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Auteur(s)
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Martine DECLOUX : Professeur en Génie des procédés à l’École nationale supérieure des industries agricoles et alimentaires (ENSIA)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le sucre (saccharose) est produit à partir de la betterave sucrière ou de la canne à sucre. Ainsi, par exemple, la production mondiale, qui se chiffrait à 130,5 millions de tonnes en 2000-2001, se répartit pour environ 72 % à partir de la canne à sucre et 28 % à partir de la betterave. Dans les deux cas, du début de la filière à la production du sucre final, l’objectif des sucreries est de partir d’une matière première la plus pure possible et de produire, avec un rendement optimum, un sucre de qualité. La sucrerie est donc principalement une industrie de séparation et de purification. Un grand nombre d’opérations unitaires de séparation sont ainsi mises en œuvre, par exemple, en sucrerie de betterave :
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l’atelier de lavage élimine les impuretés extérieures à la matière première ;
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l’extraction par diffusion limite le transfert des impuretés dans le jus ;
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l’épuration calco-carbonique précipite une partie des impuretés dissoutes ;
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la concentration par évaporation multiple-effet élimine une partie de l’eau du jus ;
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et enfin la cristallisation permet de séparer le saccharose sous forme d’un cristal pur à partir d’un sirop contenant encore des impuretés.
Cet article sur les procédés de transformation dans l’industrie sucrière a pour principal objectif d’illustrer l’intégration d’un grand nombre d’opérations unitaires dans le cadre d’une filière spécifique.
Les procédés de production du sucre à partir de la betterave et de la canne à sucre diffèrent sur plusieurs points. Nous avons choisi, pour plus de clarté, de centrer cette présentation sur la production de sucre à partir des betteraves (la France en étant le premier producteur mondial en 2001) en nous appuyant plus particulièrement sur les réglages pratiqués dans les usines françaises. La première partie de l’article situe rapidement quelques notions sur la production de la betterave et la composition de celle-ci, ainsi que les critères qui permettent de juger de la qualité des jus au fil du procédé. Les paragraphes suivants sont dédiés chacun à une des grandes étapes du procédé.
Enfin, le dernier paragraphe exposera les principales différences entre la sucrerie de betterave et la sucrerie de canne.
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4. Épuration du jus de diffusion
Plusieurs raisons expliquent la nécessité d’une épuration du jus de diffusion avant concentration puis cristallisation :
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le jus de diffusion est d’un aspect noir, grisâtre et opalescent. Il contient des particules en suspension auxquelles adhèrent des flocons de matières protéiques coagulées, et il est difficile de filtrer ces particules car elles collent aux filtres et le jus filtré ne serait pas clair ;
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le jus de diffusion est acide (pH 5,6) et le chauffage en évaporation entraînerait une hydrolyse du saccharose avec production de sucres réducteurs (cf. figure 2) qui eux-mêmes se dégradent en formant des matières colorantes ;
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par ailleurs, le jus mousse fortement du fait de la présence de saponines et il serait donc impossible de l’évaporer tel quel ;
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enfin le jus contient des impuretés minérales et organiques responsables d’un entraînement de sucre dans la mélasse.
Le but de l’épuration est donc d’enlever les matières en suspension, de neutraliser le jus et d’enlever le plus possible de non-sucres dissous et aussi les colloïdes.
Dans l’épuration calcocarbonique, on profite des propriétés de la chaux pour extraire par décantation et filtration les impuretés dissoutes ou en suspension dans le jus. Dans son principe général, la chaux est utilisée comme élément principal de l’épuration du jus. Cette chaux est ensuite saturée au moyen de dioxyde de carbone (CO2). Il est donc nécessaire de disposer simultanément de chaux (CaO) et de CO2 . Or, ces deux produits sont justement les constituants de la pierre calcaire. Ils sont normalement dissociés dans un four à chaux.
Les principales réactions de transformation de la chaux sont :
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dans un four à chaux :
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CaCO3 + énergie thermique + O2 ® CaO + CO2 ;
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dans une hydratation de la chaux :
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CaO + H2O ® Ca(OH)2 + énergie thermique ;
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dans une carbonatation :
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Ca(OH)2 + CO2 ® CaCO3 + H2O + énergie...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - International commission for uniform methods of sugar analysis (ICUMSA) - Methods book. - Colney Norwich, ICUMSA Publications department (1994).
-
(2) - * - Syndicat national des fabricants de sucre (SNFS). – Enquête sur les résultats techniques des sucreries françaises 2001 (2002).
-
(3) - VAN DER POEL (P.), SCHIWECK (H.), SCHWARTZ (T) - Sugar technology beet and cane manufacture. - Berlin, Verlag Barters.
-
(4) - Raffinerie Tirlemontoise R - Manuel de Sucrerie - (1984).
-
(5) - Centre d’études et de documentation du sucre (CEDUS) - Le sucre : mémo statistique 2001 - (nov. 2001) (publication annuelle).
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