Moulin à canne à sucre

Il y a deux procédés pour extraire le jus de la canne à sucre[3] - [4]

• Broyage
• Diffusion

L’extraction du jus par le broyage consiste à presser la canne au travers de différents moulins afin d’en extraire le jus. Le pressage est effectué par de très lourdes roues en fer, donc à une pression élevée. Ces moulins peuvent avoir entre 3 et 6 roues. Pour améliorer les performances d’extraction du jus, on utilise préalablement au premier broyeur un couteau et un déchiqueteur pour enlever les couches supérieures de la canne. Pour améliorer l’efficacité de l’extraction des moulins, on asperge de l'eau Chaude à la sortie de l'avant dernier moulin. C'est le procédé d'imbibition.

La diffusion est le procédé d’extraction du sucre de la canne à sucre à l'aide du procédé d'imbibition mais sans utiliser la compression par les moulins. La canne, préalablement déchiquetée, est introduite dans le diffuseur, puis de l’eau chaude est versée sur la canne avant la sortie du diffuseur.

L’eau chaude passe au travers des cannes à sucre et par ce procédé élimine le saccharose présent. Puis l’eau chaude additionnée du sucre est recueilli dans un compartiment sous le lit de cannes à sucre. À l’issue de cette étape, la concentration en sucre dans la canne est plus importante que dans le jus, c’est pourquoi il faut répéter ce procédé (toujours avec la même eau d’imbibition qui est pompée et déversé à nouveau) généralement 12 à 15 fois.

Le jus de sucre de canne a un PH d’environ 4.0 à 4.5 ce qui est plutôt acide. L’hydroxyde de calcium, aussi appelé eau de chaux, est ajoutée au jus de canne afin d’ajuster son PH autour de 7. Ce procédé se nomme le chaulage. L’eau de chaux prévient la dégradation du saccharose en glucose et fructose. L’eau de chaux est ensuite chauffée à une température supérieure à son point d’ébullition vers les 105 °C. Puis, on laisse surchauffer le jus afin qu’il atteigne sa température de saturation. Ce procédé fait sortir les impuretés qui étaient présentes dans les cristaux de carbonate de calcium[5]. Le jus surchauffé est ensuite transféré dans un réservoir de clarification, ce qui permet aux matières en suspension de se déposer. Le surnageant, aussi appelé jus clair, est extrait du clarificateur et est envoyé aux évaporateurs.

Ce sirop est ensuite concentré sous vide jusqu’à ce qu’il devienne sursaturé. Des cristaux de sucre finement moulus en suspension dans de l'alcool sont introduits sous forme de germes cristallins autour desquels le saccharose est déposé. Ces cristaux grossissent ensuite jusqu'à être prêts à être déchargés (généralement environ 1 millimètre (0.039 in))

Un certain nombre de schémas d'ébullition sont possibles, le schéma d'ébullition le plus couramment utilisé est le schéma à trois points d'ébullition. Cette méthode fait bouillir les liqueurs de sucre en trois étapes, appelées A-, B- et C-.

Une centrifugeuse à sucre de type discontinu sépare les cristaux de sucre de la liqueur mère. Ces centrifugeuses ont une capacité pouvant atteindre 2 200 kilogrammes (4 900 lb) par cycle. Le sucre des centrifugeuses est séché et refroidi puis stocké dans un silo ou directement emballé dans des sacs pour l'expédition.La liqueur mère de la première étape de cristallisation (produit A) est à nouveau cristallisée, puis passée dans des centrifugeuses à sucre en continu. La liqueur mère est à nouveau cristallisée également. En raison de la faible pureté, l'évapo-cristallisation ne suffit pas à elle seule pour évacuer la mélasse. La masse appelée masse cuite est alors passée dans des cristallisoirs jusqu'à ce que la température atteigne une température d'env. 45 °C. Ensuite, la masse cuite est réchauffée afin de réduire sa viscosité, puis purgée dans les centrifugeuses C-produites. La liqueur mère lors de la création du sucre C est appelée mélasse.

Le sucre filé des centrifugeuses de produit B et de produit C est refondu, filtré et ajouté au sirop provenant de la station d'évaporation.

La mélasse peut être utilisé pour la fabrication du rhum traditionnel de sucrerie.

Certaines usines de canne à sucre ont des raffineries dites de « back-end » (dernière zone). Le sucre brut produit dans l’usine est alors converti en sucre raffiné d’une plus grande pureté pour les entreprises locales, d’exportation ou d’embouteillages.

Les déchets sont généralement utilisés pour générer de la chaleur dans les moulins.

Les restes de fibres, solides, sont appelées bagasses et sont utilisées comme combustible dans les chaudières à vapeur du moulin. Ces chaudières produisent de la vapeur à très haute pression, qui passe dans une turbine afin de générer de l’énergie électrique (cogénération).

La vapeur qui s’échappe des turbines passe à travers l’évaporateur multi-effet et est utilisée afin de chauffer le matériel nécessaire à l’étape de la cristallisation notamment.

La bagasse permet à un moulin à sucre de canne d’être plus qu’auto-suffisant en énergie, le surplus de bagasse est utilisé pour nourrir les animaux, dans l’industrie du papier, ou pour la production d’électricité destinée à la vente.

Le sucre produit à partir de cannes à sucre représente environ 80 % de la production totale. Le sucre de betterave est produit essentiellement par l’Union Européenne, qui en produit près de la moitié grâce à la France qui se place en première position[6].

La production mondiale de sucre brut centrifugé (canne et betterave) en 2014 est de 176,938 millions de tonnes.

Le Brésil est le premier pays producteur. Il représente 21,1 % de la production mondiale (soit 37,3 millions de tonnes produite en 2014). Ensuite, l’Inde se situe à la deuxième place avec 15 % de la production (soit 26,6 millions de tonnes produite en 2014). La Chine représente 6,5 % de la production (soit 11,5 millions de tonnes produite en 2014). On retrouve ensuite la Thaïlande, les USA, le Pakistan, le Mexique, la Russie, la France et enfin l’Allemagne. Ces derniers représentent ensemble 25,1 % de la production mondiale[7].

En France, la consommation annuelle de sucre par habitant à augmenter de 29-34 kg de 1850 à ces dernières années (39 kg en 2013 et 33 kg en 2017).

Cette augmentation s’explique par l’augmentation des usages alimentaires mais aussi des usages de transformations culinaire ou chimique.

L'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail(Anses) et le Centre de recherche pour l'étude et l'observation des conditions de vie (CREDOC) mesurent la consommation de sucre individuelle.

La consommation individuelle de sucres totaux (avec les sucres présents naturellement dans les légumes et les fruits) est un indicateur utilisé par l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses). Cette organisation recommande une consommation de 100g par jour et par personne.

La consommation individuelle de sucres libres (miel, sirops, sucre des jus de fruits et les sucres rajoutés) est un indicateur utilisé par l’Organisation mondiale de la santé (OMS). L’organisation recommande un apport de 50g par jour et par personne. L’OMS souhaiterait baisser ce seuil en passant de 10 % à 5 % de l’apport énergétique total. En effet, cela permettrait d’améliorer la santé des consommateurs et notamment par la diminution des caries dentaires (qui représente 5 à 10 % du budget santé des pays développés)[8].