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Technologie haute pression d'HERMETIC pour l'extraction au CO2 dans le processus de décaféination de Lavazza. (Source de l'image : HERMETIC-Pumpen GmbH)

En conjonction avec les températures élevées et la viscosité extrêmement faible du fluide, le processus impose des exigences élevées sur l'équipement installé. Une pompe à moteur noyé conçue et produite par HERMETIC-Pumpen GmbH est utilisée comme pompe de circulation. L'unité compacte de conception haute pression, y compris l'équipement de surveillance, assure un flux fiable de CO2 à travers les grains de café. Grâce à la conception à faible usure et à faible entretien de topumps, la caféine peut être extraite en 24 heures sans compromettre la durée de vie.

Le dioxyde de carbone supercritique est dans un état supercritique au-dessus de sa température et de sa pression critiques. Ses propriétés se situent entre celles d'un gaz et d'un liquide : il a la viscosité, la compressibilité et la diffusivité d'un gaz et la densité et la solubilité d'un liquide. Il peut facilement pénétrer d'autres substances et en extraire les substances souhaitées. En raison de ses qualités naturelles et de la pureté du produit final, il est principalement utilisé dans les industries alimentaires et pharmaceutiques. Un exemple est la décaféination des grains de café.

Lavazza : processus CO2 de décaféination "naturel". La décaféination est un procédé qui consiste à extraire la caféine des grains de café alors qu'ils sont encore verts. Lavazza utilise uniquement la méthode CO2. La décaféination se fait par un processus "naturel" où tous les éléments qui entrent en contact avec le produit au cours des différentes étapes de transformation sont adaptés à un usage alimentaire.

Dans l'usine Lavazza située à Pozzilli dans la région italienne de Molise – mise en service à cet effet en 1991 – les grains de café vert sont d'abord gonflés en augmentant leur teneur en humidité à plus de 35 % avec l'ajout d'eau potable. Les fèves sont ensuite dirigées vers un extracteur (autoclave) où circule du dioxyde de carbone dans des conditions supercritiques. Avec ce procédé, la caféine est extraite des grains de café puis récupérée. A la fin de la phase d'extraction, l'autoclave contenant le café est dépressurisé et le café est transféré vers la phase de séchage suivante. Dans cette étape de traitement, les grains de café sont séchés jusqu'à ce qu'ils atteignent une teneur en humidité inférieure à 11 %.

Haute pression, haute température, faible viscosité L'utilisation de CO2 dans un état d'agrégation supercritique est la clé d'une extraction réussie de la caféine. La température élevée qui prévaut entraîne une pression de vapeur extrêmement élevée aux viscosités les plus basses. Cela représente un défi extraordinaire pour la pompe centrifuge. Le mélange de CO2, d'eau et de caféine peut également conduire à des résidus circulant dans la pompe.

Solution de pompe hermétiquement fermée en conception haute pression Pour acheminer le CO2 supercritique à travers l'extracteur, Lavazza s'appuie sur une pompe centrifuge à rotor noyé de HERMETIC-Pumpen GmbH. La pompe centrifuge multicellulaire haute pression de type CAMHV assure un refoulement fiable. Les conditions de process prévoient une pression supérieure à 200 bar, une température supérieure à 80 °C et un débit de CO2 supérieur à 140 m³/h. Dans les pompes à moteur à rotor noyé, le moteur et les composants hydrauliques font partie d'un seul bloc, le rotor et les roues étant disposés sur un arbre commun. Le rotor est supporté par des paliers radiaux moyennement lubrifiés. Le stator du moteur d'entraînement est séparé de la chambre du rotor par un tube de stator. La chambre du rotor forme un espace commun avec la partie boîtier de la pompe.

Un principe de conception à faible usure pour un fonctionnement continu 24h/24 Grâce à sa conception intégrale et compacte, la motopompe à rotor noyé ne nécessite pas de joints d'arbre, de roulements ou d'accouplements conventionnels. Il s'agit d'un avantage par rapport aux pompes à garnitures mécaniques qui sont plus sensibles aux pressions et températures prévalant dans le processus d'extraction. La pompe fonctionne également à très faible émission de bruit.

La technologie HERMETIC "ZART" (Zero Axial and Radial Thrust) garantit que l'ensemble rotor fonctionne sans contact ni usure. ZART est basé sur un équilibrage complet de la poussée axiale à l'aide de paliers lisses hydrodynamiques sans contact. La pompe a été installée en position verticale pour s'adapter à la faible viscosité du fluide pompé et à la capacité de charge réduite qui en résulte. Dans ce cas, les paliers lisses n'ont pas de fonction de support de charge du rotor, mais uniquement une fonction de guidage. Le poids du rotor est porté hydrostatiquement. Cette conception permet au rotor de fonctionner en continu sans usure ni contacts mécaniques. Cela permet l'extraction de la caféine en fonctionnement continu pendant plusieurs années. Un autre avantage de l'installation verticale est de faciliter les opérations de dégazage de la pompe.

Équilibrage fiable de la poussée axiale avec surveillance de la position du rotor Dans les motopompes à rotor noyé, la position axiale de l'arbre de la pompe s'équilibre automatiquement pendant le fonctionnement. Cela établit automatiquement un état d'équilibre sans force et aucune force axiale n'agit sur la collerette axiale des paliers lisses. Dans la pompe installée dans l'usine de Lavazza, un disque de contrôle axial assure l'équilibrage de la poussée axiale. La pompe est équipée du contrôleur de position du rotor HERMETIC "MAP" pour surveiller l'équilibrage axial du rotor pendant le fonctionnement de la pompe. La surveillance de la position du rotor détecte le moindre écart du rotor en dehors de la plage autorisée et sert de système d'alerte précoce pour éviter des conditions de fonctionnement indésirables.

Connaissance et expérience dans les applications les plus inhabituelles Avec cette application exigeante, HERMETIC démontre des décennies d'expérience dans les pompes hermétiques, même dans des processus complexes et critiques. En étroite collaboration avec ses clients, HERMETIC lance constamment de nouvelles applications sur le marché. Cela fait d'HERMETIC l'un des principaux fabricants de pompes hermétiques au monde.

Source : Hermetic-Pumpen GmbH