re s/che insoluble !Marc$ @ Qc# < /c# E 100 F Q"< /" E 100 Vcf @ ?onnae cossettes% Mcf @ Marc de la betterave% M ph @ Marc de la pulpe humide% On a la formule RS pour calculer le Marc @ Mcf 0)11:` pol cf N ;) 0)11:% 1: N ;) 3)6 Le Marc des cossettes fraches @ /c# F 4O?6 Alors M ph MS ph Y 0)+5% pol ph Y 0);5 :) Y 0)+5% 0)+ D0);5 6)35 8onc on a @ V ph Vcf % Mcf < M ph 100% 3)6 < 6)35 :0);6 Q" F 70O26 ! K ! ;(!! .alcul de la quantit des "ul"es "resses Q"" : 100< /c# F Q""< /"" M pp @ Marc des pulpes presses par anal-se LABO% !oir anne.e$ M pp MS Y 0)+5 ` pol pp Y 0);5 ;; Y 0)+5 ` 0)+ Y 0);5 ';
;0)55 /"" F 20O99 8onc on a @ V pp 100 ` 3)6 < ;0)55 ;1):; Q"" F 21O72 ! K ! ;(!!
.alcul de la quantit des eau de "resses Qe : Qe F Q" C Q"" :0);6 Y ;1):; 3+)3 Qe F 48O?4 !K! ett .alcul de la quantit du jus ert AsoutirB Q j : Iour calculer la quantit de 4us vert) on applique le principe de la conservation du sucre) en supposant qu*il n*- a pas de pertes% Qc# < "ol c# F Q j< "ol j Q""< "ol "" Avec @ Iol cf @ Iolarisation cossette% Iol 4v @ Iolarisation du 4us% V 4v @ Vuantit de pulpes presses% Iol pp @ Iolarisation pulpes presses% 8*oX @ V 4v Vcf % pol cf Y V pp% pol pp < pol 4v 100 ` 1: Y ;1):; ` 0)+ < 13 1;0)15 Q j F 120O149 ! K ! ;(!! .alcul de la quantit d>eau #raRce ou d>eau d>a""oint Qe# : Quantit entre de di##useur F Quantit sortie de di##useur On a @ 100 N Vef V 4v N V pp Vef ! V 4v N V pp$ Y 100 ! 1;0)15 N ;1):;$ Y 100 31)51 Qe# F 41O91 ! K ! ;(!!
Dormule utilise "our le calcul de soutira$e : 8ans la pratique) on utilise la formule suivante @ Soutirae !pol cf Y 1)' pd < pol 4v $ ` 100 Id @ sucre perdu dans les pulpes presses betteraves% Id pol pp% Vpp < 100 0)+ ` ;1):; < 100 pd 0)1: 8onc on a @ Soutirae 1: Y !1)'`0)1:$<13 ` 100 ''
!a$
115)+ &outira$e F 119O8? ! K ! ett Le chiffre 1)' dans la formule !a$ dcoule de l*estimation suivante) on estime que les pertes indtermines totales dans l*usine alent au. pd et on affecte 1<' en diffusion) 1<' en puration et 1<' en vaporation cristallisation% 8*oX les Ii en diffusion @ Ii 1<' Id #t Ii N Id 1<' Id N Id 3<' Id 1)' Id La polarisation du 4us est dmine par anal-se !voir anne.e @ mode opratoire$%
La polarisation des pulpes presses est dmine par anal-se !voir anne.e @ mode opratoire$% La mati/re s/che est dmine par anal-se !voir anne.e @ mode opratoire$% Le Marc des cossettes est dtermin par anal-se !voir anne.e @ mode opratoire
%$.- ;ilan de sucre : Sans faire ce bilan sucre il faut connatre les diffrentes quantits mises en 4eu ainsi que les pourcentaes en sucre respectifs% L*quation fondamentale pour l*tablissement de ce bilan est la mme que celle utilise pour le bilan mati/re) c*estD&Ddire @ ce qui entre ale ce qui sort% 8ans ce bilan on distinue deu. cas @ 1er cas @ Avec rec-clae des eau. de presses% ;/me cas @ Sans rec-clae des eau. de presses !#. @ Ianne au. niveau des presses & pulpes$% Bilan de sucre avec rec-clae des eau. de presses @ On a @
(ntre : F &ortie : &ucre dans cossettes #raRces F &ucre dans le jus soutir &ucre dans les "ul"es "resses &cos# F & js &"" onnes : Masse des cossettes fraches /cos# F 100 $< Sucre des cossettes fraches &cos# F 17 K !1: pour 100 ( des cossettes fraches$ Sucre dans le 4us soutir & js F 14O?? K !13) pour 100 l 4us$ 8ensit de 4us soutir js F 1O06% Sucre dans les pulpes presses &"" F 0O44 K% On a la quantit des pulpes puises /cose" : 29O4 $ % Inconnues : La quantit en masse ou en volume !tant donn la densit$ du 4us soutir @ M 4s qui nous permet de dterminer le St4s connaissant le pourcentae% St4s Sucre total dans le 4us soutir% 8ans l*quation de conservation @ (ntre F &ortie &cos# F &tjs &t"" &t"" @ !Sucre total dans les pulpes presses$ Alors on @ St4s Scosf Y Stpp #t on a @ Stpp Mcosep ` 0)33 < 100 0)1' 9 '3
8onc 8*oX @
&t"" F 0O13 $ St4s Scosf Y Stpp 1: Y 0)1' 16)+: 9 &tjs F 16O87 $
On a @
16O87 corres"ondent @ litres de jus< 14O?? corres"ondent @ 100 litres de jus< 8*oX @
S F 16O87 100 E 14O?? 116 litres de 4us . c*est ce qu*on appelle le soutirae @ . 116 l #t comme on a la densit du 4us soutir) on va calculer le soutirae poids @ d F 1O06 Alors F 116 1O06 F 123 $<
'
Conclusion : Le stae que 4*ai effectu au sein de la socit COSUMAR) sucrerie de Sidi Bennour) m*a permis d*acqurir une e.prience importante% Ce stae tait une occasion d*affronter la ralit de la vie professionnelle et ses probl/mes% Le su4et que 4*ai trait) tait tr/s bnfique car il m*a permis de suivre de pr/s l*opration de l*e.traction du sucre) qui est une tape tr/s importante dans le procds sucrier) de suivre les param/tres qui l*influence et d*essa-er de chercher comment la conduire dans des conditions optimales%
'6