DifttiUation des betterave» dma» le» fennes

Jusqu'à Tannée 1854 on ne considérait guère comme distilleries susceptibles d'être annexées aux exploitations rurales, que celles qui emploient pour matièi*es premières les grains (blés, orges, seigle, maïs), les pommes de terre et les mafcs de raisin; mais depuis que lés hauts prix de Talcool,- par suite des maladies répandues dans les vignobles et les cultures de pommes de terre, coïncidant avec la cherté des grains, ont dirigé les vues des manufacturiers vers Tapplication des betteraves à cette industrie, les agriculteurs se sont préoccupés de substituer cette source nouvelle de résidus aux résidus des anciennes distiUeries, qui leur manquaient pour compléter la nourriture des animaux.

Depuis longtemps déjà les agriculteurs avaient su apprécier, sous ce rapport, les avantages des pulpes de betteraves provenant des sucreries. Les pulpes des sucreries transformées leur offraient de semblables avantages. Quant aux cossettes épuisées par macération à l'eau , trop aqueuses pour être transportées à de grandes distances, elles se conservent difficilement et ont une faible valeur alimentaire.

La distillation des betteraves a été fondée en France vers Tannée 1853, époque de la cherté exceptionnelle des alcools : Tindustrie sucrière déjà pourvue d'un matériel applicable à cette opération, et se trouvant approvisionnée de betteraves, donna la première impulsion ; elle produisit durant 4 années consécutives de très-grandes quantités d'alcool.

On suivait généralement dans ces usines pour l'extraction du jus le procédé des râpes et des presses le plus en usage relativement au sucre ; mais ce procédé était trop onéreux parce qu'il laissait perdre les résidus liquides et occasionnait fréquenunent de graves inconvénients pour la salubrité, lorsque les vinasses, ne pouvant s'écouler, se putréBaient dans des fossés ou des mares sur les terres environnantes ; aussi dans les conditions ordinaires du cours des alcools ne laissait-il plus de bénéfices.

M. Champonnois, ancien fabricant de sucre de betterave, a cherché la solution plus complète de la question agricole en se proposant de mettre sous une forme convenable, pour la nourriture du bétail, non-seulement la pulpe épuisée, mais encore les substances alimentaires restées dans les vinasses après la fermentation et l'extraction de Talcool par distillation. Un grand nombre

PROCÉDÉ DE M. GHAMPONNOIS. 569

de faits pratiques démontrent aujourd'hui que le but a été atteint. La méthode de distillation des betteraves dans les exploitations agricoles, graduellement perfectionnée par son auteur, a pris un grand développement en France; elle est pratiquée dans plus de 250 établissements; cest la seule qui semble pouvoir soutenir répreuve des bas prix de Talcool et la concurrence des eaux-devie de mélasses indigènes, de grains, de vins, de marcs de raisin et de divers fruits, depuis la récolté abondante de 1857. Nous allons décrire ce procédé, puis nous exposerons les données numériques sur lesquelles repose l'économie des opérations.

S9. Procédé de M. Cliampoiuiois.

Nettoyage des racines. — On effectue le nettoyage et Fépierrage à l'aide des laveurs mécaniques semblables à ceux que nous avons décrits pour le lavage des betteraves.

Découpage. — Le coupe-racines employé pour cette opération était formé d'un disque rotatif en fonte, percé de quatre ouvertures rectangulaires dans chacune desquelles était fixée une lame tranchante comme le fer d'un rabot ; il a été depuis un an remplacé très-avantageusement par le coupe-racines cylindrique ci-dessous indiqué.

Le découpa|[e des betteraves exige une force mécanique de moitié moindre, pour d'égales quantités, que le ràpage à Tétat de pulpe ; deux hommes aux manivelles, travaillant pendant 25 à 30 minutes chaque heure, suffisent pour diviser ainsi 2250 kilogrammes de betteraves en 9 ou 10 heures.

Coupe-racines cylindrique à denture interne. •— Tout récemment, M. Champonnois a substitué à l'ancien ustensile à disque un coupe-racines cylindrique disposé comme les râpes à pommes de terre et à betteraves, décrites plus haut (p. 136 et 269), mais la denture est différente : elle est formée de 6 grandes lames équidistantes crénelées, offrant en saillie des petites lames de rabots de 1 centimètre de largeur, alternant chacune avec un intervalle de 1 centimètre. Chaque grande lame est maintenue par des boulons à l'extérieur du cylindre, et le ti*anchant, incliné comme celui d'un fer à rabot, présente à l'intérieur du cylindre une saillie de 1 millimèti*e t/2, que l'on fait d'ailleurs varier à volonté, de façon à ce que la betterave soit découpée en rubans ayant 1 centimètre de largeur et l'°™,25 d'épaisseur, qui puissent aisément sortir par les 6 lumières à rabots.

570 PROCÉDÉ DE M. CHAMPONNOIS.

On évite les altérations de Tespèce de pulpe i*ubanée ainsi obtenue, en dirigeant sous le coupe-racines un léger fikt de liquide (jus faible de macération) qui doit suffire pour mouiller seulement la pulpe que l'on retourne à la pelle dans la cuyette évasée qui la reçoit.

La pulpe, avant d'être mise dans le cuvier macérateur, est arrosée avec 1 litre 1/2 à 2 litres d'acide sulfurique préalablement délayée dans 25 à 30 litres d*eau, pour 1000 kilogr. de betteraves.

Extraction du jus sucré. — M. Champonnois emploie un système particulier de macération et de déplacement pour extraire le jus des betteraves découpées. La pulpe est mise dans un cuvier dont la contenance totale est de 550 litres, muni d'un double fond en tôle troué comme une écumoire ; ou y fait arriver, à la températui^ de 90 à 100^, 200 litres de vinasse, résidu de la distillation d'un jus précédemment soumis aux mêmes traitements (*).

Au bout d'une heure, pendant laquelle un cuvier semblable et d'égale contenance a été rempli de pulpe rubanée de betteraves, on soutire le liquide (jus extrait par macération) de la première cuve et on le verse sur la betterave de la deuxième; on verse aussitôt une deuxième charge de vinasse sur la matière en partie épuisée de la première cuve, et on laisse cette deuxième macération s'effectuer pendant une heure. Durant le même temps, on rempUt un troisième cuvier avec le produit du couperacines {i^oy, ci-dessus la méthode de macération à un seul cuvier).

Le mélange de vinasse et de jus qui a séjourné une heure sur le troisième cuvier se trouve chargé de jus déplacé par trois macérations successives ; on le soutire pour le verser dans une des trois cuves à fermentation, que l'on commence ainsi à remplir. Le liquide soutiré offre un volume de 250 litres environ, le jus normal ayant été en gi*ande partie déplacé par endosmose et le tissu amolli s'étant tassé sensiblement.

Le premier cuvier, dans lequel deux charges de vinasse ont séjourné chacune pendant une heure et ont été soutirées successivement, reçoit une troisième fois 200 litres de vinasse, dont on soutire le produit au bout d'une demi-heure.

(*) L'eau, en cet état, n'est utile que pour les premières opérations; on y substitue la vinasse dès que Ton a obtenu ce résidu liquide d'une première distillation.

PROCÉDÉ DE M. CHAMPONNOIS. 571

Oa laisse égoutter la pulpe , puis la betterave épuisée est extraite du cuvier et portée à la ferme, afin de la donner aux bestiaux après une préparation que nous indiquerons plus loin.

L'opération f très-simple, continue ainsi avec trois cuviers, à tour de rôle, de façon que le troisième s'emplit de betterave et reçoit aussitôt le liquide extrait du deuxième et qui a servi à une macération durant une heure; le deuxième cuvier est mis en macération pour la deuxième fois, et le premier ayant effectué une troisième macération, la vinasse, peu chargée de sucre, qu'il contient, est conduite à la chaudière à réchauffer. Lorsqu^'on soutire le liquide qui a passé une heure sur les betteraves neuves du troisième cuvier, pour verser ce liquide siicré dans la cuve à fermentation, le cuvier récemment rempli de betteraves reçoit le liquide ayant macéré une fois , qui est aussitôt remplacé par la vinasse d'une distillation effectuée en même temps : de telle sorte que les pulpes épuisées ont, en effet, reçu trois charges successives de vinasse, dont la deiiiière reste, en grande partie, engagée dans les tissus de la betterave, où elle prend la place du jus sucré; celui-ci passe du premier au deuxième, puis au troisième cuvier, d'où il est versé dans les cuves à fermentation.

Chaque heure on obtient une charge de 250 litres d'un mélange de jus sucré et vinasse, propre à la fermentation , et d'un autre côté une charge de 200 kilogr. de tranches épuisées par deux macérations, dont la dernière par la vinasse sortant de Talambic.

Le but que se proposait d'atteindre M. Champonnois était d'épuiser la betterave de la plus grande partie du sucre, tout en lui rendant les substances organiques azotées, mucilagineuses, grasses, et les matières salines d'une opération précédente 'y d'ajouter, en un mot, le résidu liquide de l'alambic au résidu solide du lavage par macération, de sorte que ce résidu contînt autant de principes alimentaires que la betterave, sauf 0,20 d'eau évaporée, et le sucre transformé presque entièrement en alcool, acide carbonique et produits accessoires. Supprimant, du même coup, l'eau et le combustible pour la chauffer, employés naguère dans les macérations et lévigations des tranches et pulpes de betteraves, on parvint à rendre l'opération plus économique, en même temps qu'on pouvait livrer à la ferme un marc cuit, humide et chaud, propre à déterminer dans les fourrages secs hachés une macération et une fermentation capables d'hydrater les principes alimentaires.

PROCÉDÉ DE M. CHAMPONNOIS.

Ce n'est pas tout encore, il restait à régler le moyen économique d'obtenir une fermentation soutenue dans le jus sucré extrait au moyen de la vinasse. Le même manu&cturier a complété la solution de cet autre problème par une disposition trèssimple.

Cette disposition est fondée sur l'application d'une masse de ferment, qui se renouvelle sans cesse et agit, en se développant, d'une façon graduée, sur une quantité relativement petite de jus sucré, acidulé par les acides organiques dégagés dans la vinasse, et à l'aide de la faiblç dose d'acide sulfurique indiquée ci- dessus

On rend le lessivage méthodique plus facile en Biisant communiquer ensemble les trois cuviers à l'aide de tubes adaptés, d'un bout, sous le faux fond d'un de ces cuviers, et de l'autre bout à la partie supérieure du cuvier suivant, de façon que les charges de vinasse s'y renouvellent par de simples déplacements^ en

ouvrant des robinets. La figure 295 indique un robinet à trois eaux, à l'aide duquel , si la clef est tournée comme dans le dessin, le tube adapté d'un bout sous le faux fond aboutit à son extrémité supérieure aux ouvertures libres Âa bB du robinet et de la clef qui déversent le liquide sur le cuvier suivant. Si la clef est tournée de façon que le canal courbe qui la traverse soit dans la position des lignes ponctuées abCj le liquide qui monte de dessous le faux fond du cuvier est conduit dans le tube qui le dirige vers l'une des quatre cuves à fermentation.

Fermentation alcoolique, — Le mélange de vinasse et de jus sucré doit être à une température moyenne de 17 degrés : en général cette température est atteinte naturellement à l'aide de la vinasse, qui, jetée presque bouillante au sortir de l'alambic, sur les menues tranches pour opérer la première macération, en est extraite à 40 ou 50 degrés, et sort de la dernière macération à 16 ou 17 degrés, de façon à ce que pendant toute la durée de la fermentation la température du liquide se maintienne entre 23 et 25^, sans dépasser ce dernier terme {*)*

Fiç. 295.

{*) L*atelier doit être clos de manière à entretenir, à Taide de la chaleur de

PROCÉDÉ DE M. CHAMPONNOIS. 573

Au fur et à mesure que la première cuve s'emplit avec le liquide de la macération versé jusqu a ce que les 2500 litres provenant des neuf soutirages de chacun 250 litres y soient arrivés, la fermentation se développe et continue ses progrès.

On détermine la fermentation en ajoutant, dans la première cuvée, dès qu'elle a reçu 250 litres de jus, 4 kilogr. de levure de bière préalablement bien délayée dans 6 à 8 litres de jus ou d'eau ordinaire. Ce ferment s'y renouvelle ensuite de lui-même pendant le cours des opérations.

Au bout de vingt-quatre heures, on met en communication deux cuves voisines,, de sorte que le liquide qui fermente se répartisse, par égales portions, entre elles.

On commence alors à remplir simultanément ces deux cuves à demi pleines, comme on avait rempli Tune d'elles, en y faisant couler en un petit filet les liquides qui arrivent successivement du lessivage méthodique.

Au bout de. douze heures, les deux cuves étant remplies, la fermentation s'y continue et, douze heures plus tard, les cuvées se trouvent avoir, en quarante-huit heures, accompli, dans les mêmes conditions, leur fermentation alcoolique.

L'une des deux cuvées est laissée en cet état ou mieux soutirée dans un récipient en maçonnerie au milieu et au-dessous de toutes les cuves qui s'y vident à tour de rôle, pour être refroidie et distillée vingt-quatre heures plus tard, tandis que l'autre cuvée partagée en deux, à son tour, remplit à moitié la quatrième cuve vide. A leur tour aussi , ces deux cuves, à demi pleines , reçoivent le jus de la macération ; la fermentation y redevient active à l'aide du ferment le plus actif en suspension dans le liquide. Toutes deux sont remplies à la fin de la journée ; la fermentation continue la nuit sans addition et se trouve, comme la première fois, terminée en quarante-huit heures.

Une fois cette rotation établie, on a, tous les matins : l*' une cuvée refroidie, que l'on distille dans la journée ; 2® une autre

Talamblc et des réchanfroin, la température de Pair ambiant à ce terme. Lorsque les beiteraTes arri-vent à zéro ou au-dessous, dans les temps trèsfroids de rhiirery on amène ces racines à la température convenable en les immergeant, pendant quelques minutes, dans de Teau chauffée seulement à kb degrés, avant de les soumettre à Faction du coupe-racines.

Cependant, toutes les fois qu'une fermentation de mauvaise nature (lactique, acétique, visqueuse ou nitreuse) s*est manifestée, il faut nettoyer énergiqnement la cuve et renouveler le ferment en employant la levure de l>ière.

574 PROCÉDÉ DE M. CHÀMPONNOIS.

cuvée, qu'on laisse refroidir durant vingt-quatre heures ; 3® une troisième cuve pleine du liquide au même état, que Ton répartit entre celle-ci et la quatrième, qui a été vidée la veille pour alimenter l'appareil distilla toire (la fermentation marche mieux lorsqu'on emploie 250 ou même 400 à 500 litres de vinasse au lieu de 200, pour déplacer le jus de 250 kilogr. de betteraves : voy. plus loin la méthode fondée sur cette observation).

On suit aisément la marche de la fermentation en consultant le thermomètre plongé dans le liquide, et dont les degrés s'élèvent de 16 ou 17 à 22 ou 25% et se soutiennent pour s'abaisser ensuite vers la fin de la réaction ; alors, la densité ayant dhninué en raison de l'alcool formé, on reconnaît que la fermentation a produit les résultats attendus en plongeant dans le liquide un aréomètre Baume; celui-ci ne marque plus que 1 degré, tandis qu'il en marquait ô à 6 dans le jus avant la fermentation alcoolique; il marque 2 degrés en moyenne pendant que les jus sucrés arrivent, en neuf ou dix heures, dans les deux cuves qui graduellement s'empli&sent à la fois.

Ainsi donc, quatre cuves font le service chaque jour. Lorsque l'une d'elles a été vidée pour alimenter la distillation et entretenir plein le réservoir supérieur de l'appareil, on trouve, à la fin de la décantation du liquide vineux^ au fond de cette cuve, un dépôt boueux de ferment, dont une partie est altérée, et de matières insolubles.

Le dépôt, formant 25 à 30 litres, est mis dans la chaudière de l'alambic ; si on le versait dans le rései*voir supérieur, il pourrait, en s'écoulant sur les plateaux et dans les tubes de la colonne, s'attacher aux parois, déterminer la formation de produits altérés à odeur désagréable, enfin obstruer les passages étroits du liquide et des vapeurs.

La matière solide du dépôt contient des substances azotées, grasses, des phosphates et autres composés salins. On a donc intérêt à la comprendre dans les rations alimentaires que complètent, avec divers fourrages hachés, tourteaux, etc., les résidus de la distillerie. Ce but est atteint par le moyen indiqué, tout en obtenant l'alcool : car, dans la deuxième chaudière, le dépôt fluide est soumis à la température de l'ébuUition, qui en exti^it la plus grande partie de l'alcool. Enfin, la vinasse tirée de la chaudière, étant ensuite versée sur la pulpe rubanée , y laisse toutes les matières qu'elle tient en suspension, et même les substances dissoutes. Les unes et les autres, en définitive, passent

PROCÉDÉ DE M. CHAMPONNOIS. 575

donc ensuite dans les mélanges destinés aux animaux. D'un autre côté, la température de Tébullition exerce probablement une influence utile en détruisaht la vitalité du ferment qui, à Tétat normal, pourrait exercer une action laxative.

Il est fort utile de soumettre à des nettoyages et rinçages exacts chaque cuve au fur et à mesure qu'elle est vidée avant d'y introduire, de nouveau, du liquide en fermentation.

Il n^est pas moins utile de nettoyer, à Ig fin de la journée, les cuviers à macération, bien qu'alors le dernier ne puisse être entièrement épuisé; car on a remarqué que si les vinasses restent, * durant la nuit, en contact avec la pulpe dans un cuvier, il s'y peut établir une fermentation visqueuse de nature à compromettre le succès des opérations suivantes. Il faut donc soutirer ' la vinasse contenue dans le cuvier, d'où Ton a déplacé les dernières portions de jus sucré envoyé aux cuves en fermentation. Cette vinasse sera versée dans la chaudière, afin de la réchauffer le lendemain matin, et de s'en servir pour la première macération.

On éviterait cet inconvénient en continuant le travail jour et nuit ; mais la surveillance de nuit est plus difficile, plus dispendieuse et moins efficace.

Méthode de macération perfectionnée, — Lorsque pour déplacer le jus sucré de la pulpe rubanée on emploie une quantité plus grande de vinasse, double même du volume du jus qu'il s'agit de déplacer, on peut épuiser la betterave à une température moins élevée, éviter le réchauffement de la vinasse, abaisser au contraire sa température au profit du vin à distiller que Ion échauffe par un simple échange de chaleur avec elle ; le liquide obtenu dans ce système de macération contient moins de sucre et proportionnellement moins encore des composés pectiques et autres substances étrangères que la température à 100^ faisait dissoudre ; le jus est donc plus pur*, sa fermentation plus facile et plus régulière expose moins à la production accidentelle des acides acétique et lactique des fermentations vicieuses. M. Champonnois a modifié, d'après ces données, sa méthode de macération en prenant les dispositions suivantes :

La macération exigeant un volume double de liquide, on y emploie pour la première opération ce volume d'eau chauffée seulement à -f- 70^-, l'épuisement alors peut se faire dans un seul cuvier, disposé comme l'indique la figure 271, p. 518, ce qui simplifie l'appareil et les opérations.