CHAPITRE XII j

ÉVAPORATION DES JUS DÉFÉQOÉS ET FILTRÉS. — CHAU- DIÈRES A l'air libre. — CHAUDIÈRE PECQUEDR. — CHAUDIÈRE A CUIRE DANS LE VIDE. — APPAREIL A TRIPLE effet; sa DESCRIPTION. — CHAUDIÈRE A CUIRE EN GRAINS. — DIFFÉRENTES CUITES. — CUITE EN GRAINS. — DIF- FÉRENTES PREUVES. — CniSTALLISOIRS. — FORMES. — CAISSES SCHDTZENBACH. — TURBINAGE. — LES BAS-PRO- DUITS. — RECUITES.

Le chauffage à feu nu pour évaporer et

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cuire le jus des betteraves, a été le premier | mode d'évaporation ; mais aujourd'hui il

est remplacé partout par le chauffage au | moyen d'un courant de vapeur.

La vapeur sert à évaporer les sirops soit à Vair libre, soit dans le vide.

Le chauffage à la vapeur à Vair libre se fait dans des chaudières dont le fond contient un serpentin disposé en hélice, ou bien six tubes disposés en étrier [chaudière Pecqueur). Un levier fixé sur cette chaudière permet de la faire basculer, pour la vider plus facilement. La chaudière Pecqimtr évapore jusqu'à 100 kilogrammes par mètre carré et par heure. La température du liquide en ébullition va jusqu'à 150°.

Les chaudières à cuire à l'air libre em-

Fig. 46. — Coupe verticale d'un cylindre de l'appareil à triple effet.

ployées dans les sucreries, sont toujours rondes ou plutôt à angles arrondis, afin qu'on puisse les nettoyer facilement. On les lave à grande eau, additionnée souvent d'acide chlorhydrique ou sulfurique, et on les frotte avec une brosse ronde, afin de détacher les dépôts ou les incrustations. La plus grande propreté doit y être constamment entretenue, car lafermentation se déclare très-promptement, si quelque matière est restée aux parois de la bassine.

Les chaudières fermées dont nous allons parler sont nettoyées par le trou dhomme, qui permet à l'ouvrier de s'y introduire. Les tubes sont nettoyés au moyen d'une lessive de soude ou d'acide chlorhydrique dilué, suivie d'un lavage à l'eau bouillante ou à la vapeur.

Les chaudières à cuire à l'air libre sont bien rarement en usage. Dans presque toutes les fabriques de sucre de betterave, l'évaporation des sirops se fait dans les magnifiques appareils à triple effet^ c'est-à-dire à trois cylindres clos, dont nous avons parlé brièvement à propos de l'évaporation des sirops de sucre de canne aux colonies.

Le moment est venu de donner la description de ce magnifique appareil.

Le principe sur lequel repose Vappareil à triple effet, c'est l'emploi du calorique latent d'une même quantité de vapeur d'eau, qui passe successivement dans plusieurs liquides et les réduits en vapeurs. Le vide qui accélère prodigieusement i'ébullition et la provoque à une température assez basse pour ne pas altérer les sucres, est une seconde cause des effets économiques et rapides de ce mode d'evaporation.

La figure 43 donne une vue générale de l'appareil à triple effet. La figure 46, qui représente le premier vase de condensation, va nous permettre d'expliquer le mécanisme des deux autres.

La vapeur qui est employée est celle qui sort de la machine de l'usine ; c'est dire que cette machine à vapeur est sans condenseur et à haute pression. La vapeur, en sortant des cylindres oii elle a produit son action motrice, s'introduit dans le premier vase, AA [fig. 46), par le fond, et parcourt un jeu de tubes verticaux, B, B. Un vide de 20 centimètres de mercure existe dans cette capacité, grâce à la machine aspirante qui fonctionne continuellement , et qui extrait l'air de l'intérieur de l'appareil. L'ébullition a lieu dès lors bien au-dessous de 100°.

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La vapeur en se condensant dans le premier vase, ou tambour^ élève la température du jus contenu dans ce tambour, le met en ébuUition, et les vapeurs passent dans le deuxième tambour A' (fig. 45, page 117). Celui-ci est d'un diamètre plus grand que le premier, pour présenter plus de surface de chauffe, parce que la tension de la vapeur y est plus faible. Le vide dans ce second tambour est de 50 centimètres de mercure. L'c- I bullition peut donc avoir lieu au-dessous de j 100° dans cette seconde chaudière : elle donne une quantité de vapeur correspondant !| aux 5/6 de la vapeur provenant de la première chaudière.

Enfin la troisième chaudière k" dans laquelle on entretient un vide de 70 centimètres de la colonne barométrique, entre en ébuUition à une température plus basse que dans les deux autres chaudières.

La figure 45 (page 117) montre l'ensemble I de Vappareil à triple effet. On voit, par la coupe du vase A", que les trois vases sont chauffés au tiers de leur hauteur par la vapeur qui circule entre les deux fonds, au- I tour de soixante à quatre-vingts tubes vertijjcaux, et dans lesquels le sirop se meut lif brement, et peut, soit descendre sous le fond inférieur, soit monter au-dessus du fond supérieur.

Le premier vase A est chauffé par de la vapeur arrivant par le tube T, vapeur qui a été déjà utilisée pour imprimer la force mécanique à une machine à vapeur sans condensation. Cette vapeur vient se condenser dans les tuyaux qui traversent le sirop contenu dans le premier vase. La chaleur ré- ' sultant de la condensation de cette vapeur, ' produit l'évaporation du jus dans la pre- ^ mière chaudière, où la pression atmosphé- ' rique est diminuée de 0,21 à 0,27. Cette \ vapeur se rend, par le gros tube D, dans la " deuxièm.e chaudière A', semblable à la pre- ' mière et dans laquelle la concentration des " sirops est favorisée par un vide, des 0,5

environ de la pression atmosphérique. La vapeur engendrée dans la deuxième chaudière A', passe en suivant le gros tube D' dans la troisième chaudière A", semblablement disposée, et chauffée également par un serpentin de vapeur plongé dans le liquide. La vapeur du serpentin qui parcourt la partie inférieure des cylindres A, A', A" se condensant, s'écoule par un tube R, R', et passe dans le grand tube horizontal, CC, d'où elle est évacuée au dehors.

C'est dans la dernière chaudière que la concentration s'achève.

Le liquide est amené, dans ce dernier vase, jusqu'à 25 ou 26° de l'aréomètre de Baume, sous l'influence d'un vide plus avancé ou d'une diminution de pression poussée plus loin encore.

L'appareil à triple effet constitue un remarquable perfectionnement de l'appareil de Howard, c'est-à-dire de la chaudière à cuire dans le vide, que nous avons représentée (fig. 14, page 49) en parlant du su- I cre des colonies. Ils réalisent une économie de combustible de 33 pour 100. Ce résultat provient :

l^De ce que la vapeur dont on se sert a déjà été employée à développer la force mécanique dans une machine à haute ou moyenne pression, sans condensation ;

2° De ce que cette vapeur (qui n'a presque rien perdu de sa chaleur) opère sans frais la première évaporation du jus ;

3° De ce qu'un phénomène tout semblable sert à évaporer le jus contenu dans les deux autres chaudières tabulaires closes qui communiquent avec la première.

A l'air libre, un liquide n'entre en ébullution qu'à 100°; dans le vide, l'ébullition se produit à une température bien inférieure à 100°. C'est pour cela que, bien que la vapeur se refroidisse à mesure qu'elle passe de l'une à l'autre chaudière, la rapidité de la concentration du jus augmente d'une chaudière à l'autre parce que le vide y est plus

parfait, l'appel de la vapeur étant établi du

Fig.n,— Condenseur à injection de l'appareil à triple cITel.

côté opposé à son entrée dans les premiers tubes.

La vapeur qui sort de cette série de vases distillatoires, doit être condensée très-rapidement. Nous représentons (fig. 47), le condenseur de l'appareil à triple effet.

L'eau destinée à condenser la vapeur arrive d'un réservoir, à la partie inférieure du condenseur 1 par le tube B. Elle s'élève et s'écoule par les trous dont la partie terminale du tube B, est persillée. L'eau qui a servi à condenser la vapeur s'écoule au dehors par le tube A. La partie supérieure, G C, de cette longue colonne métallique 'est une sorte d'appareil de sûreté. En effet, la vapeur qui sort des chaudières à concentration, arrive dans un espace annulaire E, par le tube D, et perd une partie de sa vitesse. Puis elle s'engage dans le tube EF, oii elle abandonne les particules liquides qui ont pu être entraînées de l'intérieur des chaudières. Enfin l'eau froide qui coule incessamment du tube inférieur B au tube A, achève de condenser entièrement les vapeurs.

Tel est le réfrigérant, ou condenseur, de l'appareil à triple effet.

Parlons enfin de la pompe (fig. 48) qui entretient le vide à l'intérieur des appareils d'évaporation. Cette pompe , qui est à double effet, est actionnée par la tige du piston A de la machine à vapeur. Cette tige A vient faire agir les soupapes de la pompe, contenue dans la capacité prismatique, BB. Les clapets qui aspirent l'air sont métalliques, ceux qui le refoulent sont en caoutchouc. C'est donc là une véritable machine pneumatique exécutée sur une grande échelle. Elle aspire, au moyen du tube C, l'air de l'intérieur des appareils et le rejette dans l'air au moyen du tube D.

V, V, sont deux volants, R est le régulateur à boules de la machine à vapeur.

C'est Yappareil à triple effet qui, de pré-

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Fig. 48. — Pompe pour faire le vide dans l'appareil à triple eflfet.

férence à toute chaudière évaporant à l'air libre, sert aujourd'hui, dans les fabriques de sucre de betterave, à concentrer les liqueurs sucrées. Il faut se hâter d'ajouter pourtant, que toutes les évaporations ne se font pas dans l'appareil à triple effet. On y évapore les jus après la défécation^ c'est-à-dire le traitement par la chaux, et l'on y commence l'évaporation du jus lorsque le liquide concentré a subi la deuxième filtration à travers le noir dans les filtres Dumont. Mais pour terminer l'évaporation des sirops sortant de l'appareil à simple effet on se sert d'une chaudière qui opère également par le vide, mais qui est plus petite et dans laquelle il y a trois séries de serpentins, donnant passage à la vapeur qui échauffe le liquide à différentes hauteurs.

On appelle cette chaudière, chaudière â cuire en grains, parce que le sirop y est amené jusqu'au point oii il fournit des cristaux ou des grains de sucre.

Nous avons déjà représenté [fig. 18 , page 61), en parlant du raffinage du sucre, la chaudière à cuire en grains, car cette

T. II

chaudière est d'un usage continuel dans les raffineries.

Il faut, pour former le grain dans la chaudière même, pouvoir faire une première cuisson jusqu'à la consistance de la cuite ordinaire, et continuer ensuite l'évaporation en introduisant en surcharge de petites quantités de sirop, qui déterminent, par l'abaissement de température, la cristallisation du sirop déjà amené à l'état de cuite. Dans ce but, la chaudière à cuire en grains est pourvue, comme on peut le remarquer sur la figure 18, de trois serpentins superposés^, dans chacun desquels on peut introduire séparément et successivement, la vapeur nécessaire pour le chauffage. Au fur et à mesure que l'opération s'avance, le grain de sucre formé se précipite à la partie inférieure de la chaudière, et comme les tubes du serpentin sont mauvais conducteurs du calorique, les cristaux de sucre qui refroidissent ces tubes, font que l'ébullition ne se produit que sur les serpentins supérieurs. La caramélisation, c'est-à-dire la décomposition du grain de I sucre par la chaleur, est ainsi évitée. Aussi Itl

les sucres évaporés dans cette chaudière sontils toujours plus beaux que si l'on continuait l'évaporation dans l'appareil à triple elTet.

On remarque sur la figure 18 (page 61) qui représente la chaudière à cuire en grains dans le vide, que la chaudière est munie verticalement de fenêtres à lunettes. Ces lunettes, qui reçoivent directement la lumière du jour, ou qui peuvent recevoir celle d'une lampe, permettent à l'ouvrier cuiseur de voir à chaque instant l'état du liquide à l'intérieur de la chaudière.

La vapeur fournie par un générateur circule dans le double fond et dans les serpentins intérieurs. Elle s'y introduit par des soupapes à manivelle indépendantes les unes des autres, ce qui permet à l'ouvrier de régler l'admission de la vapeur dans les tuyaux, ou au besoin, d'isoler ces tuyaux. Un robinet-cadran permet de modifier à volonté les quantités de vapeur admises, et par suite le degré du vide. Des manomètres métalliques indiquent, l'un le degré du vide, l'autre, la tension de la vapeur dans les serpentins- La cuite peut être effectuée de deux manières différentes :

1° Jusqu'au moment où le sirop donne la preuve au crochet (dont nous avons parîé dans un chapitre précédent). Dans ce premier cas, la masse est retirée de la chaudière et abandonnée à elle-même pour cristalliser lentement, La masse cuite de celle façon se nomme cuite claire, ^a.rce qu'elle reste transparente ;

2° De façon à produire la cristallisation , dans l'appareil même. La première de ces manières n'est presque plus usitée que pour les sucres de deuxième et de troisième jets (fabriqués avec les sirops d'égouttage de la première cristallisation) ou quand on se sert de chaudières h air libre.

La cuite en grains s'effectue de la manière suivante.

On fait le vide dans lu chaudière que

nous venons de décrire ; puis on y laisse pénétrer le sirop concentré, en ayant soin de ne pas en introduire une trop grande quantité, 40 p. lOO environ de la contenance totale du récipient. Ou amène, par le chauffage à la vapeur, dans les serpentins ou dans le double fond , le sirop jusqu'à la densité de la preuve au crochet. L'ouvrier cuiseur, qui doit suivre, à travers la lunette, les diverses opérations avec une grande attention, et utiliser les connaissances pratiques que lui vaut l'expérience, ajoute une certaine quantité de sirop, par petites quantités successives. Chaque fois, le jus, qui se concentre à une température relativement basse (par suite de la diminution de la pression atmosphérique) bouillonne vivement, puis continue à s'évaporer et à se concentrer. Ce n'est qu'après trois ou quatre additions que les cristaux commencent à se former. L'ouvrier reconnaît ce moment lorsqu'il voit apparaître, dans le liquide projeté par l'ébullition contre le verre des luneties de petits grains à facettes brillantes. Alors il diminue la vitesse de concentration, en abaissant la température, par une quinzaine d'additions de sirop. Quand le bouillonnement est trop vif, il le modère en injectant dans la masse, par un robinet spécial, une petite quantité de beurre ou de paraffine; ces corps gras fontsubitement tomber la mousse vaporeuse.

Le cuiseur peut à volonté obtenir des cristaux grands ou petits, selon qu'il veut former du sucre brut ou du sucre en pains. Cette différence dépend principalement de la marche plus ou moins lente de l'opération,

1 les cristaux, dans le premier cas, ayant plus

! de temps pour se former.

Il y a beaucoup de preuves différentes, outre celle au crochet, qui peut se diviser en preuve au crochet faible et au crochet fort. Le crochet est faible quand le filet se rompt

; vers l'index. Quand il s'allonge beaucoup, il se casse vers le pouce où il forme le crochet et remonte vers l'index en forme de goutte,

la preuve au crochet est forte. Pour les cuites à Tair libre, la preuve au soufflé est la plus usitée. L'ouvrier plonge une écumoire dans la chaudière. Lorsqu'il a laissé égoutter la plus grande partie du liquide, il ! souffle fortement sur l'ustensile ; de nombreuses petites bulles blanches, formées sous l'action du vent par le sucre resté adhérent, apparaissent, se détachent dans l'atmosphère, persistent pendant plus ou moins de temps, et indiquent ainsi le plus ou moins de concentration de la masse. Il y a le soufflé faible et le soufflé fort.

Dans la preuve au boulé, ou à Veau, 13 grammes de sirop-, plongés dans l'eau froide, quand ils se roulent facilement en i boule sans se dissoudre et sans s'allonger entre les doigts, indiquent que la masse est suffisamment cuite.

La preuve à la dent consiste en ce qu'une goutte de sirop, mise entre les dents, offre quelque résistance.

Il y a encore les preuves du petit et du grand cassé et du cassé sur le doigt, qui ne sont guère employées que dans la fabrication des sucres d'orge ou pour d'autres produits de la confiserie.

Le petit casse consiste à former une boulette de sucre en trempant un doigt mouillé dans le sirop et en le mettant de suite dans l'eau froide ; la boule formée par le sucre ainsi solidifié, doit se casser, en se déformant, lorsqu'on la jette sur le carreau. Pour le grand cassé, la boule doit se briser avec facilité; enfin, pour le grand cassé sur le doigt, le sucre doit former autour du doigt une espèce de dé facile à casser.

Les preuves scientifiques, au moyen du thermomètre et de V aréomètre ne suffisent pas pour indiquer exactement l'état de la masse cuite : la viscosité du sirop est trop considérable pour que l'on puisse faire usage de l'aréomètre. Le thermomètre peut être d'un grand secours, si l'on a soin de noter les observations d'une cuite précédente.

La masse cuite, composée de cristaux et de sirop contenant les matières étrangères qui n'ont pu être éliminées du jus, ainsi qu'une grande partie de sucre plus ou moins cristallisable, est amenée dans des cristallisoirs.

En France, les cristallisoirs sont de grands bacs rectangulaires en tôle galvanisée, longs de 2 mètres, sur une largeur et une hauteur de 1 mètre, dont le fond, en toile métallique, permet au sirop de s'égoutter.

Les caisses Schutzembach, dont on se sert beaucoup en Allemagne, sont également employées en France pour donner au sucre de betterave la forme sous laquelle il doit être soumis au turbinage. Les caisses Schutzembach sont des bacs en bois, de forme pentagonale, munies d'un faux fond en toile métallique. Ces caisses ne sont, à proprement parler, que de grandes formes. Les sirops sortant des chaudières à cuire en grains y sont introduits pour être égouttés. L'égouttage se fait par plusieurs petits tubes inférieurs; on peut c/a/rcer le sucre qu'ils contiennent, mais le plus souvent ces opérations sont remplacées par les turbines.

L'emploi de la turbine est un des plus grands perfectionnements qui aient été apportés à la purification des sucres, tant dans l'industrie de la fabrication que dans celle du raffinage. Quand le sucre a été égoutté en partie dans les cristallisoirs ou dans l'appareil Schutzembach, on les place dans une turbine à force centrifuge, faisant 12,000 tours par minute. Le sirop qui est resté interposé entre les cristaux et le liquide égoutté qui a aidé à le chasser, passe à travers les mailles de la toile métallique, en laissant les cristaux de sucre secs;

iNous avons déjà parlé de la turbine et de son emploi en traitant du raffinage. Due à Rohlfs et Leyring, la turbine des sucreries est une heureuse modification de Vhydroextracteur à force centrifuge , inventé par Panzold, et qui avait été déjà mis en usage dans diverses industries pour opérer la

ERVEILLES DE L'INDUSTRIE.

prompte dessiccation, des différents produits. Appliqué au clairçage des sucres, cet appareil a produit une véritable révolution dans la fabrication et le raffinage. Puisé dans les cristallisoirs, encore mêlé aux sirops au sein desquels il s'est formé , le sucre est placé dans un vase circulaire dont la paroi est à claire-voie, et qui s'anime d'une vitesse rotative d'environ 800 tours par minute. Nous avons déjà représenté {fig.22), en parlant du raffinage, la turbine de Rohlfs et Leyring. En deux ou trois minutes, la mêlasse est complètement chassée, et le sucre sec reste dans l'appareil. On y blanchit ensuite ies cristaux parle clairçage^ effectué avec des sirops de plus en plus purs et blancs.

Ainsi, dans l'espace d'une demi-heure au plus, on a effectué une série d'opérations qui auparavant, à cause de la viscosité des sirops et de leur lenteur d'écoulement^ demandait plusieurs semaines ; c'est une immense économie de temps et d'intérêts de capitaux, et une grande cause de déchets de moins dans la fabrication.

Le sucre que l'on veut purifier à Taide de la turbine, doit former une masse homogène, sans pelotons. Lorsque l'appareil a été mis en mouvement, on y introduit, suivant les qualités de la masse, de 30 à 50 kilogrammes de sucre. A la faveur de la force centrifuge le sirop s'échappe à travers les mailles de la toile métallique^ tandis que la masse du sucre reste à l'état sec dans le tambour. Cet appareil produit, en moins d'un quart d'heure, 40 à 50 kilogrammes desucre sec.

On parvient, avec la turbine, à ce résultat, qui semble prodigieux, d'égoutter et de claircer trois fois le sucre en 8 à 10 minutes, tandis que les mêmes opérations auraient pu durer, suivant la viscosité du sirop, de 18 à 45 jours.

Les sirops d'égout^ c'est-à-dire les liquides qu'on a recueillis en laissant écouler les pains dans les formes, sont recuits à l'air libre, et

donnent des produits de second, de troisième jets. Souvent, pour obtenir des produits d'une plus grande pureté, on traite par la chaux le sirop délayé et chauffé, on le prive de la chaux qu'il retient au moyen du gaz acide carbonique; enfin on le fait passer par un filtre Taylor, ou par un filtre-presse, et on le filtre sur le noir animal.

Dans les fabriques où les cuites sont légères, on peut obtenir du sucre cristallisable des sirops égouttés jusqu'à cinq fois. Lorsque le sirop marque 44° de densité à l'aréomètre, il ne peut plus fournir de sucre cristallisable.

Nous ajouterons que l'évaporation de ces sirops dégoût se fait dans une chaudière particulière. C'est une chaudière tubulaire qui exige une description spéciale.

La figure 49 représente la chaudière tubulaire pour la cuisson des sirops dégoût dans le vide. Son aspect extérieur est à peu près le même que celui de la chaudière à cuire en grains, qui a été représentée par la figure 18 (page 61). Seulement les trois serpentins intérieurs superposés qui caractérisent cette dernière, sont remplacés par un assemblage de tubes verticaux, qui lui donnent l'apparence d'une chaudière de locomotive. Le corps de la chaudière est en fonte et en tôle, et le tube adducteur de vapeurs en cuivre.

Cet appareil peut produire 60 hectolitres de sirop cuit à la concentration exigée, dans une durée de huit heures.

Le sucre de betterave sortant des turbines est en formes volumineuses et un peu colorées, et d'autres fois en poudre grumeleuse. Pour l'amener à l'état de sucre en beaux pains incolores, il faut faire subir au sucre indigène les opérations que nous avons décrites à propos du raffinage, c'est-à-dire le mettre en formes, le claircer de nouveau ef le sécher au moyen des sucettes. Toutes ces opérations constituent le raffinage. Elles ne s'exécutent pas dans les fabriques de

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Fig. 49. — Chaudière tabulaire pour cuire les sirops d'égout dans le vide.

sucre, de sucre de betterave. Les fabricants vendent leur produit aux commissionnaires, à l'entrepôt des sucres. C'est là que les raffineurs vont acheter les sucres de betterave, et au moyen des opérations et des appareils que nous avons décrits au chapitre du Raffinage, ils leur donnent la forme de pains de sucre pur et blanc qu'on leur connaît.

Il faut ajouter que le sucre de betterave nediflère en rien, chimiquement, du sucre de canne. Il est seulement un peu plus léger ; de sorte qu'à volume égal il sucre moins, mais qu'à poids égal la qualité sucrière est la même.

Le maître d'un café qui octroie à chaque consommateur quatre morceaux de sucre pour sa demi-tasse, trouve quelque avantage à prendre du sucre de betterave plutôt que

du sucre de canne, parce que le volume des morceaux, à poids égal, est plus grand avec le sucre de betterave qu'avec celui de canne. Avec un pain de sucre de betterave, il obtient plus de morceaux de sucre du même volume qu'avec un pain de sucre de canne du même poids. Seulement le café est moins sucré. On a la même apparence, mais non la même force sucrante.