‹ Manuel-agenda des fabricants de sucre et des distillateurs, à l'usage des fabricants de sucre de betteraves et de cannes, des raffineurs, distillateurs, chimistes, ingénieurs, chefs de fabrication, contre-maitres et des émployés de régieChapitre 85 sur 125 · CHAPITRE I Conduite de la diffusion · texte numérisé non relu

CHAPITRE I Conduite de la diffusion

Dana le travail de la diffusion, on doit toujours avoir deux objecttfs en vue : épuiser le plus possible la cassette, et extraire le Jus à son maximum de densité.

Il est presque passé à l'état d'axiome, en sucrerie, de dire que la perte en sucre à la diffusion est de 0,50 pour 100 de betterave. Le fabricant qui obtient ces résultats, s'en déclare satisfait et ne cherche pas à améliorer son travail, persuadé qu'il est arrivé à l'extrême limite de la perfection.

Cependant, la pratique a démontré que l'on peut arriver à un épui-î sèment sensiblement meilleur, et limiter la perte à 0.15 ou à 0,20 au maximum de sucre pour cent de betteraves. Dans ce cas, la teneur saccharine des cossettes épuisées est de 0,10 à 0,15 °/° ; celle des petites eaux ne dépasse pas 0.05 •/• soit un 1/2 gr. par litre. L'épuisement dans ces limites est parfaitement possible avec l'obtention de jus danses. 11 suffit d'une surveillance attentive et d'un contrôle chimique sérieux pour le réaliser. Le bénéfice résultant d'un travail ainsi conduit sur celui qui consiste à perdre, comme c'est le cas général, 0,50 de sucre, se chiffre par 3,000 à 3.500 k. de sucre par million de kilogr. de betteraves ; et si l'on réfléchit que ce sucre doit être considéré comme libre d'impôt, on voit qu'il y a là une source de bénéfices considérables, supérieurs à ceux que procure l'épuisement des écumes. L'économie est au moins de 2.000 francs par million de kilogr. de betteraves. N'y a-t-il pas là, pour le fabricant, un intérêt suffisant pour s'assurer le concours d'un chimiste sérieux qui prendra à cœur de surveiller et de conduire le travail d'une façon régulière?

On a fait à cet épuisement presque complet de la cossette, le reproche d'introduire plus d'impuretés minérales, c'est-à-dire plus de sels dans les jus. Cette objection n'est évidemment pas fondée, car on ne

peut introduire dans les jus plus de sels que la betterave n'en contient; or, en retirant tout le sucre, il est logique de retirer tous les sels, et l'on a alors le jus naturel de la betterave, pas plus mauvais dans tous les cas, s'il n'est pas meilleur. Avec un épuisement moindre la proportion de sels par rapport au sucre, esx la même, car le sucre ne diffuse pas plus vite que les sels ; c'est même le contraire qui a lieu ; de sorte qu'il serait plus exact de dire, que plus on épuise la cossette, plus élevé est le coefficient salin des jus de diffusion.

Il y a un intérêt non moins sérieux pour le fabricant à produire des jus à leur maximum de densité. C'a été longtemps une croyance généralement admise, elle l'est encore auprès de bien des fabricants, que la diffusion doit nécessairement donner des jus faibles et en produire d'autant plus que la betterave est plus riche. La conséquence était que l'usine devait être obligée de réduire considérablement son travail, que dès lors les frais de fabrication de la betterave riche devaient être beaucoup plus considérables que ceux de la betterave pauvre. Bref, c'est tout juste si Ton ne disait pas qu'il valait mieux travailler de la betterave médiocre. Heureusement la loi de 1884 est venue modifier cette dernière appréciation ; cependant elle n'a pas fait tomber encore tous les préjugés à l'égard de la diffusion.

Eh bien 1 la pratique a encore démontré que la diffusion ne devait pas nécessairement donner des jus à 3°, 8, comme on les obtenait i y a deux ou trois ans, et comme on les obtient encore dans beaucoup de fabriques. Elle a démontré que la diffusion ne produit des jus faibles qu'avec la betterave pauvre, qu'elle peut produire des jus à haute densité, et d'autant plus denses que ta betterave mise en œuvre est plus riche. En un mot, en prenant certaines précautions en conduisant rationnellement la diffusion, on obtient facilement des jus dont la densité est les 8/10* de la densité initiale du jus de la betterave. C'est ainsi qu'une betterave à 5* de densité donnera du jus à 4° ; une betterave a 6° en donnera a 4°, 8, et une betterave a 7», en produira à 5°, 6, tout en maintenant l'épuisement dans les limites indiquées précédemment.

11 en résulte naturellement :

lo Que la proportiou du jus fournie par la betterave est très faible et 2° qu'elle n'est pas plus considérable pour une betterave riche que pour une betterave pauvre; c'est même le contraire qui a lieu. Et cela se conçoit facilement

Une betterave, quelle que soit sa richesse, contient en moyenne 5 0/0 de matière insoluble, ou ligneuse, et 95 0/0 d'eau et de matières solubles constituant le jus.

Les 95 kilog. de jus à 6° de densité représentent (d'après la for-

mule connue P = V D) un volume de — = 89 litres 6, et les 95 kilog.

de jus à 7« de densité représentant un volume — = 88 litres 8.

En un mot plus la densité de la betterave augmente, plus faible es» le volume des 95 kilog. de jus qu'elle renferme, puisque dans le rapport qui exprime ce volume, le numérateur 95 reste le même, et que le dénominateur augmente.

T Et comme par la diffuèion nous prétendons obtenir de n'importe quelle betterave du jus a une densité égale au 8/10 de la densité primitive, il en résulte que les rapports entre les volumes respectifs de ces jus nesont pas modifiés, puisqu'ils sont multipliés par la valeur constante 8/10. ^

Les 89 litres 6 de jus à 9° deviendront 112 litres de jus à 4*8, et las 88 litres 8 de jus à "• produiront lll litres de jus à 5°6.

Donc la diffusion de la betterave riche ne produit pas un volume de jus plus considérable, que celle de la betterave pauvre; elle en produit seulement un poids plus con sidérable.

Or les frais de fabrication sont proportionnels non pas au poids du jus mais à son colume. Un hectolitre de jus a 6° de densité coûte moins à travailler qu'un hectolitre de jus à 5°, car il présente moins d'eau à évaporer ; il séjournera inoins longtemps dans le triple effet.

Le tableau suivant représente les quantités de jus à différentes densités que fournissent 100 kilog. de betteraves de richesses variables.

On voit que la betterave à 5*5 de densité donne 137 litres ou 112 litres de jus suivant que le jus extrait a 3°6 ou 4°4 de densité. Dans le second cas c'est 20 0/0 de moins d'eau a évaporer pour amener le jus à l'état de masse cuite.

*S La betterave & 6° donnera 148 litres de jus ou 112, suivant qu'on l'obtiendra à 3°6 ou à 4»8, et la betterave à 7* de densité en donnera 155 ou lll litres, suivant qu'il aura une densité de 4* ou de 5°6. Pour la betterave a 6° l'économie sur L'eau a évaporer est de 32 0/0, et pour la betterave a 7° cette économie est de 44 0/0. >/-

Ainsi, quelle que soit la richesse de la betterave, la proportion de jus à extraire par la diffusion reste a peu prés constante ; elle varie de 113 litres par 100 k. pour la betterave à 5°, à 109 litres pour la bet. terave à 9° de densité. On peut donc régler, pour ainsi dire, d'une façon uniforme, au bac mesureur, la quantité de jus à extraire a un nombre invariable de litres et qui ne doit pas dépasser 115 ou 120 par 100 kil . de betteraves.

Chaque fois que ce chiffre sera dépassé, le fabricant pourra en conclure que la diffusion n'a pas été rigoureusement surveillée.

aux 8/10 de la densité initiale. Dans le second cas nous avons 33 litres de moins d'eau à chauffer, évaporer, etc., par 100 kilog. de betteraves.

Or la quantité de vapeur nécessaire an chauffage et à Pévaporation d'un hectolitre de jus est d'environ 75 kit. ce qui, pour les 33 litres d'eau, représente 21.75 kilog. de vapeur. En supposant qu'un kilog. de charbon placé sur la grille du générateur évapore 7 kilog. d'eau, il faut donc pour le chauffage et l'évaporation de ces 33 litres d'eau 4 kilog. 7 de charbon, soit 47 tonnes pour le travail d'un million de kilog. de betteraves. On voit par là que la production du jus à haute densité fait réaliser une économie de combustible d'environ 1,000 fr. par million de kilog. de betteraves.

Mais l'économie résultant de la production du jus à haute densité, apparaîtra bien plus grande encore, si l'on considère que le travail ainsi conduit abrège notablement la durée de la fabrication, ou, ce qui revient au même, permet de travailler journellement une bien plus grande quantité de betteraves. Cela se réduit par une diminution importante des frais de fabrication ou du prix de revient du sucre.

Or, au point où en est arrivée aujourd'hui la concurrence sur le marché des sucres, il n'y a de salut pour notre industrie que dans la diminution du prix de revient du produit fabriqué.

De même qu'on fait des objections contre l'épuisement trop complet de la cossette, de même on a prétendu que les jus denses se travaillaient difficilement; que surtout ils présentaient un grand obstacle à la carbonatation. Inutile de dire que cette objection ne tient pas debout et quelle est tout aussi peu fondé que la première. Les nombreux et heureux essais de carbonatation de jus concentrés l'ont réfutée victorieusement. Pour que la carbonatation des jus denses se fasse bien, il faut simplement avoir soin de les additionner d'une proportion plus grande de lait de chaux. La chaux, en effet, doit être proportionnelle, non pas au volume du jus, mais à la teneur de celui-ci en sucre.

Si Ton met 10 0/0 de lait de chaux à 20° B. dans du jus à 3° 8 de densité ayant une teneur en sucre de 8 0/0, il faudra en mettre 13.7 0/0 dans un jus à 5° 2 de densité ayant une teneur saccharine de 11 0/0. La quantité de chaux ainsi employée par 1000 kil. de betteraves reste la même ; seulement la proportion mise par hectolitre de jus augmente.

Voici les conditions à observer pour obtenir ces résultats.

Dans la diffusion de la betterave en vase clos, on se trouve dans des conditions analogues à celles que nous rencontrons dans l'osmose des mélasses. Nous avons d'un côté le jus de betteraves avec son sucre et ses impuretés renfermées dans les innombrables et

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microscopiques cellules de la racine, de l'autre nous avons l'« gnsnt les coseettes- Les parois des cellules saccharifères repi lent la membrane végétale a travers laquelle» doit se faire l'éc des deux liquides. Or la diffusion, l'exode du jus de la cellule le liquide baignant la coasette, est influencée par diverses t qui sont notamment la température et la durée du contant. Influence de la température. — La température exerce u

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autres diffuseurs doivent être chauffés à la température convenable pour obtenir l'épuisement complet.

Quand au diffuseur meiehé% tout en ne portant pas sa température à un degré aussi élevé que dans les autres, il est bon néanmoins de le chauffer un peu.

En pénétrant dans le diffuseur c meichê », le jus de Pavant dernier diffuseur, s'il est ckauffé à une température élevée s'enrichira notablement au contact des cossettes fraîches, dont il provoquera la diffusion, au lieu de les laver simplement ; de plus, il provoquera sur les cossettes la coagulation des matières albuminoïdes qu'un jus plus froid entraînerait avec lui. On a, en effet, constaté que le passage des jus à une température élevée sur le dernier diffuseur chargé, augmente notablement le coefficient de pureté du jus, compara ivement à celui qui est extrait à froid. Pour s'en convaincre, on n'a qu'à analyser les jus tirés de deux diffuseurs successifs, dont l'un aura été extrait à chaud et l'autre à froid.

Ainsi dans une batterie de 12 diffuseurs dont 10 sont en activité, l'échelle des températures aux calorisateurs devrait se rapprocher de la suivante, en commençant par le diffuseur prêt a être vidé.

Diffuseurs, 1—2 (3—4-5—6-7-8), 9-10 Température, 40* — 60« 76 à 85° 65 à 70» — 40 à 50°.

De cette façon l'épuisement sera maximum ainsi que la densité du jus. — Nous avons de la sorte, sur 10 diffuseurs en activité, 6 qui sont à la température maximum.

Dans beaucoup de fabriques on chauffe tous les diffuseurs à la même température, moins celui qui doit être vidé, bien entendu. La surveillance de la batterie devient ainsi plus facile.

Certains fabricants de sucre ne chauffent jamais au-delà de 70 à 72° ; d'autres vont jusqu'à 78° et ne dépassent jamais 80°; dans tous les cas, il nous semble que ce qui doit régler la température de la diffusion, c'est le degré de pureté du jus extrait. Dans une bonne marche ce degré ne devrait jamais être inférieur à celui du jus naturel de la betterave, obtenu par râpage et pression.

Durée Uu contact. — La diffusion est d'autant plus profonde, l'épuisement est d'autant meilleur que la durée du cou tact entre les deux liquides est plus considérable. Avec un temps suffisamment long, la diffusion pourrait être ] ratiquée à froid, aussi complètement qu'à chaud, avec m temps moindre. Mais la marche lente et surtout la marche intermittente, doit être évitée, parce quelle peut provoquer des altérations du jus. Au point de vue de la qualité du jus, la diffusion doit être rapide.

Quand l'arrêt de la diffusion doit durer un certain temps, il vaut mieux liquider que de laisser les jus en contact avec les cossettes.

Le séjour du jus dans les diffuseurs varie entre une heure et une heure et demie.

Nombre et capacité des diffuseurt. — Quel est le nombre de vases que doit posséder une batterie de diffusion.

Evidemment, ce nombre dépend de la richesse de la betterave mise en œuvre. Il est en raison directe de la richesse de la betterave.

Si Ton pratique la diffusion d'une betterave ayant 5* de densité et d'une autre betterave ayant 6° de densité, et cela dans des conditions identiques, c'est-à-dire à La même température, dans le même laps de temps et dans un même nombre de diffuseurs d'égale capacité, il est évident que la betterave la plus riche, sera la moins épuisée, les matières les plus diffusibles, le sucre et Les sels étant plus abondants, n'auront pas eu le temps de passer entièrement dans le liquide extérieur. Si donc Ton veut obtenir de la betterave riche le même épuisement, il faut nécessairement avoir recours ou a une augmentation de température, ou à un contact plus prolongé ou à une extraction de jus à densité intérieure. Mais il est impossible d'augmenter la température, puisque nous la supposons atteindre le maximum permis ; nous ne pouvons jious résoudre à extraire du jus à plus faible densité, parce que nous perdons une partie des avantages du procédé :

Il ne nous reste donc qu'à augmenter la durée du contact. Cette augmentation de durée peut être obtenue de trois manières :

a. En faisant circuler le jus plus lentement dans la batterie, mais alors nous réduisons notre travail, ce qui est un grave inconvénient ; de puis, un séjour trop prolongé des jus dans les diffuseurs peut entraîner leur fermentation.

6 et c. En augmentant la capacité ou le nombre des diffuseurs

Avec des diffuseurs phis grands, tout en faisant circuler le jus plus lentement, on prodoit le même travail, parce qu'on opère sur un poids de cossettes pins considérable, et que Ton extrait naturellement à chaque diffuseur on plus grand nombre d'hectolitres de jus.

Avec un plus grand nombre de diffuseurs, la durée du contact est augmentée sains que la circulation soit ralentie.

Lequel de ces deux systèmes est le préférable ?

Nous préférons augmenter le nombre plutôt que la capacité des diffuseurs, et pour le travail de la betterave riche, nous considérons la batterie de 14 diffuseurs préférable à celle de 12. On a remarqué en effet que l'épuisement est plus facile dans les petits vases, que la circulation du liquide y est plus régulière ; en -second lieu, dans une batterie de 14 diviseurs il y a toujours au moins 16 vases au lieu de S sur lesquels la tiffusiom peut être pratiquée avec le maximum d'intensité, et si par manque de soins ou de surveillance, l'un de ces

diffrïaeurs n'est pas conduit rationnellement, la faute n'atteint que le 10» au ifeu du 8* de la cossette.

II est encore d'antres conditions qu'il importe d'observer pour obtenir de fa diffusion le maximum d'effet utile ; nous nous bornerons à à en signaler quelques-unes au premier rang desquelles nous placerons la confection de la cossette. Celle-ci, doit être longue, fine, régulière et nettement découpée, exempte de bavures ; on ne l'obtient ainsi qu'en lavant soigneusement la betterave et en apportant les'pltis grands soins au fonctionnement du coupe-racines et au parfait entretien des couteaux; plus la cossette est fine, plus la diffusion est rapide. Les couteaux laitières sont préférables aux autres, parce qu'ils produisent une cossette qui se tasse peu a peu dans les diffuseurs et livre au jus une circulation facile. Pour produire des cossettes irréprochables il faut entretenir soigneusement les couteaux et maintenir une hauteur convenable de betterave? sur le disque du coupe racines.

II est indispensable que les betteraves soient très bien lavées et ne soient souillées à leur arrivée au co&pe-racine* ni de terre, ni de cailloux, ni de brins d'herbe. -

Il faut éviter soigneusement de recouvrir les silos avec du foin ; la paille est préférable parce qu'elle laisse raotes- de débris et engorge moins le coupe-racioes.

Il y a cependant une limite à la finesse des cossettes, car il est important qu'elles conservent une certaine rigidité pour ne pas trop se tasser dans le diffuseur et empêcher la circulation du jus. Les betteraves riches que Ton travaille maintenant en France présentent en général une rigidité suffisante pour permettre la confection de cossettes très fines.

Doit-on tasser les cossettes dans le diffuseur ? Les avis sont par* tagés. Toutefois il parait plus avantageux de les tasser si elles ont une rigidité suffisante; la circulation du jus se fait mieux et comme les vides sont moins nombreux et moins grands, le jus extrait est plus dense. On fait également plus de travail car on met ainsi dans le diffuseur 55 à 57 k. de cossettes par hectolitre de capacité utile, tan- " dis qu'en ne lès tassant pas, on met à peine M k. Y a-t-il avantage à employer des agents épurants à là diffusion I Ici encore les avis sont très partagés. Les ans sont ennemis de l'emploi de tout agent éporant. Nous pensons cependant que certains agents peuvent être employés avec profit en observant certaines précautions.

La chaux a la propriété de produire dans la cossette une espèce de défécation qui rend le jus plus par. Mais pour cela il ne faut pas dépasser la température de 15» C, autrement on forme du mètapectate de chaux soltrbte que la carbonatation mélimine plu».

Le danger que présente l'acide sulfureux est qu'il peut produira une légère inversion du sucre, surtout si Ton chauffe trop fort, on peut l'employer sans danger avec certaines betteraves qui présentent une alcalinité naturelle assez élevée. D'ailleurs il est toujours bon de laver le gaz avant de l'employer pour le débarrasser des traces d'acide sulfurique libre qu'il contient ordinairement.

Le bisulfite de chaux présente moins de danger d'invertir le sucre que l'acide sulfureux, mais son emploi est plus dispendieux.

La campagne dernière on a employé, dans quelques usines, la soude caustique à la diffusion, et l'on parait s'en être fort bien trouvé; cet agent faciliterait beaucoup la diffusion, et de plus il empêcherait la formation des sels de chaux dans les jus. Nous verrons comment on doit l'employer quand nous parlerons des sels de chaux au chapitre Carbonatation et Gaz de la diffusion.

Les gaz de la diffusion consistent en oxygène, hydrogène, azote et acide carbonique. Leur inflammabilité est due à la présence de l'hydrogène. Ce dernier gaz peut provenir soit de l'attaque des parois des diffuseurs par le» acides de la betterave (Chevron) ; soit de la fermentation butyrique provoquée par la terre qui salit les betteraves (Dehérain); soit de la réduction du tartrate acide de potasse contenu dans le jus de betterave (Dr Stohmann); soit d'un chauffage exagéré donnant lieu à une production de pectine (Battut). Les autres gaz proviennent de la betterave elle-même qui les tient emprisonnés dans les cellules. M. de Lippmann a constaté jusqu'à 15 litres de gaz emprisonnés dans 100 k. de betteraves.

L'inconvénient des gaz consiste, non pas dans leur inflamrnabilité ; ils sont trop peu abondant pour qu'il y ait danger, mais dans l'obstacle qu'ils opposent à la circulation régulière du jus. On doit donc les éviter, et pour les expulser, ouvrir souvent les robinets purgeurs. Il est important aussi de ne fermer le diffuseur meiché que lorsque le jus a atteint l'orifice du diffuseur. Si on ferme trop tôt la porte supérieure on emprisonne une certaine quantité d'air qui fait contrepression. Si le meichage est trop rapide, l'air interposé entre les cossettes n'a pas le temps de fuir devant le courant et les jus sont émulsionnés et fort mousseux. Le meichage doit donc être fait avec une certaine lenteur.

On évite les gaz inflammables en lavant bien les betteraves, en ne chauffant pas trop fort, en évitant la circulation trop lente, en induisant l'intérieur des diffuseurs de plusieurs couches d'huile, en employant de la chaux ou de la soude.

Contrôle de la diffusion. — Il est très important de mesurer exactement la quantité de jus extrait à chaque diffuseur pour ne pas en extraire une trop forte ou une très faible proportion ; dans le premier cas on augmente inutilement les frais d'évaporation, et dans le

second on s'expose & mal épuiser les cossettes. D'autre part le contrôle rigoureux du travail est impossible si l'on ne connaît pas la quantité exacte de jus extrait.

Le contrôle de la diffusion se fait, dans les sucreries, au moyen d'un bac jaugeur, qui mesure les quantités de jus entrant en travail et par une série d'analyses qui servent ensuite de base pour calculer le sucre devant sortir de la fabrique.

Or le bac jaugeur, tel qu'il est employé, n'offre pas toujours de garanties bien sérieuses. Tantôt on tire plus, ta tôt moins de jus des diffuseurs, ayant ainsi un épuisement, très irrégulier de la cossette, sans que Ton puisse beaucoup y remédier. De temps en temps Ton fait bien une analyse de ces cossettes, mais elle n'indique la marche que pour le moment même où "échantillon a été pris et ne peut assurer que tous les diffuseurs ont été tirés de la même façon. Le fabricant se trouve donc dans l'incertitude.

Pour les prises d'échantillons de jus, si elles sont faites de temps en temps, elles ne donnent qu'un résultat toujours faux, puisque l'échantillon servant à l'analyse n'est pas proportionnel à la quantité du jus tiré et qu'il n'en représente pas la moyenne.

C'est pour corriger ces causes d'erreur en même temps que pour améliorer le travail en le régularisant, que nous conseillons l'emploi d'appareils de contrôle. Les appareils Horsin-Déon commençant à être employés pour cela.

Le contrôleur mesureur automatique, fig. 38, mis en communication avec le bac jaugeur donne, à simple lecture du diagramme qu'il fournit, tous les renseignements sur la marche de la diffusion. Toute irrégularité s'y trouve inscrite. C'est en quelque sorte un surveillant dont l'attention toujours soutenue ne peut être mise en défaut.

L'appareil est mis en mouvement par un flotteur placé dans le bac jaugeur. Les déplacements de ce flotteur viennent s'inscrire sur un bulletin divisé en heures, 1/4 d'heures et fractions de 5 minutes. Ce qui permet de se rendre compte du temps employé à remplissage et à la vidange des diffuseurs et de la quantité de jus extraite, En même temps s'inscrivent les arrêts qui peuvent se produire dans l'usine et leur durée, puisqu'ils entraînent l'arrêt de la diffusion ou tout au moins un ralentissement.

Enfin deux sonneries sont reliées à l'appareil, et indiquent à la diffusion et à la carbonatàtion que le bac est plein ou qu'il est vide. Ces sonneries réglables à volonté donnent toute assurance pour la régularité du travail.

Le contrôleur mesureur automatique est donc un appareil absolument nécessaire pour tout fabricant désirant un travail soigné et régulier et par suite économique. La construction donne toutes les

Fig. as.

garantie» désirables au point de vue de l'exactitude et SM indi lions ne peuvent être faussées. C'obï donc un auiillaire précit pour les directeur» et qui leur permet de reporter toute Jour attsnt ■ur d'autres pointa ausai importants pour la fabrication Le contrûleur-rmeiureiir donnant les volumes de jus entras di

Die de connaître [a nature de ce jus, c'est-à-dire poue un échantillon moyen pour en faire l'analyse. Ce f&cVêehantiUorvutir automatique flg- 39.

placé aussi dans le bacjaugeur, repose sur l'emploi trois eaux manœuvre par le liquide lui-même. Un tube

la prise d'échantillon, il s'emplit en même tempa que e aussitot-que celui-ci est plein. Celte méthode a rainer a chaque bac mesureur un échantillon proportionné da jus et de le donner pour chaque nouvelle quan-

nedonnée certaine sur laquelle peut se baser le calcul dans l'usine, puisque l'on connaît déjà le volume.

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