II. TRAVAIL DES MÉLASSES

Les derniers produits de la fabrication du sucre, les mêlasses, qui contiennent de 45 A 5o p. '/, de socre de canne ne pouvant cristalliser, par suite de sa combinaison avec d'autres substances, étaient jusqu'ici exclusivement employées à la (abrication de l'alcool. C'étaient, en partie, les fabricants de sucre eux-mêmes qui distillaient leurs mélasses et, en partie, des distillateurs de profession qui les achetaient dans les sucreries. Depuis quelque temps, l'existence des distilleries de mélasses a été mise un peu en danger par

Fig- 174

suite de l'invention de divers procédés ayant pour but l'extraction du sucre des mélasses et qui paraissent avoir trouvé leur application pratique. C'est ainsi que par les procédés d'élution, de substitution, à la strontiane , on peut arriver en combinant le sucre des mélasses avec de la chaux ou de la strontiane, et en éliminant, A l'aide de lavages à l'eau età l'alcool, les produits empêchant la cristallisation, à le retirer presqu'entièrement à l'état de sucre cristallisé.

Si les procédés ayant pout but l'extraction du sucre de la mélasse se répandent d'une manière générale , cette matière première ne pourra plus être utilisée pour la distillation. Aussi les distillateurs de mélasses qui sont sous le coup de cette éventualité,souliaiient-ils, à bon droit, que l'élution qui sous le mode d'impôt actuel échappe à toute redevance, soit frappée d'ua impôt spécial.

Voici quelles soDt les différentesopérationsdu travail des mélasses :

1" Diludon de la mélasse.

2* Neutralisation aumoyen d'acides des sels alcalins contenus dans la mélasse, 3° Chauffage des mélasses.

4" Mise en fermentation.

/' La dilution.

Les mélasses provenant des sucreries sont livrées aux distîUeries à 40 à 420 Baume, soit à 72 à 76° sacch. ; ce sont donc des solutions sucrées très concentrées qu'il est indispensable d'étendre Cette densité élevée est due non-seulement au sucre , mais aussi à des matières organiques et àdes sets minéraux provenant du jus des betteraves etqui restent dans

En estimant à 40 à So"/!!

la quantité de sucre contenue en moyenne dans les mélasses, il faut évaluer à V» l'accroissement de densité produit par les matières organiques et les sels. Il faut donc en conclure qu'un jus de mêlasse ne peut perdre pendant la fermenution que les 1/3 de sa densité. Un jus de i2°Beaumépar exemple ne pourrait tomber qu'à 4*.

On met généralement eh Allemagne les mélasses en fermentation à 12 à i3* Beaumé ; il faut donc les mélanger à 3 à 3 */s fois leur poids d'eau. Il est très difficile de les diluer à froid, aussi fait-on cette opération à chaud et à l'aide de la vapeur.

Autrefois, ce mélange se faisait dans une cuve spéciale dans laquelle on agitait la masse avec un râble, tandis qu'on y fai&ait arriver la vapeur.

Cette opération est bien simplifiée par l'emploi du souffleur de Koerting, dont les fig. 174 et 175 montrent les principales dispositions et son installation pour aider au mélange de la mélasse avec l'eau.

Cet appareil du système que nous avons déjà exposé et décrit est adapté sur le tuyau d'arrivée de la vapeur; il aspire l'air en C (fig. 175) et le refoule par l'ajutage D dans un tuyaux percé de trous par lequel il s'échappe en traversant le liquide (fig. 174). On comprend sans peine que l'emploi de cette appareil soit très avantageux et produise un excellent mélange, par suite du courant d'air énergique que produit la vapeur et qu'elle entraîne avec elle. Aussi en obtient-on les meilleurs résultats.

2® Saturation des sels alcalins des mêlasses.

Toutes les mélasses ont une réaction plus ou moins alcaline. Ce fait provient de ce que les jus de betteraves sont toujours traités par le lait de chaux dans la fabrication du sucre, pour en , précipiter toute une série de combinaisons organiques et inorganiques.

L'excès de chaux est, il est vrai, saturé au moyen d'acide carbonique, dans l'opération sucrière connue sous le nom de carbonatation, mais, par contre, il se forme des sels de chaux pendant la cuisson des jus avec la chaux , tandis que les alcalis sont mis en liberté. Ces alcalis caustiques deviennent, pendant la saturation, des carbonates qui se concentrent finalement dans les mélasses.

La réaction alcaline des mélasses est donc due, non à de la chaux caustique, mais à des carbonates alcalins. 11 est nécessaire de neutraliser les mélasses alcalines que l'on

veut faire fermenter, parce que la levure ne peut pas vivre dans les milieux alcalins, tandis que les liquides neutres, ou encore mieux les liquides légèrement acides, sont favorables à son développement.

On peut employer un acide quelconque pour la neutralisation ; autrefois, on se servait surtout de l'acide sulfurique, mais maintenant c'est Tacide chlorhydrique que Ton préfère. Ces deux acides ont l'inconvénient d'enlever un peu de leur valeur aux sous-produits que l'on retire des vinasses de mélasses.

Ces vinasses donnent, en effet, quand elles sont concentrées et incinérées dans des fours spéciaux, des salins très riches en carbonates alcalins dont on peut retirer de la potasse. Il est clair que la valeur du salin dépendra de la richesse en carbonate de potasse. Or, si l'on neutralise les mélasses au moyen d'acide sulfurique ou d'acide chlorhydrique, ces acides changent les carbonates alcalins en sulfates ou en chlorures, et ce ne sont que les sels organiques de potasse que Tincinération peut transformer en carbonates.

Par contre, si l'on neutralise avec des acides organiques, on évite cet inconvénient.

C'est pourquoi Ton emploie en France le procédé Camichel et Henriot, consistant à neutraliser les mélasses avec de l'extrait de châtaigner, qui n'est pas du tout nuisible à la fermentation et dont les sels alcalins se transforment en carbonates pendant l'incinération (?).

La quantité d'acide que l'on doit ajouter est, en général, réglée d'après le principe que l'on doit saturer exactement.

Bauer considère cependant, avec raison, comme une erreur de croire qu'il faille neutraliser complètement les mélasses avec l'acide sulfurique et même laisser une faible réaction acide, car dans ces conditions certains acides gras qui gênent la fermentation, sont mis en liberté. La neutralisation ne doit pas, au contraire, être complète et ce sont les acides contenus dans le levain que Ion ajoute qui doivent la rendre complète. Il faut donc, pour être fixé sur l'alcalinité qui^reste dans les mélasses, avoir recours à l'appareil à titrer et la doser à l'aide de la solution normale d'acide sulfurique dont ICC. = 1 ce. de solution normale de soude ; il faut aussi déterminer l'acidité de la levure

Comme on connaît la contenance de la cuve à levure, il est très facile de calculer l'alcalinité que Ton doit laisser à la mélasse pour arriver à ce but. La table suivante de ^auer rend facile ce calcul

i) I ce. de solution normale de soude sature 0.09 gr.d'acide lactique (C5 H6 O3)

2) 0,09 gr. d*acide lactique » o,oa8 gr. chaux (CaO).

3) 0,028 gr. de chaux » 0,049 gr. d'acide sulfurique (Ha S04 )

ç) I ce. de solut. acide norm.(HAzO') » 0,028 gr. chaux (CaOJ.

4) 0,028 de chaux » 0,053 gr. d'acide sulfurique à 92 7o

(HaSO* )de densité 1,83,

6) I ce. de soIut.acide normale corresp. à 0,049 gr. d'acide sulfurique, (0,033

gr. à 92 7o d'acide.)

7) ICC. » normale de soude sature 0,049 gr. d'acide sulfurique, (0,033

gr. à92 7^ d'acide.)

Comme Talcalinité des mélasses varie d'après la quantité de sels alcalins contenus dans les jus de betteraves, il n'est pas facile de déterminer à l'avance la proportion d'acide nécessaire pour saturer un poids donné de mélasse.

Aussi lorsque Maercker indiquela proportion de 1 ^/^kilogr.d'acide sulfurique à 66^ pour 100 kilos de mélasse, (Savalle, appareils et procédés de distillation) ne le fait-il que sous les réserves précédentes. C'est par l'essai au papier de tournesol si simple et si facile, qu'on devrait toujours déterminer la quantité d'acide à employer. On doit verser de l'acide jusqu'à ce que le papier de tournesol rougisse légèrement.

3* Chauffage des mêlasses et inversion du sucre de canne.

Comme les mélasses se mettent en fermentation à une tempe* rature plus élevée que les moûts de pommes de terre ou de grains, on est obligé de les chauffer.

Cette opération se fait très simplement , en faisant arriver directement la vapeur dans le récipient où Ton dilue la mélasse ; on arrive ainsi à une température de 40 à 45^ Réaumur ^= 5o à 57® C. qui est ramenée au degré voulu par l'eau que l'on ajoute dans la cuve à fermentation.

Les distillateurs de mélasse emploient encore, quand c'est nécessaire pour arriver à la température favorable à la fermentation, des appareils de réfrigération plus ou moins primitifs et sans agitateurSiT

Lorsqu'on chauffe la mélasse avec un excès d'acide jusqu'à rébullition, c'est dans un autre but; on se propose alors d'intervertir le sucre de canne en dextrose et lévulose On sait, d'après les explications que nous avons données dans le premier chapitre de cet ouvrage, que le sucre de canne [et c'est cette espèce de sucre qui se trouve dans la mélasse) n*est pas directement fermenscible, mais que lorsqu'il est chauffé avec des acides dilués, il se transforme en ces deux sucres fermentescibles dont nous venons de parler. On ne pourrait pas négliger dans le travail des mélasses de les chauffer avec des acides étendus, si la levure n'était pas ellemême un ferment inversif. agissant de la même façon, c'est-à-dire transformant le sucre de canne en dextrose et lévulose. L'inversion du sucre de canne n'est donc pas une opération indispensable^ et l'on ne peut la regarder comme utile que pour épargner ce travail à la levure. Cependant, les expériences de la pratique semblent établir que cette opération n'est pas même utile quand la fermentation est assez lente pour durer au moins trois jours.

On peut se demander, maintenant» si le sucre de canne fermente aussi vite que le sucre interverti. Bauer a fait des essais pour éclaircir ce point et a trouvé le résultat suivant : au commencement de la fermentation, la décomposition du sucre interverti est beaucoup plus rapide, de telle sorte qu'au bout de 19 heures de fermentation , la quantité de sucre interverti décomposée est 10 fois plus forte que celle du sucre de canne ; mais si la fermentation dure plus longtemps, cette différence s'atténue tellement que pour une longue fermentation les quantités décompo sées des deux sucres finissent par être égales.

Il résulte de ces essais qu'il y a avantage à intervertir le sucre des mélasses lorsqu'on fermente rapidement, mais qu'il ne peut guère y en avoir, lorsque la fermentation dure 72 heures, comme c'est généralement le cas en Allemagne.

4* Fermentation des mélasses.

A. Levure que l'on dott employer pour la mélasse. On emploie généralement pour faire fermenter les mélasses , une levure de malt sec. Cette préférence pour le malt sec s'explique aisément. Lorsqu'on sème de la levure dans un moût de grains ou de

pommes de terre, les cellules jeunes de levure trouvent dans

ces moûts de grandes quantités de matières nutritives qui leur

permettent de se multiplier et de développer leur force fermen-

tative, peu importe alors qu'elles aient été nourries au début dans

un moût peu riche. Par contre, la mélasse est très pauvre en

matières nutritives et lorsqu'on y sème de la levure, il faut qu'elle

trouve son aliment dans le liquide-mère, dans le moût-levain. Il

est, par suite, nécessaire que ce moût-levain soit très concentré, ce

que l'on obtient facilement avec du malt sec qui ne contient

presque pas d'eau , tandis ^ue le malt vert en renferme 40 à 44 ^/q.

On pourrait, cela va sansdire« arriver au même résultat avec une

plus grande quantité de malt vert, mais l'impôt sur la capacité des

cuves empêche de se servir de récipients de levure ayant plus de

^/i) de la capacité des cuves. Charles Markl recommande de

mettre les mélasses en fermentation avec de la levure faite avec du

son de froment (Oesler. Zeitschrift fur Zucker, industrie 1877, p .321).

On emploie souvent pour le travail des mélasses de la levure de bière ou de la levure pressée, soit pour mettre en train la fermentation, soit pour la raviver quand elle périclite, ce qui arrive fréquemment.

D'après les essais de Riebe , le renforcement du levain avant de l'employer, avec un moût de grains, de pommes de terre ou avec de la levure pressée, est aussi utile pour les jus de mélasses que pour les autres matières premières. Riebe est arrivé aux conclusions suivantes :

1^ Que le malt sec est préférable au malt vert pour le travail des mélasses;

2® Que le renforcement du levain de malt sec avec du moût de pommes de terre donne d'excellents résultats s

3" Que le renforcement du levain avec de la levure pressée produit le même effet, quand on emploie une quantité suffisante de cette dernière ;

4^ Que l'introduction de la levure pressée dans la cuve à fermenter est moins avantageuse que son emploi pour renforcer le levain.

B. Emploi des vinasses pour diluer et neutraliser les mélasses. De même que Ton se sert avec avantage des vinasses pour la macération des betteraves, on a proposé de même de diluer les mélasses avec de la vinasse au lieu d'employer l'eau pure. Ce procédé n'aurait pas seulement pour avantage d'éviter le chauffage des mélasses et par suite d'économiser du combustible ; il en présenterait un autre beaucoup plus important au point de vue de la fabrication des salins.

Les vinasses dépouillées de l'alcool sont, en effet, dans toutes les grandes industries évaporées, puis incinérées, pour produire des salins qui servent de matières premières à la fabrication de la potasse. En diluant les mélasses avec de la vinasse on faciliterait donc le travail, puisqu'on aurait ainsi des vinasses plus ncnes en seis et qui demanderaient la moitié moins de frais pour être évaporées. On aurait encore en procédant ainsi un troisième avantage qui consiste en l'introduction dans la mélasse d'acides organiques, à savoir d'acide lactique, d*acide acétique, qui nonseulement évitent de saturer la mélasse avec de l'acide sulfurique, mais encore donnent naissance à des carbonates alcalins qui rendent les salins plus riches.

L'emploi de la vinasse pour diluer les mélasses ne s'est cependant pas répandu dans les distilleries, sans doute parce que les sèls contenus dans les mélasses rendent déjà la fermentation difficile, etqu'il est inutile d'augmenter cette difficulté en accumulant dans an seul moût une quantité double de sels , ce qui arriverait si l'on diluait ainsi les mélasses avec de la vinasse. Cette méthode pourrait cependant être employée avec fruit pour des mélasses pauvres en sels, mais elle donnerait de mauvais résultats avec des mélasses qui en contiendraient de grandes quantités.

C. Concentration et préparation des jus de mélasse. Il est nécessaire de préparer les moûts à un degré saccharométrique élevé, étant donnée la forte quantité de non-sucres que contiennent les mélasses, car sans cela on risquerait de ne pas avoir par hectolitre la quantité de sucre que l'impôt sur la capacité rend nécessaire.

Aussi met-on rarement les mélasses en fermentation à une concentration inférieure à i2^Beaumé, (on emploie généralement

l'aréomètre Beaumé dans les distilleries de mélassse) soit 21,6" saccharométriques On ne dépasse guère non plus iB** Beaumé = 23^4 sacch. parce que la fermenta^tion deviendrait diflicile à cause de la forte proportion de sels.

Quoique cette concentration paraisse forte, elle ne correspond en réalité qu'à 14a 16 °/o de sucre; on ne peut donc pas arriver avec les mélasses au même rendement à l'hectolitre de capacité, qu'avec les moûts de pommes de terre ou de maïs, qui contiennent de 17 a 19 '*/ode sucre.

D. Température de la mise en fermentation. Les mélasses sont mises en général en fermentation à une température plus élevée que celle des moûts de pommes de terre. Cette température est d'environ 18** à 20** C. quand celle de l'extérieur est chaude, et de 21® à 7,V C. lorsque la température extérieure est froide.

Il n'est guère possible de fournir des données plus exactes, entre ces deux limites, sans connaître la nature de la mélasse dont il s'agit. Il y a, en effet, des mélasses qui fermentent facilement et rapidement et qui, si on les mettait en fermentation à une température élevée, donneraient lieu à une fermentation tumultueuse qui serait terminée en deux jours et même plus tôt, ce qui, par suite de réchauffement des moûts, produirait pendant le troisième jour de fermentation, exigé par la loi, des pertes par évaporation et acidification de l'alcool.

Le fait contraire se produirait si on mettait en fermentation à une basse température des mélasses fermentant difficilement ; la fermentation ne se ferait pas dans le temps voulu par l'impôt sur la capacité et donnerait lieu par suite à une perte. On ne peut donc pas, comme nous le disions plus haut, préciser davantage, la température de la mise en fermentation des mélasses.

C'est leur nature même qui doit faire choisir la température convenable entre les deux limites de 18° à iV,

Ë. Espace perdu dans les cuves a fermenter. Les mélasses diluées étant très fluides, il est inutile de laisser dans les cuves à fermenter un espace libre, car l'acide carbonique se dégage au fur et à mesure de sa formation en bulles fines, sans soulever le liquide. On remplit donc les cuves jusqu'au bord sans avoir à craindre que les cuves se déversent dans le cours de la fermentation.

'f'^nV

F. Marche de la fermentation. Lorsque les mélasses fermentent normalement, il se forme à la surface un chapeau sous lequel la fermentation se poursuit tranquillement et régulièrement.

Ce chapeau est formé par les balles du malt qui a servi à la fabrication de la levure, maintenues à la surface du liquide par la force du dégagement de l'acide carbonique.

Lorsqu'il ne se forme pas de chapeau, ou que celui qui s'était réuni au commencement de la fermentation s*enfonce, c'est un signe que la fermentation perd de sa force ; les distillateurs de mélasses croient avec raison bien faire en pareil cas en ravivant la fermentation par une addition de levure pressée.

Quand la cuve est pleine, le chapeau s'étend comme une calotte sur les bords de la cuve que traversent de nombreuses petites bulles d'acide carbonique venant crever à la surface. Quoique le chapeau soit ainsi élevé , le jus ,. comme nous l'avons dit, ne déborde pas.

La tranquillité de la fermentation des mélasses o£fre un contraste frappant avec celle des pommes de terre qui est beaucoup plus tumultueuse.

L'èlèi^ation de température pendant la fermentation est le plus souvent de 12® à i3^ C. et quelquefois moindre ; elle dépasse rarement i5\ Cette élévation est donc moins considérable que celle qui se produit pendant la fermentation des moûts des pommes de terre, ce qui n'est pas étonnant, attendu que ceux-ci contiennent une quantité sensiblement plus grande de matières fermentescibles.

Nous avons vu que la fermentation principale des moûts de pommes de terre est rapide et tumultueuse, est elle se termine en 12 heures, et est suivie par la fermentation complémentaire.

La fermentation principale des mélasses est , au contraire, tranquille et n'est pas suivie de fermentation complémentaire

L'explication de ce fait que les moûts de mêlasse ne subissent pas la fermentation complémentaire est très simple à donner. Dans les moûts de pommes de terre et de grains qui contiennent de la dextrine, le sucre seui es>t d'abord détruit, ce qui donne lieu à la fermentation principale; la dextrine ne se transforme qu'après en maltose sous l'action de la diastase et donne alors naissance à la deuxième phase de la fermentation.

Les jus de mélasses , au contraire, ne contiennent que du sucre