CHAPITRE XI

986. On peut dire que la partie du travail de Textraclion du sucre effectuée dans les emplis est la plus difficile à comprendre. Lorsque la cuite a été partagée dans les turbines en deux parties, en sucre plus ou moins pur, grené, bon à mettre en sacs, et en sirop d'égout plus OH moins coloré, mais très-riche en sucre cristallisable, la question qui se présente, bien naturellement, est celle-ci : Comment traiter le sirop? peut-on utilement le soumettre à une cuisson nouvelle? ou faut-il l'abandonner à lui-même, dans un lieu convenahley pour extmire une pouvelle proportion de sucre, par refroidissement, par évaporation sponlanée, par attraction moléculaire, etc.?

Dans un bon travail, c'est-à-dire quand la matière première esl de la meilleure espèce, quand les sirops proviennent de betteraves, de cannes, etc., récoltées en pleine maturité, saines et contenant le maximum relatif de sucre, le pretnier sirop d'égout, le sirop de premier jet, peut être immédiatement traité, pour la seconde fois, dans l'appareil de cuite, et concentré par l'aclion de la chaleur (de la vapeur d'eau prise à 5 atmosphères) aûn de Je ramener, en un temps Irès-courl, à l'état de la masse cuite dont il provient. De la densité 30 degrés, où il était tombé par suite de la sépai-alion du sucre de premier jet, on le ramène à celle de 48 degrés, avec laquelle il redevient capable de donner, en refroidissant, une nouvelle quantité de grain, lin sucre de second jet, etc.; ce genre de travail ne peut être indéfiniment prolongé, la raison en est, simple.

Les sels mêlés aux sucres, dans la masse cuite, ne se crislallisenl pas avec le sucre normal, dans la proportion même où ils se trou-

TRAVAIL DES EMPLIS. iZi

vent d'abord. Une partie de ces sels est entraînée par le jfrain, soit en combinaison, soit par Tunique eSei de Tinsolubilité : le chlorure de sodium est dans le premier cas, le sulfate de potasse dans le second. Mais le sucre inveili et les matières organiques, avec ou sans azote, retiennent, dans le sirop de premier jet, tout le reste des sels, les uns. parce qu'ils sont très-solubles, comme l'acétate de potasse ; les autres parce qu'ils restent unis avec les parties non salines du non-sucre; évidemment ces derniers augmentent de propoilion dans le sirop de second jet, puis dans le sirop de troisième, etc.; le nombre des jets est même limité par leur abondance; après^ un certain nombre de ces opérations, le rapport des sek aux autres parties de la cuite est assez grand pour rendre toute tentative nouvelle de concentration vaine et inutile. C'est le dernier sirop, obtenu dans ces conditions, qui constitue la mélasse, le caput morluum de la première masse fournie par la cuisson.

La question posée tout à l'heure est donc transformée en celle-ci : Combien de jets peut-on fabriquer de suite? Auquel doit-on s'arrêter pour abandonner le sirop à lui-même et trouver de l'avantage à suspendre les concentrations rapides?

Une première réponse est facile : On manque presque toujours de temps pour traiter de suite les sirops, même de premier jet, et Ton est obligé de les mettre en réserve pour laisser aux cuiscurs le temps nécessaire à la préparation des masses cuites avec tous les jus fournis par les râpes. Pendant le cours de la campagne il n'est guère possible, au commencement surtout, de faire autre chose que les premiers jets : de là, nécessité de mettre les sirops dans de vastes salles, presque absolument remplies par les bacs où sont recueillis les sirops d'égout dont on ne pourra faire le traitement avant la lin du rûpage. Ces salles portent le nom d'emplis.

Comment doit-on consei-ver les masses cuites dans les emplis ? Peut- on les abandonner simplement à elles-mêmes, ou doit-on leur appliquer des soins particuliers, et quels sont en réalité ces soins? Telle est la question à résoudre.

Pour trouver la réponse, il faut bien comprendre le but à atteindre et les obstacles qu'on peut rencontrer.

Le but à atteindre est de conserver les masses cuites intactes, au moinsv et de poursuivre, si l'on peut, leur évaporation, aûn d'amener une nouvelle proportion de sucre à cristalliser. Pour conserver les masses intactes, il faut ne pas oublier que souvent elles sont déliquescentes et pourraient, à une basse température, absorber une quantité d'eau notable, d'où résulteraient plusieurs inconvéoients fâcheux. L'absorption de Teau, tout le monde le comprend, est l'absorption de l'humidité atmosphérique : elle a lieu seulemenlà la surface des masses cuites et forme un sirop moins épais, dont la densité peut tomber à 30, ou même à 25 degrés, et constituer une couche de quelques centimètres d'épaisseur, où peuvent s'établir, plus ou moins aisément, les actions chimiques dont maThéorie générale donne, seule, une explication frappante, comme on l'a vu dans les §§ 25'i, 254 et suivants. On est donc exposé, par cette absorption d'eau puisée dans l'atmosphère, à deux inconvénients très-dignes d'attention : d'abord cette absorption en elle-même, puisque la masse additionnée d'eau ne pourra en être privée sans une nouvelle évaporation, toujours coûteuse par le charbon et, surtout, par la main-d'œuvre ; ensuite l'altération du sucre dans le sirop faible produit par cette eau, altération profonde, fermentation sans ferment^ pa» laquelle du sucre est inverti et rendu incrislallisable, contrairement aux règles à suivre dans toutes les parties du travail.

On s'oppose aux deux inconvénients, à la fois, en ne laissant pas les bacs d'emplis k une température variable, comme la tempéralui^ atmosphérique. On les place sous l'influence de la chaleur et on les entretient à une température constante, soit en les faisant travei'ser par des tuyaux où l'on dirige des vapeurs perdues^ soit en y installant des poêles ou des calorifères. Les tuyaux à vapeur donnent incoritestablement les meilleurs résultats ; ils suIBsent parfaitement à produire la température de 45 a 60 degrés, dont on se contente ordinairement ; ils donnent cette température, sans troubler l'air des emplis ni gêner aucune des conditions du travail; les calorifères n'ont pas beaucoup plus d'inconvénients; mais ils exigent une dépense de charbon spéciale, dépensé à éviter si l'on peut uti-

User des vapeurs. Les poêles ont beaucoup d'inconvénients : leurs tuyaux se percent, les gaz de combustion et les produits pyrogénés se répandent dans l'atmosphère dés emplis, gênetit la respiration des surveillants, viennent s'absorber dans les masses cuites, à la surface, et produisent à peu près autant de sirop faible que la simple humidité atmosphérique, avec aggravation des modifications chimiques par la chaleur. Dans quelques fabriques, les poêles sont dépourvus de tuyaux : ce sont de véritables brasiers, dont toutes les vapeurs se répandent dans les emplis et occasionnent tous les inconvénients que nous venons d'indiquer. Le coke est leur combustible ordinaire : -très-rarement ce coke est exempt de soufre; il donne de l'acide sulfureux, facilement absorbable par la couche superficielle des masses cuites, facilement oxydable aussi, ce qui le change en acide sulfurique, l'un des plus redoutables ennemis du sucre (§45); en outre, les poêles donnent une température variable, tantôt trop basse, au moindre oubli du surveillant; tantôt trop haute, quand, pour réparer cet oubli, le combustible est chargé en surabondance. Il convient d'employer les tuyaux à vapeur ou ceux des calorifères.

Sous l'influence de la température de -|- 45 degrés au moins, une faible, mais certaine évaporation de l'eau des masses cuites est lentement produite : une concentration correspondante amène, peu à peu, la cristallisation d'une plus ou moins notable quantité de sucre. Les bacs d'empli chargés d'un sirop dont toutes les parties étaient fluides présentent bientôt une quantité de grain qui va en augmentant pendant une période plus ou moins longue.

La formation de ce grain est le point le plus délicat des efiets produits dans les emplis. Tantôt elle est rapide dans les sirops de premier jet, tantôt elle est lente. Au premier abord, cela semble très-facile à expliquer. Je suppose encore un sirop provenant d'une matière saine et bien mûre, formé de sucre normal, presque pur, et de sels ; dB deux choses l'une : ou la masse cuite a été très-serrée d'abord et a donné le rendement maximum, d'au moins 77 ou 78/1 00 de grain; ou bien elle a été moins serrée, le rendement faible, 72 ou 73/100. Dans le premier cas, le sirop, peu riche en sucre, II. 28

ne peut cristalliser dans l'ampli sans une évaporation assez longue ; dans le second il est, au contraire, capable de donner plus promplement des cristaux. Cela n'a rien de surprenant.

Mais, sans parler encore des jets inférieurs, et considérant seulement les premiers jets, on. observe parfois, dkxne manière nette, un phénomène bien moins simple, bien mojns facile à comprendre et dont je dois maintenant parler : Une masse cuite résiste longtemps à la cristallisation et demeure fluide, sirupeuse; puis, tout à coup, elle présente du grain et la masse de ce grain augmente avec une rapidité surprenante. Le surveillant reconnaît cette augmentation en sondant attentivepient, chaque jour, la masse avec un bâton dont il prend exactement la mesure. En général ces grains, malgré leur formation rapide, ont de grandes dimensions. Il est incontestable que la rapidité de cette cristallisation est exceptionnelle et ne peut être envisagée comme un. simple effet d'une concentration lente et régulière. Il s'agit là, bien certainement, d'une des irrégularités très-nombreuses et trop connues de la production générale des cristaux.

Tout le monde sait quels phénomènes singuliers présentent les dissolutions des corps cristal lisables : je ne puis en parler ici, parce qu'ils sont décrits avec de grands détails dans tous les traités de chimie (à l'article Sulfate de soude). En dehors des faits généraux, on pourrait attribuer la brusque cristallisation dont je parle' à une introduction accidentelle de cristiiux de sucre, phénomène bien connu, puisque Lampadius en conseillait l'application dans le mémoire, si remarquable, dont j'ai donné le résumé (§ 791). Cette introduction accidentelle peut avoir lieu directement par Taddition d'une cuite saturée dans le bac, ou, indirecteijient, par l'effet des corps étrangers projetés à la surface des masses cuites, au gré des vents ou de mille influences diverses. Un de ces corps fait naître, sur son contour, un plus ou moins grand nombre de crislaux de sucre, et ceux-ci, comme dans le cas du sulfate de soude, de l'azotate qcide d'argent, et d'une infinité d'autres sels, déterminent la forma-, tion rapide d'une grande quantité d'autres cristaux, de grains dont la naissance avait paru jusqu'à ce jour entièrement impossible. —

Cette introduction accidentelle est un fait simple et facile à comprendre.

Mais j'ai beaucoup de raisons pour supposer une autre cause, fwt intéressante si elle existe réellement, et dont je regrette vivement de n'avoir encore aucune preuve sérieuse. Cette cause, c'est le dimorphisme du sucre normal qui peut, je crois, être souvent mis enjeu dans les cuites et produire les effets suivants : Tinversion de ce sucre normal est un phénomène essentiellement progressif (§443); elle commence par une perte du pouvoir rotatoire, de 100"^ jusqu'à zéro ; à ce moment le sucre n'est pas encore.divisé en plusieurs parties (glucose, chylariose, etc.); c'est encore une substance dont la molécule, C'^H**0®, subsiste tout entière; seulement cette molécule a perdu l'état cristallin et le pouvoir rotatoire; elle est devenue vitreuse, sucre (TorgCy et complètement neutre au point de vue optique. A c^t état, je la crois encore capable de redevenir sucre normal^ cristallin et doué du pouvoir optique. Des raisons nombreuses, je le répète, mais malheureusement théoriques, ou, si l'on veut, tirées de l'observation d'un grand nombre de faits complexes et, par conséquent, non démonstratifs, me portent à cette croyance, dont personne ne saurait rejeter l'énoncé comme invraisemblable et contraire aux idées, ou même aux faits les mieux connus. Le sucre optiquement neutre n'est pas encore déterminé d'une manière précise : il peut offrir deux espèces distinctes : l'une C^*H**0^, celle dont je parle, vitreuse, inactive sur la lumière polarisée; l'autre G'*H^* O*^, glucose, +nC**H*^0**^, chylariose, compensant réciprcfquement leurs pouvoii-s rotatoires (1). Dans ce dernier cas, c'est un mélange absolument incapable de reproduire du sucre normal;, dans le premier, au contraire, c'est une espèce dont la modification moléculaire n'a encore rien d'essentiel, et qui peut parfaitement revenir de l'état vitreux à l'état cristallin, de la neutralité optique, par privation^ et non par compensation, à la puissance 100°^ (pour 16^%15 mis à 100 centimètres cubes et observés dans le tube de 200 milli-

(1) Sans aucune régularité, parce que la compensation peut avoir lieu entre 7» C2*H«as^.f glucose C»*H'^»2^+n' Ci-^H»20»2i^^ chylariose, etc.

mètres par comparaison avec 1 millimètre de quarz .^, comme le soufre, Facide arsénieux et une foule d'autres corps.

Il m'a été impossible jusqu'à présent, malgré de grands efforts, de constater solidement et directement ce retour, parce qu'il est d'une extrême difficulté d'obtenir le sucre C**H^O**, optiquement neutre et bien pur ; mais j'ai tout lieu de croire qu'il existe, qu'il pourra être isolé dans un état de pureté .assez complet et donnera, entre des mains plus heureuses, la preuve évidente du retour que je suppose; on pourra explii[uer sûrement alors le fait, plus commun qu'on ne pense, de la cristallisation rétroactive du sucre dans les bacs d'empli.

Les seconds jets et à plus forte raison les troisièmes, quatrièmes, doivent présenter et présentent des. phénomèmcs plus complexes, au milieu desquels celui dont nous venons de parler est masqué, de plus en plus fortement, et ne peut être reconnu.

La marche à suivre pour le traitement des masses d'empli peut être examinée à un autre point de vue : celui de la qualité des sucres à obtenir. On peut cuire les sirops de premier jet, obtenir du sucre et un nouveau sirop de deuxième, etc. ; mais faut-il aller au delà ? Dans beaucoup de fabriques, on ne connaît, pour ainsi dire, aucun terme ; on fait des sixièmes, des septièmes jets ! Est-ce bien sage? La grande raison, c'est que le sucre obtenu, le grain, quelque souillé qu'il soit de sirop coloré, peut être purgé dans les turbines, et ramené à un type de vente facile. C'est incontestable en théorie ; mais pour obtenir pratiquement ce résultat, il faut ne pas le payer trop cher, ce qui nous met en face de la question suivante : A quelle limite la purge, ou clairçage, d'un sucre est-elle onéreuse? Il est difïicilede résoudre cette question par un calcul précis, par une formule générale. On peut comprendre aisément les bases du calcul. Une grande parlie du sucre est entraînée par l'eau de clairçage, et sa valeur diminue énormément, parce que le sirop très-coloré qui l'accompagne, fondu avec lui dans une très-grande quantité d'eau, ne pourra pas être évaporé, môme aux plus basses températures, sans l'invertir et le rendre totalement incristallisable.

La perte causée par ce travail peut facilement dépasser le bénéflce

obtenu par la quantité et la qualité du grain resté dans la turbine. L'opération demande beaucoup de tact, parce qu'elle exigerait, pour être bien réglée, des analyses trop nombreuses et difficilement exactes.

981. On peut faii'esurles derniers jets, ou bas produits, un certain nombre d'opérations, très-simples, indiquées par le bon sens, et dont les frais sont amplement compensés par l'amélioration obtenue. Toutes les impuretés des bas produits ne viennent pas des jus : beaucoup de corps étrangers y sont introduits par une foule de causes ; presque tous ces corps sont insolubles, et forment avec le dépôt, insoluble aussi, des sirops cuits plusieurs fois, une sorte de boue dont le grain est enveloppé au grand détriment de aa qualité. Rien de plus facile, évidemment, que de débarrasser le produit d'une telle cause d'infériorité. On dissout la masse avec le moins d'eau possible, juste assez pour pouvoir la filtrer sur du noir, ou de la brique pilée ; cette iiltration donne un sirop limpide et par la cuite on obtient un grain même supérieur à celui du jet précédent. Ce travail est très-peu coi^teux si la cuite est faite avec des vapeurs de retours. Il serait toujours très-éconpmique et facile, dans une fabrique où Ton ti^availlerait d'après mon. système et où l'on aurait toute Tannée des vapeurs utilisables. C'est un des détails secondaires ; mais leur nombre est très-grand et mérite considération.

988. Une autre opération, chimique celle-là, peut encore être faite sur.les jets inférieurs : à inesure du nombre des évaporations, le non sucre augmente et, quand les sels abondent, leur accumulation rend souvent les dernières cuites difficiles ; après le traitement par la chaux à forte dose, c'est presque toujours le cas. Alors les moyens d'épuration deviennent utiles : le phosphate d'ammoniaque, le carbonate de même base, l'oxalate au besoin, peuvent rendre un vrai service ; mais ils ne doivent être employés qu'en proportion exacte, après analyse.

989. 11 serait très-désirable de pouvoir gouverner le rendement des divers produits et de maintenir ce rendement toujours semblable; mais rien n'est plus difficile. Les influences qui favorisent ou

combatlent la cristallivité du sucre normal sont nombreuses et leur action si complexe, que, jusqu'à présent, toute analyse est insuffisante pour tracer une ligne d'opération assurée.

990. Le plus fâcheux résultat de la méthode générale d'extraction du sucre, dont nous venons d'exposer la marche dajis tout ce qui précède, c'est l'abandon forcé d'une quantité très-notable d^ ce sucre dans le dernier bas produit, le sirop de troisième ou quatrième jet, appelé mélasse. Ce produit renferme de 40 à 50/100 de sucre normal, qu'on ne peut plus extraire, aumoins par les procédés employés pour les jets précédents, la concentration et le refroidissement (ou le maintien prolongé dans les bacs d'emplis). La proportion de mélasse est énorme : 2 parties de sucre en grains correspondent à 4 de mélasse; telle est la moyenne, à peu près, en France. Cette mélasse renfermant moitié sucre, il est clair que le cinquième du sucre cristallisable reste perdu pour la consommation directe.

991 . Combien d'efforts ont été faits jusqu'ici pour éviter cette perte, je ne puis le dire, ces efforts ayant été malheureusement infructueux et ne pouvant être expliqués sans de longs détails. Je dirai seulement quelques mots de l'un d'entre eux, que j'ai fait moi-même, dans un espoir fondé sur des bases très-logiques en apparence, mais dont l'insuccès a été complet. J'en parlerai, surtout pour éviter aux personnes, dont les mêmes apparences pourraient tenter le zèle, une peine inutile et fastidieuse ; en même temps on va voir combien la nature de la mélasse, et, en particulier, celle du sucre inverti qu'elle renferme, est véritablement peu conn\]ie, ce qui ne saurait trop être répété (§126 et suivants).

Les analyses de mélasses ont été nombreuses ; jusqu'à présent leur moyenne peut être représentée par les termes suivants :

Sucre normal .' ; . . . . 45 à 50

Sucre inverti Oà 2

Substances non azotées 15 à 9

Substances azotées 9à 2 •

Cendres : !.. ii à 12

Eau •.... 17 à 20

7ÔÔ ÏÔÔ

composition dans laquelle je prie mes lecteurs de remarquer sui'tout les substances non azotées ; jusqu'ici la plus grande incertitude et même la plus grande erreur a été maintenue à leur égard.

Ces substances non azotées sont presque en totalité du sucre inverti : Terreur de tous les chimistes qui ont fait des analyses de mélasse a été de croire, d'après des études on ne peut plus incomplètes et des affirmations trop peu fondées sur l'expérience attentive, que le sucre inverti est* nécessairement, et toujours, un réducteur des dissolutions tartro-alcalines de cuivre (§ 384). Lorsque j'ai signalé cette erreur, on a eu de la peine à me creire, et il a fallu de longues années pour amener tout le monde à reconnaître un fait pourtant bien certain. Aujourd'hui, la vérité est dévoilée ; personne ne serait admis à publier une analyse où le sucre inverti, et surtout le glucose, figurerait pour 0 sur une liste où les substances non azotées pouiraient atteindre 15/100 et être données comme étrangères au sucre ; on commence à savoir et à dire (d'après ce que j'ai démontré), que le sucre inverti contient une plus ou moins grande proportion de sucre (G*^H*H)*^ neutre, optiquement et chimiquement, tout à fait incapable de réduire (directement) les solutions tartro-alcalines de cuivre ; que cette proportion peut être de 100/100, comme nous l'avons vu (§ 127), et que par conséquent les substances non azotées peuvent être et sont souvent en totalité, ou à bien peu près, du sucre inverti neutre^ dont l'existence est nécessaire pour expliquer ce que je vais dire.

. La mélasse qui renfermerait, avec 50/100 de sucre, une proportion de sucre inverti, de glucose (copune on le .nomms^it-si improprement), assez faible pour devenir même nulle, serait tout simplement la meilleure des matières premières : en eflfet, la formation d'un sucrate de chaux pur, ou presque pur, avec cette mélasse, ne présenterait pas de difficulté bien sérieuse ; il serait facile de séparer les matières non azotées^ et les azotées, par la chaux à froid, au moins en grande partie ; on pourrait ensuite, par l'addition d'une nouvelle proportion de chaux et par l'ébullition, séparer du sucrate de chaux, et, en traitant ce -sucrate par l'acide carbonique, obtenir du sucre cristallisable, sinon les 50/100 de la mélasse, mais plus de

la moitié de ce sucre. Notons, en passant, combien il est étrange d'admettre 5Q/100 de sucre crislallisable dans une mélasse où il n'existerait pas de sucre modifié, inverti, de glucose, quelqu'erronée que puisse être l'idée qu'on se fait de ce corps.

Si l'on considère la mélasse, avec la connaissance pliis exacte des choses, comme un mélange de sucre normal et de sucre inverti (neutre ou non), et si l'on admet, ce qui est probablement une erreur (ce qui aurait été la mienne, à l'époque déjà éloignée des essais que je vais dire), que le sucre inverti, chauffé avecxle la chaux, peut être entièrement transformé, à une température où cet alcali ne produit aucune décomposition du sucre normal, en.un produit tout à fait insoluble dans l'eau, on est conduit à essayer Textraclion du sucre des mélasses par le procédé suivant :

On délaie de la chaux éteinte dans une mélasse suffisamment étendue d'eau pour permettre un mélange bien intime : on fait sécher ce mélange, d'abord à 100 degrés; puis on l'expose à 130, 140 degrés, température où la décomposition du sucre inverti peut être nettement achevée, sans causer aucune altération du sucre normal. Si la chaux est mesurée d'après la teneur en sucre, normal et inverti, de manière à fournir

Pour le sucre normal 3 CaO (§ 000),

Pour le sucre inverti 2 CaO (§ 000).

on peut espérer détruire absolui)rient ce dernier, laisser le sucre normal avec la chaux nécessaire au sucrate tribasique et pouvoir, après dissolution du produit chauffé, fîltration du dérivé insoluble du sucre inverti et chauffage de la liqueur filtrée, précipiter le sucrate tribasique et, en le décomposant par l'acide carbonique, obtenir le sucre.

009. Voici les résultats que j'ai obtenus dans le laboratoire et en fabrique :

1** Essais de laboratoire, — Une mélasse de fabrique dont lana- Ivsc a donné :

TRAVAIL DES EMPLIS. Ml

Sucre normal 41 .3

^ . . ( réducteur 0.9

Sucre inverli. { ^j . • j i c»

( non réducteur 14.2

., ., (sans azote........ 1.6

Matières organiques. . j ^^^^^^ ^^^^^ ^ g 3

Sels ' 11.2

Eau 24.5

a été dissoute dans 4eux fois son volume d'eau. 400 centimètres cubes pesaient 438»',2; après avoir étftmis àSOO centimètres cubes, ils ont reçu AO grammes de chaux éteinte, tamisée. Un tiers du liquide a été évaporé au bjdn d'eaii. 11 contenait i&^fil mélasse, + 4*^33 CaOHO = 59.5. 11 a été réduit à 48^09 etaperdu, par conséquent, 14^34 x 3 = 33.93.

grainnios.

Les 100^ mélasse pouvaient perdre 24.5