Soutenance mémoire
Résines des colonnes de décoloration
Description du processus
Le raffinage est le procédé qui permet d’obtenir à partir du sucre brut (mélange de saccharose et de non-sucres) un sucre raffiné le plus pur possible et une mélasse contenant le maximum d’impuretés venant du sucre brut et le minimum de sucre. Et ce, dans des conditions les plus économiques possibles : économie d’énergie et des pertes en sucre.
Pour bien comprendre le processus et le principe de raffinage du sucre brut, il faut comprendre le parcours que le sucre roux effectue dès son arrivée à la raffinerie.
Réception
Une fois le sucre brut est réceptionné, Le pesage se déroule sur un pont à bascule. Après la pesée, un échantillon du chargement est prélevé afin d’être analysé. On cherche par cette opération à évaluer la qualité du sucre par la détermination de certaines caractéristiques telles que le taux d’amidon, humidité, coloration, pH…Le camion sera déchargé dans une trémie et transporté à l’aide des bandes transporteuses pour être stockés dans des silos dont la capacité est de 75 00 tonnes, dans le cas où le sucre livré correspond aux engagements figurant au cahier des charges .
Affinage
Le but est de débarrasser les cristaux de sucre brut des impuretés. Elle comporte deux étapes :
Empattage
Le sucre est transféré vers l’empâteur grâce à des bandes transporteuses menues d’un aimant pour éliminer les matières métalliques.
Puis un tamis pour isoler les grosses impuretés (pierres, insectes, plastique…). Le sucre brut tamisé passe à un empâteur, dans laquelle on rajoute une solution des « eaux sucrées » afin de former une pâte qui sera fondé par la suite .
Fonte du sucre affiné
La masse cuite issue de l’empattage est poussée vers un premier fondoir où on lui ajoute de l’eau sucrée chauffée à 60°C pour atteindre un Brix de 65%. Puis vers un deuxième fondoir pour régler son brix à 63%. Le mélange est envoyé vers des échangeurs à plaques afin de régler sa viscosité et revient au même fondoir.
Le mélange passe ensuite par un deuxième échangeur pour avoir une température de 75-80°C, puis vers le troisième fondoir pour faciliter l’extraction des impuretés internes durant l’épuration. Le sirop obtenu est appelé « fonte commune ».
Epuration
Dont le but est d’éliminer les impuretés qui ont été emprisonnées dans les cristaux du sucre, et qui après la fonte se trouvent libres dans le sirop. Deux opérations sont indispensables : carbonatation et la décoloration.
Carbonatation :
Cette étape a pour but de précipiter les impuretés incluses dans le système cristallin
de sucre, et une grande partie des matières colorantes par addition du lait de chaux et
dioxyde de carbone en formant un précipité de carbonate de calcium
A la fin de la carbonatation, le sirop obtenu est appelé «une commune carbonatée ».
Filtration mécanique :
La filtration vise à éliminer les impuretés internes qui sont précipitées lors de la carbonatation par séparation liquide solide à l’aide des filtres afin de séparer le sirop et le précipité de la carbonatation.Le filtrat résultant est appelé « commune filtrée ».
Décoloration
Cette opération permet l’élimination des impuretés restant dans la commune filtrée qui n’étaient pas éliminées au niveau de la carbonatation.Pour atteindre l’objectif de la décoloration, on utilise une résine anionique fortement basique comme adsorbant de ces impuretés.
Evaporation
Cette étape a pour but de concentrer et augmenter le brix du sirop venant de la décoloration en le réchauffant et l’évaporant pour le préparer à l’étape suivante qui est la cristallisation.À la sortie des colonnes, la raffinade (sirop décoloré) se trouve avec une pureté de l’ordre 99.5% et un brix de 63, à ce niveau, elle est prête à être cristallisée, mais il est intéressant dans un souci d’économie d’énergie d’évaporer une quantité d’eau afin d’augmenter son brix de 63 à 74 . Pour réaliser cette opération, L’évaporation se fait dans deux évaporateurs CEFT 2400 et 1600 (Colonne d’Evaporation à Flot Tombant) (Doc. COSUMAR).
Cristallisation
Comme l’évaporation avait pour rôle de concentrer le sirop en produisant des cristaux de sucre à partir du sirop issu de l’évaporation. Les non-sucres sont concentrés dans une solution épuisée : la mélasse.La cristallisation s’effectue dans des cuites fonctionnant sous vide, ces cuites assurent la transformation du sirop en masse cuite (égout mère + cristaux de sucre) par évaporation.
Séchage et stockage
Le sucre humide est séché à l’air chaud et sec, puis refroidi par de l’air froid et sec. Le sucre est ensuite stocké dans des silos dont l’air est conditionné en température et en humidité afin d’éviter la prise en masse.La coloration constitue un critère important de jugement de qualité du sucre, c’est aussi un handicap majeur qui affecte la qualité du sucre blanc produit, et de plus la présence des colorants dans le sirop réduit la vitesse de cristallisation en empêchant le saccharose de se cristalliser et donc une perte en sucre. A noter que la majorité des cendres sont éliminées par l’affinage et par la carbonatation, d’ou la décoloration est très importante dans le processus du raffinage du sucre.Le procédé d’échange ionique est largement utilisé lors de la décoloration du sirop par les raffineurs de sucre en utilisant des systèmes modernes d’échanges d’ions. C’est un échange réversible d’ions entre un solide et un liquide, échange qui s’effectue sans modification substantielle de la structure du solide, appelé résine.
Généralités sur la Résine
Description de résine échangeuse d’ion
Ce sont de minuscules billes de plastique, d’un diamètre d’environ 0,6 mm. Ces billes sont poreuses et contiennent de l’eau, invisible et inamovible. La structure de la résine est un polymère (comme tous les plastiques) sur lequel un ion fixe a été fixé de façon permanente. Cet ion ne peut pas être enlevé ou remplacé, il fait partie de la structure. Pour préserver la neutralité électrique de la résine, chacun de ces ions fixes doit être neutralisé par un contre-ion de charge opposée. Ce contre-ion est mobile et peut sortir de la résine ou y entrer.Les résines échangeuses d’ions sont constituées par un squelette macro moléculaire de poids moléculaire élevé. Cette structure est souvent constituée, par des polymères de la famille des styrènes, des divinylbenzène ou encore de polymères acryliques, qui assurent l’insolubilité en eau de la résine et agissent comme support des groupes fonctionnels caractérisant ainsi les propriétés de la résine.Ce squelette macro moléculaire donne également à cette résine des caractéristiques mécaniques de résistance au frottement, à la compression, à l’élasticité et à la résistance chimique et thermique permettant de supporter les diverses sollicitations au cours de leurs emploi.Les principales caractéristiques qui se dégagent entre les diverses qualités des résines d’échangeuses d’ions sont essentiellement :
La qualité du groupe fonctionnel caractéristique.La nature d’un ion mobile.
Si une résine est appelée « échangeur cationique », l’ion mobile est un cation (en général) Cl- ou OH-). A travers la connaissance du polymère employé et du groupe fonctionnel présent, il est ainsi possible de caractériser la résine.
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Table des matières
Introduction Générale
PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1 : Présentation de la société et processus de raffinage
I. Présentation de la COSUMAR
1. Historique de l’entreprise
2. Les sociétés de COSUMAR
3. Organigramme hiérarchique de l’entreprise
4. Gamme des produits
II. Procédé de raffinage
1. Diagramme de raffinage
2. Description du processus
2.1. Réception
2.2. Affinage
2.3. Epuration
2.4. Décoloration
2.5. Evaporation
2.6. Cristallisation
2.7. Séchage et stockage
I. Procédé de la décoloration
1. Etapes de la décoloration
2. Les équipements
3. La Nanofiltration
4. Régénération des stations
4.1.Régénération par saumure basique
4.2.Régénération par nanofiltration
4.3.Dépollution acide
PARTIE PRATIQUE
CHAPITRE 3 : Optimisation de la décoloration au sein de la station 11
I. Méthodologie
1. Procédure d’analyse
2. Les analyses effectuées
II. Résultats et Interprétations
1. Ensucrage
2. Dessucrage
3. Régénération
III. Optimisation du fonctionnement
1. Dessucrage
2. Régénération
3. Validation des propositions
IV. Bilan matière de NaCl et de NaOH
1. Bilan matière de NaCl et de NaOH lors la régénération des résines des
colonnes de décoloration
2. Bilan matière de NaCl et NaOH de Nano filtration
Conclusion générale
Références biliographique
Anexxe I
Annexe II
Annexe III
Annexe IV
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