Broyage et raffinage du sucre de canne et de betterave

Mesures Brix, sursaturation, cristallisation du sucre et contrôle du point d'ensemencement

La fabrication de sucre comestible est un processus délicat qui nécessite un contrôle étroit ainsi que la mesure instantanée et exacte du degré Brix (teneur en masse cuite solide) des liquides bruts et en cours de transformation afin d'obtenir un excellent produit en termes de quantité et de qualité, déterminés par exemple avec l'ouverture moyenne (MA) et le coefficient de variation (CV). Seuls les sucres liquides et cristaux de haute qualité sont acceptables. Dans la fabrication de sucre cristallisé, l'objectif absolu est de produire une quantité maximum de cristaux de qualité uniforme, en évitant les fines et les conglomérats.

Transformation efficace du sucre brut en sucre raffiné

La production de sucre implique deux opérations distinctes : la transformation du sucre de betterave ou de canne en sucre brut, et la transformation du sucre brut en sucre raffiné.  

Comme le raffinage du sucre est un processus très énergivore où le jus brut est soumis à plusieurs étapes de traitement pour éliminer les impuretés, des outils de contrôle du processus adéquats aident à optimiser le rendement et à réduire les coûts de production. Dans l'ensemble, l'industrie sucrière est une grande consommatrice d'eau,  elle fait partie de chaque étape de la production. Il est possible de diminuer considérablement la consommation d'eau et d'énergie pendant la fabrication afin d'améliorer la durabilité de l'usine ou de la raffinerie en utilisant des équipements technologiques modernes, tels que le réfractomètre de procédé Vaisala K-PATENTS®. 

Protéger les différents états du processus, de la phase liquide à la masse cuite

Données en ligne fournies par Vaisala K-PATENTS SeedMaster SM-3

La cristallisation du sucre constitue souvent le processus principal, et la production de masse du sucre de qualité constante proposée à un prix compétitif nécessite des périphériques de mesure robustes, insensibles aux variations des conditions du processus, de la phase liquide à la masse cuite et à l'augmentation de la teneur en cristaux pendant une cuite. 

La sursaturation est la force motrice de la croissance cristalline, et la vitesse de cristallisation dépend de cette fonction de plusieurs variables rattachée à différents paramètres. La plage optimale de la sursaturation est composée de cristaux de sucre qui se développent uniformément et largement. En dehors de cette plage, les cristaux cesseront de croître et pourraient même fondre ou commencer à former de nouveaux cristaux, créant spontanément des fines et des conglomérats nécessitant un nouveau traitement. Vaisala K-PATENTS SeedMaster SM-3 est un périphérique unique spécialement conçu pour la cristallisation du sucre qui fournit les paramètres nécessaires à cette étape. 
 

Mesurer avec précision le degré Brix et la concentration en ligne

Installation du réfractomètre au niveau de la cuite

Les réfractomètres Vaisala K-PATENTS et SeedMaster SM-3 présentant les avantages suivants :

  • Amélioration de la qualité du sucre liquide et cristal 
  • Sucres parfaitement conformes à la recette
  • Assurance que le sucre liquide en vrac et la mélasse répondent aux spécifications
  • Processus d'extraction optimisé en minimisant la consommation d'eau qui doit être évaporée à un stade ultérieur
  • Économies d'énergie en adaptant le débit de produit à la capacité des évaporateurs 
  • Contrôle du jus d'alimentation pour ajuster la concentration à la capacité des colonnes de séparation afin de prolonger les intervalles entre les cycles de récupération et la durée de vie des colonnes
  • Outil de surveillance de la sursaturation pendant la totalité de la cuite de la cristallisation
  • Mise en place d'un ensemencement automatique et précis de la cuite. 

Applications pour le broyage et le raffinage du sucre de betterave

Mesurer le degré Brix de manière exacte et en ligne dans tous les processus de broyage et de raffinage du sucre de betterave, y compris l'extraction, l'évaporation, la cristallisation et la centrifugation (désucrage) tout comme la séparation chromatographique afin d'assurer le haut rendement et une qualité optimale du produit tout en réduisant les coûts d'énergie et de production. 

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Transformation du sucre de betterave

Le réfractomètre de processus Vaisala K‑PATENTS® est utilisé tout au long de la transformation, afin d'optimiser et d'assurer l'efficience des sous-processus ainsi que du broyage et de la raffinerie du sucre de betterave. 

Sirop vert et mélasses

Qualité finale de la concentration de mélasse, efficacité supérieure du processus de désucrage

Applications pour le broyage et le raffinage du sucre de canne

Mesurer le degré Brix avec exactitude et en ligne dans tous les processus de broyage et de raffinage du sucre de canne, y compris l'affinage, la décoloration, l'évaporation, la cristallisation et la récupération pour un rendement et une qualité de produit élevés, tout en réduisant la consommation d'énergie et les coûts de production. 

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Transformation du sucre de canne

Le réfractomètre de procédé Vaisala K‑PATENTS® est utilisé tout au long de la transformation, afin d'optimiser et d'assurer l'efficience des sous-processus ainsi que du broyage et du raffinage du sucre de betterave. 

 

Affinage du sucre de canne

Mesurer la concentration de la liqueur à clarifier en temps réel, implémenter la surveillance et le contrôle du processus pendant le processus d'affinage.

Décoloration du sucre de canne

Augmenter le rendement, contrôler la ligne de lavage de l'eau sucrée, détecter l'interface entre l'eau sucrée et le sirop, automatiser le contrôle du processus de régénération 

Cristallisation du sucre de canne

Un rendement de cristaux de bonne qualité sans fines ni conglomérats, surveillance de la sursaturation, 
implémentation de l'ensemencement automatique ou manuel 

Récupération du sucre de canne

Mélasse finale, contrôle de la concentration de dilution, contrôle de la séparation de la mélasse, surveillance en ligne des eaux usées et contrôle du point d'ensemencement 

Applications dans le traitement des produits dérivés

Mesurer la concentration Brix de sucre ou de mélasse, surveiller le processus de cristallisation pour des produits de haute qualité et un rendement élevé. 

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Production d'acide citrique

Maintenir la concentration cible de sucre ou de mélasse et d'acide citrique, surveiller le processus de cristallisation

Applications dans les traitements secondaires

Surveiller le total des solides dissous (TDS) et détecter les grenailles de sucre ou une quantité excessive de sucre dans l'eau d'alimentation de la chaudière avant l'apparition de dommages, surveiller et contrôler avec exactitude, en continu et en ligne le carbone organique total (COT) dans les effluents ou les flux d'eau sucrée. 

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Livres blancs et documents techniques

Mesurer la concentration de solides dans la masse cuite et de liqueur mère dans les cuites sous vide

La concentration de solides dans la masse cuite et la concentration de liqueur mère sont des paramètres couramment surveillés dans la cuite car ils servent à contrôler le processus de cristallisation. Ils influencent donc la qualité du produit final, les cristaux de sucre. La concentration de solides dans la masse cuite est le mélange de cristaux et de liqueur mère résultant du processus de cristallisation, et la concentration de liqueur mère est la phase liquide dans la masse cuite pendant la cristallisation. La teneur en solides dans la masse cuite ou la concentration de sucre totale est généralement déterminée à l'aide d'un compteur à micro-ondes ou d'une sonde de densité nucléaire, tandis que la concentration de la liqueur mère (sucre dissous) est mesurée à l'aide d'un réfractomètre. L'échelle de mesure est généralement le Brix.

Document technique pour les technologues de l'industrie sucrière S.I.T. Conférence de 2019

Surveillance en ligne de la cristallisation par refroidissement par lots

La cristallisation par refroidissement par lots est un process de production courant dans différents secteurs industriels. Dans l'industrie sucrière, il est principalement utilisé dans la première étape pour produire de la masse cuite (magma de pied de cuve) nécessaire à l'ensemencement des cristallisoirs par lots ou à évaporation continue et pour augmenter l'extraction finale du sucre depuis la matière première de base (betterave ou canne). Dans l'industrie pharmaceutique, il sert à produire le
produit final de manière directe. La cristallisation par refroidissement est réalisée dans différents types d'équipements, la majeure partie étant pourvue de serpentins de refroidissement ou de récipients à chemise avec agitateurs intégrés.

Méthodes de contrôle de la croissance cristalline et de la cristallisation dans les cristalliseurs de sucre industriels

La croissance cristalline est un sujet de prédilection de la recherche sur la cristallisation. En raison de la complexité du processus, il existe plusieurs approches plus ou moins différentes. La plupart des études théoriques reposent sur des équations de bilan de masse, d'énergie et de population, des corrélations cinétiques et des formulations de modèles parfois basées sur des hypothèses et des simplifications discutables. Les méthodes combinées (théoriques et expériences de laboratoire à petite échelle) peuvent fournir des informations utiles sur l'effet de l'un ou l'autre paramètre sur la croissance cristalline, mais elles sont généralement limitées à l'étude d'un seul (ou de quelques) cristaux dans des environnements bien contrôlés.
Les problèmes de croissance cristalline dans la cristallisation à l'échelle industrielle, lorsqu'il y a des milliards de cristaux dans la masse cuite, sont rarement étudiés, et si c'est le cas, la validation des résultats est rare ou fait totalement défaut. Toutefois, la production de sucre de bonne qualité doit reposer sur une connaissance approfondie des processus qui caractérisent la production de masse. La difficulté majeure de l'étude de la croissance cristalline réalisée sur des populations importantes était pendant longtemps l'absence d'instruments appropriés pour surveiller en ligne les paramètres régissant la croissance cristalline.
Avec l'introduction des instruments SeedMasters, l'acquisition des données en ligne des principaux paramètres de la cristallisation, y compris la sursaturation, la teneur en cristaux et la pureté de la liqueur mère, est devenue une réalité dans de nombreux moulins et raffineries du monde.

Surveillance et contrôle en ligne de la sursaturation et d'autres paramètres de masse cuite dans les cuites : une approche d'ingénierie de contrôle

La plupart des spécialistes considèrent la sursaturation comme le paramètre le plus important dans la cristallisation du sucre. Il joue un rôle clé dans la détermination de la qualité et du rendement du produit, du coût de production, de la rentabilité et de la survie du fabricant. Outre la sursaturation, les autres paramètres importants sont la teneur en cristaux, la pureté de la liqueur mère (ou baisse de pureté) et la teneur en solides dans la masse cuite (« Brix »). 

Cristallisation du sucre : Chercher le diable dans les détails, partie 1

La cristallisation du sucre est un processus d'une importance capitale. Actuellement, une grande partie du sucre cristallisé est produite sous contrôle manuel à l'aide d'instruments qui ne fournissent sans doute pas d'informations exploitables et qui ressemlent apparemment  aux méthodes utilisées il y a plusieurs dizaines d'années. Ce type d'approche est totalement inadapté à la production de masse de sucre de qualité élevée et à un prix compétitif. 

Cristallisation du sucre : Chercher le diable dans les détails, partie 2

Dans la 1re partie de cet article, certains des détails les plus importants de la cristallisation du sucre, comme la qualité du produit, le coût de production, la croissance cristalline, la circulation dans le bac et l'ensemencement ont été discutés. Le rôle et l'importance de la sursaturation ont été dûment expliqués dans les moindres détails. Voir ISJ (2008), 110 (1315): 403-413. La 2è partie est consacrée à des études de cas réels et à quelques nouveaux outils qui permettent de faire la lumière sur le fonctionnement interne d'un cristalliseur en temps réel et enfin à l'exploitation des informations en vue d'un contrôle avancé de la cristallisation. 

SeedMaster 2 : Un transmetteur de cristallisation universel et un dispositif d'ensemencement automatique

Il y a une prise de conscience croissante de l'importance de la sursaturation dans la cristallisation du sucre. Elle a une grande influence sur la qualité du produit et le coût de production, ainsi que sur les paramètres qui déterminent les chances de survie des usines partout dans le monde.  http://vaisala.prod.acquia-sites.com/sites/default/files/documents/VIM-GLO-LM-Sugar-article_seedmaster%202_%20in_isj_2006_vol.108.pdf

Mesure de la concentration de liquide

Vaisala propose une grande palette de produits adaptés aux besoins de mesure des liquides de différentes industries. Découvrez la technologie du réfractomètre et ses applications, et visitez la bibliothèque d'actifs liés aux produits.