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1 Année Universitaire : 2010-2011 Master Sciences et Techniques CAC Agiq Chimio

1 Année Universitaire : 2010-2011 Master Sciences et Techniques CAC Agiq Chimiométrie et Analyse Chimique : Application à la gestion industrielle de la qualité MEMOIRE DE FIN D’ETUDES Pour l’Obtention du Diplôme de Master Sciences et Techniques Titre Modélisation statistique pour la maitrise de procédé de carbonatation du jus du sucre Présenté par: JHILAL FAYSSAL Encadré par: -Mr. OUTIFA SOUFIANE Cosumar casa -Mr. EL ASRI Mohammed FST Fès Soutenu Le 21 Juin 2010 devant le jury composé de: - Mr. M.EL ASRI - Mr. Y. RODI KANDRI - Mr. T. SAFFAJ - Mr. E.H. EL GHADRAOUI Stage effectué à : COSUMAR CASA 2 REMERCIEMENT C’est un grand plaisir pour moi de pouvoir présenter ici mes vifs remerciements aux personnes qui m’ont permis de mener au bien ce travail. Je tiens d’abord à exprimer ma profonde gratitude à la direction de Cosumar casa qui m’a permis d’effectuer ce stage. J’exprime une respectueuse gratitude à Mr S. OUTIFA responsible dans le service sirop de m’avoir accueillie dans son service. Je remercie mes parrains de stage Mr M. EL ASRI qui a suivi de prés mon travail, et facilité toutes les taches pour mener mon stage dans des conditions favorables. Finalement, je tiens à remercier bien profondément tout le corps enseignant de la Faculté des Sciences et Techniques de FES, en particulier les professeurs du Master Chimiométrie et Analyse Chimique :Application à la gestion industrielle de la qualité de m’avoir fourni la formation nécessaire qui m'a aide à complire ce stage. 3 DEDICACE A MES PARENTS A MA SOEUR HIND MES FRERES MOHAMMED ET SOUFIANE A MA FAMILLE A MES PROFESSEURS A MES AMIS 4 SOMMAIRE Présentation générale de site de stage Introduction générale………………………………………………………………………..7 1. La COSUMAR .................................................................................................................. 12 2. Fiches technique ................................................................................................................ 12 3. Historique .......................................................................................................................... 12 4. Organigramme ................................................................................................................... 13 5. La Raffinerie de Casablanca .............................................................................................. 13 6. Processus de fabrication ................................................................................................... 13 6.1. Réception et stockage de sucre brut. .................................................................................................... 13 6.2. Affinage ............................................................................................................................................... 14 6.2.1. Empattage ........................................................................................................................................ 14 6.2.2. Turbinage ........................................................................................................................................ 14 6.3. Refonte du sucre affiné ........................................................................................................................ 15 7. Epuration du jus du sucre .................................................................................................. 15 7.1. La carbonatation .................................................................................................................................. 15 7.2. La filtration .......................................................................................................................................... 16 7.3. La décoloration .................................................................................................................................... 16 8. L’évaporation..................................................................................................................... 16 9. Cristallisation ..................................................................................................................... 16 Chapitre 1: Généralités sur le sucre 1. Caractéristiques du sucre ................................................................................................... 20 1.1. La canne à sucre .................................................................................................................................. 20 1.2. La betterave ......................................................................................................................................... 20 1.3. Chimie du sucre ................................................................................................................................... 20 1.3.1. Brix .................................................................................................................................................. 20 1.3.2. Pureté .............................................................................................................................................. 20 1.3.3. du sucre brut .................................................................................................................................... 20 1.3.4. Le sucre ou saccharose .................................................................................................................... 21 1.3.5. Les sucres réducteurs ...................................................................................................................... 21 1.3.6. Le non sucre organique ................................................................................................................... 21 Chapitre 2 : Epuration du jus sucré 1. Introduction ....................................................................................................................... 22 2. Chimie de l’épuration calco-carbonique............................................................................ 22 2.1. Chaulage .............................................................................................................................................. 22 5 2.1.1. Le cycle de la chaux. ....................................................................................................................... 22 2.1.2. Effet de la chaux et de gaz carbonique. ........................................................................................... 23 Chapitre 3 : Modélisation statistique 1. Introduction ....................................................................................................................... 25 2. Méthodes statistiques d’analyse de données. .................................................................... 25 2.1. Régression linéaire simple (RLS) ........................................................................................................ 25 2.2. Régression linéaire multiple (RLM) .................................................................................................... 25 2.3. Analyse en composantes principales (ACP). ....................................................................................... 25 3. Méthodes de validation ...................................................................................................... 26 3.1. Validation croisé (VC). ........................................................................................................................ 26 3.2. Critères de validation ........................................................................................................................... 26 3.2.1. Coefficient de corrélation, r............................................................................................................. 27 3.2.2. Coefficient de détermination R2 ...................................................................................................... 27 3.2.3. Test t de Student .............................................................................................................................. 27 3.2.4. F-test: .............................................................................................................................................. 28 3.2.5. Erreur résiduelle ei: ......................................................................................................................... 28 Matériels et Méthodes 1. Cadre et objectifs ............................................................................................................... 30 2. Matière à épurer ................................................................................................................. 30 3. Champ de l’étude ............................................................................................................... 30 4. La carbonatation ................................................................................................................ 30 4.1. Définition ............................................................................................................................................. 30 4.2. Rôle de la carbonatation ...................................................................................................................... 30 4.3. Défécation calco-carbonique ............................................................................................................... 31 5. Réalisation. ........................................................................................................................ 31 5.1. Préparation de lait de chaux. ................................................................................................................ 31 5.1.1. Chaulerie ......................................................................................................................................... 31 5.1.2. Epuration de lait de chaux. .............................................................................................................. 31 5.2. Le chaulage. ......................................................................................................................................... 31 5.3. Carbonatation. ..................................................................................................................................... 32 6. Filtration. ........................................................................................................................... 33 6.1. Déroulement de la filtration. ................................................................................................................ 33 Résultats et Discussions 1. Bilan de matière ................................................................................................................. 36 1.1. Bilan Chaux ......................................................................................................................................... 36 1.2. Bilan CO2 ............................................................................................................................................. 37 1.3. Quantités de CO2 consommé et CaCO3 formé au niveau de chaque chaudière ................................. 38 2. Modélisation statistique ..................................................................................................... 39 2.1. Analyses de variations ......................................................................................................................... 39 6 2.1.1. Taux de décoloration ..................................................................................................................... 39 2.1.2. Filtrabilité ........................................................................................................................................ 40 2.2. Modélisation ........................................................................................................................................ 40 2.2.1. Etude de corrélation ........................................................................................................................ 40 2.2.2. Réalisation d'une ACP ..................................................................................................................... 40 2.3. Réalisation d'une régression linéaire multiple (RLM). ...................................................................... 42 2.3.1. Taux de décoloration ....................................................................................................................... 42 2.3.2. Filtrabilité ........................................................................................................................................ 43 3. Tableau de bord de suivie de carbonatation ...................................................................... 45 7 LISTE DES FIGURES Figure 1 : Organigramme de la société COSUMAR Figure 2 : Schéma d'affinage Figure 3 : Décomposition des différents écarts Figure 4 : Schéma d'une chaudière de carbonatation. Figure 5 : Image de filtre Diastar Figure 6 : Diagramme d'Ishikawa contenant les sources possible de variations de taux de décoloration. Figure 7 : Diagramme d'Ishikawa de sources possibles de variations de filtrabilité. Figure 8 : Cercles de corrélations sous les deux premières composantes principales. Figure 9 : Pourcentage de variabilité expliquée en fonction de nombre de composantes principales. Figure 10 : Réponses prédits en fonction des réponses mesurées avec hyperplan montrant les résidus Figure11 : Graphique illustrant les poids factoriels. Figure 12 : Hyperplan pour les données de calibration et validation. Figure 13 : Graphique indiquant les coefficients des paramètres. 8 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Estimation des caractéristiques de la chaux à partir des paramètres mesurés. Tableau 2 : Estimation de la consommation de gaz CO2 à partir de sa richesse et de la masse de CaCO3 Tableau 3 : Alcalinités au niveau de chaque chaudière de carbonatation. Tableau 4 : Masses de CO2 et de chaux consommées et de CaCO3 formé au niveau de chaque chaudière. Tableau 5 : Analyse de variance pour le modèle de prédiction de taux de décoloration. Tableau 6 : Coefficients de régression, erreur standard, t-value et p-value des descripteurs Tableau 7 : Analyse de variance pour le modèle de prédiction de filtrabilité. sélectionnés par la RLM. Tableau 8 : Coefficients de régression, erreur type et p-value des descripteurs sélectionnés par la RLM pour la filtrabilité. Tableau 9 : tableau de bord de suivie de carbonatation. Tableau 10 : Paramètres suivies de la carbonatation 9 LISTE DES ABREVIATIONS Bx : Brix D : Densité EM : Egoût mère EP : Egoût pauvre Ls : Liqueur standard MC : Masse cuite ms : Matière sèche NS : Non sucre Pu : Pureté PV : Pression de la vapeur Ds : Débit massique Sb : Sucre blanc SC : Sucre cristallisé RCO2 : Richesse de gaz CO2 PCO2 : Pression CO2 C'i : Alcalinités Dchx : Débit de lait de chaux Color : coloration ACP : Analyse en composantes principales. RLM : Régression linéaire multiple. 10 Introduction Générale Le sucre comme l’huile est considéré comme produit alimentaires principales au Maroc en plus des céréales. La consommation annuelle est d’environ 20 kg par personne, cette consommation augmente en moyenne de 2.5% chaque année. La COSUMAR produit plus de 70 ans du sucre raffiné sur plusieurs formes. Son procédé ne cesse de se développer. Pour répondre à la fois aux exigences du marché (qui devient de plus en plus exigeant) et faire face à l'économie du marché (produit plus en un cout réduit). Nous nous somme intéressés, dans le cadre de ce projet, à la maitrise statistique du procédé de carbonatation du jus sucré. En effet, la carbonatation du jus sucré est une étape très importante dans le raffinage du sucre brut. La maitrise de telle étape passe par l’élaboration d’un modèle postulé à priori. Nous allons dans un premier temps chercher quelle sont les paramètres de réglage qui influencent significativement avant la modélisation. Pour cela nous avons opté pour un traitement statistique des données récoltées de ce procédé. Le choix de notre traitement s'est basé sur l’ACP (Analyse en Composante Principale), ensuite nous allons modéliser par la régression linéaire Multiple (RLM). 11 PRESENTATION DE SITE DE STAGE 12 1. La COSUMAR La COSUMAR est le leader national sur le marché du sucre. Ses activités sont : l’extraction du sucre à partir des plantes sucrières, le raffinage du sucre brut importé et le conditionnement du sucre. Elle commercialise les produits suivants : sucre en morceaux, en lingots, pain de sucre et granulés, pour la consommation directe ou industrielle. La COSUMAR, intégrée dans le plan sucrier Marocain, raffine non seulement les sucres bruts importés, mais aussi ceux produits par les sucreries nationales. 2. Fiches technique Statu juridique : Société Anonyme (SA). Registre de commerce : CASA 300 07. Identification fiscale : 01 64 03 53. Chiffre d’affaire : 2 949 637 420.62 DHS. Superficie : 20 Hectares. Capitale : 419 105 700 DHS. TVA : 616 051. CNSS : 192 8003. Adresse : 8, Rue El Mouatamid Ibno Abbed, BP 3098. 20300 CASABLANCA. Capacité de production : plus de 2100 tonnes par jour. Amont agricole : Surface : 90 000 hectares et 80 000 uploads/Management/ modelisation-statistique-pour-jhilal-fayssal-1210.pdf