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La cristallisation est une étape essentielle du procédé de fabrication du sucre. L’objectif est de cristalliser le saccharose de manière contrôlée à partir d’une solution sucrée sursaturée et d’obtenir une population cristalline aussi homogène que possible, présentant les propriétés souhaitées.
La nucléation, la croissance cristalline et la conduite du procédé sont étroitement liées. La population initiale de germes cristallins est tout aussi importante que les conditions dans lesquelles les cristaux se développent ensuite.
La sursaturation, base de la cristallisation
La sursaturation est la force motrice de la nucléation et de la croissance cristalline. Elle ne peut pas être déterminée à partir d’une seule valeur mesurée. La teneur en matière sèche ou le degré Brix, la température et la pureté de la solution sucrée influencent les conditions dans lesquelles les cristaux se forment et se développent.
Pour une nucléation contrôlée, la solution sucrée doit se trouver dans une plage de sursaturation appropriée au moment de l’ajout des germes cristallins. Si la sursaturation est trop faible, les plus petits germes introduits peuvent notamment se redissoudre. Si elle est trop élevée, le risque de nucléation spontanée augmente ; dans les conditions réelles du procédé, une nucléation secondaire peut également être favorisée.
Une population initiale définie pour une nucléation reproductible
Pour une cristallisation contrôlée, un nombre défini de germes cristallins doit se développer de manière aussi homogène que possible. Les propriétés de la suspension d’ensemencement déterminent la population initiale avec laquelle débute le processus de cristallisation.
Outre la taille et la distribution granulométrique des particules, d’autres propriétés sont également importantes, notamment la proportion de fines, le comportement à l’agglomération, la vitesse de sédimentation, l’homogénéité et la viscosité.
Dans l’industrie sucrière, MA et CV font notamment partie des paramètres utilisés pour caractériser une population cristalline.
La valeur MA (Mean Aperture) décrit la taille moyenne caractéristique d’une population cristalline. La valeur CV (Coefficient of Variation) décrit la dispersion relative des tailles de cristaux autour de cette valeur moyenne. Un CV faible correspond donc à une distribution granulométrique plus étroite.
Les deux valeurs doivent être considérées conjointement. D’autres propriétés sont également importantes pour évaluer une suspension d’ensemencement.
La distribution granulométrique de la suspension d’ensemencement définit une partie de la population initiale pour la cristallisation. Il n’existe toutefois pas de relation directe de 1:1 avec le CV ultérieur du sucre cristallisé. L’évolution ultérieure de la population cristalline dépend dans une large mesure de la conduite du procédé.
Après la nucléation, les cristaux présents doivent continuer à croître dans des conditions appropriées. Pour cela, le saccharose doit être transporté en continu de la liqueur mère vers les surfaces cristallines.
Cependant, à mesure que la teneur en matière sèche et la teneur en cristaux augmentent, la masse cuite devient plus visqueuse. À des puretés plus faibles en particulier, les non sucres peuvent encore accentuer cet effet.
La circulation naturelle ou mécanique diminue et les transferts de chaleur et de matière deviennent plus difficiles. Cela peut notamment limiter la poursuite de la cristallisation dans les masses cuites de faible pureté et rendre également les étapes de traitement ultérieures plus difficiles.
Une meilleure circulation favorise les transferts de chaleur et de matière
Une meilleure circulation favorise les transferts de chaleur et de matière dans la cuite sous vide. Cela permet de créer des conditions plus favorables au transport du saccharose dissous vers les surfaces cristallines existantes et à la poursuite de la croissance cristalline.
Selon la masse cuite et les conditions du procédé, une meilleure fluidité peut également permettre d’atteindre des concentrations finales plus élevées et faciliter la séparation ultérieure des cristaux et de la liqueur mère dans la centrifugeuse.
Lors de la cristallisation du sucre, la nucléation, la croissance cristalline et la conduite du procédé sont étroitement liées. KEBO propose des auxiliaires de procédé pour deux phases essentielles : l’apport contrôlé de germes cristallins et les conditions nécessaires à la croissance cristalline ultérieure.
KEBO SLURRY pour une nucléation contrôlée et reproductible
KEBO SLURRY est une suspension d’ensemencement prête à l’emploi, composée de fines particules de saccharose dispersées dans un liquide de dispersion. Des propriétés particulaires définies, une faible tendance à l’agglomération et une faible vitesse de sédimentation créent des conditions favorables à un ajout contrôlé et reproductible des germes cristallins.
Les propriétés de la suspension d’ensemencement définissent la population initiale. L’évolution ultérieure de la population cristalline est largement influencée par la conduite du procédé.
En savoir plus sur KEBO SLURRY
KEBOSOL RA pour une meilleure circulation lorsque la viscosité augmente
À mesure que la teneur en cristaux et la teneur en matière sèche augmentent, la viscosité de la masse cuite s’accroît. La circulation ainsi que les transferts de chaleur et de matière peuvent alors devenir de plus en plus difficiles.
KEBOSOL RA améliore la fluidité de la masse cuite et favorise ainsi la circulation. Cela permet de créer des conditions plus favorables aux transferts de chaleur et de matière ainsi qu’à la poursuite de la croissance cristalline.
Pour en savoir plus sur les relations entre la nucléation, la croissance cristalline, MA/CV, la sursaturation et la viscosité, consultez notre page dédiée à la cristallisation du sucre.
Une suspension d’ensemencement définie constitue la base initiale de la cristallisation. Elle ne détermine toutefois pas à elle seule les propriétés de la population cristalline obtenue ultérieurement.
La sursaturation, la température, la pureté, la teneur en matière sèche et la circulation, ainsi que la dissolution éventuelle de germes et une nucléation supplémentaire indésirable, influencent le développement ultérieur des cristaux.
Une cristallisation contrôlée commence donc par une population initiale définie et nécessite ensuite des conditions de procédé appropriées et aussi stables que possible.
Adapter la cristallisation au procédé concerné
La matière première, la pureté, l’étape de cristallisation, la configuration des installations et la conduite du procédé varient d’une sucrerie à l’autre. Les auxiliaires de procédé et leur utilisation doivent donc être adaptés aux conditions spécifiques.
Nos chimistes et spécialistes des applications vous accompagnent dans l’évaluation de vos conditions spécifiques de cristallisation ainsi que dans le choix et l’utilisation d’auxiliaires de procédé appropriés.
Discutez de votre application avec nos experts envoyez nous un e mail via notre page de contact.
Les conditions de cristallisation sont déjà influencées par les étapes de procédé en amont. Les dépôts dans les stations d’évaporation, par exemple, peuvent nuire au transfert de chaleur et compliquer le fonctionnement des installations.
KEBO DS est un antitartre destiné aux stations d’évaporation de l’industrie alimentaire. Son utilisation intervient donc en amont du processus de cristallisation proprement dit.
Les produits présentés sur notre site internet ne constituent qu’une sélection de notre gamme complète. Au regard de la multitude de problèmes que peut occasionner le nettoyage, une consultation détaillée en vue de trouver la solution sur mesure avec le produit le mieux adapté a tout son sens. Il en va de même pour la protection anticorrosion, le conditionnement et le traitement de l’eau, la prévention des dépôts et le moussage dans les applications industrielles.
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