PAR LA DENSITÉ

430. Dubrunfaut eut le premier Tidée de faire l'analyse densimétrique des liquides sucrés pour en 'déduire le rapport du sucre réel aux matières étrangères, désignées en bloc par lui sous le nom de mucilage. Il donna cette méthode d'analyse à une époque où la mesure du sucre était obtenue par fermentation et distillation. On ne connaissait pas d'autre moyen. Dès 1825 (1), il indiqua une première formule pour calculer la composition des sirops en eau et en sucre, à l'aide de la densité ; peu après il publia une table de correspondance des degrés Baume avec les densités (3). Il admettait, pour la densité du sucre, 1580, nombre trop faible, et c'est là sans doute la cause de l'insuccès de sa proposition.

431. La densité des jus a été proposée de nouveau, tout récemment, comme moyen précis d'estimer la valeur commerciale des betteraves. Durin croit pouvoir se fonder sur une égalité presque constante du poids des cendres, dans tous les jus, pour dire que la densité dépend des variations de la richesse. Plus de cent cinquante analyses auraient donné à Woussen, en plusieurs années et sur des betteraves de toute nature :

Densité.

Geodret par litre.

gr.

Entre iOOO et

1060 et 1

au-dessus

C'est une donnée très- différente de ce que l'on avait admis. On croyait généralement les sels très-variables, non pas, il est vrai, par

(1) Traité de la fabrication du $ucre de betteraves, p. 212. (£) JtmrwU des jfabricants de sucre, 19 août 1875.

suite de détermination directe, mais en grande partie d'après les évaluations combinées entre l'observation au saccharimètre et la densité dont nous avons parlé tout à l'heure (§ 424). Durin établit des coeiBcients pour le jus :

Densité.

Entre 1000 et 1040

CoefBcients.

D'après les résultats qui suivent :

Dcniité. Nombre Densité

^ 1^ ' 1*11 N de mois. moyenne.

Entre 1000 et 1040 10 1035

1060 et au-dessus 67 1061 .8

Richesse.

Analyse.

Calcul.

il. 85

SUGROMËTRE MAUMENÉ

438. Lorsque les dissolutions de sucre sont très-peu mêlées de matières étrangères, le densimètre peut donner immédiatement, à bien peu près, la teneur exacte de la dissolution en sucre réel. Pour obtenir cette teneur en centièmes, il suffit de lire la division du densimètre à laquelle affleure la dissolution et de chercher dans la table du paragraphe 25 la richesse correspondante. Si le densimètre marque H60, ou 46 degrés densimétriqnes (p. 114) on voit dans la table que 1 litre de la dissolution renferme 430''% 61 8 de sucre. Si la densité est 1164 on peut calculer aisément le chiffre que cette table ne contient pas ; en effet :

A la densité 1170 on aurait 457.386 - 1160 - 430.618

Différence. . . . 26.768

(I) Comptes rendus, LXXXI, S23.

Il est clair que la densité 1164 répond au contenu pour 1160 ou 430.618 augmenté des 4 dixièmes de la différence 36.768, c'est-àdire 10.7072 :

Ces calculs sont bien simples, mais il est nécessaire de les éviter, d'une part afin de gagner du temps et de l'autre pour éviter des erreurs toujours faciles. J'ai construit une seconde table donnant les richesses à toutes les densités dans le but de faciliter les évaluations dont les fabricants ont continuellement besoin et de supprimer tout calcul. Cette table est imprimée à la fin du volume, note B. — On peut en outre éviter toute recherche au moyen de mon sucromètre dont on peut lire l'instruction dans la même note B.

GAZHYDROMÈTRE MAUMENÉ

439. Après les analyses du sucre, de l'eau, des sels, dans les matières sucrées proprement dites, le fabricant a besoin d'autres analyses pour conduire les travaux de l'extraction du sucre avec une précision scientifique convenable. Il faut analyser la chaux, les dépôts de carbonatation, les noirs, les acides, etc. Nous devons nous occuper maintenant de cet important sujet.

J'ai disposé (d'abord à l'intention des fabriques de sucre) un instrument qui permet à lui seul de faire toutes les analyses utiles dans une fabrique. Ainsi :

1"* Analyse des calcaires pour chaux ;

â* Analyse de la chaux produite ;

S"" Analyse des jus chaulés (surtout dans les râperies);

A'* Analyse des gaz des fours, des foyers, etc. ;

b"" Analyse des dépôts de cai^bonatation, des écumes, etc. ;

&" Analyse des noirs décolorants ;

1" Analyse des acides (pour lavage des noirs, etc.) ;'

8* Analyse des sels de soude, carbonate, céruses, etc.

Cet instrument, connu sous le nom de gazhypromètre, que je lui

ai donné, permet de mesurer tout d^agement de gaz avec une précision et une facilité extrêmes. Il fournit un volume d'eau parfaitement égal à celui du gaz dégagé. La mesure directe du gaz serait très-difGcile : celle d'un égal volume d'eau est, au contraire, la plus simple de toutes les opérations. Toutes tes analyses que nous venons de citer peuvent être basées sur un d^gement de gaz : elles peuvent donc toutes être faites avec le Gazhydromètre, c'est-à-dire par une seule et même méthode, avantage inappréciable, puisqu'il est possible de les confier toutes à une seule et même personne, à un enfant intelligent.

Nous allons le reconnaître en étudiant successivement chacune des analyses qui viennent d'être indiquées, après avoir donné d'abord une desciption de l'instrument :

440. Description du Gaihydromètre. — B (flg. 1) est un cylindre de cuivre, dont le goulot est fermé par un bouchon de

caoutchouc c percé de deux trous. L'un de ces trous est occupé par un tube de métal (ou de verre) dont l'extrémité, légèrement renflée, pénètre dans le col d'une vessie de caoutchouc A, cylindrique,

et capable de remplir à très-peu près le cylindre B quand elle est gonflée par un gaz. Le col de cette vessie est soigneusement attaché sur le tube de métal par une ou deux ligatures de bon fil. L'autre extrémité du tube est liée de la même manière à un tube de caoutchouc tY, long de ÇO à 80 centimètres, et attaché, de la même manière aussi, sur un tube de cuivre courbé en S, logé dans un bouchon de caoutchouc d. Ce bouchon sert à fermer hermétiquement le flacon de verre F, de 500 c. c, dans lequel on produit les actions chimiques. Il est facile de voir que le cylindre B, mis dans la position verticale, peut être rempli d'eau ordinaire versée sous le bouchon c, levé de 15 ou %0 millimètres (et à Taide d'un entonnoir au besoin). L'eau fait dégonfler la vessie de caoutchouc et la vide presque absolument sans aucune résistance, poui^vu qu'on ôte le bouchon d du flacon F, et qu'on laisse l'extrémité du tube en S libre dans l'air. Aussitôt le cylindre B bien rempli d'eau, on ajuste avec soin le bouchon c, de manière à tenir ses deux trous dans un même plan horizontal quand le cylindre sera relevé et mis luimême en position horizontale. Le deuxième trou de ce bouchon contient un tube de métal ou de verre, courbé en faucille dont la pointe t" est sur l'axe du cylindre, et qui sert à l'écoulement de l'eau quand un gaz est introduit dans la vessie de caoutchouc.

Les mouvements du cylindre B sont produits on ne peut plus aisément, autour de la charnière a, en employant le verrou mr, qu'on conduit par l'anneau m sous le pont s fixé au sommet du support, lorsqu'on veut mettre le cylindre dans la situation horizontale, et qu'on pousse dans un trou de la base du support, quand on Veut arrêter le cylindre dans la position verticale.

Voici comment ces dispositions permettent de mesurer un gaz et de faire toutes les analyses utiles dans une sucrerie : prenons pour exemple une pierre à chaux ou carbonate de chaux dont nous voulons mesurer le gaz acide carbonique.

441 . Analyse d'une pierre à chaux. — Prise d'êssaL -^ Le pt^mier point (dont la nécessité pèse sur toutes les analyses de ce genre), c'est une bonne prise d'essai. Il faut choisir six à dix mol^-

ceaux dans le tas, et naturellement ceux qui paraissent les plus différents. On broie ces morceaux dans un mortier de fer, jusqu'à ce que les plus gros fragments soient de la grosseur d'un pois. Alors on passe le tout sur un tamis très-fin, et c'est la poussière tombée sous ce tamis qui doit être employée pour l'essai.

Nota. — Tout ce qui suit se rapporte à l'instrument industriel dont les dimensions sont telles qu'elles permettent de recueillir près de 3 litres de gaz. Nous parlerons plus loin d'appareils plus petits et nous aurons soin d'en avertir.

Essai, — On pèse 1 0 grammes de cette poussière sur une balance bien sensible à 10 milligrammes (ou 1 centigramme) au moins. Une exposition à l'air est ensuite sans danger d'erreur.

C'est la seule opération délicate de l'essai.

Elle est nécessaire, évidemment, dans tout essai précis.

On fait tomber les 10 gr. par un entonnoir à bec large (en verre, en gutta-percha, en papier) dans le flacon F, et, au besoin^ pour ne rien perdre, on lave l'entonnoir avec la dose d'eau ordinaire que peut contenir le tube de caoutchouc durci t. On essuie l'extérieur de ce tube et on le remplit, jusqu'à 2 centimètres des bords, avec de lacide chlorhydrique ordinaire, jaune, fumant, de la densité 1 .18 ou 1.20. On saisit ce tube en y introduisant la pince de laiton Rz, dont les crochets, en s'écartant, pénètrent sous un rebord intérieur du tube et permettent de le transporter facilement. On le descend bien droit dans le flacon F, et l'on rapproche les crochets z pour retirer la pince sans répandre la moindre goutte d'acide, condition essentielle très-facile à remplir.

On ajuste alors le bouchon c' au flacon F sans remuer ce flacon {assez fortement, du moins, pour renverser l'acide), et l'on met le cylindre dans la position horizontale. Pendant ce mouvement^ il tombe quelques gouttes d'eau du tube t" : on les reçoit dans une tasse, un verre, pour les jeter, avant d'amener l'éprouvette graduée H sous cette extrémité <", par où va tomber l'eau de mesure de gaz. (On rend cette manœuvre un peu plus commode en bouchant l'extrémité t" avec un petit bouchon de liège avant de relever le cylindre. On enlève ce petit bouchon quand la position horizontale

est donnée, ce qui permet de recueillir les quelques gouttes d'eau plus facilement.)

L'éprouvette H, vide, étant bien en place, on incline doucement le flacon F pour mêler peu à peu Tacide avec les 10 grammes de pierre ; aussitôt un dégagement d'acide carbonique est produit, et fait couler de Teau dans l'éprouvette, avec une vivacité sur laquelle on se règle pour faire agir Tacide chlorhydrique ; même avec la plus sage lenteur, il ne faut pas plus de deux à trois minutes pour terminer cette action. Il est très-facile de la suivre des yeux dans le flacon F, et de voir que l'eau cesse immédiatement de couler en t' aussitôt que les bulles d'acide carbonique ne se produisent plus dans ce flacon. Alors on lit sur l'éprouvette H le chifire auquel est parvenu le niveau de l'eau; ce chiffre donne le volume de gaz produit par les 10 grammes de pierre à chaux, et, par conséquent, la valeur relative de cette pierre comparée à du carbonate de chaux pur.

iO grammes de ce dernier domient à -|-15<^ et à 0".760 2.386 centimètres cubes de gaz (hamide au maximum] .

Si les 10 grammes de pierre à chaux soumis à l'essai ont donné 2.120 centimètres cubes, il est clair qu'ils contiennent :

2 326^"li50" ^ ^^ très-peu près) 89 pour 100

de carbonate de chaux pur.

. Cette évaluation suppose que, pendant l'essai, la température de l'eau du Gazhydromètre a été + ^5 degrés, et que la pression atmosphérique a été, de son côté, O^.TôO. Mais ces deux conditions sont très-variables, et il importe essentiellement de se mettre à l'abri de leurs variations : au moins faut-il en rendre reflet négligeable.

Le Gazhydromètre permet le premier comme le second résultat.

1*" Veut-on se mettre à l'abri des variations de la température et de la pression? Rien de plus facile. On prend la température de l'eau sortie du cylindre B, température qui est, bien évidemment, celle du gaz recueilli dans A, que cette eau enveloppait de toutes parts. On prend en outre la hauteur du baromètre ; et, au moyen de I. 27

ces deux données, on exécute les corrections, comme à l'ordinaire, avec Taide des formules connues. Dans ce cas, le Gazhydromèlrc présente le grand avantage de recueillir le gaz sans le contact immédiat de l'eau ou du mercure, et de donner son volume apparent par une lecture beaucoup plus facile que celle d'un volume gazeux. Le Gazhydromètre a, en outre, l'immense avantage de se prêter avec une extrême aisance aux études ultérieures du gaz, qui peut être conservé dans le caoutchouc presque indéfiniment, et expulsé de ce réservoir, simplement en versant de l'eau dans B (remis ou non dans la position verticale).

2* Veut-on simplement rendre les effets de température et de pression négligeables? D'abord il est facile d'opérer toujours dans une salle où la température soit constante, et égale à -|- 15 degrés. Une différence de 2 degrés, en plus ou en moins, produit une erreur, également en plus ou en moins , de 2/266 ou 1/133 à trèspeu près. Cette erreur est faible et presque toujours négligeable; elle permet d'opérer entre -|- 13 et -f- 17 degrés, condition vraiment facile à remplir. En second lieu, la pression atmosphérique descend rarement au-dessous de O^.TSO, et s'élève aussi rarement au-dessus de 0°. 770 (mercure). Dans ces limites, on peut, en général, ne tenir aucun compte de la pression. En effet, que la pression soit 0'°.750, par exemple; l'erreur commise, en négligeant cette cause est un excès de 750/760 ou 1.01333—1.00000=0.01333.

Soit 13 millièmes, ou un peu plus de 1 centième en plus.

Que la pression soit au contraire 0".770; l'erreur commise en négligeant son influence est 760/770—1=1.01316 — 1.0000 = 0.01316.

Soit encore 13 millièmes ou un peu ^lus del centième en moins.

L'erreur est presque absolument ia même dans les deux cas; mais elle est en plus dans le cas de pression < 0'"»760, et en moins dans le cas de pression > 0".760.

4AS. Remarquons enfin qu'il est très-facile de compenser ks erreurs causées par la pression en faisant varier, dans un sens convenable, la température, dont on est toujours maître^

Si la pression est inférieure à 0"*. 760; si elle est, par exemple, 0".753, Terreur causée par la néglection volontaire de cette cause est un léger excès du volume du gaz. Il suffît donc d'employer l'eau du Gazhydromètre un peu au-dessous de + 15 degrés pour produire un manque ou une erreur en sens contraire. Les deux erreurs ne feront pas compensation mathématique, mais elles ne laisseront pas subsister une différence utilement appréciable. II est évident que pour le cas de pression supérieure à O^.TôO l'erreur serait un manque, ou diminution du volume réel du gaz ; on corrigerait alors l'erreur en employant dans le Gazhydromètre de Teau un peu plus chaude que -^Ib degrés, ce qui causerait une erreur en plus, et une compensation très-approximative.

En résumé, le volume du gaz amené dans le Gazhydromètre est connu presque sans erreur, et, en tout cas, avec une erreur négligeable, si Ton prend uniquement la facile précaution d'employer :

Eau de -4-^5*» à +i7*> quand la pression est de O^.TôO à 0'".770 Eau de +13« à +15° quand la pression est de O^.TôO à O^.TeO

Ce qui précède montre, en outre, clairement que, dans les analyses industrielles où la précision de 1/20 est suffisante^ et c'est ce qui a lieu dans la grande majorité des cas^ on peut ne tenir compte ni de la pression^ ni de la température (celle-ci du moins ne variant pas plus que de 10 à 20 degrés).

i. Une autre condition est encore à obtenir : c'est de produire dans toute analyse un volume de gaz assez grand pour emplir, à très-peu près, le cylindre en caoutchouc du Gazhydromètre; il est facile de juger pourquoi : lorsqu'on emplit le cylindre de caoutchouc presque en entier, le gaz recueilli s'y trouve sous la pression atmosphérique, très^xactement; mais il ne l'est plus quand son volume atteint seulement la moitié, et surtout le quart, de celui du cylindre ; alors le caoutchouc, soulevé vers le haut du cylindi'e de cuivre, ne supporte plus qu'une pression diminuée d'une partie de la colonne verticale d'eau comprise entre le sommet du cylindre métallique (l'arête horizontale supérieure) et l'axe de ce cylindre,

i'iO ANAl.YSES.

sur le prolongement duquel est maintenu 1 orifice d'écoulement i". La hauteur de cette colonne est 5 centimètres, par exemple, dans le cas d'un gonflement à moitié; si la pression atmosphérique, au moment de Texpérience, est 750 millimètres de mercm^e ou 1020 centimètres d'eau, la pression supportée par le cylindre de caoutchouc est 1020 — 5/2 = 1017.5 à très-peu près. Le volume du gaz observé, par l'eau écoulée, présente donc une erreur en plus de :

— 1 = 0.00246, ou près de â.5 millièmes,

erreur toujours négligeable dans les essais industriels — et qui peut être évitée bien aisément dans ces essais, comme dans les analyses du laboratoire, en prenant un poids de matière à essayer toujours assez grand pour fournir 2300 à 2500 c. c, assez grand, en général, pour rempUr le cylindre.

4LVi. On emploie dans la fabrique, pour divers usages, du sel de soude ou carbonate de soude anhydre ; du carbonate ou carbonate de soude hydraté ; on fait usage de céruse ou carbonate de plomb pour les joints de certains tubes, etc. (1).

La calcination des résidus de mélasse fermentée donne des salins (mélanges de carbonate de potasse el de soude).

Ces divers produits peuvent être analysés absolument comme la

pierre à chaux.

Voici le tableau des dégagements de gaz fournis par ces divers carbonates, suivant leur pureté.

(1) Quand la céruse est broyée à l'huile, on enlève Thuile par Irois lavages à Téther; "^S grammes de céruse en pâte, introduits dans un flacon à Fémeri, sont lavés avec 50 c. c. d'éther chaque fois (ne pas oublier le danger du feu).