Abaissement du point de congélation et élévation du point d’ébullition

La qualité du sucre

La qualité du sucre blanc dépend, entre autres, de sa teneur en cendres, de son aspect (blancheur) et de sa coloration en solution. Dans la méthode des points utilisée en Europe, un nombre de points est attribué à chacun de ces critères. Ces points sont pondérés de telle manière qu’ils conservent leur importance relative. La qualité du sucre est d’autant meilleure que la somme des points est faible.
Selon le système des points, le classement du sucre blanc génère en deux catégories (voir Tableau 5) :
– Catégorie No. 1 : moins de 8 points, le sucre est appelé sucre raffiné ou sucre blanc raffiné;
– Catégorie No. 2 : de 8 à 22 points, le sucre est appelé sucre ou sucre blanc;
– Si le sucre totalise plus de vingt-deux points, il peut être classé comme sucre mi-blanc en fonction de ses autres caractéristiques.
La teneur en cendres est déterminée par conductimétrie sur une solution de sucre à 28 °Brix.
Un point est attribué pour chaque 3,13 µS/cm (0,018 % de cendres).
L’aspect (ou type de couleur ou Farbtypes) est déterminé par comparaison avec une gamme numérotée de sucre (type de couleur) de l’institut Allemand de Brunswick. Un point est attribué pour chaque 0,5 unité de type de référence (farbtype) correspondant à l’échantillon analysé.
La coloration en solution est déterminée par spéctrophotométrie à 420 nm sur une solution de sucre à 50 °Brix préalablement filtrée sur une membrane de 0,45µm. Un point est attribué pour chaque 7,5 unités de la coloration exprimée en unités « ICUMSA ».
D’autres analyses complémentaires sont pratiquées pour pouvoir affiner la perception de la qualité du sucre blanc. Les analyses énumérées ci-dessous sont les plus couramment pratiquées selon le type d’utilisation auquel les sucres sont destinés et selon les conditions imposées par l’acheteur :
– la granulométrie;
– la turbidité et le floc;
– le test de moussage;
– la bactériologie.

Les variétés de sucres

Afin de tirer le meilleur parti de toutes ces qualités, le sucre est retrouvé en une large variété de formes et de couleurs. Des présentations les plus classiques aux spécialités modernes, l’univers du sucre de canne se compose de huit variétés aux saveurs, aux arômes et aux usages spécifiques :
• Le sucre blanc cristallisé est le plus pur, puisqu’il est constitué à 99,9 % de saccharose. Il est recueilli dans les turbines après concentration sous vide et cristallisation des sirops, au stade final de l’extraction en sucrerie. Il se présente sous la forme de cristaux plus ou moins gros.
• Le sucre en poudre, ou semoule, est obtenu après broyage et tamisage du sucre cristallisé blanc. Il se présente en cristaux d’environ 0,4 mm.
• Le sucre glace est une poudre blanche impalpable obtenue par le broyage extrêmement fin du sucre cristallisé blanc. De l’amidon est ajouté afin d’éviter son agglomération. Ses grains sont tellement fins que c’est le sucre qui se dissout le plus rapidement. Il se présente sous forme de cristaux inférieurs à 0,15 mm.
• Le sucre en morceaux est formé par compression et moulage de cristaux de sucre blanc ou brun encore chauds et humides. Le sucre en morceaux se présente sous la forme de dominos de taille variable, les calibres les plus fréquents sont le No. 3 (7 g) et le No. 4 (4,5 g).
• Le sucre en cubes, blanc ou brun, est issu du concassage de lingots de sucre de canne, eux-mêmes obtenus par réhumidification, moulage et séchage des cristaux de sucre.
Centre de recherche, de développement et de transfert technologique en acériculture (Le Centre ACER Inc.) Page 20
• Le sucre pour confitures est une spécialité élaborée pour les confitures, marmelades et gelées de fruits. C’est un sucre cristallisé auquel sont ajoutés des ingrédients qui facilitent la prise des préparations (pectine naturelle de fruits, acide citrique).
• La cassonade est un sucre cristallisé brun obtenu directement à l’issue de la première cuisson du jus de canne. Moins pur que le sucre cristallisé blanc, ce sucre brun contient environ 95 % de saccharose ainsi que des impuretés résiduelles (sels minéraux, matières organiques) qui lui donnent sa couleur et ses notes aromatiques.
• Le sucre candi résulte de la cristallisation, pendant 10 à 12 jours, d’un sirop très pur concentré et chaud. Le sirop est ensuite refroidit lentement à température ambiante. C’est la caramélisation qui lui donne sa couleur brune caractéristique.

LES SOUS-PRODUITS DE LA CANNE

Le sucre

Le saccharose extrait de la canne peut aussi servir à d’autres fins que la consommation. Par différents procédés chimiques, on peut transformer le sucre en de nombreuses substances chimiques (éthers et esters) aux applications très intéressantes. Des plastifiants, des adhésifs, des vernis, des cosmétiques, des détergents et même des explosifs sont quelques exemples de produits dérivés du sucre.

La bagasse

La bagasse, formée de fibres végétales broyées, peut représenter jusqu’à 30 % de la matière issue de la canne. Elle renferme en moyenne 45 % d’eau, 48,5 % de fibres et 2,5 % de matière dissoute (principalement du sucre). La bagasse servait traditionnellement de source de combustible pour la sucrerie, ainsi que de fourrage pour les animaux et d’engrais. Plusieurs nouvelles applications ont été développées pour la bagasse, par exemple la fabrication de papier, carton et panneaux agglomérés; la fabrication du furfural et l’utilisation comme source d’énergie pour des centrales charbon-bagasse.

La mélasse

La mélasse, qui contient 35 % de saccharose et bien d’autres substances (voir Tableau 6), peut aussi connaître une seconde vie. On produit 30 kg de mélasse par tonne de canne, soit 3 % de la matière première. Une bonne partie de la mélasse produite par les sucreries est utilisée pour la production du rhum industriel. Une autre fraction est utilisée dans l’alimentation des animaux et une petite partie se retrouve sur les tablettes des supermarchés pour la consommation humaine. La mélasse peut aussi être utilisée pour la culture des levures ainsi que, pour la production de divers produits, tels que l’acide acétique (vinaigre), l’acide citrique, le glycérol, l’acide aconitique, le glutamate, la dextrane, l’acide itaconique, la lysine et l’éthanol.

PPROPRIÉTÉS PHYSIQUES

Le sucre est un solide très stable dans sa forme cristalline. À l’état pur, il est blanc, inodore et, évidemment, au goût sucré.

Température de fusion

La forme cristalline du sucre fond entre 160 °C et 186 °C. La température exacte dépend du solvant de cristallisation et de la pureté du sucre.

Densité

La densité d’un seul cristal de saccharose est de 1,588. Pour un ensemble de cristaux, tel qu’une pile de sucre cristallisé, la densité apparente change légèrement selon la taille des cristaux et la distribution de cette taille en fonction du degré de tassement des cristaux. L’intervalle de cette variation est étroit et se situe autour de 0,8. Ceci se traduit par une masse volumique globale de 0,8 à 0,9 g/cm3 pour la majorité des produits.

Solubilité

Le saccharose est très soluble dans l’eau, dans l’alcool et autres solvants polaires. Il est généralement insoluble dans le benzène et d’autres solvants organiques apolaires. La solubilité du sucre dans l’eau est un sujet d’étude, puisque c’est un facteur important dans la production du sucre et son utilisation. De nombreux tableaux et des équations sont disponibles pour déterminer le point de saturation (solubilité maximale) des solutions de sucre à différentes températures et conditions. Une expression fréquemment utilisée est celle de D.F. Charles qui exprime la solubilité (S) du sucre comme étant la concentration massique de la solution en termes de la température en degrés Celsius (T) : S = 64,397 + 0,07251T + 0,002057T 2 − 0,000009035T 3 (1)
Au point de congélation de l’eau, approximativement 180 g de sucre sont solubles dans 100 g d’eau, et presque 500 g de sucre sont solubles dans l’eau à son point d’ébullition.

Degré Brix

Puisque la connaissance de la quantité de sucre dissous dans l’eau est d’importance industrielle, une série entière d’indices de mesure a été développée pour indiquer les proportions relatives des deux matériaux. Le plus important indice est l’échelle Brix qui décrit la teneur en sucre dans une solution.
L’échelle Brix est également employée pour mesurer des solutions aqueuses non pures. Ainsi, un indice Brix sera normalement employé pour obtenir la densité ou l’indice de réfraction correspondant à une solution qui, en pratique, correspond à une solution de sucre et d’eau pure à une température de référence, habituellement de 20 °C.
Pour les solutions contenant d’autres substances, le Brix représente les solides apparents ou la densité apparente.

Indice de réfraction

Les solutions de saccharose réfractent la lumière proportionnellement à la quantité de saccharose en solution. Cette réfraction est employée comme une mesure de la densité de la solution, exprimée comme l’indice de réfraction.
Puisque cette réfraction change avec la température et la longueur d’onde de la source lumineuse, ces deux facteurs sont normalement mentionnés quand l’indice de réfraction est reporté. Cet indice est habituellement mesuré à 20 °C et à une longueur d’onde correspondant à 589 nm. L’indice de réfraction d’une solution de sucre 20 % (massique) est donc exprimé par : N D20 = 1, 33299 (2)

Rotation optique

Comme beaucoup de composants organiques, le saccharose est actif du point de vue optique. Lorsqu’un faisceau de lumière polarisée passe à travers une solution de saccharose, le plan de polarisation subit une rotation. Il s’agit d’une propriété intéressante pour des procédures analytiques puisque le degré de rotation du faisceau de lumière est proportionnel à la quantité de matériel optiquement actif présent.
La rotation optique dépend aussi de la température et de la longueur d’onde. Elle dépend aussi de la longueur de cellules de mesure. En tenant ces trois variables constantes, il est possible de mesurer la quantité de saccharose présente dans une solution pure. La rotation optique est mesurée, par convention, avec une cellule de 100 mm de longueur, à 20 °C et avec une longueur d’onde correspondant à 589 nm.

Viscosité

La viscosité, ou résistance à l’écoulement, de n’importe quel fluide est une mesure primordiale du point de vue manipulation des fluides. Elle est une caractéristique du produit final et elle est très importante pour le contrôle du procédé.
La viscosité des solutions de saccharose augmente de façon non linéaire avec la teneur en solides et diminue rapidement avec l’augmentation de la température. De façon générale, la viscosité augmente avec la diminution de la pureté du saccharose. Des tableaux sont disponibles avec les valeurs de viscosité en fonction de la concentration et la température. À titre d’exemple, la viscosité des solutions de saccharose en fonction de ces deux variables sont présentées au Tableau 7.