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Transport pneumatique du sucre

Quels systèmes de transport pneumatique utiliser pour le sucre ?

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Résumé de la section
1. Introduction : le sucre dans l'industrie ?
2. Transport pneumatique du sucre
3. Transport en phase diluée / maigre du sucre
4. Transport en phase dense du sucre

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1. Introduction : le sucre dans l'industrie ?

Le sucre est omniprésent dans l'industrie agroalimentaire. C'est l'un des ingrédients les plus utilisés dans tous types de produits, tels que les pâtisseries, les yaourts, les boissons... Bien que le sucre ait récemment été sous le feu des projecteurs en raison de ses effets sur la santé, il est toujours produit à hauteur de 170 à 190 millions de tonnes chaque année. Cela signifie que les entreprises spécialisées dans le traitement des produits en vrac pour l'industrie alimentaire devront probablement manipuler du sucre à un moment ou un autre. Ces industries doivent donc transporter de grandes quantités de sucre dans leurs usines, et l'une des méthodes les plus efficaces pour ce faire est d'utiliser le transport pneumatique. Pour aider à la conception des installations ou au dépannage, cette page propose un aperçu du transport pneumatique du sucre.

2. Systèmes de transport pneumatique pour le sucre

Le transport pneumatique présente de nombreux avantages qui en font un bon choix pour le transport de poudres comme le sucre : il peut atteindre des débits élevés, transporter sur des distances relativement longues avec un tracé de tuyauterie flexible, et permet de bien contenir les poussières ainsi que les risques d'explosion de poussière.

Dans un système de transport pneumatique, de l'air est soufflé d'un côté du processus et le mélange gaz + poudre s'écoule dans les canalisations de transport jusqu'à sa destination finale. Il existe cependant différentes façons de souffler l'air et d'introduire la poudre dans la canalisation de transport. En conséquence, différentes technologies de transport ont été développées au fil du temps : typiquement le transport en phase diluée et en phase dense .

Le sucre peut convenir aux deux types de transport pneumatique. Le choix de la technologie dépend des exigences du processus pour une application donnée, ainsi que de la nature réelle du sucre à traiter, car il peut présenter différentes granulométries.

3. Phase maigre / diluée

Quand peut-elle être utilisée pour le transport du sucre ?

Une méthode très courante pour transporter les poudres consiste à les transporter en phase diluée. La poudre est diluée par l'air, ce qui signifie que le rapport (kg de produit/kg d'air) est relativement faible (5-10 max). Le produit est transporté sous forme de "nuage" dans les canalisations de transport. Le transport peut être effectué par pression ou par vide (distances plus courtes).

Cette technologie est très souvent utilisée pour le sucre, en particulier pour les usines recevant le sucre comme ingrédient pour leurs produits en sacs ou Big Bags. Les opérateurs doivent alors installer les équipements suivants :

• Poste de déchargement de sacs, ou Poste de déchargement de Big Bag
• Tamiseur et aimant pour éliminer les corps étrangers
• Alimentation du produit dans la ligne de transport pneumatique, par exemple avec une écluse rotative pour le transport sous pression (l'écluse rotative peut être de type "blow-through" si le sucre ne s'écoule pas bien)
• Le système de transport
• Un récepteur (trémie / silo) équipé d'un filtre et de dispositifs de protection contre les explosions si le besoin est identifié par une analyse des risques de poussière (DHA)

Figure 1 : schéma typique d'un système de transport de sucre en phase diluée

Le sucre est également très souvent transporté par camions, qui doivent ensuite être déchargés dans un silo. Le transport est alors réalisé grâce à un compresseur sur le camion, avec le chauffeur manipulant les vannes pour contrôler le flux de sucre. Comme l'opérateur du camion cherchera à réduire au maximum la durée de déchargement, le système de transport fonctionne à un rapport solides / air relativement élevé, ce qui place le transport entre les phases diluée et dense (voir ci-dessous). La ligne de transport doit être correctement dimensionnée (diamètre intérieur suffisant) pour éviter tout blocage et le filtre du silo doit également être conçu avec une surface suffisante pour accepter les grandes quantités d'air provenant du compresseur, en particulier à la fin du transport, lorsque la cuve sous pression du camion se décompresse brusquement dans la ligne.

Lors du transport de sucre, deux paramètres clés doivent être contrôlés : l’ humidité de l'air transportant le sucre et la température de l'air.

Humidité : Une humidité élevée dans l'air peut en effet se transférer au sucre, ce qui peut entraîner l’agglomération du sucre dans le silo. Ainsi, lorsque l'air est prélevé dans un environnement non contrôlé, comme l'extérieur, un déshumidificateur doit être installé pour le flux d'air de transport.

Température : La température peut poser problème pour le transport sous pression, car si la perte de charge est élevée dans la ligne, la température à la sortie du compresseur peut devenir très élevée. Des températures supérieures à 65-70°C peuvent provoquer un ramollissement du sucre, entraînant des risques d’agglomération, voire un danger pour la sécurité si la température est si élevée que le sucre commence à brûler. Pour cette raison, le transport par vide présente de nombreux avantages lorsqu'il est applicable (la température de l'air est simplement la température ambiante lorsqu'il entre dans la canalisation), et lorsque le transport sous pression doit être utilisé, les opérateurs doivent au moins surveiller la température de l'air et la perte de charge afin de déclencher des verrouillages si ces valeurs deviennent trop élevées. De plus, si le système est conçu pour fonctionner à une pression relativement élevée, un refroidisseur d'air doit être installé. Lors de l'utilisation d'un refroidisseur, il est fortement recommandé de déshumidifier l'air, car le refroidisseur peut créer de la condensation et un brouillard qui serait soufflé vers le sucre.

4. Phase dense

Quand peut-elle être utilisée pour le transport du sucre ?

Dans certaines applications, il est nécessaire de ne pas casser les granules de sucre, par exemple lorsque le sucre est utilisé comme décoration sur une pâtisserie. À cette fin, il est possible de transporter le sucre en phase dense. La phase dense permet en effet de transporter à des vitesses beaucoup plus faibles qu'en phase diluée. Comme l'attrition des particules augmente avec environ la puissance 2,5 de la vitesse de transport, la casse de la poudre est considérablement réduite.

En phase dense sous pression, l'air doit être comprimé à une pression plus élevée que dans le transport en phase diluée. Cela peut être réalisé en installant un compresseur spécifique, ou simplement en utilisant l'air du réseau d'air comprimé de l'usine. Les pressions atteintes varieront d'environ 1 bar g à plusieurs bar g. Pour introduire la poudre dans le tuyau de transport, certains réservoirs, conçus pour résister à la pression, sont souvent utilisés. Ils sont appelés cuves sous pression ou trémies d'alimentation pressurisées.

5. Stockage du sucre dans les silos

Le stockage du sucre dans les silos doit être particulièrement bien étudié. En effet, le sucre peut poser différents problèmes, notamment des explosions de poussière, qui constituent un risque majeur pour la sécurité, ainsi que le frittage dans le silo, rendant l'écoulement du produit difficile.

5.1 Explosion de poussière de sucre

Particulièrement lorsque les trémies et silos sont situés à l'extrémité d'une ligne de transport pneumatique, une explosion de poussière peut se produire, car un nuage de poussière de sucre est souvent présent pendant et après le transport. Il faut également veiller au risque d'explosion par décharge en cône dans les grands silos.

Pour cette raison, comme pour tout procédé manipulant des produits en vrac, une analyse des risques d'explosion de poussière doit être réalisée sur le système de transport pneumatique et le silo de réception. Il est probable que des protections, telles que des panneau anti-explosion, ainsi que des adaptations de conception (comme le fait de ne pas dépasser un certain diamètre pour le silo afin d'éviter le risque de explosion par décharge en cône) seront nécessaires.

5.2 Frittage du sucre dans le silo

Un autre risque à considérer, cette fois pour des raisons de qualité et de performance du procédé, est le frittage du sucre dans le silo. En effet, si le sucre est exposé à un air humide, des ponts liquides peuvent se former entre les cristaux de sucre, entraînant la formation de mottes. Ce phénomène peut être évité en conditionnant l'air du silo à une humidité relative d'environ 45-50 % HR, et en isolant le silo pour éviter les fortes variations de température (le fait de descendre en dessous du point de rosée de l'air dans le silo peut provoquer une condensation ; l'eau dissoudra légèrement le sucre, et lorsque la température augmentera à nouveau, l'eau s'évaporera, laissant un pont solide résistant entre les cristaux de sucre).