DEUXIÈME PARTIE

Visite à l’Exposition de 1878. — Celte deuxième parlie de notre Étude forme le complément et l'application de tout ce que nous avons étudié dans le premier chapitre. Nous sommes heureux d'avoir rencontré dans les nombreux objets exposés un spécimen de tous les sujets sur lesquels nous nous sommes entretenu avec nos lecteurs, en sorte que cette seconde partie va nous offrir un intérêt tout particulier, nous permettant de rappeler, en les rendant plus saillants, les points intéressants de notre belle industrie sucrière.

Nous donnerons à chacun de nos nouveaux paragraphes les mêmes titres que ceux que nous avions choisis pour les paragraphes correspondants dans notre première partie, en sorte que les uns soient exactement la suite des autres, et que l’on puisse recourir facilement aux premiers pour comprendre plus nettement, s’il est nécessaire, la portée des seconds.

PROPRIÉTÉS DES SUCRES

On remarquait à l’Exposition divers procédés et instruments relatifs à l’analyse des sucres. Cette analyse a deux buts qu’il ne faut pas confondre. Ou bien on recherche par des moyens essentiellement scientifiques les quantités de sucre pur contenues dans un échantillon donné, ainsi que les propriétés physiques et chimiques du sucre, ou bien on établit par une méthode plus ou moins empyrique quelle est la valeur vénale d’un échantillon de sucre brut, tel qu'il sort des usines.

La plupart des instruments d’optique ou Saccharimèlres qui servent au second objet peuvent être utilisés aussi pour le premier; ces instruments sont donc à la fois des outils de savants et d’analyseurs commerciaux. Nous allons nous en occuper de suite.

Parallèlement avec l’emploi du saccharimètre marche celui de la liqueur cupropotassique de Feliling, de Violette ou de tout autre, qui met à profit la précipitation de l’oxyde de cuivre d’une solution tartro-alcaline, pour doser les quantités de sucre réducteur contenues dans les sucres bruts.

Enfin, vient en même temps le dosage des cendres, et c’est avec ces trois éléments, sucre de canne, déterminé au saccharimètre, sucre réducteur et cendres, que l’on établit le rendement probable des sucres bruts au raffinage, c’est-à-dire la valeur marchande de ce sucre brut.

Cette série d'analyses, qui n’offre d'autre difficulté que de demander beaucoup de soin, donne des nombres exacts, mais dont l’interprétation est tellement

L’INDUSTRIE SUCRIÈRE

difficile que les coefficients affectés à chacun d'eux pour représenter leur véritable valeur au point de vue industriel sont tous controversés, et ne présentent peut-être pas l’universalité nécessaire pour pouvoir les appliquer à tous les sucres indistinctement. C'est ce qui fait que l’on a cherché d’autres méthodes cmpyriques plus simples et établissant mieux le rendement au raffinage de tous les sucres.

De ces méthodes, une seule est restée et est appliquée en Allemagne et en Hollande, il quelques modifications près, consistant à faire des lavages successifs des sucres bruts, de telle façon que le sucre restant représente exactement la quantité de sucre raffiné extractible du sucre donné. Ces méthodes, aussi défectueuses que les premières, moins scientifiques par conséquent, ne laissant à l’opérateur aucun point de repère qui puisse le ramener à la vérité en cas d’erreur, nous occuperont tout à l’heure aussi, étant représentées à l’exposition hollandaise.

Saccharimétrie optique. — L’Exposition nous présentait trois sacchariinètres de construction dilférenle. Le premier, le plus ancien, est dû à M. Soleil, modifié par M. J. Duhoscq;le second, appelé saccharimètre à pénombre ou Rota'.omètre, a été construit par M. Duboscq ; enfin le troisième, le plus récent, est du à M. Laurent, et est à pénombre^également. Nous allons étudier en détail ces trois instruments qui sont d’un usage journalier dans l'industrie sucrière, et sur les propriétés desquels planent certains jugements erronés que nous sommes parvenu à élucider en nous reportant à l'origine des choses et aux documents authentiques. Tous les produits de notre belle industrie sont appelés à être analysés au moyen de l’un ou l’autre de ces instruments. Il est donc de première nécessité de régulariser et de rendre uniformes, pour tous les chimistes, les méthodes qui s’y rattachent ; c’est à ce résultat que nous espérons parvenir par les observations qui vont suivre.

Saccharimètre Soleil. — C'est vers 1850 que T. Clerget chercha à utiliser, pour la première fois, les belles découvertes d’Arago et de Biot, sur la polarisation rotatoire, à doser les quantités de sucre réel contenues dans une solution donnée. 11 se servit d’abord du polarimètre de Biot ; mais il fut bientôt secondé par les elTorts de Soleil, le célèbre opticien, qui inventa son saccharimètre, lequel fut plus tard légèrement modifié par son successeur Duboscq, tel que nous le voyons à l’Exposition et que le représente la lig. 23.

A cette époque, la sucrerie était encore dans son enfance, à peine utilisait-on déjà le noir animal en grains pour décolorer les jus. Aussi le sucre le plus pur que Clerget employât dans scs essais était-il encore très-imparfait. 11 ne l'ignorait pas ; mais comme son but était l’application pratique des saccharimètres optiques, il rechercha le plus pur des sucres du commerce et s’en servit comme point de départ de ses calculs, disant que le saccharimètre indiquerait la quantité de sucre commercial que contiendrait tout sucre analysé. Mais il arriva que peu à peu les sucres s’épurèrent, en sorte que le nombre 16sr,4~l. que Clerget avait pris comme poids du sucre à dissoudre sous un volume de 100 cc, pour produire, sur une épaisseur de 200mm, la même rotation qu'une plaque de quartz de I millimètre d’épaisseur prise comme type, devint trop fort, et dut être réduit à 16sr,3a, puis plus tard encore à 16=r,21. Enfin on arriva insensiblement à produire dans le commerce des sucres tellement purs, qu’on fut forcé de changer le luit premier des recherches de Clerget, et demander au saccharimètre la quantité de sucre réellement pur que contenait un échantillon donné (certains sucres en grains donnent plus de 99,!>0 %), et ce sont ces recherches qui ont déterminé MM. de l.uyncs et Girard dans la prise d’essai de

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lGsr,19, ce poids de sucre pur marquant iOO au saccharimètre, et le chiffre 100 inscrit sur les verniers ou limbes des trois saccharimètres Soleil, Duboscq et Laurent correspondant à une rotation angulaire de 21°, 48’, rotation qui est celle produite par une lame de quartz de 1 millim. d’épaisseur.

Donc ces trois sacchari mètres sont parfaitement comparables, et si la prise d’essai varie dans les laboratoires, ce n’est pas parce que l’on se sert de tel ou tel instrument, mais parce que le but de la recherche est différent, et que la

Fig. 23. — Saccharimètre Soleil.

plupart des analyseurs ne savent pas l’interpréter. Or, aujourd’hui toutes les analyses commerciales ont le même but, qui est indiqué par le fonctionnement de l’impôt; mais l’impôt se prélève sur la quantié de sucre pur que contient un sucre, déduction faite du glucose et des cendres affectées d’un certain coefficient ; il est donc indispensable que tous les analyseurs se règlent sur la régie et adoptent 1 6sr, 1 9 comme prise d'essai, puisque c’est ce nombre qui indique le sucre pur que contient l’échantillon expertisé, quitte à prendre tel autre nombre qu’il lui plaira pour ses essais particuliers.

Nous ne pouvons nous étendre plus longtemps sur ce sujet malgré son importance, et nous allons étudier les trois saccharimètres exposés.

Le saccharimètre Soleil est représenté dans la vitrine de M. Duboscq par deux modèles, l’un pour tubes d’une longueur fixe de 200 millim., l'autre pour tubes d’une longueur variant jusqu’à 50 cent. Ce dernier présente de plus la particularité de pouvoir se transformer en polarimètre de Biot.

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Voici la disposition et la théorie du saccharimètre. 11 est composé essentiellement d’un polariseur et d'un analyseur. Le prisme polariseur P est un spath biréfringent achromatisé par un prisme de crown, qui a pour ell'et de ramener dans l’axe de l’instrument l'image extraordinaire, l’autre étant rejetée hors du champ de vision par l’amplitude de l'angle réfringent et par un diaphragme convenablement distancé ; de plus la face d'incidence de ce crown est convexe, de manière à former lentille convergente, ce qui donne un effet lumineux plus intense. L’analyseur est un prisme biréfringent B, spath achromatisé dont la section principale est perpendiculaire «’i celle du spath polariseur. Une des images est rejetée comme en P. En avant de l'analyseur est une lunette de Galilée, destinée il considérer l'image avec plus de netteté. L’appareil ainsi décomposé constitue un appareil analogue à celui dont Biot s’est servi pour calculer le pouvoir rotatoire du sucre; c'est en ell'et entre le polariseur et |l’analyseur que se place le tube BG fermé par des verres à faces parallèles, long de ’200 millim., contenant la liqueur sucrée. Mais tel que l’employait 1 illustre physicien, il est très-délicat à manier et n'est pas pratique entre des mains peu expérimentées. Soleil imagina de remplacer l’extinction de la lumière par l’usage du phénomène des couleurs produites par les lames de quartz. A cet ell'et, il plaça en R, entre l’analyseur et le polariseur, un disque de cristal de roche de 3mm,7;> ou 7mm,50 d’épaisseur et taillé perpendiculairement à l’axe, mais composé de deux demi-disques de même épaisseur, accolés suivant un diamètre, possédant un pouvoir rotatoire égal, mais l’un à droite, l'autre à gauche. Cette lame est dite à double rotation ; le diamètre commun est vertical et dans l'axe de l'appareil.

De cette épaisseur ou de scs multiples, une lame de quartz donne une dispersion des plans de polarisation de chaque rayon simple, de réfrangibilité dilférente, telle que la teinte obtenue par chacun des demi-disques sera celle qui a été appelée par Biot, teinte sensible ou de passage, qui est d’un ton violacé diL fleur de pêcher. Le disque paraîtra donc dans ce cas d’une teinte uniforme, lorsque l'on fait usage de la lumière blanche, et que les sections principales du prisme polariseur et du prisme analyseur sont parallèles. Interpose-t-on alors le tube 15C rempli d'une solution sucrée, la rotation imprimée par l’un des quartz de la double lame sera accrue, l'autre diminuée, l’équilibre des couleurs sera rompu, l'un des demi-disques virera au vert et l’autre au rouge. Ce résultat obtenu, si l'on interpose entre le tube et l’analyseur en O une lame de quartz d’épaisseur convenable pour compenser l’action du sucre sur le biquartz, les deux teintes redeviendront égales, et, calculant l’épaisseur du quartz, comme il y a proportion, ainsi que l'a découvert Biot, entre la rotation produite par les solutions sucrées et celle provenant d'une lame de quartz, on saura la quantité de sucre contenue dans le tube. C'est justement ce à quoi est arrivé Soleil par le système QK, appelé compensateur, et vu en plan dans la figure, ou en perspective en B. Pour former ce compensateur, on place en Q un quartz d’épaisseur arbitraire, de rotation simple, capable de compenser plus que l’effet produit par l'action de la solution sucrée dans les conditions ordinaires des expériences. On lui donne 3 millim. et on le prend dextrogyre. K est un système composé de deux prismes de quartz lévogyre, aehromalisés chacun par un prisme de crown. Ces prismes sont très-angulaires, droits, très-allongés en forme de coin, et la somme de leur plus grande épaisseur est au moins de 4 millim. Ces deux lames sont ajustées dans une coulisse et glissent l'une devant l'autre en conservant le parallélisme de leurs faces homologues (pii sont perpendiculaires à l’axe de cristallisation cl sont formés par le plus grand coté de l’angle droit. Si donc le tube BC est supprimé et que les deux lames présentent une épaisseur totale de 3 millim. au rayon émergeant de U, le pouvoir de Q est compensé par le sys-

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tème K, et le biquartz apparaît comme un disque de couleur uniforme. Si au contraire le tube est remis en place, pour ramener l’égalité de teinte, on fait glisser les deux lames l'une devant l’autre, de manière à diminuer leur épaisseur totale de la quantité équivalente à la déviation produite par la solution sucrée. Sur l'un des prismes est une règle en ivoire II graduée, sur l’autre un vernier O qui se déplace sur la règle lorsque l'on fait glisser les prismes l’un sur l’autre. Or, les espaces qui marquent les divisions de la règle correspondent chacune à la différence de 1 millim. de quartz dans l’épaisseur variable des prismes; et comme ces espaces sont partagés en 10 parties, et qu’au moyen d'un vernier on peut les subdiviser en 10, ce sont des épaisseurs de Vioo de millim. que peut préciser le vernier. Donc de 0, point initial, jusqu’à 100 qu’indique le vernier, on aura parcouru toutes les phases de la richesse d’une solution sucrée depuis 0 jusqu’à 100 %. La simple lecture sur la règle indiquera exactement la richesse en sucre de la solution soumise à l’analyse.

Enfin il peut arriver que le liquide placé dans le tube soit coloré, et que, par conséquent, la teinte de passage soit remplacée par une autre moins sensible; il arrive ainsi fréquemment que la teinte sensible ne soit pas exactement la même pour toutes les vues. M. Soleil a. obvié à cet inconvénient au moyen d'un système qu’il mettait en avant du‘ polariseur, et que M. Duboscq a placé depuis entre l’œil de l'observateur et la lunette de Galilée, ce qui en rend l’effet plus sensible. Ce système se compose d’une lame de quartz C perpendiculaire à l’axe, et d’un iNicol N qui joue le rôle d’analyseur par rapport à la lumière sortant de B comme polariseur. Cette lumière se décompose de nouveau en traversant la lame C, et le INicol N ramène à peu près la teinte sensible, en sorte que l’on se trouve dans les mêmes conditions expérimentales que si le tube Vêtait incolore.

Saccharimèlre à pénombre de Duboscq. — Le saccharimètre Soleil, qui a rendu de si grands services à l’industrie et à la science, est un instrument assez

I’ig. 2V. — Saccharimèlre à pénombre de Duboscq.

fatigant pour la vue; car la considération des deux teintes brillantes dont faut trouver l’égalité, affecte douloureusement le nerf optique, après un certain pombre d’observations consécutives. M. Jeilett, à Dublin, avait imaginé un

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nouveau genre de prisme analyseur, formé d’un Nicol ordinaire coupé d’une certaine façon que nous allons décrire, destiné remplacer la comparaison des teintes brillantes par celle de deux obscurités plus ou moins complètes. Pour faciliter cet effet, M. Cornu, Paris, employa la lumière monochromatique, et, d’accord avec M. Duboscq qui a construit le premier appareil pratique, celui qui est exposé (fig. 24), il a utilisé le Nicol coupé de Jellelt, comme polariseur et non comme analyseur. Enfin, plus tard, M. Duboscq remplaça le Nicol de spath coupé, très-difficile ;l construire et à centrer, et trop coûteux, par le polariseur du saccharimètre Soleil qu’il a coupé suivant le principe de Jellelt.

Passons, après ce court historique, à la théorie de l’instrument. L’appareil de Biot est peu commode û employer, parce qu’il est difficile de déterminer exactement le moment où les sections principales des deux Niçois sont perpendiculaires, par l’extinction seule de la lumière. En employant le Nicol coupé, de Jellelt ou le polariseur de M. Duboscq, au contraire, pour une très-faible

fi^lV F.u'V

Fig. 25, — Pièces composant le Saccharimètre h pénombre Duboscq.

déviation du polariseur, l’effet optique est considérable. Voici comment le Nicol est modifié. Soit (fig. 25, I) ABCD, la base d’.un polariseur, AC sa section principale ; on le coupe par deux plans parallèles à ses arêtes et menés suivant deux droites formant un angle (2a) égal à o“ environ, dont AC est la bissectrice. Les deux portions du prisme sont ensuite recollées, soit CD m B (fig. III) la nouvelle base. La section principale pour chacune des moitiés est alors reportée suivant les deux directions CA, et CA2 telles que les deux angles m CA, ctin CA2sont égaux entre eux et égaux à a. Si alors on fait passer un rayon de lumière monochromatique (ou choisit la lumière jaune provenant de l’introduction du sel marin dans la flamme incolore d’un bec Bunsen ou d’une lampe à alcool) à travers ce Nicol tenu de telle sorte que le plan passantparmC soit vertical, et qu’on le regarde avec un autre Nicol (fig. II) dont la section principale soit horizontale, on ne serra qu une pénombre, pas tout fait noire parée que la section principale de chaque moitié du polariseur est légèrement inclinée sur l’horizon, mais comme c lics sont inclinées 1 une et 1 autre de 1 angle a, il y a égalité de pénombre sur chaque demi-Nicol. Mais si l’on tourne même d’une quantité extrêmement petite le Nicol coupé, immédiatement 1 une des sections se trouve inclinée d’un angle a de plus que I autre, par conséquent est beaucoup plus lumineuse, et si les Niçois sont placés aux extrémités d'un appareil analogue ù celui de Biot, muni de diaphragmes circulaires, on aperçoit dans le champ de la lunette un disque circulaire dont une moitié est brillante et l’autre encore sombre (fig. IV ou fig. VI). 11 en est de même si l’on interpose un tube rempli de solution sucrée? Mais

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dans ce cas, si, tournant l'analyseur d’une quantité suffisante et indiquée par le déplacement d’un vernier sur un cadran divisé, on ramène le disque à la parfaite égalité de teinte (fig. V), pour les mêmes motifs invoqués à propos du saccharimètre Soleil, le déplacement du vernier indique la quantité de sucre contenue dans la solution.

Le limbe sur lequel se déplace le vernier porte deux graduations, et aussi deux verniers ; l’une est la division du cercle et l’autre indique la richesse °/o des solutions sucrées , correspondant par conséquent à la règle graduée du saccharimètre Soleil. Les deux instruments d’ailleurs, comme nous l’avons dit, peuvent se vérifier au moyen d’une lame de quartz de 1 millim. d’épaisseur qui provoque une rotation de 21°, 48’ du plan de polarisation, et c’est cet angle de 21°,48’ qui est divisé en 100 parties égales, parties qui indiquent le quantum °/o de sucre contenu dans une solution.

M. Duboscq a nommé le nouvel appareil Rotatomètre , ou saccharimètre à pénombre. C’est un instrument d’une très-grande précision, et que n’égale aucun de ceux qui ont été construits jusqu’ici en Finance ou à l’étranger; nous ferons remarquer en effet que les rayons lumineux traversent un milieu de même nature dans chacune des portions du Nicol, par conséquent, ne sont sujets à aucune coloration particulière à l'un ou à l’autre segment du disque, pi’opriété qui n’existe pas, comme nous allons le voir, dans le saccharimètre Laurent décrit plus loin ; on peut donc voir sans difficulté dans le rotatomètre des colonnes liquides de longueur quelconque. En un mot, le rotatomètre est un instrument parfait pour les observations scientifiques, et que l’on devrait voir dans tous les laboratoires ; seulement, on ne doit pas se servir de solutions trop colorées qui intercepteraient les rayons lumineux ; dans ce cas on est obligé de faire usage de tubes plus courts.

M. Duboscq a introduit une modification heureuse dans la façon dont est faite la gravure de la graduation du limbe; alors quejusqu’ici les traits étaient teintés en noir sur un fond brillant, il a fait le contraire; le limbe est noir et le trait brillant, en sorte que la vue n’est pas fatiguée de ce chef lorsque l’on considère à travers la loupe l'indication polarimêtrique, tandis que dans l’autre système on était ébloui par l’éclat du limbe.

Enfin, ce constructeur a exposé un rotatomètre sur le limbe duquel sont ajoutées les graduations correspondant au sucre de lait et au sucre diabétique. Ces deux graduations donnent directement et sans calcul le nombre de grammes de sucre contenus dans un litre.

Saccharimètre Laurent. — M. Laurent a imaginé un nouveau moyen d’obtenir la pénombre, basé sur un principe fort simple, et qui lui a permis d’ajouter au saccharimètre les organes nécessaires pour en faire un instrument de précision en même temps que d’analyse courante. On peut dès lors l’affecter aux essais des sucres bruts, même colorés, essais qui ne demandent pas en général une exactitude aussi mathématique que les recherches scientifiques. Aussi le sacchai'imètre Laurent est-il employé dans les laboratoires sucriers qui peuvent disposer d’une lumière monochromatique.

Ce saccharimètre se compose d’un polariseur, le même que celui du saccharimètre Soleil; d’un analyseur qui est un Nicol ; et, placé entre les deux, près du polariseur, d’un quartz d'une forme particulière que nous allons décrire. L’appareil est éclairé par la lumière dite du gaz salé, comme le rotatomètre de M. Duboscq, dont il a d’ailleurs la même forme générale.

Le quartz du saccharimètre Laurent est une lame mince parallèle à l’axe, dont l’épaisseur est d'une demi -onde pour les rayons jaunes. Elle est fixe et ne recouvre que la moitié gauche du champ du disque ; l’axe du cristal est vertical.