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DEQRANOFUNO

Par Je professeur Dr R. FaûnLiNC (Bruoswick)

Généralités. — La seule matière premiôre pour la fabrication du sucre en Europe est la betterave à sucre [Beia cicla), La teneur en sucre, teneur à laquelle correspond la valeur de la betterave, a été continuellement accrue par une culture extrêmement scientiHque et par la sélection des g'raines ; elle atteint suivant les variétés, i5 à 20 0/0 et plus. En moj'enne on traite des betteraves contenant i5 à 18 0/0 de sucre.

Au début du travail, les betteraves sont tout d'abord lavées, afin de les débarrasser du la terre et des pierres qu'elles retiennent, puis sont passées au coupe-racines pour être découpées en cossettes. Ces dernières sont soumises à un épuisement méthodique constituant la diffusion. Les cossettes épuisées ou u pulpe » sont livrées à Tag^riculture pour l'alimentation du bétail, soit après simple pression, soit après pression et dessiccation. Le jus de diffusion est réchaufl'é et additionné de lait de chaux pour précipiter la plus grande partie du non-sucre du jus. Cette défécation est suivie de la carbonatation ; celle-ci consiste en un traitement du jus déféqué par Tacide carbonique pour reprécipiter la presque totalité de la chaux dissoute. Le précipité ainsi obtenu est séparé par passage aux filtres-presses et constitue les « écumes » utilisées en agriculture comme amendement. Le jus filtré, après avoir été additionné d'une nouvelle quantité de chaux, moindre que la première fois, est soumis à une deuxième carbonatation, filtré, puis traité à Tacide sulfureux qui» en plus de son action décolorante, précipite encore une partie de la chaux pouvant rester dans le jus. Ou filtre à nouveau et le jus est évaporé sous un vide partiel, ce qui permet d'abaisser le point d'ébullition, pour être transformé en sirop.

Pour Tévaporalion, on emploie depuis un certain temps des appareils spéciaux dits « à grimpage >.

Le sirop peut être soumis lui-même à une nouvelle carbonatation ou à une sulfitation, puis filtré une dernière fois pour séparer les matières précipitées parla concentration. Le sirop obtenu est cuit jusqu'à formation de cristaux et la « masse cuite » obtenue, formée de cristaux de sucre et d'eaumère, est malaxée à chaud par des malaxeurs spéciaux pour augmenter la grosseur des cristaux et diminuer la richesse en sucre de Teau-mère. La J. PosT. — Analyse chimique, a édit. fr., t. H. i4

de la couche liquide traversée par la lumière et de la quanlité de sucre en solution.

La rotation croit proportionnellement avec ces deux derniers facteurs de telle sorte que par exemple dans des conditions identiques une couche de liquide de 200 mm. d'épaisseur produit une déviation double de celle que produirait une couche de loomm. d'épaisseur ; de mén^.e pour une solution à 20 0/0 la déviation est également double de celle produite par une solution à 10 0/0. Si donc dans Tanaljse optique du sucre on amène toujours à un même volume une même quantité de substance sucrée, et avec un même dissolvant, si au moyen de tubes spéciaux on opère sur des épaisseurs de liquides toujours égales, si la température et la source lumi* neuse sont toujours les mêmes, la différence de rotation des diverses solutions ne pourra dépendre que de la différence même existant entre les quantités de substance active contenues dans les solutions.

Il est par suite possible de déterminer la teneur en sucre pur des matières sucrées en se servant de polari mètres. Dans tous ces appareils on produit la polarisation du rayon lumineux à Paide de prismes en spath taillés et disposés d'une façon déterminée.

Chaque appareil est muni de deux de ces prismes appelés « nicol >, le premier, devant lequel est placé la source lumineuse, est fixe ; il produit la polarisation du rayon lumineux entrant dans l'appareil ; c'est le polariseur. Le second placé devant l'œil de l'observateur peut tourner autour de son axe longitudinal dans certains appareils ; il reçoit le rayon polarisé parallèlement à sa direction d'entrée et le laisser passer sans l'affaiblir ni le décomposer lorsqu'on le place dans une position déterminée appelée le point zéro, c'est-à-dire lorsque les sections principales ou les plans de polarisation des deux prismes sont parallèles. Si l'on déplace faiblement le prisme de cette position, la lumière est, suivant la grandeur du déplacement, plus ou moins affaiblie et pour un déplacement de 90^ elle disparaît complètement. Ce deuxième prisme s'appelle l'analyseur. Si maintenant l'on place entre les deux prismes une substance optiquement active, par exemple une solution de sucre, le plan de polarisation du rayon lumineux venant du polariseur subit une rotation d'un certain a qui dépend du pouvoir rotatoire de la substance active interposée et il sera nécessaire pour revenir à l'état primitif de faire tourner l'analyseur de cet angle a autour de son axe. En reliant la monture de l'analyseur à un cercle divisé, on pourra lire en degrés la grandeur de la rotation imprimée à l'analyseur. On comprend facilement que cette rotation sera égale à celle produite par la substance active interposée.

Tandis que cette disposition a été conservée pour les appareils destinés à des études purement scientifiques, exprimant alors les résultats en degrés, on Ta modifiée pour les appareils exclusivement employés ed sucrerie, surtout en Allemagne.

Dans ces appareils l'analyseur est également fixe et au lieu de mesurer l'angle de rotation que détermine une solution de sucre on mesure l'épaisseur d'une plaque de quartz dont le pouvoir rotatoire est égal à celui de

SUCnS DE BETTERAVE

la solution de sucre à étudier ou qui compense ce dernier. L'appareil spécial nécessaire en ce cas s'appelle « compensateur » et il est composé de trois plaques de quartz taillées perpendiculairement à Taxe. L'action de ce compensateur repose sur le fait que la dispersion du quartz concorde •à peu près avec celle du saccharose, que le pouvoir rotatoire de cette plaque de quartz croît avec sou épaisseur» que certains cristaux de quartz sont Icvog'jres et d'autres dextrog'yres et que finalement si au rayon pdlarisé traverse plusieurs couches actives et de pouvoir rotatoire opposé leurs actions se compensent totalement ou partiellement suivant l'épaisseur des différentes couches. Dans ces appareils on a remplacé Téchelle en deg^rés par une échelle linéaire dite « échelle des sucres > permettant de lire direclement la teneur centésimale en sucre pur des solutions examinées préparées dans des conditions spéciales.

La fig'ure loo nous aidera à comprendre la construction du compensateur. Le rayon lumineux venant du polariseur rencontre d*abord une

abc Fiç. 100. — Schéma de la disposilioo des plaques de quariz.

plaque de quartz A d'épaisseur et de pouvoir rotatoire convenablement choisis, indifféremment lévo^yre ou dexlrog'yre ; après cette plaque, le rayon lumineux eh rencontre deux autres BetC ayant des pouvoirs rotatoires égaux mais opposés à celui de la plaque A. Si A est lévog-yre, B et C seront dextrogyres et inversement. Ces deux plaques B et G sont disposées de façon à ce qu'on puisse faire varier son épaisseur totale ; ce résultat est obtenu en donnant aux deux plaques la forme de coins représentés par la fig-ure loo, la plaque Bsc déplaçant devant la plaque C, de façon à ce que les faces internes, obliques, des deux coins restent continuellement parallèles entre elles. Pour une position déterminée du coin B (fîgp. loo), l'épaisseur totale des plaques B et C est égale à celle de la plaque A et leurs actions se compensent ainsi complètement au point de vue de la rotation du plan de polarisation. Pour cette position la rotation détermi" née par A B C est égale à zéro. Dans la figure b l'épaisseur totale de B C est inférieure à celle de A, dans la figure C elle est plus grande. Si le quartz A était dextrogyre, le système b le serait également tandis que C serait lévogyre.

ZOD chapitre XXII

Si m&iotenaat nous intercaloas une substance active telle qu'une solution <te sucre entre le polariseuret le compeasatenr alors que ce dernier est dans la position a (ne déterminanl par lui-même aucune rotation), le pouvoir rotatoire de la solution détruit l'équilibre optique du système A, B, C, et on pourra constater dans le champ de l'appareil la modification apportée jusqu'à ce qu'en déplaçant B l'épaisseur totale des plaques B et C soit suffisamment aug-mentée pour compenser le pouvoir rotatoire de la solution de sucre interposée. Le champ de l'appareil présente alors l'aspect primitif qu'il avait avant l'interposition de la solution de sucre.

La quantité dont od a aiif^menté l'épaisseur totale de BC en déplaçant B peut être facilement mesurée ; à cet efFet la monture de la plaque C porte un index avec vemier et la monture de la lame mobile B porte

- Sncctiarlnièlre à pcnombi

l'échelle linéaire (mentionnée plus haut) placée contre l'index ; de cette façon le moindre mouvement de B on avant ou en arrière peut être facilement évalué.

En appliquant les considérations théoriques précédentes, on a construit différents modèles d'appareils de polarisation destinés à l'industrie sucriére ; ce sont les appareils à teinte sensible cl les appareils à pénombre. Ceux-ci sont les plus récents et aussi les plus pratiques, et depnis que la Commission internationale pour l'unification des méthodes d'analyses de sucre, réunie à Paris, a décidé, dans sa séance du 24 ju'Het igoo, que pour l'analyse des sucres roux on ne doit employer que des appareil^ à pénombre, les autres ont complètement disparu.

L'appareil à teinte sensible doit son nom à ce que par suite de sa construction optique, il présente au zéro, un champ coloré absolument uniforme ; lorsque l'on Introduit une substance active, les deux moitiés du

champ (le rinstrument présentent une difTéreoce de coloration très ne te que l'on fait disparaître en manœuvrant le compensateur.

Dans l'appareil à pénombre il ne se produit aucun phénomène coloré ; Fobservateur aperçoit dans Tappareii éclairé un champ circulaire divisé ea deux parties ég'ales par un trait fin vertical. Ce champ ne présente pas de coloration, mais dans certaines conditions Tune des deux moitiés devient plus foncée et Tautre plus claire. Si l'appareil est au zéro, le trait de séparation des deux demi-disques disparaît presque complètement et eux-mêmes présentent une surface d'un ^ris-jaune clair rég^ulièrement éclairé.

La mise au point de ces appareils consiste donc à obtenir l'égalité d'éclairement ou ce qui est la môme chose, l'égalité d'ombre.

La figure loi représente la forme la plus simple dcTappareil à pénombre. Près de la source lumineuse se trouve d'abord une lentille convexe L, pais le long prisme à pénombre P formé lui-même de deux prismes et et appelé « Nicol jumeau ». Il sert de polariseur et grâce à sa construction spéciale, sur laquelle nous ne pouvons nous étendre ici, il permet l'éclairage uniforme du champ de l'instrument '.

La jonction des deux faces constitue le trait fin, déjà mentionné, qui divise le champ de l'appareil en deux parties égales.

Le tube à observation est placé en R ; pendant la polarisation on ferme le couvercle pour soustraire le tube à tout éclaira|ïi;'e extérieur.

La partie antérieure, placée du côté de l'observateur compi^end à la suite du diaphragme D de l'analyseur, (diaphragme de forme ronde et noTci) le compensateur C. L'une des deux lames de quartz prismatiques qu'il contient porte le vernier ; lautrc b porte l'échelle et peut se déplacer grâce à la vis de réglage C ; la lame de quartz c complète le compensateur et son pouvoir rotatoire est inverse de celui des deux quartz a et b. A la suite du compensateur se trouve le nicol analyseur A et finalement la lunette J. Cette dernière est mise au point lorsque la ligne verticale de séparation des deux moitiés du champ apparaît nettement.

La petite lunette placée au-dessus sert à la lecture de l'échelle éclairée par un petit miroir muni d'une articulation sphérique réfléchissant une partie des rayons de la source lumineuse.

Les figures lo:) et io3 indiquent le mode de division de l'échelle et du vernier. Sur le vernier une longueur correspondant à 9 divisions de l'échelle est elle-même divisée en 10 parties égales de sorte que chaque division du vernier est égale aux 9/10 d'une division de Téchelle. Le trait zéro du vernier indique le nombre entier de divisions de l'échelle et le trait du vernier qui coïncide avec une division de l'échelle indique les dixièmes de divisions.

La figure 102 montre la disposition du vernier et de l'échelle correspondant au zéro de l'appareil ; les deux zéros doiventêtre en coïncidence parfaite, les deux traits correspondant ne devant former qu'une seule ligne.

* Lakdolt, 2* édition, page 307.

Si par exemple après le déplacement du quartz mobile et de l'écheHe qui lui est fixée, le zéro du vernier se trouve entre 38 et 39^ de l'échelle (fig*. io3), et si la cinquième division du vernier à droite est en coTncidence avec une division de l'échelle, on lira dans ce cas une rotation de 38^5. (Dans le cas d'une rotation à g-auche, on se servira de la partie du vernier située à gauche du zéro).

Le déplacement lui-même e&t obtenu au moyen d'un pigpnon denté fixé à la partie supérieur de la vis de mise au point et qui eng'rène avec une crémaillère portée par la monture de la lame de quartz mobile.

La division de l'échelle s'étend d'un côté de o à 100^ (pour les produits dextrogyres) et de l'autre de o à 20* (pour les produits lévogyres). On trouvera plus loin la théorie de cette graduation.

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Fig. loa. — Schéma de Téchelle saccharimclrique Tappareit étant au zéro.