LE PROBLEME DU BOIS EN HAITI ETUDE S U R LE DEVELOPPEMEW DE$ TECX-ENIQUE$

PROTECTRICES DES RESSOURCES NATURELLES EN W T I

fascicule n07

LES GUILDIVERIES

I

Francis Van Massenhove

A Ia demande du Dbpartement de Dkveloppement Rural MISEREOR (Aachen) Mars 1997

15 Chevemont B-4852 Hombourg TBI.1887 178 59 59 Fax: 087 1 78 79 f 7

T.V.A,: BE 434.41 7 . 6 8

fascicule n07

MISEREOR (Aachen) Mars 1997

LE PROBLEME DU BOIS EN HAITI ETUDE SUR LE DEVELOPPEMENT DES TECHNIQUES

PROTECTRICES DES RESSOURCES NATURELLES EN TI

Francis Van Massenhove A la demande du DCpartement de Dtveloppement Rural MISEREOR (Aacbea) Mars 1997

LES GUILDlVERIES

Le travail qui suit a ktd dalis6, A la demande de :

MISERlEOR Dkprtment de Dkveloppernent Rural Postfach 1450 Momrstrasse, 9 D-52064 Aachen ALLEMAGNE tel. : 49 241 44 20 fax. : 49 24 144 21 88

en collaboration avec :

le GADRU Group d' Appui au Mveloppement Rural Dehas 65 Impasse Basilic no 10 Port-au-Prince HAITI (WI) tel. + fax. : 509 460 599 (respnsablt : M. Jean-Marie LOUIS ) avec Is collaboration parhculiere de : M. Marc LOUIS

M. Jerdme CHARLES

lw AECP Ies Ateliers-Ecoles de CAMP PERRIN B.P. 14 Les Cayes HAITI (WI) tel. + fax. : 509 860 152 (responsable : M. Jean SPRUMONT) avec la collaboration pwm'culitre de : M. Pierre B E G m

CODEART COopkration au DEveloppement de I ' ARTisanat Chevbrnont 1 5 4852 Hombourg BELGIQUE tel. : 32 87 78 59 fax. : 32 87 78 79 17 (responsable : M. Roger LOOZEN)

Francis VAN MASSEWHOVE Comet d'en haut, 30 7781 Houthem BELGIQUE tel. + fax. : 32 56 55 69 83+

Le prksent travail est le septieme fascicule d'une drie qui a comrne thkme cornrnun le probleme du dkboisement en HaTti.

- Aprks I'aper~u gknkral, chaque fascicule traite d'un sujet prticulier.

En voici la liste :

- fascicule no 1 : Aprqu gdn4raI

- fascicule no 2 : La cuisson des cassaves

- fascicde no 3 : lies restaurants populaires

- fascicule no 4 : La fabrication du rapadou

- faseicule no 5 : ~ e s bodangehes

- fascicule no 6 : Le riz btuvC

- fascicule no 7 : Les guildiveries

- fascicule no 8 : Les confitureries

GLOSSAIRE

BAGASSE

D E G R ~ ~ r i x : (note {( " Brix u)

GUILDIVERIE :

P.C.I.

: partie ligneuse residuelle de la canne a sucre apres en avoir extrait le jus.

alcool artisanal

p i d s de sucre en grammes (ou en kg) contenu dans I00 g (ou 100 kg)

atelier de fabrication d'alcool

: Pouvoir Calorifique Infdrieur H : quantite de chaleur degagee par la combustion d'une unite de combustible (lkg, 1 m3,, .)- recuNmtion de la chaleur de condensation de la vapeur d'eau contenue dans les fumees .

<{ dollar hal'tien )> - 1 $H = 5 gourdes - 1 $H E 10 FB - 1 $H z 1/3US$

( 1 ) La Sucrerie de Canne par Hugot ( 1987)

( 2 ) Dict ionnaire Encyclop5dique et Bibliographique de I 'Industrie et des Arts Industriels par LAMI (tome V) ( 1 885)

( 3 1 Les bases physico-chimiques de Ia distillation par GARAUDY J. { 1928)

AVANT-PROPOS 7

I . PRWCIPES GENERAUX DE LA FABRICATION D'ALCOOL (h partir & la canne a sucre) 11 Dtfinitions 21 Fermentation Alcoolique

1 ") Rappel sommaire des principes gkneraux 2') Fermentation A @r du jus de m e (914' brix) 3") Fermentation a @r de sirop de m e (a 40". .. 45' Brix) 4 O ) Dude de la fermentation 5") Mise en ceuvre de la fermentation

31 La Distillation 1 O) Rappel trks sommaire des principes gkndraux 2") Mkthodes de Distillation

a) la distillation discontinue b) la distillation continue c) cornparaison

1I.COMPARAlSONDE DE DEUX GUILDIVERIES ARTISANALES 1. UNE GUILDIVEEUE FONCTEONNANT A LA BAGASSE

-1 .Situation Ipropriktaire -2.Descripti on gdnerale -3 .Mtthode!mode ofintoire -4.Mesures -5.RQul tats &.Constatations -7,Donndes econom iques -8.Conclusions

2. W E GUILDIVERIE FONCTIONNANT Al! BOIS -1 .Situation'propriktaire -2.Description genkrale -3.MCthode- mode oHratoire -4,Mesures -5.Resultats -6.Constataions -7.Domees economiques -8.Conclusions

ANNEXE 1 : Esemple d'appareil continu : l'appateil{< EGROT >> 38

ANNEXE 2 : Verification de la rentabilite de I'achat d'un moulin d canne pour 40 uns guildiverie au bois voulant se reconvertir a la bagasse

ANNEXE 3 : Les courbes de distillation pour le mdange eau-a1cool ethylique 42

ANNEXE 4 : Potzntialite de consommation d'knergie tres riduite dans un processus d t distillation d'alcool 45

AVANT - PROPOS

Ce rapport n'est pas complet. I1 ne fait que cornparer dew types de combustibles : le bois et la bagasse, sans entrer dans les dCtaiIs de la fabrication de l'alcool, matiere vaste et cornplexe d'ailleurs.

Cette Ctude technique ddtaillk n'a pas pu etre rkaliste, finite de temps et d'appareils de mesure adkquats.

I1 serait souhaitable de refaire une dude technique compI&e afin de bitn comprendre toutes les sources de pertes thenniques et cerner tous les problkmes de production (quantite et qualie) et ainsi pouvoir faire des propositions techno!ogiques en connaissance de cause.

partir de la came a sucre)

L'alcoorn&tre de Gay-Lussac ou aIcoorn&tre centksimal est un ariomktre dont la graduation est Qviskc en 1 00 degrks.

Chaque division ou degre reprksente d'alcool pur.

Ex : l'alcoom&tre marquant 45 degrds, indique 45 volumes d'dcool pour 100 volumes de melange eau plus alcool.

.Remarsue : la graduation do l'instrumenr a 6td faite A la tempkrature de 15°C; la l shre de toute mesure faite a une autre temperature necessitera m e correction d'aprks la formule suivante :

X : richesse rkelle en alcoo1 C : richesse lue t : temperature en degres Celsius au-dessus de 15°C.

a 28°C par ex : X - C - 5,2 &grks G-L.

L'alcoombre est un areornhe plus ancien (et moins prkcis) que l'alcaornktre Gay- Lussac. Nkanmoins, il est encore utilise en Hai'ti.

L'alcoomBtre de Beaum6 esr aussi parfois utilisi en HaTti.

Voici la table des correspondances entre - les degres Gay-Lussac - les degrbs Cartier - les degrCs Beaume

DEGECES LUS I PODS Sur I'instrument I spkifiques

Pksc-liqueurs 1 Pese-esprits 1 Alcoometre I L'opkration de I de I de I etant faite

Beaumt I Cartier I Gay-Lussac I a + I So cent. ------

1 "). Ramel somrnaire des orincipes abneraux La fermentation se fait :

- soitapdrdejusdecanne - soit a partir de sirop de canne (r140°. . . 4 5 O Brix)

La fermentation est realis6e par des cr ferments )), <( p1antes >} monocellutaires de la famille des champignons. Le ferment alcoolique le plus important est la levure de biere. Dans des conditions optirnales de t-ua-, ces ferments se reproduisent, A l'abri de t'air (rbction cr anakrobie), en se nourrissant du sucre prhsent dans le jus de canne. 11s pruduisent ainsi de l'alcool Cthvliaue (C2H5-OH) et du e;az carbonique (COz), pour l'essentiel, et d'autres substances pour le surplus: telles que d'autres alcooIs, de la glydrine (CHzOH - CHOH - CH20H) etc.. . Cette transformation est I egerement exotherrnique.

En theorie, selon les experiences de Pasteur, 100 grammes de sucre (de canne) se decomposent, par fermentation, en : - 5 1 , I 1 g d'alcool ethylique pour l'essentiel + a u k s alcools

- 49,42 g de gaz carbonique - 3,16 g de glyckrine - 1 $7 g de matitres diverses (cellulose, graisse, . . . )

Soit, en volume. 64 L d'alcool pour 100 kg de sucre, la densite de I'alcooI &ant 0'79.

Mais, en pratique. on ne doit pas es@r retirer plus de 58 L dTa)cool pur par 100 kg d t sucre, soit 46 kg d 'alcool pur.

Pour ce qui est des conditions optimala, les ouvrages s@cialiks citent :

a) idealement, une temMrature comprise entre 25 et 30 " C b) un dosage d'eau pouvant allerjusqu'a 15 g d'eau par gramme de Ievure c ) une quantitk de levure necessaire dans le rapport 2,5 a 3 du p i d s de sucre

A noter, que dans le jus de w e , b l e m de nouvelle formation suffit mur entretenir presqu'indkfiniment la fermentation du nouveau jus.

i

11 y a donc 14 grammes de sucre pour 86 g r m e s d'eau, soit un rapport adsucre dgal A 6,l. On est loin des dosages d'eau citds ci-avant. Si on veut activer la fermentation, il faudrait donc rallonger le jus de came avec de I'eau; cependant, en railongeant le j us en eau, le degre d'alcool obtenu lors d'une premiere distillation sera pIus faible car davantage d'eau s 'bvaporera avec I'alcoul (voir ci-apks distillation).

3") F)) Dans ce cas, la quantite d'eau rksiduelle est insuffisante pour permenre la fermentation. En effet, fes ouvrages sur la conservation des aliments par sucrage prkisent que, pour me concentration de 40 Oh de sucre, I'activitt des ferments est annihdke. Pour qu'il puisse fennenter, i i faudra ajouter de l'eau a ce simp pour le porter a un dosage d'eau de I'ordre de celui du jus de came c-id a 14" Brix, autrement dit une multiplication du volume du sirop par un nombre ~ompris entre 3 et 4.

En effet : soit- 100 kg de sirop a 40" Brix (dmsitt : I , 17) - Le volume est donc 85 L - Ce sirop contient 40 kg de sucre et 60 kg d'eau - Pour porter le rapport eaulsucre d 6,1, it faut ajouter :

(40 X 6,l - 60 ) = 184 kg d'eau.

- le volume total est donc, apds ajout de I'eau : 269 L - le volume du sirop a donc kt& rnultiplik par 269185 = 3,16.

4") Duree de la fermentation

En theorie, dans de bomes conditions de ternpkrature, de dosage de levure et d'eau : 1 1 2 jours.

En pratique, dans les installations etudiees ci-apds : 7 a 8 jours.

Le principe est le suivant : une cuve (= i( le pied de cuve >>) ou subsiste '/1 environ d'une fermentation en cours, est remplie de jus frais. La fermentation dCmarre tks vite car le pied de cuve contient les ferments ntcessaires. Cette fermentation qui s'hit dkvelop*e dans le pied de cuve se communique au jus nouveau. Le jus fermentant bouillonne puisqu'il y a degagement de gaz cabnique. La ternp6mture monte lhg&rement puisque la transformation du sucre en alcool est ( faiblement) exothermi que. Avant la fin de la fermentation, 1/4 de cuve est prdlevk pour cker le pied d'une autre cuve A mettre en fermentation et ainsi de suite.. .

LES DEG&S D'ALCOOL ET DE SUCRE ~ S I D U E L (eventueIlement) CONTENUS DANS LE JUS EN FIN DE FERMENTATION WONT PAS PU ~ T R E MESU&S (voir avant-propos) DANS LES DEUX INSTALLATIONS ANALYSEES CI-AP&S.

Cependant, en regard des chiffres citds ci-avant dans le rappel des principes gkn4rawc, on peut penser que du jus de came a 14" Brix peut contenir, apres fermentation, juqu'A 8,5 de@s d'alml.

En effet : . 100 kg de jus a 14" Brix contiem 14 kg de sucre . le volume vsut 95 L Ces 14 kg de sucre peuvent nous donner, en L, :

58X 14 = 8,1 Ld'alcool 100

Le degre d'alcool potentiel est donc : = 8,5 degres d'alcool. 95

= La distillation est la separation d'un corps volatil par vaporisation d'abord, et, par condensation ensuite, d'un ou plusieurs autres Iiquides non volatils ou moins volatils que le premier.

= En rkalitk, les phdnom+nes qui se manifestent pendant cette oNration sont bien plus coinplexes qu'ils ne le paraissent de prime abord (surtout si les liquides sont tous irolatils comme I'eau et l'alcoof).

Retenons, sans entrer dans les details, que :

a) lorsque deux liquides de dissolvent I'un dans I'autre (exemple . l'eau et l'alcool), le point d'ibullition de leur melange est gdneralernent intermediaire entre celui des deux liquides purs et dkpend de la composition du mtlange.

Application : L'alcool Cthylique bout A 7 8 O C A Ia pression atrnosphkrique et I'eau bout a 100" C h la pression amosph~rique. Darts un mBmge. d'eau et d'alcool que l'on dlevc en tcm*rature, le point d7ebullition est au debut de la chauffe. En effet, le mdlange contient plus d'alcool. Au fur et a mesure que l'alcool disparait de la solution, le point d'Cbullition remonte et tend vers 100" C.

b) Iorsqu'on &eve un liquide pur en ternfiratme : Sa vaporisation commence bien avant le p i n t d'kbullition et I'intensitt de cettc vaporisation kvolue (exponentiellement) d'autant plus qu'elle approche de cc point d'kbullition. Ilks lors, dans un mClange de deux liquides volatils, lcs & liquides s'dvaporent; l'intensiti de lew evaporation respective dkpendant de leur ecart de temphture par rapport A Ieur point d76bullition. Et vice vcrsa, lors du refroidissernent de la vapeur et de sa recondensation.

Application : Si on met en ebullition un mtlange d'alcool et d'eau contenant par exemple 50 % d'alcool, aux premiers moments de la &stiflation, la vapeur produite aura une tempdrature de 83' C environ et ~ontiendra 80 parties d'alcool pour 20 parties d'eau. Cette vapeur sera donc beaucoup plus riche que le liquide qui I'a produite. Si maintenant, on fait subir A cette vapeur a 83' tm refroidissement lleger tel que la tern$rature de 1a vapeur n n 80" C (point d'Cbutlition du melange 80 % d'alcool), une partie de cette vapeur se condensera, et la partie condensk sera composke surtout de la fraction la rnoins volatile ,du melange, g-a-d I'eau. Aprks cette premikre condensation partielle, la vapeur sera enrichie et son titre sera eleve de 85' a 93" (G-L). Cette premiere condensation partielle s'appellc (( LA RECTIFICATION M. Le liquide moins volatil (I'eau ici) retome, genedement par gravitt, dans le mklange initial.

I1 est clair que I'opdration de distillation cornprend me seconde condensation (complke) oh la tem@rature descend jusqu'a la temphture de condensation, 78" ici, du liquide le plus volatil ( l'alcool ici) afin de rkcup5rer ce liquide plus le residu de l'autre liquide (1 'eau ici).

Un refroidissement final remet ce dernier mtlange a une temNratrrre proche de la tempkrature arnbirtnte.

A titre complkmentaire, une analyse des cc courbes de distillation H est effectuee en annexe 3.

C'est la plus simple a mettre en aeuvre. C'est celle qui est utili& fwuemment par les artisans haitiens.

Le jus ferment& est d'abord amen6 dans une cuve (1) a p p k << chaufkvin N, ou il est stock& (voir dessin ci-aprhs). Dans cette cuve passe un serpentin dans lquel circule l'atcool distillt. Cet alcool s'y refroidit donc en prkhauffant le jus ferment& Cette cuve s chauffe-vin u est install& en surplornb par rapport A I'alambic (2) dont el le a la m8me contenance et y est reli4e par une tuyauterie rnunie d'une vanne (3). L'alambic est chauffk soit directement par la chaleur d'un feu nu d'un four (4) dans lequel il est enmtrk, soit, indirectement, par ~hauffage a la vapeur, la chaudiere &ant alars pla& a distance. Cet aIambic est smontd d'un chapiteau (5) muni de chicanes dont le rdle est d'emeher le liquide en Cbullition de monter dans les tuyautenes. Cet alambic est muni d'une vame de vidange (10). La vapeur d'alcool (et d'eau rksiduelle) son du chapiteau par une tuyauterie et entre dans un premier fectificateur (6) (a refroidissement par air) facultatif (il n'existe pas sur toutes les installations), entre dans le serpentin d'un second rectificateur (7) a eau, passe ensuite dans le serpentin d'un condensateur (8) oh I'alcool (le clairin) se condense puis, enfin, traverse le seqxntin du << chauffe-vin 1) ( 1 ) ci-avant, pour Ctre recueill i dans un tonneau (9) A la sortie . A chaque fin de cycle, la solution rksiduetle, appautie de son Jcool, i( LA W A S S E n ou le r{ TIT0 H (en chle), est vidk de celui-ci dans me cuve en contrebas par la vanne de vidange (lo), puis I'alambic est rempli ii nouveau & partir de la cuve <{ chauffe-vin )j par ia vanne (3). Le four (4) est alors rkactive et le cycle reprend : chauffage de la nouvelle solution, vaporisation progressive de I'aImol, condensation puis recueil de celui-ci dans un tonneau (9).

A la sortie du (( chauffe-vin D, I'alcool passe sur un alwomktre (1 1). Au debut du cycle, la teneur en alcool du clairin est klevee, de l'ordre de 80" G-L au debut (attention : degres b; voir corrections 4 I), et proche de 0" G-L B la fin du cycle, en premier passage, c-bd que le jus dans l'alambic est pratiquement tpuisd de son alcool. Ce clairin de premier passage a donc me teneur en alcool comprise entre 80" et 0" G-L. Le degrk rnoyen d'alcool recueilli n'a malheureusement pas ete mesure. Cependant, le degr6 d'alcool du clairin vendu en Hai'ti est de l'ordre dt 40". . .45"GL.

Si I'on dksire un clairin plus fort, il sufit de repasser une seconde fois le clairin de premier passage dans l'installation.

Remaraue : Au &but de chaque cycle de distillation hscontinue, avec l'alcool, sont Cgalement distill& des praduits plus volatils que l'alcuol ethylique tels que des aldkhydes divems, des &hers et d'autres substances non daerminkes. A la fin de chaque cycle de la distillation discontinue, des produits moins volatils que l'alcool Cthylique sont alors Cgalement djstilles, tels que I'alcool amylique, l'alcool propylique et l'alcool butylique. Ces substances peuvent Stre plus ou moins toxiques selon leur titre dans l'alcml.

I1 est donc recommand4 .de ne pas conserver le dCbut et la fin d'une distillation discontinue.

La distillation continue ne presente pas cet inconvenient.

b) La distillation continue

1 - i n t r o d u c t i o n La distillation dscontinue, si elle est simple, a a m e inconvknient de

necessi ter la vaporisation de quanti 16s non ned i g e z o n c sum1 us de consommation inutiIe de En outre, elle prisente I'inconvinient de toxicit6 de dkbut et de fin de distillation. Et, troisieme inconvhent, Ies pertes de temps et d'dnergie sont inkvitables a chaque &but et fin de cycle.

2 - p r i n c i p e L'industrie a donc cherchk A enrichir le clairin en perdant le moins de

temps possible et en d k ~ n s a n t le moins possible de combustible d'une part et d'autre part a fabriquer un clairin sans risque de toxicite. Des a~pareils ii colonnc. contenant des plateaux perforis, ont ainsi ete construits.(voir dessin). Oans ces appareils, dits )}a Qstillation fractiomke H, le jus fementk, riche en alcool, @netre par le had en &bit continu et descend de plateau en plateau en s'appauvrissant en alcool; la vapeur d'alcool circule h contresens en s'eruichissant en alcool et en baissant en ternfiratwe au fur et h mesure qu'elle monte de plateau en platau et rencorrtre du jus de plus en plus rick en alcool.

COLONNE A PLATEAUX

vapcur enrichic en corps vdatil

niveau n

ternplm~ure 1'

liquide T ' < T descendant

T

liquide enrichi en corpf moins valrtil

les vaptun acendantes barbotenr dans fe liquide circuhn: ronrre-couranr'

I,,e jus (ou cr vinasse H) compl&emcnt appauvri de son alcool sort en bas de la colonne et la vapeur d'alcool d richesse constante sort par le hut.

c) Cornparaison

Dans une Ctude plus appmfondie que la prisente etude ( voir avant propos p. 7 ), 11 faudrait etablir les bilans cornparatifs des appareils discontinus et continus, rant au point de tue energe mnsornrnk qu'au point de vue quaiitk de la production et rapidite de cette production.

On peut d'ores et dkjA avoir une idCe des diffdrences de puissances utiles mises en jeu entre les modes continus et discontinus en cornparant les puissances utiles des deux installations analysees ci-apres . La puismce utile de la premiZre installation (celle fonctionnant h la bagasse) a C t e etablie au &but d'un cycle; c' est cefle qu'eHe aurait si I 'installation ktait continue, puisque le degrk d'alcool produit est Cleve. Elle est nettement plus faible (environ trois fois plus faible) que la puissance utile moyenne, suf 17enti2r& du cycle, de I'autre installation pour une production journalikre de cIairin du m tme ordre de grandeur :(voir tableau corn par atif en annexe2) la production journaliere de la premiere installation , celle fonctionnant a la bagasse, vaut 213 de la production journaliere de la seconde.

41. COMPARAISON DE DEUX GUttDWERIES ARTlSANALE% (Production diacontinne)

. UNE GUUDIWRE FONC3;TONNAANT A XU9 BAGASSE

L'installation est sise A Gressier (Lkogane). La proprihire est Mme G6md Cklestin, Elle $re 6gdement la production de son installation. Quatom persomes, d w e s en deux &pipes (me de nuit, me de jour) travaillent dans cek installation.

-2.) k c r i ~ i i o n tXn6"rrle L'installation, de type discontinu, a t installbe dam un hangar- (voir principe au 4 I- 312').

L'abbic en c u i m est chauffB ici $ la vapeur. La production de vapew est Mis6e dam une chaudikre & bagasse hstalIBe ot l'extkrieur du b&henrt.. (voir photo)

. A," - -

1 . ' . . *

La pmpri6taire utilise directanent la came A sacre wmme mati& premi&re. Le jw est donc extrait de la came A I'expIoitation-meme ( voir photo ci-aprks : le moulin h came]. A noter que 1e moulin utiiisd et sa maintenance semblent corrects. L'axtmction du jus est donc satisfaisante. La bagasse est &u@& et mise A *her au solei1 (8 jam) pour etre bd& dolns la chaudib par la suite. Catte installation est compf Ctment autonome en combustible. 11 n'y a pas d'utilisation de bois compldmentaire, rndgre que I'instdlation ne comporte pmtiquement aucune isolation thermique et que le rendement de production de vapew pornit &re krieusement mkliod. (voir ci- ap&s : {{ rddtats >)),

IA chaudihre est me chaudi&re 9. vapeur vdcale A tdm de fumks.(le foyer est siw sous la zone de tubes) et les fumks passent dolns des tubes puis mt 6vac& par me chemi*. II n'y a wune rkupdmtion des comknsats. Par mnsBquent, c'est de l'eau h ide qui est conthueflmmt renowelte par pompage dans la chmdi&re au moyen d'une p o m p actiom& par la vapur e l l a h e . Aucun traitanent n'est apport6 l'eau. Dam ces cmditiotls (em col.ltinuellem&t mowelte et awun tmitment) , Ia corrosion est trhs forte et la durBe de vie de la chaudikre, des tuyautmies et de I'khangeur de l P W b i c est tds fortement dimha& par rapport a ce qu'elle paurrait m. De plus, le m e s'accmuk sur les surfaces d'khsnge & b c b u d i h et de I'dambic (a k wpeur n'est pas a &he >) et de l'eau ch&e de tartre est emport& vers l'dambic).

Le jus est mis P fkmenter dam des cwes aituees A 1'intMeur du hangar. 11 y a 12 cuves en bois de d d h e 2,5 m et hauteur 2 m,

LR hanpr a t w hangar fern6 dont les murs construits en parpaings sont ajowds. Les dimensions sont 15 m x 10 m environ, Le sol est en tern battue.

-3.) MCthodd mode opCmtoirc

(voir chapitre I)

a) -n Ici, 1e jus de came extrait est mis directement & fernenter dims des cuves en bois. Les transvasements son t faits a I'aide de seaux.

La distillation et la nicolte du elairin se font suivaut le procdde cc discontinu bb

d&rit ci-avant § I 3-2a.

Note : la distillerie fohonne jour et nuit. L'e-tion du jus au moulin se psse durant le jour.

a) D a t e : mesure effectke le lundi 27 jmvier 1997.

d d e : % hem poidsdujustraite: NON M E S U W L E ici poids de bagasse consommee : 30,s kg p i d s de condensats recueillis : 27 kg (en sortie du circuit de vapeur) poids d' a l c d produit : I 1 kg tempkrature de l'alcool : 29OC degk de l'alcool( C ) : 85O G-L au dkbut

( C ) : 83°G-La1afindelademi-heure

=> en moyenne 84 " G-L

et en tenant compte de la correction de ternpkrature ($1 1- lo)

(Xh?,, = 78 G-L (corrigk)

pression de vapeur a la chaudiere ( lw au manometre) 78 P.S.I., soit 5,s bars

A cette pression, la vapeur satude a une temphatme de 16 1°C.

tern@ratures (mesurkes par sonde thermorn&rique de contact)

(*) unc sonde de contact introduit toujours une emur de mesure systematique qu'il convient de corriger.

( I ) de Vapeur

j ZI ) d'Alcool

b

M, : masse d'alcool pw C, : chaleur massique de t 'dcool= 0,605 KcaVkg x OC La : chaleur latente de vaporisation de I'alcool = 20 8 Kcal/kg

masse d'eau pure C, . chaleur rnassique de l'eau - 1 kcaV kg x "C L, : chaleur latente de vaporisation de l'eau = 5 39 Kcalflcg ti: tempdrature initiale tf : temperature finale

Le volume d'alml a 78 " G-L vaut : u= 12,6 L 0,87 densit6

---

Endroi ts De

Mesures

Sortie de la chaudihre EnMe d'alambic

La masse dtalcool pur M, \,aut donc . 78 x 12,6 x 0,79 = 7,8 kg 100

La masse d'eau M, = 1 1 - 7,8 = 3,2 kg

Qut = 3,783 Kcal.

Mesures ("c)

121° 9 5 O

Mesures Corrigkes*

PC)

144" 111" 9 9 O

9 5 O 85' 8 I 0

- 29"

Sortie d'alambic 9 3 O (condensats)

Sortie d'alarnbic 90" Sortie de rectificateur Sortie condensatew Sortie de chauffe-vin

SO0 78"

Justification . Qut = 7.8 s 0.6i15 x1954)+7.8d08+3.2~(95-40~7.2%539 s

260+1622 cchauffage et k v a p t i m de l'alcml)+176+1725 (=chauffage CI ekaprat~rm de I'eau)=

=I 882+1!)?1

=I783 Kcal

= 1.349 x 30,5 = 41.145 Kcal

put = & Temps

= 3.783 075

= 7.566 Kcallh = 8.777 W

dlrendernent g l o b a l C n e r a t t i g u e (qd)

e l e n e r p i e t r a n s m i s e a la v a p e u r

Q\pp = M i o n , j x Cex (tf- ti) + M,& x Le

t, = chaleur latente d7evaporation(a la to de chaudiere) = 496 Kcal (a 1 6 1 OC) W,d =rnasse de vapeur condensee

Q\nr= 27 \; 1 ~ ( 1 4 4 - 2 8 ) + 27x496 = 1 6.524 Kcal

f) re n d e m e n t g l o b a l de ~ r o d u c t i a n de v a p c ~ r f q , , ~

Le rendement de production est le rapport du poids d'alcool absolu prduit sur le p i d s d'dcool absolu potentiellement productible (calculd A partir du poids de jus traitk).

Le poids de jus trait6 n'ayant pu &tre mesure ici, ce rapport n'a pas pu &tre calculk. Cependant, dtfaut, on se basera pour les calculs qui suivent sur le rendement de production &ab?i pour la sewn& installation ktudike ci-aprks (qd 2 80 YO).

LLe rendement de production de vapeur est assez moyen, pour une installation de production de vapeur.

Cela s'esplique par plusieurs raiwns :

1 "- la pone d'enfournement de chaudiere est toujours p d e ouverte.(Cela est pratiquement impossible de faire autrement car la bagasse est e n f o d e par petites quantites: toutes les d e w h trois minutes)

Cela entraine des derditions par rayonnement et convection vers l'avant et un important ex& d'air dans les f m k s qui p5naIise kvidemment Ic rendement de combustion.

2'- absence d ' i s c ~ r m i a u e de la chaudiere, des tuyauteries, dc l'alambic.. . ..

3 O - le condensat chaud n'est pas recycle.

4"- 17entartrage, vraisemblablernent generalise associe a la corrosion obligent a des temperatures anorrnalement devees dans la chaudiere ( 161 "3).

XLe rendement global Cnergetique du distillateur est &faible.

Cela s 'explique :

1 "- par I'absence d'isolation thermique.

2"- le debit de vapeur sortant a la tuyauterie d'4vacuation de condensats semble assez &lev& par rapport au (maigre) dkbit de condensats : ce qui est I'indice d'une pruduction de vapeur supefflue par rapport aux besoins &b. A rernorrquer qu'il n'y a pas de purgeur de condensats la sortie du tube d'tvacuation de condensats.

3"- peut&e par des mauvais redages des temeratures de rectification, par exemple (???); ceci n'a pas pu &e vbrifid.

4"- sans doute aussi a cause du tartre s'accumulant sur les surfaces dyechange de I'alambic. Ceci n'a pas pu Etre vbrifik

b) Remarques

1 . les mesures ont etk effectuees au dkbut d'un cycle (voir 8 1-3 -- 2 -a), lorsque la production d'alcool etait & (79 " G-L), par conskquent, dans les meilleures conditions de product ion.

2. les mesures ont kte prises en regime ktabli. En rhlitd, tous les rendements calculCs sont plus bas car, a la fin de chaque cycle de production, il faut vider I'alambic et le remplir par du jus h i s .

I1 est clair que le systerne discontinu entraine :

des pertes d'energie au dkbut de chrtque cycle puisqu'il fallt ({ recharger 1) en calories toutes les pmies inertes de l'installation. (les parois de I'alambic, de la chaudiere, des tuyauteries, etc.. . ..) des consommations d'knergie inutiles dues a I'Cvapration exagiree de I'eau au fur et a mesure que la concentration d'alcool dans le jus de I'alambic diminue, inconvenient que les systems continus n'ont pas.

a ) p r i x de r e v i e n t (base = une journke de travail)

-

( 1 ) Calcul du tonnage de canne trait& par jour :

bases : par tonne de came traitde :

.- Note

( 1 ) ( 2 )

--

Canne a sucre Main-d'~uvre Arnortissement du

Materiel Divers

- la production de jus (a 14" Brix) est estimk A 600 kg, soit 560 L de jus. - La production theorique maximale de claitin (a 40. .45*G-L) vaut donc :

SJ x6OO x L= 122 Lltonnedecanne 100 Q,4

(rappel : production de 8,l L d'alcool absolu par 100 kg de jus a 14" Brix-voir§I-2-5O)

- cependam, en se basant sur le rendement de production calcule pour la ssconde installation, soit 80% , il faut corriger les chifhs :

Coirt (ou vitleur) en $H

136,4 100 ?

? Total

production de clairin par tonne de canne : 1 22x0780=97,6 Lltonne de canne production de clairin par L de jus trait& : 0,22~0,80=0,18LL dc jus traite.

.

Soit en % du Prix de Vente

8,5 % 6 2 %

?

7 14,7 % + 7

la proprietaire n'a pas donne les chiffres de production journaliere.

A defaut, on se basera sur une estimation : 1 1 kg d'alcool ( B 78 " G-L) sont produits par demi-heure ( voir mesure § 4), soit 12,6 L (78 * G-L) par demi-heure, wit 25,2 LA l'heure.

Cette production horaire en volume pea &re consid&e comme i peu prks constante (rnais pas constante en titre),le graphique ktabli pour la seconde installation (voir p.32) le montre. Comme la moyenne du titre d'alcool sera comprise entre 40' et 45" G-L, (voir 5 1-3- 2-a). On peut donc estirner que le volume journalier d'alcool produit (au titre de 40.. -45" G-L) vaut :

tonnage de came trait& par jour : 605 = 6,2 T de canneljow - 97,6

Soit : d 22 $H la tonne, une valeur joumaliere de 136,4 $H

a) salarik : 10 travailleurs de jour 4 travailleurs de nuit

salaire total journalier : ( 5 x 13)+ 10= 75 $H

25 $H Cestimation)

Total : 1 OOSH

c ) p r i x de v e n t e

Le dairin (A 40 O... 45' G-L) est vendu B 10 $Wgallon (1 US gallon = 3,785 L)

soit : Z,HS3&

Soit, pour une journke de travail ( voir ci-dessus) :

2,64 x 605 = 1.597 %H (estimations)

-8.) Conclusions

a] Cene installation est m e n bagasse, malgre le fait que les rendements knerge tiques soient relativement rnkdiocres.

Ces rendernents sont ameliorrtbles. Cependmt, compte tenu de l'autonomie existante en bagasse, la motivation d'amCliomtion n'est pas trks grande.

Ameliorations envisages bles :

1 - isolation thermique de toute I'installation

2- installation au mhirnum d'un purgeur de condensats a la sortie du tube d' ivacuation de condensats

3- rec!.clage des condensats chauds

4- detartrage de toute 1' installation (au besoin remplacement des tuyauteries)

5- mise en place d'un sas d'enfoumement a I'entree de la chaudikre, avec pone basculant vers I'interieur (voir dessin ci-aprer)

6- extraction amkliorke du jus de came par un second modin (voir fascicule 4 m e x e 1) et donc shhage plus poussk de la bagasse.

En outre, il est certain que travailler avec une chaudiere ii vapeur, surtout si l'installation de vapew est sous-@ui@e, ma1 entretenue et ma1 isolke thermiquement, pdnal ise le rendement global Cnergdtique.

Travailler avec un four directement a flamme nue sous l'alambic supprime des sources intermediaires de pertes de chaleur . Cependant, utiliser la bagasse necessite de la place devant le four; ce qui n'est pas possible dans le hangar tel qu'il est.

La solution serait de concevoir un four-dambic dont l'entree d'enfoumement est situCe a l'extkrieur du hangar ( entrte d'enfournement equi*e d'un sas avec porte comme au dessin ci-dessus).

A ce four-alambic circulaire, pourtaient etre appliquees toutes (ou en partie), les propositions d'ameliorations faites pour les fours circulaires A rapadou (voir fascicule n04 - annexes 2 et 3 ) il ssvoir : - four cylindrique

- pr&chauffage de I'air primaire et de I'air secondaire - recyclage partiel des f d e s chaudes - ailettes fixkes sous I'rtlambic - sss d'enfournement de la bagasse - eventuellement, r8cuNration partielk de la chaieur des fumCes pour secher

la bagasse.

Pour tenniner, rappelons ce qui a kt4 dit au § 1 -2-2"-b , au sujet des avantages d'une installation continue.

Degre d'alcwl constant et riche, donc tvaporation d'eau reduite Surtout suppression des riwues de toxicitt. si les ddbut et fm de distillation de chaque cycle ne sont pas tlimines Pertes d'dnergie a chaque cycle dues a I'inertie thermique des composants, supprimkes Pertes de temps a chaque cycle.

Une installation continue pour petites exploitations est proposee en annexe I .

2 O ) R e n d e m e n t de p r o d u c t i o n . : 11n'apaspuStremesure.

Cependant, i l est certain qu'une extraction encore plus poussee du jus de came ne peut qu'amkliorer la production. 11 a ddja kte demontrk (voir fascicule 4, annexe 1 ) au'un second moulin serait vite amorti.

En effet, un second moulin permet une augmentation de l'extraction de jus dc 7 a 8 %, donc une augmentation du sucre a bsolu de I'ordre de 13 96, donc une augmentation de I'alcool du m6me ordre de grandeur.

En supposant une production annuelle d'dcool de 150.000 L (a 40.. .45" G-L), par exemple, l'augmentation annuelle de 13 % de production correspond a 19.500 L soit

51.480 $H Ian.

Sur base de ce gain, UN SECOND MOULN EST AMORTI EN MOTNS D'LW AN

I1 est compIcse a rkaliser. 11 newssite des moyens importants d'analpes chimiques et physiques . Ds ce fait, il n'a pas pu &re ktabli.

Rappel : voir la remarque faite a ce sujet au 6 1 -3 - 2 -a.

-1. Situation / ProprWaire

L'installation est sise A Eogme. Le pmpribtaire est M. Maxem Christian. I1 exploite teui-m2me son installation et , jmfois aussi, Ira loue h d'autres personnes.

L'installation, de type discontinu (voir princi p 5 I -3-24) est install& clans un hangar ouvert.

Ici, la matitre premikre n'est Pas le jus de w e mais bien du simp de canne h 40°.. ... 4 9 Brix.

L'exploitant, ne disposmt pas de c m e s $ sucre Mches, se voit oblig4 d'acheter le jus de c a n e gbnhlement A l'ext6rieur de Uogane. Mais, Ie jus de c m e ne se conservant pas, (fermentation spontanke) il doit l'acheter sous forme de siror, qui, lui, se conserve. LR &but de la fermentation est ainsi rdgiable h volontb, par simple adjonc tion d'eau.

L'exploitant ne dispose donc pas de bagasse c o m e combustible. 11 utilise du bois qu" doit acheter. 4

Le four est install4 ~ ~ m e n t sous l'alambic (voir dessin § T -3-2-a). Ce four est bien dvidemment muni d'une chemide.

C o m e pour la premiere installation, le jus st m i s A fernenter dam des cuves en bois. Une partie de ces cuves se trouvent d l'extkrieur du hangar en surplomb par rapport au c-e-vin et relikes 51 celui-ci par des goulottes, ce qui pernet un mplissage rapide du chauffe-vin par simple p v i t t . Ceci pmet de ne pas perdre de temps entre les deux cycles. Le remplissage pdliminaire de ces cuves se fait, lui, par mtlx.

Le hangar est ouvert sur un c&tk (le c6td ou il y a les cuves en bois pour 1 'alimentation), fern6 par des prois de tdles sur les autres ~ 6 t h ~ . Le sol est en Eerre battue.

-3. Mbthode I Mode operatoire

a) F e r m e n t a t i o n Le simp est allongk d'eau et aussi du residu liquide de distillations prkkdentes (la vinasse). A quatre volumes de sirop sont rajoutes (d'aprks enquzte) :

5 volumes d'eau 8 volumes de vinasse

Le volume de simp serait donc dlonge h 4,25 fois son volume initial (ce qui semble beaucoup en cornparaison des prdvisions faites au 8 I -2-3'). A remarquer que, ne connaissant pas le degrk rhsiduel d'alcooi ni le degrk de sucre residue1 dans la vinasse, il est dificile de calculer exactement l'kquivalent en degre Brix de ce << jus H. Ce degrk d'alcool et de sucre rksiduel n'a pas pu &re mesure.

Si la vinasse ne contenait plus d'alcool, l'kpivalent en degce Brix vaudrait, pour un sirop a 45" Brix :

( 4 x 4 5 ) = 1 1 ,go Brix (1 3x 100)+(4x55)

Si, par contre, la vinasse contient un rdsidu d'alcooi et de sucre, 1'8quivalent en degre Brix du {< jus n, avec les melanges prkcitks, est domC par le tableau suivant :

Note : L'essai de calcul des rendements de production (voir 5 I1 -2-5-e) montre que le degre Brix dquivalent est supkrieur a 12'.

~~uivalent-r6sidu d'alcool et sucre ds vinasse De@ G - L

0 Z 2 3

Le jus est ensuite mis fennenter dans des cuves en bois.

~ ~ u i v a l e n t -degrd Brix du {( jus }}

Degrd Brix 11,8 12,6 13,4 14,2

b ) D i s t i l l a t i o n et r e c o l t e du c l a i r i n La distillation et la rkcolte du clairin se font suivant le procedd {( discontinu n, decrit ci-avant au 5 I - 3-2-a. Cette installation de distillation fonctionne quasi jour et nuit.

- 4. Mesures

a) d a t e : mesures effectubes le vendredi 3 1 janvier 1997.

b) m e s u r e s :

- dude : 1 cycle cornplet, soit ici 4 heures - volume de cc jus }} traitt : 1.059 L - p i d s du bois consornrnk : 152,5 kg - volume d'alcool produit : 153 L (voir graph. production

cumulk, ci-apres) - ternNrature d'alcool a la sortie du chauffe-vin : 40' - tempkrature ambiante : 25" - degk d'alcool :

(C 1 ) = 80" G-L (au debut) soit (XI) = 74O G-L (correction de tem+rature

volr 5 I -1-lo)

(Cz) =tend vers O0 G-L (B la fin) soit (X2) tend vers 0" G-L

L'evolution du degrd d'alcool dans le temps est reprksente pr le graphique ci-apks.

Le degrd d'alcool du tonneau de recdte n'a pas pu Etre mesurt. ~ k a r k o i n s , la rnoyenne du graphique ci-dessus iaut environ :

74+0 = 37" G-L --

- tempratures d'alcool (mesurees par sonde thennometrique de contact) :

I ( 1 ) ~ l c o o l - Mesures m u r e s corrigkes (*) 7 Endroit de Mesures ("C) "C) Sortie d'alambic 1 88 -t- (94 Sortie rectificateur Entrde condensateur

\ cvcle I I I

Sortie condensateur ( 2 ) du chau ffe-vin en fin de t

(*) une sonde de contact introduit toujours une erreur systematique qu'il convient de corriger.

88 82 66

a ) t n e r g i e utilerOut] (voir formule 9 11 -1 - 5 -a)

94 88

V, = 153 x 0,37 = 57 L dY6quivalent alcool pur a= 57 x 0,79 = 45 kg {< ({ ((

= +densite

+ Qut = 70.646 Kcal

j u s U f i c a U o ~ 1 :

gr- 57xO,605x(94-40)+57 dO%+96~(9440)+6x539

=1.862+[1.8% + 5.184+51.744=

Lhufi&-ap alcool cbuWvap eau

= 70 646 ha!

Qconsom = (PCI)hois x Mbois

= 3.000 x 152,5 = 457.500 Kcal

Put = Q&t Temps =70.646

4 =17.662 Kcalih = 20.487 W

1.e rendement de production est le rapport du poids d'alcool absolu produit sur le poids absolu potentiellement productible (catcult a partir du jus traitk).

- Le poids de (( jus )> traite a pu itre relevC (voir rnesures) mais ie degrb Brix de ce jus n'est pas vraiment connu puisqu'il a t t C dalisC a partir de melanges.

-6.-

t e rendement ~ l o b a l energhiaue est relativement mediocre.

Cela s'explique par plusieurs raisons :

lo] Le systeme discontinu . entraine :

des pertes d'energie au dkbut de chaque cycle puisqu'il fau? <I recharger >> en calories toutes les e e s inertes de l'installation (les parois du four, de l'alambic, etc .. .).

Des consommations d'tnergie indles dhs A I'tvaporation exagkrk de l'eau au fur et a mesure que la concentration d'alcool dans le jus de l'alarnbic diminue; inconvknient que les systkmes continus n'ont pas.

zO] L' entrke d' e n f o m e n t est toujours ouverte. Cela entraine des &perditions par rayomemat et convection vers 17avant et un important ex& d'air dans les fumkes qui phalise kvidemment le rendement de combust ion.

3 O ] Absence d'isolation hennique des tuyauteries, des rectificateurs.

4 O J Surface d'khange de chaleur fourlalambic assez reduite. k fond de I'aIambic, uniquement, est en contact avec la flamme.

a) P r i x de r e v i- base : l journke de travail

--! CoSt (ou valeur) 1 Soit en % du 1 Prix devente

1.196 49,3 ( 1 ) f Combustible (bois)

1 2,2 I ( 2 1 , Main-d'oeuvre 1-9 I ( 3 ) 1 I

( Calcul de la valeur de sirop traitee par jour :

Bases : - 6 cycles par jour - a 4 volumes de simp sont rajout&s :

- 5 volumes d'eau - 8 volumes de vinasse

- cela donne 1.059 L de {{ jus j) par cycle - prix d'achat du simp : 140 a I80 $WDrum ( I Drum _200 L)

r quanti te journaliere de simp : 1 . 0 5 9 ~ 4 x6=1.495Ldesirop

(4+5+8)

r coht total journalier du simp 1.495 x 0,8 = 1 . I96 $H

( 2 ) Calcul de la valeur du combustible util id par jour :

bases : - 6 cycles par jour - consommatton de boidcycle : 1 52,5 kglcycle - prix d'achat du bois : - 350 $H par camton soit t 0,75 m3

- soit 32,6 $Wm' - soit environ 0,06 $Hlkg

valeur : 152,5 x 6 x 0,06 = 543 %wjour

bases : - 6 cycles par jour; 40 cycles par semaine - I'exploitant travaille avec une tquipe de 3 personnes - le chef a un salaire de : 150 $Wsemaine - les deux autres personnes : 2~80SWsernaine

total : 3 10 $H/semaine soit: 7,75$Illcycle

vateur par jour : 6 x 7,75 = 46,5 $Wjour.

b ) P r i x de v e n t c

base : + prix de ventt: du clairin (voir 5 11-1-7-b) : 2,64 SWL 4 production journaliere de clairin : 153 L x 6 = 91 8 L

- 8. Conclusions

1 La part refative du coat de m a t h e (le simp) est &norme cornpark au cas de I'installation fonctionnant B la bagasse.

II La part relative du coat du combustible (le bois) est faible et, apparemrnent, n'incite pas aux investissements tconomiseurs de combustible. Cependant (on fera le calcd d'arnottissement en m e x e 2 ) on montre facilement que I'investissement suppldmentaire d'un modin it came est tr&s vite regagnd et par consiquent, UTILlSER COMME MATIERE PREMIERE LE SIROP PLUTOT QUE LA CANNE A SUCRE EST UN NON-SITS ECONOMIQUE.

La mison de ce non-sens ? I1 semblerait que la plupart des guildiveries soient installees dans la wne de LRogane et que la production de catme & sucre de cette zone soit insfisante pour alimenter ces guildiveries directement en jus de came a sucre. D'ou la nCcessit4 d'acheter hors de la zone et puisque Ie jus ne se conserve pas, il fad acheter du sirop.

A terme, les coits des guildiveries A bagasse &ant beaucoup plus faibles que les codts des guildiveries au h i s , ces dernieres risquent de tomber en faillite.

Ceci dit, ies propositions faites au sujet de la premikre installation peuvent +we renouvelees ici, c-&-d les propositions d'amtliorations faites pour Ies fours circufaires a mpadou.(voir fascicule 4 annexes 2 et 3 )

A savoir : - prichauffage de I'air wondaire a de I'air primaire - recyclage partiel dts f u m k chaudes A I'inttrieur du four - ailettes fixkes sous l'alambic - porte d'entree de four se ferrnant entre deux chargements en

combustible.

111 Le rendement de production : Compte tenu des incertitudes au sujet de sa valeur exacte, i I est difficife de tirer des conclusions .

IV Le wntrdle de la qualie : Voir conclusions 6 11-8.

V lnstatlation continue : Voir conclusions @ 11-8. Voir annexe 2 .

AMMEXE I

EXEMPLE D'APPAREIL CONTINU

L'appareil a Egrot n est un appareil continu convenant aux petites exploitations. 11 peut fonctionner aussi bien a feu nu qu'a la vapeur.

La chaudikre ou (4 alambic YY A est chauffke pat un serpentin de vapeur. La vapetia d'alcool (el d'eau) produite par l'ebullition du jus fermente contenu dans la chaudikre A arrive au bas de la coIonne B. Celle-ci cornporte des plateaux (cinq par exempfe), Chacun d'eux pork un grand nombre d'orifices, avec caloltes de barbotage K de FaibIe dimension (voir figure ci-apres). Le liquide arrive d'un plateau supkneur par 1 e tuyau a , parcourt dans le sens des fleches I'anneau exttrieur a-b , descend en c ef parcourt en sens inverse l'anneau c-d ; il suit de meme les quatre anneaux concentriques dispoes les uns en-dessous des autres comme le montre la m p e de I'appareil (dessin ci-dessus); enfin, arrivt au centre du plateau en o , ce liquide descend sur le plateau infkrieur, ou il recommence une circulation semblable.

Le jus ferrnente, charge en a1 cool, arrive d'wn reservoir superieut par Je tuyau V A la partie inferieure du chauffe-vin G , s'CFkve dans cet appareiI, s'y eehauffe en condensant partiel lement la partie la plus aqueuse des vapeurs afcooliques (dans la partie sup4rieure de ce chauffe-vin) qui circulent dans le serpentin, et arrive par le tuyau c sur le plateau supkrieur de la colonne B . Aprks avoir parcoum les cinq plateaux de cette colonne, i l s'kcoule dans la chaudiere et sort d' une fawon continue par IF siphon S , complezement kpuisi de son alcool. Les vapeurs alcooliques, sortant de la colonne B , traversent le rectificatcur D oh elks s'enrichissent ez anivent au serpentin du chauffe-vin, o i ~ elles s'enrichjssent encore davantage dam la partie supkrieure de ce chatrffe-vin puis arrivent dans la partie infkrieure du chauffe- vin oir el les SP condensent compl etement pour Ctre kvacukes par le bas du chauffe-vin. .4 l'aide des robinets 1, 2 . 3 on peut p d u e r la setrogadation dans la colonne et obrtenir a ~,olonre des 1-apeurs de richesse alcoolique plus ou rnoins grand%.

VERIFICATION DE LA RENI'ABILIT~? DE L'ACHAT D'UN MOULIN A C A W POUR ~TNE GUILDIVERZE AU BOIS DESIRANTS~E ~CONVERTIR A LA BAGASSE.

a) d m b U

1) production journalitre de clairin A 40 ... 45 * G-L (en L ) : 605 9 18

2) consommation journalitre de combustible : bagasse (kg) : 30,7 x 2 x 24 = 1.474 bois(kg): 152,5x6= 9 15

3) consommation journaliere de (t m a t h premiere >>

jusdecanneAsucre,a t4Brix(L) 3.472 soit, cannes ( T) 6,2

sirop(40 ... 45OBrix)(L) 1.495

b) c o m D a r R i $ o n ( base : tquivalent de 6,2 T de came trait&) (c-ad 1 joumCe.de travail de la guildiverie 4 bagasse)

rn unite de temps uours) 1 O,b6 chi& d'affaire ($El) 1.71 0 1.710 a deduire : - l'achat du jus ou du sirop:($H) - 145 - 789 - 644 - achat du combw~ibie : I SH) 0 - 36 - 36 - maina'muvre : ($H ( + 70

Bhnefice brut (SWj our) (non cornptes arnortissement.+taxes) 1.465 855 (6 10)

a ) g g a n n u e l ~ l Ideeu dde s i r o p (en supposant que l'atelier fonctionne 6 mois par an , par exemple)

b)=> L'ACHAT D'UN GROUPE MOULIN-MOTEUR c*) EST REGAGNE EN 2 4i MOIS.

* ) par ex : - un woulin type R5 cofit : 18.000 $H -unmoteur t5CV &t:

total : 28.000 EH

en effet : 28.000 = 0,2 annke 144.182

= 2,5 mois

ANNEXE 3

LES COURBES DE DISTILLATION POUR LE &LANGE EAU-ALCOOL ETHYLIQUE fbiblio~zraphie 3'1

1 ) Prbseniation des courbes

a) La courbe d'Ebullition (en trait plein)

Elle donne la tem@rature d'tbullition du melange eau-alcool en fonction de la concentration en dcool dans le liquide.

On remarque que cette courbe passe par un minimum de tempkrature. Ce minimum s'appelle le mint meotrope. Au point azdotrope, la concentration en alcml dans le liquide vaut 95 %. A ce point, la concentration en alcool dans le liquide est la m2me que la concentration en alcool dans la vapeur.

Elle donne la tempkature &ebullition du m6lange eau-a1cooI en fonction de la concentration en alcool dans la vawur.

On remarque que cette courbe passe elle aussi par un minimum. Ce minimum est le m2me que celui de la courbe d'4ullition : le point dotrope. (C'est une dvidence, puisqu'au point adotrope, les concentrations dans le liquide et dam la vapeur sont kgales )

c) CEnsemble des deux courbes s'appelle 1

a) Apks avoir point6 sur I'abscisse a ( p o a l c o o l 4 a n s n t ( I ) par exemple - 9 % d'alcool dans le m6lange liquide), la temHrature correspondante d'tbullition TI est lue sur I'ordonnke de tempkrature correspondant au point ( I ' ). En prolongeant l'horizontale passant par le point (1') jusqu'a la courbe de roste, on marque la point ( 1 "). L'abscisse du point (1 ') est la concentration d'alcool dans la vapeur.

bJ h r s d'une rectification. la tempkrature du mClange vamur est abaissk, d'une valeur AT1, represent& au diagramme.

En partant du p i n t (1 ") et en descendant de la valeur de ATI , on trouve le point (1 "'), dont l'absciss~ repn5sente la aouvelle concentration d'alcool dans la vapeur apks we premi&re rectification . Et ainsi de suite [ point (1") ] , s'il y a une seconde rectification.

Considtrons deux points de concentration diffdrente, dans le liquide.

Par exemple : le point 1 : concentration de 9 % environ (celle du jus ferment6 en &but & distillation)

: le point 2 : concentration plus faible (4% par exemple)

lo) que la concentration d'dcool dans la vapeur (donc dans le clairin), apks rectification(s) est plus grande lorsque la concenttation d'alcool est plus grande au depart dans le liquide. [point (2") a cornparer au p int (1 IV)].

2O) qu'il est impossible d'obtenir par distillation, une concenintion d'alcool d m s la vapeur 4onc dam le clairin- supirieure A la concentration azeotrope (95 % en alcool).

POUR MEMOIRE :

? I Anal vse des princiclaux Bchan~es-a- distillation

Pratiquement, tous les Cchangeurs de chaleur, dans un processus de distiflation, ont (( vis-a-vis complCmentaire M c-a-d que si un kchangeur donne doit ceder de la chaleur, il existe un autre Cchangeur ailleurs dans l'installation qui doit pwndre la meme quantite de chaleur et vice versa.

Examinons ces tchangeurs par ordre de puissance (voir dessin de principe ci-aprks) :

a) les 2 Cchangeurs complementaires les plus puissants sont : - I'almbic (1) oh il y a evaporation de l'alcool (+eau) - lecondenseur(2)ohilyacondensationdeI'aIcool(+eau)

Les quantites de chaleur mises en jeu dans chacun de ces Cchangeurs sont pratiquement egales et cornplCmentaires : - en (1) il faut iniecter de la chaleur dans le jus - en (2) il faut emaire l'kquivalent de la chaleur injectee en (1).

Le seul probleme est que les niveaux de temp6rature de ( 1 ) et (2) ne sont pas 1es mtmes, avec une tempkrature plus basse en (2) qu'en ( 1 ).

Dans I'industrie, il existe une machine qui resout tres bien ce g e m de probleme : C'EST LA POMPE A CHALEUR.

Vu que la difference de tempdrature entre I'alarnbic et le condensateur n'est pas escessivc ( 15' tout au plus), le taux de compression a realiser par Ie systkme de compression de la pomp a chaleur n'est pas trks eleve lui non plus.

Dans ces conditions, d'autres moyens moins onereux que les compresseurs mecaniqucs a vis ou a piston sont peut4tre utilisables. (exemple . pompe a chaleur a ejection de vapeur d'eau).

b) deux autres dchangeurs nettement moins puissant5 que les deux echangeurs citts ci- avant sont aussi complementaires ;

ce son1 : - le chauffe-vin (3) : ou le jus est prtchauffk avant son introduction dans I'alambic. - le refroidisseur (4) : oh I'alcool condense est refioidi avant sa collecte en tonneau.

Cette technique de rkcu&ration d'knergie est d6jA appliquke dans les installations exi stantes.

2) Bilan 6nerabtique / conclusions

Compte &nu du fait qu'il est possible de simplement transferer la chaleur d'un point a l'autre- d'une telle installation, il est theoriquement possible de ne consornrner que tks wu d'knergie, a condition de fonctionner en distillation continue.

Les echangeurs de chaleur existent dkj8 dans les installations existantes.

Le seul (gros) probl&me qui subsiste est la mise au point d'un systkme de compression du fluide caloporteur dans le circuit de pompe A chdeur, qui soit a la fois peu onkreux, fiable et d'un bon rendement energktique.