REIMS, le 29 MARS 2012
Maison des Agriculteurs, Reims
Association Andrew Van Hook
2, rue Léon Patoux, F-51664 Reims Cedex 2, France www.associationavh.com
Programme du Symposium
8 : 45 – Ouverture du Symposium
Session I : Bilans de campagnes sucrières et traitement des dysfonctionnements
Président de séance : Philippe REISER, CEDUS, Paris, France
9:00: – Bilans et statistiques des pannes et arrêts survenus au cours des 10 dernières campagnes : Rémi
AUBRY, SNFS
9:20 – Problèmes et Solutions posés par la cristallisation dans des appareils à cuire discontinus,
Mohamed MATHLOUTHI, Association AVH, Reims, France
9 :40 – Traitements des dysfonctionnements en sucrerie de betterave, Une vue d’ensemble, Jan
Maarten de BRUIJN AB Sugar, G.B. 10: 00 – Pause Café, Posters et Exposants
Session II : Vapeur et Evaporation : problèmes posés en sucrerie
Président de séance: Dr. Jan Maarten de BRUIJN, AB Sugar, Peterborough, G.B.
11:00 – Particularités de conduite d’une chaudière à vapeur en sucrerie – Comparaison à la production de vapeur dans les autres IAA, Franco MANISCALCO, Nalco, Italie
11:30 – Conduite de l’évaporation en sucrerie – prévention de la formation de couleur,, Wolfgang KLOSTERHALFEN et Martin BRUHNS, Pfeifer & angen, Allemagne
12 :00 – Posters & Exposants 13 :00 – Déjeuner
Session III : Dysfonctionnements et solutions en fabrication
Président de séance : Dr. Martin BRUHNS, Pfeifer & Langen, Elsdorf, Allemagne
15:00 – Obtention d’une information précise en temps réel sur les dysfonctionnements de l’atelier sucre et application en vue de les prévenir, Tim DIRINGER et Bjarne NIELSEN, Neltec, Danemark
15:30 – Troubleshooting des résines échangeuses d’ions utilisées dans les process sucriers, François ROUSSET, Novasep, Saint Maurice de Beynost, France
16 :00 – Utilisation de l’analyse de l’image en temps réel pour le contrôle des dysfonctionnements de l’atelier de cristallisation, Bertrand GAILLAC, ITECA SODACEI, Aix-en Provence, France
16.30 – La réduction de la coloration aide à réduire les pertes en raffinerie: problèmes et solutions, Emmanuel SARIR, CarboUA International, Beverly Hills, CA, USA
17:00 – Conclusion
Traduction simultanée Anglais Français
Article 1
Bilans et statistiques des pannes et arrêts survenus au cours des 10 dernières campagnes
Rémi AUBRY
SNFS, Paris, France
La Commission technique du SNFS rassemble depuis plus de 50 ans des représentants des directions techniques et industrielles des entreprises sucrières, des directeurs de sucreries et des ingénieurs de process. Trois fois par an, aux moments clé qui scandent l’année sucrière (début et fin de campagne, puis inter-campagne), elle est le lieu d’échanges sur les questions liées aux process. Elle encadre de plus l’ensemble des actions de la profession sur les sujets techniques : contrôles et méthodes d’analyse, environnement… L’importance grandissante des questions environnementales (énergie, gaz à effet de serre, eau et rejets industriels, produits chimiques…), a conduit à la nommer « Commission process industriels & environnement » à compter de l’année 2011.
L’exposé proposé pour le symposium AVH était « le bilan et les statistiques des pannes et arrêts survenus au cours des 10 dernières campagnes ». Le SNFS a pris l’initiative de modifier quelque peu ce dossier sous deux angles :
1. l’échelle du temps, en la réduisant non pas aux dix mais aux cinq dernières campagnes.
2. l’angle d’approche, en se focalisant sur la continuité de fonctionnement plutôt que sur les pannes et les arrêts.
La préoccupation majeure des entreprises sucrières en campagne est de travailler en continu, sans arrêt des usines. Un bref aperçu des échanges réalisés au SNFS lors des réunions de la Commission process industriels & environnement est donné pour résumer cette préoccupation et illustrer le fruit des efforts mis en œuvre pour la traiter.
La statistique globale est éloquente : en faisant le rapport tonnage moyen sur tonnage maximum de betteraves travaillées par les sucreries, on obtient une image assez nette de la régularité de la marche des sucreries en France durant la campagne. Depuis 2001, et ce sera la seule référence à la période de 10 ans, ce rapport est très proche de 1.
Les principales causes des arrêts et les événements indésirables survenant en campagne sont mentionnés et commentés dans l’ordre méthodique de la maîtrise des procédés : équipement (matériel), produit (matière), compétence (main d’œuvre), organisation (méthode)et conditions de fonctionnement (milieu).
Article 2
Problèmes et Solutions posés par la cristallisation dans des appareils à cuire discontinus
Mohamed MATHLOUTHI
Professeur Emérite Association AVH
Les essais effectués en 1962 par les équipes du G.T.S. sur la circulation de la masse cuite dans les appareils à cuire discontinus et présentés par Robert Michel au Congrès du G.T.S. en 1963, aboutissent à des résultats encore d’actualité quand on aborde les problèmes de qualité de sucre liés à la conduite des cuites de premier jet. La circulation de la masse cuite dans l’appareil à cuire discontinu doit être optimale afin d’assurer le débit maximum tout en améliorant la qualité. Le coefficient de transfert de la chaleur dépend de la circulation de même que la vitesse de cristallisation. Le rendement est amélioré lorsque la circulation est optimale car on peut atteindre des concentrations en M.S. élevées, un % cristaux plus élevé et une pureté d’eau mère plus basse
Une étude réalisée à l’Université d’Etat de Louisiane sous la direction de Peter Rein et publiée en 2004 (P. Rein,, JASSCT, 24, 2004) montre que le coefficient de transfert de la chaleur est le meilleur indicateur de la circulation de la masse cuite dans un appareil d’évapo-cristallisation sous vide. Il est également montré que le mécanisme de circulation de la masse cuite est complexe. Il dépend de la viscosité, du régime d’écoulement, de la pression de vapeur et du vide. Une estimation de la circulation par calcul de dynamique des fluides permet de comparer différentes cuites discontinues et de montrer l’importance de la réduction des pertes de charge et de la circulation naturelle favorisée par le type de cuite et d’autres paramètres dont l’alimentation en sirop.
La circulation de la M.C. dans l’appareil à cuire semble être un facteur déterminant pour les performances de cet appareil. Les caractéristiques de construction de la cuite et l’agitation influencent la circulation et le transfert thermique L’alimentation en sirop joue un rôle important par le débit, la concentration et l’emplacement des tuyaux d’alimentation sous le faisceau. La qualité du sucre (granulométrie, conglomérats, fines, cendres, coloration) dépendent des conditions de circulation, alimentation. Les cuites discontinues sont plus adaptées aux puretés élevées que les cuites continues.
Article 3
La démarche “troubleshooting” en sucrerie de betteraves : une vue d’ensemble
Résumé
Jan Maarten de Bruijn*
AB Sugar, Group Technology, UK
Même si le besoin de recourir au troubleshooting se fait moins fréquent dans les sucreries de betteraves d’aujourd’hui qui sont bien contrôlées, nous ne devons pas oublier que plusieurs paramètres de contrôle du process et de fixation des consignes reposent sur des bases chimiques. Une bonne compréhension et assimilation de la science derrière le process sucrier est fondamentale pour sécuriser et appuyer aussi bien les opérations présentes que futures dans nos usines à betteraves. Cet exposé présente une vue d’ensemble des paramètres de troubleshooting principauxet d’autres détails sur les causes probables et les mesures de les contrôler.
Des exemples seront donnés relatifs à des problèmes typiques de l’extraction, l’origine de la coloration des jus et les moyens de limiter la formation de couleur, ainsi que les sels de chaux, leur relation avec l’alcalinité et comment cette alcalinité peut être influencée par le process. Pour ces questions de ‘troubleshooting’ du domaine de la technologie sucrière, il est habituellement suffisant de se concentrer sur les paramètres de contrôle suivants : pH et alcalinité du jus, température et durée de rétention. Ensuite il n’y a plus qu’à appliquer la science au process.
*Nouvelle affiliation : CRDS, Südzucker, Obrigheim, DE
Article 4
Particularités de conduite d’une chaudière à vapeur en sucrerie – Comparaison à la production de vapeur dans les autres IAA
Franco Maniscalco
Nalco Service EMEA
Résumé
Dans la plupart des sucreries à 100 – 200 tonnes/h, la vapeur surchauffée à 40 bars et parfois jusqu’à 65-75 bars. L’essentiel de la vapeur sert à produire l’électricité dans la centrale.
La vapeur basse pression sortant des turbines est pratiquement entièrement utilisée à faire marcher les premiers effets de l’évaporation. La vapeur des effets intermédiaires est utilisée par presque toutes les autres unités comme les réchauffeurs, diffuseurs, ateliers de cristallisation. Parfois, une petite partie de la vapeur est utilisée pour le clairçage du sucre dans les centrifugeuses.
Certaines caractéristiques font de la station de production de vapeur en sucrerie une station absolument différente des autres chaudières utilisées dans les industries alimentaires pour les raisons suivantes :
- – Qualité d’eau alimentée,
- – Une longue interruption entre une campagne de betterave et la suivante,
- – Les contaminations accidentelles des condensats par entraînement de sirop (coup
de sucre)
Au lieu d’une eau très pure (déminéralisée), les condensats sont la source principale d’alimentation des chaudières. Ces condensats sont contaminés par les composés organiques volatils (COV) et montrent une tendance prononcée au moussage. Comme conséquence, les dégâts causés au surchauffeur et les dépôts sur les turbines sont parmi les incidents observés dans la centrale de production de vapeur et d’électricité en sucrerie. Ce phénomène dû au dépôt de sels alcalins amenés par des gouttes d’eau de la chaudière est une source significative de coûts additionnels: (remplacement des accessoires endommagés, chute de la production, voire même arrêt de l’usine).
La campagne de betteraves dure 2 à 4 mois suivant la disponibilité des betteraves et les conditions climatiques. Elle est suivie d’une longue inter-campagne où les chaudières sont à l’arrêt. Il semble évident que les mécanismes de corrosion trouvent des conditions favorables pendant cette période d’inactivité, ceci, en raison de :
- – La grande surface des chaudières et le circuit des condensats sont exposés à l’attaque et la propagation de la corrosion
- – Le fond des chaudières et les sections horizontales des tuyaux peuvent être sujets à des corrosions localisées sous les dépôts. En fait, les dépôts agissent comme des pièges à l’humidité résultant de condensation par refroidissement.
Accidentellement, le sucre peut entrer dans les condensats (coup de sucre) et retourne à la chaudière. Cela abaisse le pH de l’eau de chaudière à un niveau qui peut causer la corrosion dans le système. De fortes concentrations de sucre et d’autres substances dissoutes entrant dans la chaudière peuvent se déposer comme tartre ou caramel dans le faisceau. Cela peut même aller jusqu’à provoquer l’arrêt de l’usine.
Article 5
Conduite de l’évaporation en sucrerie – prévention de la formation de couleur
Résumé:
Wolfgang Klosterhalfen, Martin Bruhns
Pfeifer & Langen, Elsdorf, Germany
La formation de couleur dans les évaporateurs en sucrerie dépend de la stabilité chimique du jus, du temps de séjour et des températures. Les réactions conduisant à la formation de couleur, et les paramètres chimiques opérationnels importants sont décrits. La conception des évaporateurs détermine la distribution du temps de séjour et aussi la possibilité de décantation des gouttelettes de jus. En utilisant l’exemple d’une station d’évaporation d’une usine qui a une augmentation appréciable de coloration, la procédure d’identification des raisons de formation de couleur est discutée. Nous donnerons des conseils relatifs à la bonne pratique de conduite des évaporateurs à faisceau de tubes et à plaques à flux tombant.
Article 6
Obtention et Application d’une information en temps reel sur les
problèmes de process et prévention de ces problèmes en atelier de sucre
Résumé
Tim Diringer and Bjarne Christian Nielsen
Neltec Denmark
La résolution de problèmes de type “troubleshooting” est la démarche logique, systématique de recherche de l’origine d’un problème de façon à ce qu’on puisse le résoudre. Cela comporte l’identification du dysfonctionnement d’un système, la solution pour arrêter ce dysfonctionnement et la confirmation que le process ou la qualité du produit a été restaurée. Afin d’identifier rapidement les problèmes dans l’atelier sucre et les résoudre, les opérateurs ont besoin d’un moyen d’observation de la qualité du sucre et de pouvoir réagir rapidement pour résoudre le problème. La mesure de couleur en temps réel de la couleur des cristaux de avec l’appareil Neltec ColourQ a été conçue pour contrôler la qualité du sucre et de fournir aux opérateurs un moyen facile de compréhension de tout dysfonctionnement du process, lorsque la qualité du sucre s’écarte des spécifications.
La précision de la mesure permet à l’usine de conduire le process de la manière la plus efficace et la plus économique afin d’atteindre les objectifs sans avoir besoin d’adopter une marge de sécurité très large.
Cet article décrit l’importance de la résolution de problèmes et leur prévention pour éviter des écarts inacceptables sur la qualité du sucre. Il donne également une description progressive de l’optimisation de la centrifugation depuis la turbine jusqu’au contrôle complet du dosage de l’eau de clairçage.
Article 7
Troubleshooting des résines échangeuses d’ions utilisées dans les process sucriers
Résumé
François ROUSSET
Novasep, Saint Maurice de Beynost, France
Les systèmes d’échanges d’ions sont utilisés en production de sucre depuis plusieurs décades pour des applications comme l’adoucissement des jus clairs en sucrerie de betteraves, ou en décoloration de sirop dans les raffineries. La plupart des difficultés dans leur emploi peuvent être abordés et évités par une conception convenable des paramètres et par une insertion appropriée dans le process sucrier.
Les problèmes spécifiques liés à la durée de vie des résines échangeuses d’ions et à la maintenance sont également traités. L’exposé inclut des cas d’études réels sur les problèmes les plus fréquents rencontrés pendant la mise en service ou la marche à long termes et les solutions correspondantes.
Le maintien d’une marche sans dysfonctionnement et la haute fiabilité des systèmes d’échange d’ions est devenu de nos jours une bonne pratique courante dans la production de sucre, comme les autres étapes du process.
Article 8
Utilisation de l’analyse de l’image en temps réel pour le contrôle
des dysfonctionnements de l’atelier de cristallisation.
Bertrand GAILLAC
ITECA SODACEI Aix-en-Provence, France
Résumé
ITECA SOCADEI société spécialisée dans l’analyse en ligne a développé depuis 2004 des systèmes de contrôle de production par analyse d’images.
Ces systèmes interviennent à deux niveaux dans l’atelier de cristallisation :
1. au niveau des cuites premier jet pour garantir une cristallisation correcte.
2. à la sortie des centrifugeuses à sucre pour permettre d’alerter et de corriger les dysfonctionnements de productions.
L’analyse d’image est un outil très utile lors de la phase de cristallisation car il permet d’observer en permanence les phénomènes inhérents au procédé de la cuite. Ainsi dès le remplissage de la cuite, la qualité de son précédent lavage peut être analysée.
Le microscope permet bien sûr de contrôler le grainage qui est une des étapes les plus importantes du procédé de cristallisation. Lors de cette phase critique, la croissance des cristaux est analysée en permanence et une alarme est déclenchée en cas de dysfonctionnement.
Les cuiseurs ont à disposition l’image de chaque cuite en salle de contrôle et chaque batch est enregistré et stocké dans un ordinateur. Ainsi la traçabilité est totale. Grâce à l’analyse d’image le cuiseur est averti si les cristaux sortent d’un gabarit de taille standard.
De nombreux développements sont en cours pour permettre un suivi de la croissance des cristaux sur toute la durée de la cuite et pour permettre une analyse de la couleur de la masse cuite.
Le deuxième endroit qui se révèle être stratégique pour l’atelier de cristallisation est la sortie des centrifugeuses à sucre. L’analyse d’image apporte ici une valeur ajoutée très appréciable comparativement à un simple colorimètre. En effet il s’avère primordial pour assurer une conduite intelligente de la production de disposer d’informations que seule la vidéo et l’analyse d’image peuvent fournir.
La mesure de couleur qu’assurent aujourd’hui avec précision les Colobservers n’est qu’un élément parmi les informations pertinentes qu’ils remontent à la production. La capacité d’afficher en temps réel l’image du produit et de l’analyser permet ainsi de détecter des dysfonctionnements particuliers des centrifugeuses par la présence de taches de sucre roux. Ainsi leur taille, leur forme et leur densité dans l’image donnent des indications essentielles sur la cause du problème observé.
Une grande avancée dans l’introduction de l’analyse d’image à ce niveau de la production est de garantir une traçabilité totale non seulement par des données sous forme de chiffres et de graphes mais aussi par l’enregistrement de séquences vidéo des problèmes observés ce qui permet une analyse à postériori très précise et qui permet très souvent de comprendre la nature du problème.
Les sucriers ayant basculé d’un système classique vers la technologie vidéo numérique ont tout de suite été conquis par la représentativité de la mesure, le confort qu’apportaient ces systèmes dans la conduite de leur production et par la totale adéquation avec leurs besoins.
Article 9
La réduction de la coloration aide à réduire les pertes de sucre en raffinerie: problèmes du process et solutions adaptées
Résumé
Emmanuel SARIR
CarboUA International Beverly Hills, CA, USA
Cet exposé donne une revue de l’utilisation en raffinerie de sucre des produits adsorbants à haute performance couverts par un brevet, afin de réaliser une augmentation de la production journalière, une efficacité accrue du process, une amélioration de la filtrabilité pour les raffineries travaillant avec carbonatation et des économies d’énergie.
Différents procédés et technologies d’épuration et leurs impacts sur la récupération du sucre seront passés en revue et discutés. L’augmentation de la clarification en carbonatation et phosphatation, de même que d’autres améliorations avec des méthodes d’épuration à 2 étapes, le by-pass d’opérations unitaires comme le charbon activé ou les résines échangeuses d’ions sera rapporté. Les bénéfices seront présentés sur la base de : 1) une coloration de produit final améliorée/meilleure qualité de raffiné ; 2) un débit journalier de sucre augmenté; 3) un rendement de conversion sucre brut/sucre raffiné amélioré ; 4) une réduction de recyclage (double travail) des sucres de bas produits ; 5) une réduction de l’énergie consommée par tonne de sucre produit. Cet exposé comprend également des diagrammes schématiques pour montrer les points d’addition du produit dans un schéma général de raffinerie.
Poster 1
LA MODELISATION MATHEMATIQUE COMME MOYEN D’OPTIMISER LA CRISTALLISATION PAR REFROIDISSEMENT DE LA MASSECUITE C
EVŽEN ŠÁRKA, SVATOPLUK HENKE, ZDEN?K BUBNÍK, PAVEL KADLEC, VLADIMÍR POUR
ICT Prague, Department of Carbohydrate Chemistry and Technology, Technicka 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic; e-mail: ;
Le but de l’épuisement des bas produits dans une sucrerie est la production d’un sucre C de qualité pour pouvoir le raffiner et de minimiser le sucre dans la mélasse tout en consommant le moins d’énergie possible. L’obtention de sucre C implique une cristallisation sous vide par évaporation de la masse cuite C et l’épuisement pendant un temps assez long dans des malaxeurs refroidis, une centrifugation pour séparer la mélasse du sucre C et enfin l’affinage de ce sucre.
Pour optimiser la cristallisation par refroidissement, un nouveau modèle statique est développé. Il comprend des équations de bilan pour un malaxeur horizontal et pour partie pour un malaxeur vertical de bas produits qui prend en compte le bilan du rapport du sucre dans les phases liquide et solide. De plus, on prend en considération l’addition de sirop ou d’eau dans le malaxeur.
Les paramètres importants du modèle sont :
- les coefficients m, b du test polonaise pour déterminer la sursaturation,
- les températures mesurées à différentes étapes du malaxeur refroidisseur y
compris la température de sortie, - les matières sèches et les puretés de masse cuite et d’eau mère dans chaque
malaxeur (Sjreal, Qjreal), - les températures, puretés et matières sèches des fluides ajoutés (sirop, eau) et
leur possible apport dans les étapes de cristallisation - les longueurs moyennes des cristaux entrant dans l’opération de cristallisation
de sucre C pour en déterminer la surface spécifique, - les poids des masses cuites dans chaque malaxeur.
Le modèle a été vérifié pratiquement dans les sucreries Tchèques.
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Avec la contribution de
Centre d’études et de documentation du sucre
23 Avenue d’Iéna, 75116 Paris – www.lesucre.com
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Green Chemicals, 7 Rue de Sterpigny, 6673 Gouvy, Belgium
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BMA . Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG . Am Alten Bahnhof5.38122Braunschweig.Germany www.bma-de.com
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ITECA SOCADEI SAS
www.iteca.fr
445 Rue Denis Papin – Europôle de l’Arbois – CS 30478 13592 Aix-en-Provence CEDEX 3
proMtec Theisen GmbH Pforzheimer Straße 162 76275 Ettlingen, Germany
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Solex thermal Science www.solexthermal.com
Main office: 100, 3595 114 Ave SE Calgary, Alberta, Canada, T2Z 3X2
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Putsch Group
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Association Andrew Van Hook
2, rue Léon Patoux, F-51664 Reims Cedex 2, France
