[Translate to Französisch:] Xylosekristalle

Du laboratoire au processus industriel

BMA étudie la cristallisation des substituts du sucre

En janvier 2019, l'entreprise finlandaise Fazer a annoncé la construction d'une installation de production du xylitol qui est un substitut du sucre. C'est dans ce contexte que nous avons rédigé une étude portant sur le comportement de cristallisation des solutions aqueuses à base de xylose ou de xylitol.

La pose de la première pierre de la nouvelle usine a eu lieu à Lahti juste à côté du propre moulin du groupe destiné à l'avoine. Les balles d'avoine provenant du moulin sont actuellement uniquement employées pour produire de l'énergie ; elles doivent toutefois servir à l'avenir de matières premières dans le procédé à la fois innovant et exceptionnel développé par Fazer pour produire du xylitol.

Plusieurs étapes différentes sont nécessaires pour extraire tout d'abord du xylose à partir des balles d'avoine, avant de produire du xylitol en poursuivant le processus. L'une des étapes consiste à cristalliser les deux sucres à partir de solutions aqueuses, une fois que celles-ci ont quitté le processus initial.

Une étude réalisée à la demande de Fazer

En raison de l'emploi des balles d'avoine comme nouvelle source de matières premières, les solutions à cristalliser possèdent une composition spécifique dont il a fallu juger l'effet sur le processus de cristallisation. Au début de l'année 2019, Fazer a donc demandé à BMA d'étudier le comportement de cristallisation des solutions aqueuses à base de xylose et de xylitol.

Ces deux sucres possèdent également des propriétés physico-chimiques différentes en raison de leur structure chimique différente. La composition spécifique des solutions aqueuses entraîne des solubilités spécifiques, ainsi qu'une croissance caractéristique des cristaux avec différents rendements, tailles et formes. Il a fallu vérifier ou déterminer les propriétés des matières pour concevoir les processus de cristallisation et les appareils. Cela a nécessité une procédure spécifique lors des recherches.

BMA a recueilli des données précises

Les informations relatives à la solubilité sont essentielles à la réalisation des essais de cristallisation. La méthode développée par BMA permet de recueillir des données très précises sur la solubilité en fonction de la pureté, de la teneur en matière sèche et de la température des solutions techniques fournies. Ces recherches ont permis de définir les paramètres du processus qui conviennent à la cristallisation.

Lors des essais de cristallisation, l'étude a porté aussi bien sur la cristallisation par évaporation que sur celle par refroidissement ; la variation des paramètres du processus a permis de déterminer leurs effets sur la teneur en cristaux, le rendement et la faisabilité technique. Les propriétés importantes telles que la densité, la viscosité et l'élévation du point d'ébullition sont nécessaires entre autres pour calculer les processus de transfert de chaleur lors de la conception des appareils ; elles ont été déterminées pour les solutions et les suspensions cristallines en fonction de différents facteurs comme la température, la pureté, la teneur en matière sèche et le cas échéant la teneur en cristaux.

Suspension cristalline au début de la phase de croissance des cristaux…
et en poursuivant le processus de cristallisation

Pour évaluer les cristaux, la phase liquide (eau mère) a été séparée de la suspension cristalline (massecuite) à l’aide d'une centrifugeuse. Les cristaux obtenus ont ensuite été utilisés pour des essais de séchage, afin de vérifier la conception du sécheur et de déterminer les paramètres du séchage.

 

Propriétés morphologiques des cristaux de xylose au cours de la phase de croissance des cristaux

Des impulsions servant à la mise en œuvre technique

Les résultats de ces recherches ont été discutés de manière intensive avec Fazer, afin de définir ensuite les conditions du processus pour mettre en œuvre les processus de cristallisation d'un point de vue technique. Cela nous a permis de proposer des appareils modifiés à partir de la gamme BMA. Au cours de l'été 2019, BMA a reçu la commande portant sur la livraison, le montage et la mise en service des équipements de cristallisation par évaporation et par refroidissement du xylose et du xylitol, ainsi que sur la livraison d'une installation de séchage destinée aux produits cristallins.

En appliquant des méthodes d'étude spécifiques, BMA est donc en mesure d'évaluer le comportement de cristallisation des différents sucres, de recommander des variantes pour le processus technique, de concevoir en conséquence des appareils et des équipements et d'adapter ceux-ci aux particularités des différents produits.

Xylitol

  • Le xylitol, également appelé sucre de bois, est présent en quantité réduite dans certaines variétés de fruits et de légumes et doit être bientôt produit en Finlande par la société Fazer à partir de balles d'avoine. Ce sucre alcool est surtout utilisé comme substitut du sucre dans l'industrie agro-alimentaire en raison de ses propriétés spécifiques (il est non cariogène et possède environ 40 % de calories en moins par rapport au saccharose pour un pouvoir édulcorant à peu près égal) ; mais il joue aussi un rôle toujours plus important dans les segments de marché que sont la pharmacie, la cosmétique et la chimie verte.

Xylose

  • Le xylose est un sucre simple (monosaccharide) présent dans le bois de bouleau et de hêtre, la paille, les épis de maïs et même les balles d'avoine, car il est l'un des éléments constituants de l'hémicellulose incluant le xylane (glucide de poids moléculaire élevé). Le xylose sert de base à la production du xylitol.

Centre technique BMA

BMA dispose depuis de nombreuses années d'un laboratoire et d'un centre technique pour la réalisation d'essais sur les nouveaux procédés clients.Les opérations de ..