Fabrication du sucre

Fabriquer du sucre, c'est tirer le jus sucré de la canne, de la betterave ou de la sève d'érable, en chasser l'eau par ébullition et laisser le saccharose cristalliser dans le sirop épais. On sépare ensuite les cristaux du liquide sombre qui les entoure, la mélasse. Au Ier siècle apr. J.-C., Dioscoride et Pline l'Ancien décrivent un miel blanc et cassant tiré de roseaux de l'Inde, employé comme remède.

Ce que c’est

Le sucre est du saccharose, que les plantes fabriquent dans leurs feuilles et mettent en réserve dans leurs tiges, leurs racines ou leur sève. La canne à sucre, grande graminée tropicale, le garde dans le jus de ses tiges, la betterave sucrière dans sa racine, et l’érable à sucre d’Amérique du Nord dans la sève qui monte au printemps. Faire du sucre, c’est extraire ce saccharose de la plante et le transformer en cristaux secs qui se conservent et voyagent.

Le travail se fait par étapes. On extrait le jus, en broyant la canne ou en faisant tremper des tranches de betterave dans l’eau chaude. On l’épure, puis on le réduit par ébullition en un sirop épais. On amène ensuite ce sirop au point où le saccharose se dépose en cristaux, que l’on sépare du liquide sombre qui reste, la mélasse. Les sucres bruns en gardent une partie. Le sucre brut de canne devient blanc au raffinage : on dissout de nouveau les cristaux, on épure la solution et on fait cristalliser le sucre une seconde fois. Les sucreries de betterave tirent en général le sucre blanc directement du jus épuré.

Comment ça marche

La betterave est découpée en minces lanières, les cossettes, pour que l’eau chaude puisse tirer le sucre du plus grand nombre de cellules.

Dans une sucrerie de canne, les tiges sont déchiquetées puis pressées entre plusieurs jeux de lourds cylindres. On arrose d’eau la canne broyée avant le dernier moulin, et le jus dilué de chaque moulin est renvoyé vers le précédent, si bien que la canne est lavée de son sucre à mesure qu’elle avance. La fibre qui reste à la fin, la bagasse, sert de combustible aux chaudières de l’usine. La betterave est découpée en cossettes qui avancent dans une longue cuve à contre-courant d’une eau maintenue entre 50 et 80 °C. Le sucre sort des cellules et passe dans l’eau, qui ressort avec 10 à 15 % de sucre.

Le jus brut contient aussi des acides végétaux et d’autres impuretés. Les sucreries de canne le chauffent vers 95 °C et y ajoutent de la chaux, qui neutralise les acides et forme une boue lourde qui se dépose en entraînant les impuretés. Le jus de betterave est chaulé puis traversé de gaz carbonique, qui transforme la chaux en petits cristaux de craie entraînant les impuretés en se déposant.

Il faut ensuite chasser l’eau. Réduire un jus clair demande beaucoup de chaleur, et les usines l’économisent avec une rangée d’évaporateurs. La vapeur de chaudière chauffe le premier, la vapeur tirée du jus chauffe le deuxième, et ainsi de suite, chaque cuve étant tenue à une pression plus basse pour que le jus y bouille à plus basse température. Le jus de canne sort des évaporateurs en sirop à environ 65 % de matière sèche.

Le saccharose se dissout bien mieux dans l’eau chaude que dans l’eau froide. Un sirop qui contient plus de sucre qu’il n’en peut garder dissous est sursaturé, et son saccharose commence à former des cristaux, qui croissent bien plus facilement sur des cristaux déjà présents qu’à partir de rien. Dans la chaudière à vide, le sirop bout sous pression réduite, à une température assez basse pour ne pas le brunir, jusqu’à la sursaturation. On l’ensemence alors de sucre très fin, et les cristaux grossissent à mesure que l’on ajoute du sirop. Le mélange de cristaux et de sirop, la masse cuite, part vers des centrifugeuses dont les paniers perforés chassent le liquide et retiennent les cristaux. Le liquide est recuit pour un deuxième puis un troisième jet de cristaux, et la mélasse finale sert à nourrir le bétail ou à faire du rhum.

Avant les centrifugeuses, la pesanteur faisait la séparation. On versait le sirop cuit dans des moules coniques de terre cuite, le trou de la pointe bouché, et on le laissait prendre. On posait ensuite les moules pointe en bas sur des jarres, on les débouchait, et la mélasse s’écoulait dans les jarres. Les raffineurs versaient sur la base du pain de l’argile délayée ou un sirop propre ; le liquide descendait à travers le sucre et le blanchissait, tandis que la pointe, où la mélasse s’accumulait, restait brune. Les raffineries modernes lavent le sucre brut dans un sirop tiède pour décoller sa pellicule de mélasse, le dissolvent, épurent la solution à la chaux, la décolorent sur du charbon actif ou du noir animal, puis la font cristalliser de nouveau.

Comment faire

Deux expériences de cuisine montrent les deux moitiés du procédé : tirer le sucre d’une plante, et faire pousser des cristaux dans un sirop.

Pour voir le sucre quitter la betterave, épluchez une betterave sucrière, ou une betterave rouge à défaut, et coupez-la en fines lanières. Mettez-les dans un bol, couvrez-les d’eau chaude et laissez reposer jusqu’à ce que l’eau soit tiède. Retirez les lanières et goûtez l’eau : elle est devenue sucrée, car le sucre est passé des cellules coupées dans l’eau.

Les cristaux de sucre poussent sur un bâtonnet d’abord roulé dans le sucre, qui leur offre des cristaux sur lesquels se construire.

Pour faire pousser des cristaux, préparez d’abord des amorces. Mouillez la moitié inférieure de quelques brochettes en bois, roulez-les dans le sucre et laissez-les sécher une journée. Dans une casserole, chauffez 500 ml d’eau sans la faire bouillir et ajoutez 1,5 kg de sucre peu à peu, en attendant que chaque ajout soit dissous, jusqu’à ce que le sucre ne fonde plus. Laissez le sirop tiédir un peu, versez-le dans de grands verres ou des bocaux et placez une brochette au centre de chacun, tenue par une pince à linge posée en travers du bord, la pointe un peu au-dessus du fond. Laissez les bocaux sans y toucher pendant une semaine ou plus. À mesure que le sirop refroidit et perd lentement son eau, le sucre sort de la solution et bâtit des cristaux sur la brochette amorcée. Pour retirer le bâtonnet, cassez la croûte qui se forme en surface.

Sécurité. Le sirop de sucre chaud colle à la peau et provoque de graves brûlures. Les enfants ne font cette expérience qu’avec un adulte, qui manipule seul la casserole chaude.

Histoire et évolution

La canne à sucre était connue en Inde bien avant l’ère commune, et des textes sanskrits nomment toute une famille de produits tirés de son jus. L’Arthaśāstra, traité de gouvernement, réunit le sirop, le jaggery, la masse cuite, le sucre brun et le sucre cristallisé. La Suśruta Saṃhitā, texte médical, décrit un jus extrait en mâchant ou à la machine, puis réduit à la cuisson ou au soleil en sirop, en jaggery, masse brune et solide, et enfin en cristaux appelés śarkarā, égouttés de leur liqueur mère sombre. Les dates de ces deux textes sont discutées, et James McHugh, qui a étudié ce vocabulaire, note qu’on sait peu de chose de la manière dont on raffinait aux époques les plus anciennes.

Les auteurs du monde méditerranéen connaissaient le produit au Ier siècle apr. J.-C. Dioscoride décrit un miel concrété appelé saccharon, trouvé dans des roseaux en Inde et en Arabie, semblable au sel et qui se brise sous la dent. Pline l’Ancien, qui écrit en 77 apr. J.-C., ajoute que celui de l’Inde vaut mieux que celui d’Arabie : un miel recueilli dans des roseaux, blanc comme une gomme, cassant sous la dent, les plus gros morceaux de la taille d’une noisette, et réservé à la médecine.

En Méditerranée orientale, les sucreries se regroupaient dans la plaine d’Acre, autour du lac de Tibériade, le long de la vallée du Jourdain et au sud de la mer Morte, et à partir du XIIIe siècle surtout à Chypre. Des moulins à eau broyaient la canne, sur un site une ancienne presse à vis byzantine fut réemployée pour la presser, et le jus bouillait dans des chaudrons de cuivre posés au-dessus de chambres de chauffe.

Le jus passait à la louche d’une chaudière de cuivre ouverte à la suivante, chacune plus petite que la précédente.

Les Portugais cultivèrent la canne à Madère puis à São Tomé, dans le golfe de Guinée. Fouillant le domaine de Praia Melão, exploité à partir du XVIe siècle, Maria Dores Cruz et ses collègues décrivent São Tomé comme la première économie de plantation des tropiques fondée sur la seule culture du sucre et sur le travail de personnes réduites en esclavage, un modèle transporté ensuite aux Amériques. Les fragments de moules à sucre coniques trouvés sur place ressemblent à ceux de Madère. Au Brésil et aux Antilles, des Africains réduits en esclavage coupaient et broyaient la canne, puis faisaient bouillir le jus dans une rangée de quatre ou cinq chaudières de cuivre ouvertes, de taille décroissante, en le transvasant de l’une à l’autre à la louche et en écumant les impuretés. Échaudures et brûlures étaient fréquentes.

En 1747, le chimiste berlinois Andreas Sigismund Marggraf extrait du sucre de racines de betterave séchées à l’alcool bouillant et reconnaît au microscope dans ses cristaux le même sucre que celui de la canne. Son élève Franz Carl Achard commence à sélectionner des betteraves pour le sucre près de Berlin dans les années 1780 et, avec l’appui du roi Frédéric-Guillaume III de Prusse, construit une sucrerie de betterave à Cunern, en Silésie. Elle produisait en 1802, et certains récits datent sa fondation de 1801.

Deux inventions transformèrent la cuisson. Le chimiste anglais Edward Charles Howard mit au point la chaudière à vide vers 1812 et la fit breveter en 1813 : sous pression réduite, le sirop bout à plus basse température, sans caraméliser ni brûler. En Louisiane, Norbert Rillieux, homme libre de couleur, installa son premier évaporateur à multiple effet en 1834 selon la Historic New Orleans Collection, en 1843 selon l’American Chemical Society, et fit breveter le système en 1843 et en 1846. Des fabricants de sucre jusqu’à Cuba et au Mexique le sollicitèrent, et les sucreries de betterave de France, d’Allemagne, d’Autriche et de Russie l’adoptèrent largement.