Production de Sucre de Canne

La récolte

Les cannes poussent très haut dans les régions favorables – certaines jusqu'à 3 m de haut – et ont des feuilles vertes quand elles sont matures, bien que la plupart des feuilles se dessèchent après. Lorsque cela est possible, les cannes sont brûlées avant la récolte afin d'éliminer les feuilles mortes et la protection de cire autour des cannes. Le feu brûle à de assez hautes températures mais il s'éteint très rapidement de sorte que la canne et le sucre contenu dedans, ne soient pas abîmés.

Dans certaines régions, brûler n'est pas autorisé à cause des nuisances provoquées aux habitants: rejets de fumées, aspect brûlé du paysage. Cependant il n'y a pas d'impact environnemental, le CO₂ dégagé n'est qu'en très petite proportion par rapport au CO₂ fixé par la photosynthèse durant le développement de la plante. L'amélioration des techniques d'extraction du sucre à partir de canne ont fait en sorte que de moins en moins de canne est nécessaire pour satisfaire la demande mondiale.

La récolte est faite soit à la main soit mécaniquement. La découpe à la main – couper les cannes est un travail dur et difficile, mais permet d'employer beaucoup de personnes dans les zones où le travail est rare – est fait à un niveau élevé, le sommet des feuilles est coupé et la tige entièrement arrachée. Une fois mis en ballot, les cannes sont mises dans une carriole et parfois transférée dans un plus grand véhicule pour les transporter au moulin.

Pour la plupart des machines à couper, les cannes sont coupées avec une longueur assez courte, mais à part cela, cela est similaire à la découpe manuelle. Cependant, les machines peuvent uniquement être utilisées dans les pays où les conditions sont adaptées et où la topographie est relativement plane. De plus, le coût des machines et la perte de travail engendrée par leur utilisation, en font un outil peu adapté pour de nombreux états sucriers.

L'extraction

La première étape de traitement est l'extraction est le jus de canne. Dans de nombreuses usines, la canne est écrasée, dans une série de larges moulins : similaire à une essoreuse à rouleau qui était utilisée pour presser l'eau en dehors des linges propres, il y a encore un siècle. Le jus sucré jaillit et la fibre de canne est gardée pour être utilisée dans les chaudières. Dans d'autres usines, un diffuseur est utilisé comme il est décrit pour l'extraction du sucre de betterave. Une autre voie d'extraction est un moins propre : dans le sol des champs, quelques petites fibres et extraits des plantes sont mélangés avec le sucre.

Extraction de sucre.

Un jus typique d'extraction contiendra peut être 15% de sucre et les résidus de fibre, appelés bagasse, contiendront 1 à 2% de sucre, 50% d'humidité et quelques grains de sable et de poussières venant du champ, comme des cendres. Une canne peut contenir 12 à 14% de fibres, lesquels à 50% d'humidité donnent 30 tonnes de bagasse pour 100 tonnes de cannes ou 10 tonnes de sucre.

Le chaulage

L'usine peut nettoyer le jus assez facilement avec de la chaux éteinte (une sorte de craie) qui extrait beaucoup de saletés qui peuvent alors être renvoyées dans les champs. Ce procédé est connu sous le nom de chaulage.

Le mélange de jus venant de l'extraction est préchauffé préalablement au chaulage pour une clarification optimale. Le lait de chaux, de l'hydroxyde de calcium ou Ca(OH)₂, est mesuré dans le jus pour maintenir le ratio nécessaire et le jus de chaux entre dans un réservoir d'extraction gravitationnel : le clarificateur. Le jus passe à travers le clarificateur à une faible vitesse de manière à extraire les solides et clarifier le jus.

La boue provenant du clarificateur contient encore du sucre, elle est donc filtrée dans des filtres cylindriques rotatifs faisant le vide où le jus restant est extrait et la boue peut être lavée avant de s'en débarrasser. Cela produit une eau sucrée.

Le jus et l'eau sucrée retourne alors dans le processus.

L'évaporation

Après le chaulage, le jus est épaissi en sirop par ébullition en utilisant la vapeur dans un processus appelé évaporation. Parfois le sirop est nettoyé de nouveau mais plus souvent il passe directement à l'étape de cristallisation sans aucun autre nettoyage.

Le jus initial possède environ 15% de sucre et la liqueur de sucre saturée, nécessaire pour l'étape de cristallisation, doit être proche de 80% de sucre. L'évaporation dans un évaporateur multiple effets est la meilleur manière d'approcher les conditions de saturation.

Ebullition/Cristallisation

Le sirop est placé dans une large cuve pour être bouilli lors de la dernière étape. Dans la cuve, Une grande quantité d'eau est évaporée jusqu'à obtenir les bonnes conditions de formation des cristaux. La formation de cristal est initiée par l'ajout de quelques cristaux dans le sirop. Une fois les cristaux formés, le mélange résultant de cristaux et de liqueur mère est envoyé dans une centrifugeuse pour être séparé. Puis les cristaux sont séchés avec de l'air chaud avant d'être stocké, prêt à être expédiés.

Centrifugeuse à sucre (Source)

La liqueur mère contient encore du sucre utilisable donc la cristallisation est répétée plusieurs fois. Cependant, les éléments n'étant pas des sucres inhibent la cristallisation. Cela est particulièrement vrai pour les autres sucres tels le glucose ou le fructose qui sont les produits de dégradation du sucrose. Donc chaque étape devient plus difficile jusqu'à ce qu'une atteigne le point où ça ne vaut plus la peine de continuer.

Dans les usines de sucre brut, il est courant d'effectuer trois ébullitions. La première ébullition ou « A » produit le meilleur sucre qui est envoyé en stockage. L'évaporation « B » dure plus longtemps et le temps de rétention dans la chaudière est aussi plus long pour atteindre une taille raisonnable de cristaux. Quelques usines refondent le sucre B pour fournir une partie de stock pour l'ébullition A. D'autres utilisent ces cristaux comme amorce pour l'ébullition A, d'autres encore mixte le sucre B au sucre A pour le vendre. Ce sucre est habituellement utilisé comme amorce pour l'ébullition B et le reste est refondu.

De plus, parce qu'on ne peut pas obtenir tout le sucre présent dans le jus, il y a un sous produit formé : la molasse. Elle est habituellement mise dans les aliments pour bétail ou envoyé dans des distilleries pour fabriquer de l'alcool. C'est pour cela que les fabriques de rhum sont très proches des usines de sucre, dans les Caraïbes.

Le conditionnement

Le sucre brut forme une montagne collante et marron dans les lieux de conditionnement, et ressemble plutôt à du sucre roux trouvé dans les cuisines domestiques. Il peut être utilisé comme cela, mais habituellement il devient sale dans les lieux de stockage et a un goût particulier que les gens n'apprécient pas. C'est donc pour cela qu'il est raffiné quand il va dans les pays où il sera utilisé.

L'affinage

La première étape de purification du sucre brut est de le ramollir afin d'enlever la couche de liqueur mère autour des cristaux grâce au processus appelé « affinage ». Le sucre brut est mélangé avec un sirop concentré chaud et légèrement plus purifié que la couche de sirop, donc cela ne dissous pas les cristaux, mais entour seulement la liqueur. Le mélange résultant (« magma ») est centrifugé pour séparer les cristaux du sirop, en enlevant la grande partie des impuretés du sucre. Cela laisse les cristaux prêts pour la dissolution avant le traitement suivant (carbonatation).

La liqueur qui résulte de la dissolution des cristaux lavés, contient des colorants, de fines particules, de la gomme, des résines, et d'autres substances non sucrées. Elle est donc éliminée du processus.

La carbonatation

La première étape du procédé concernant la liqueur de sucre, a pour but d'enlever les solides qui rendent la liqueur turbide. En même temps quelques colorants sont aussi retirés. Un des deux procédés courant est connu sous le nom de carbonatation. La carbonatation est réalisée en ajoutant du lait de chaux [hydroxyde de calcium, Ca(OH)₂] à la liqueur et des bulles de gaz carbonique dans le mélange. Le gaz réagit avec la chaux pour former de fines particules de cristal de carbonate de calcium qui englobe les solides. Pour obtenir une floculation stable, les conditions de réaction sont très contrôlées. L'amas qui est formé collecte de nombreuses substances non sucrées, qui sont extraites du processus lorsque la craie est filtrée. Une fois cela réalisé, la liqueur de sucre est prête à la décoloration. L'autre technique, la phosphatation est chimiquement similaire, mais utilise des phosphates plutôt que des carbonates. La phosphatation est légèrement plus complexe et est réalisée par ajout d'acide phosphorique à la liqueur, après avoir été chaulée de la même façon que décrit précédemment.

La décoloration

Il existe deux méthodes classiques pour changer la couleur du sirop de sucre, les deux basée sur des techniques d'absorption, avec la liqueur qui est pompée à travers des colonnes de médian. Une des options offertes pour raffiner le sucre est du GAC (granular activated carbon) ou charbon granuleux actif, qui enlève les couleurs. Le GAC est l'équivalent moderne du « charbon d'os », fait à partir d'os d'animaux. Aujourd'hui le carbone est fait par un processus de minéralisation du carbone pour lui donner une granulation qui est hautement active et aussi robuste. Le carbone est régénéré dans un four chaud où les couleurs s'évaporent du carbone. L'autre option est d'utiliser une résine échangeuse d'ions qui retire moins de couleur que le GAC mais retire aussi les sels présents. La résine est régénérée chimiquement ce qui donne une grande quantité d'effluents liquides peu agréables.

Le liquide clair et légèrement coloré est maintenant prêt pour la cristallisation excepté le fait qu'il soit un peu trop dilué pour la consommation d'énergie optimum en raffinerie. Il est donc préalablement remis dans la chaudière à cristallisation.

Ebullition

Dans la chaudière, l'eau est portée à ébullition jusqu'à ce que les conditions soient bonnes pour la cristallisation du sucre. Quelques poussières de sucre sont ajoutées à la liqueur pour initier la formation de cristaux. Une fois les cristaux formés, le mélange résultant de cristaux et de liqueur mère est envoyé dans une centrifugeuse pour être séparer. Puis les cristaux sont séchés avec de l'air chaud avant d'être stockés, prêt à être expédiés.

Récupération

La liqueur sortie de la préparation du sucre blanc et des lavages lors de l'étape d'affinage, contient du sucre qui peut être récupéré. Elle est donc envoyée dans la salle de récupération qui agit comme une usine à sucre avec pour but de faire du sucre d'une qualité comparable à celui sortant de l'étape d'affinage. Comme les autres étapes de fabrication du sucre, on ne peut pas récupérer tout le sucre. Il y a donc formation de sous produit sucré : de la molasse raffinée. Elle est généralement utilisée dans les aliments pour bétails ou envoyés dans les distilleries pour fabriqué de l'alcool.

Source : www.sucrose.com