Découverte appliquée en France à partir de 1876 à Villeneuve-sur-Verberie (Oise) avec la diffusion à vases à sept puis quatorze éléments, en ligne ou circulaire.
1860 : la cuite au filet est remplacée par la cuite en grains en introduisant une charge de sirop vierge. On obtient du sucre blanc sans besoin de raffinage. (Clairçage).
1863 : les filtres-presses mécaniques à travers des tissus de coton remplacent le charbon du noir animal. (Les filtres au noir dureront jusque 1900 en particulier dans les raffineries.)
Cette méthode, généralisée en 1884 est rendue possible car les betteraves sont devenues plus riches et plus propres.
1867 : premières râperies de Linard dans l’Aisne (permettent d’extraire le jus de betterave au plus près de la production et après diffusion, de transférer le sirop par canalisations à l’usine mère.)
1879 : première diffusion continue horizontale (ne sera généralisée que plus tard)
1884 : carbonatation continue
Surtout, nouvelle loi fiscale basée sur la richesse en sucre de la betterave.
1885 : avec les turbines, cristallisation en mouvement.
1894 : acide sulfureux puis sulfitation.
1890 : voies ferrées desservant les usines et chemins de fer Decauville pour le trafic interne.
1904 : procédé Druelle : cristallisation en mouvement sans cuite, refroidissement simple puis filtration.
1921 : début des grandes concentrations après les destructions avec utilisation des Dommages de guerre. Augmentation de la capacité de tous les appareils.
1939 : Bergé aurait relancé la diffusion continue.
1945 : la diffusion continue commence à se généraliser.

Chaque évolution, nécessitant des investissements financiers nouveaux, voyait se poursuivre des techniques anciennes dans de petites unités durant encore plusieurs années.
A chaque invention, correspondait un abaissement du prix de revient et une amélioration de la rentabilité en sucres extraits, en frais de personnel, de transports, de combustibles.
On a amélioré l’arrivée des betteraves à l’usine (bascules, péniches, voies ferrées normales ou de 60, camions et même parfois téléphériques), et réduit ce transport de la création de râperies périphériques amenant à l’usine centrale le jus de betterave déjà passé par la diffusion.

La richesse en sucre des betteraves est connue depuis Olivier de Serres au début du XVIIe siècle. Mais il fallut attendre le XVIIIe pour en trouver l’intérêt pratique.

On surveille l’apparition des premiers cristaux et on remue la pâte en permanence.

A la fin, on verse le produit dans des formes coniques en terre à la pointe perforée pour laisser sortir la mélasse. Il reste encore plusieurs semaines dans cette « purgerie »avant d’être démoulé puis mis à sécher dans des locaux ventilés.
Ces fabriques primitives étaient souvent adjointes à une ferme.
Le manège emmenant la force tout en haut nécessitait un bâtiment de 4-5 mètres de hauteur où se trouvaient les râpes. Puis le produit descendait «en escalier» par gravitation dans successivement la chaudière à déféquer, les filtres, les chaudières plates à évaporer, de nouveau un filtre, les chaudières à cuire, enfin le rafraîchisseur avant la mise en «formes». Toutes ces «chaudières» étaient des «fours à feu nu», ouverts et chauffés au bois, un «feu» par usage.

Très vite, à la fin de la décennie, les machines à vapeur se généralisèrent, d’abord pour la force mécanique (montée des betteraves, puis actionnèrent les râpes et tambours), plus tard en utilisant la vapeur pour chauffer et cuire à la place des «feux». Bien que durant longtemps de petites exploitations essaieront de survivre jusqu’en 1850.
Le chauffage à la vapeur économise le combustible et la main-d’œuvre car un seul fourneau pour le chauffage d’une chaudière permet de répartir la vapeur pour les différentes utilisations de la chaleur.
Par contre il est plus cher à installer et beaucoup de fabriques, outre la force, ne l’utiliseront encore que pour cuire, c’est-à-dire la dernière évaporation. Les autres, utiliseront ce chauffage pour déféquer, clarifier, évaporer etc. avec un seul générateur et parfois un deuxième pour la force mécanique.

L'énergie
A cette époque, le charbon commence à remplacer le bois dans les générateurs (bien que là aussi le bois ait survécu dans de petites unités).
En 1831, voici un devis annuel résumé pour une fabrique traitant 500 t de betteraves :
(paru dans un ouvrage, curieusement à la fin de cette période disons primitive)
Dépenses :
- Betteraves, main-d’œuvre (18 hommes,cinq femmes,quatre enfants)
- Combustible (bois), charbon animal, bœufs (pour la montée des betteraves et les râpes)
- Chaux, sang de bœuf
- Eclairage, intérêt des capitaux, entretien, magasinement, loyers des bâtiments = 22 405 F

Production moyenne :
25 t de sucre dont 18 t de première qualité
Mélasse et résidus pour l’agriculture =37 800 F
Soit un bénéfice de 14 399 F.
En sus, l’amendement des terres et la récupération d’engrais avec les sous-produits et l’alimentation du bétail avec la pulpe de betterave et la mélasse.

Le noir animal était fabriqué sur place, la chaux était en général achetée à des producteurs spécialisés.
Il faut noter que ce sucre brut était impropre à la consommation et devait être affiné dans les raffineries, ceci jusqu’environ 1855 où l’on a commencé à obtenir du sucre blanc en huit jours.
(Ces raffineries, destinées à obtenir des sucres blancs purs, serviront ensuite à la fabrication de sucres spéciaux morceaux, poudre, glace etc.), sans parler des sucres impurs venus des colonies. Et jusqu’en 1880, ces raffineries utiliseront encore du sang de bœuf avec le noir animal.)

A partir de 1830, la généralisation des machines à vapeur (générateurs) commença à se faire. Les fabriques, de verticales «en escalier», devinrent horizontales.
Râpes et presses sont installées au rez-de-chaussée, aéré et dallé, facile à laver, mais il faut des pompes pour monter le jus dans les chaudières à déféquer, clarifier, évaporer etc. qui se trouvent à l’étage, toutes chauffées par un seul générateur, voire plusieurs, assurant par ailleurs la force mécanique et entretenir tuyaux, conduits, réservoirs etc.
Les presses sont maintenant mues par des vis en fer ou à leviers.

Vers 1849, apparaît dans les fabriques modernes, la macération, ancêtre de la diffusion, qui va entraîner la suppression des râpes et des presses.

Les betteraves, après avoir été chauffées, sont découpées en tranches, plus tard en rubans, et placées dans des tonneaux disposés en cercle ou en ligne, dans lesquels passe de l’eau lessivant les lamelles et qui s’enrichit en sucre en passant de l’un à l’autre. Le tout est chauffé à 90° par des tubes plongés dans ces tonneaux et alimentés en vapeur.

Cela imposait des manœuvres de robinetterie quand on passait d’un tonneau à l’autre. Le principe de la macération, comme plus tard de la diffusion, étant de rompre les cellules de la racine non atteintes par l’ancienne râpe.

Les sirops vierges passent à la «cuite en grains». Le sirop extrait par rentrée de l’air, passait dans un vase à double fond chauffé par la vapeur.
D’abord une petite portion que l’on agitait et qui commençait à cristalliser aussitôt.

On obtenait de petits cristaux bruns, mélange de sucre et de mélasse, que l’on faisait grossir en alimentant l’appareil avec du sirop. Puis ensuite le reste de la cuite. Quand la température atteignait 85°, on faisait tomber cette masse cuite dans des caisses carrées à tôles perforées où elle se refroidissait en plusieurs jours et où le sucre finissait de cristalliser.
On passait ensuite à la partie «raffinage».
9° : on sortait les pains carrés avec un crochet puis on les broyait dans un moulin.
10° : le broyat était transféré dans une centrifugeuse, (application pour le sucre découverte en Angleterre en 1844) qui séparait le sucre blanc du sirop restant. Après ce turbinage, on récupérait la mélasse (les égouts passant à la cuite au filet, séjournent 15 à 30 jours dans des bacs à tôle perforée, avant un deuxième puis un troisième turbinage donnant cette mélasse. Depuis la cuite en grains,on utilisait le lessivage Steffen, mêmes récipients mais tournants et lessivés par des clairces de plus en plus pures).
Les premières turbines sont des tambours perforés garnis de toile métallique à petit diamètre et tournant rapidement.
On rajoutait un peu d’eau sucrée (clairce) pour refaire du sirop à éliminer, et répété deux fois. Avec ou sans encore du noir animal et du sang de bœuf coagulant les impuretés.
11° : le sucre blanc humide était sorti, on lui ajouter 10 % d’eau et on chauffait à 85° dans une chaudière à double fond. On séparait les écumes puis on filtrait sur des filtres en toile, repassant ensuite pour certains encore au noir animal et à une nouvelle concentration sous vide.
Quand la température était redescendue à 47°, on versait dans des formes coniques et laissait égoutter six heures avec refroidissement lent dans des greniers chauffés.
Puis on faisait passer de la clairce une ou deux fois pour entraîner en sept / huit heures le restant du sirop. Sirop purifié versé sur la base du cône, entraînant les dernières impuretés vers le bas et s’écoulant en 5-6 jours quand on ôtait la «tapette» fermant la pointe du cône ou plus rapidement avec une «sucette».
12° : les pains sortis du moule avec un maillet étaient arrondis en enlevant la pointe moins blanche puis mis à dessécher progressivement dans une étuve à 50-55 degrés durant 6-8 jours, en attendant la commercialisation (bien que le sucre en morceaux ait été inventé en 1843 par le Tchèque Jacob Rad, que le français Eugène François ait inventé en 1875 une machine à scier les pains. Plus tard le belge Théophile Adam créera les plaques de sucre découpées et en 1949 le français Louis Chambon le moulage direct).
Enfin les pains sont habillés de papier bleu (couleur complémentaire du jaune, empêchant le jaunissement du sucre). En fin de cycle, restait du sucre roux, réincorporé en premier malaxage ou envoyé en distillerie.
Les « égouts » du processus, malaxés et turbinés, laissant de la mélasse, étaient envoyés en distillerie ou servaient à la nourriture du bétail.

Progressivement, elles fonctionneront à l’air comprimé, le soutirage se fera dans le même sens que le maichage, elles pourront fonctionner à l’eau sale. Seront inventés les procédés Garez avec réchauffeur, le procédé Neudot pour égaliser les températures, le procédé Pfeiffer.
Ce système à vases nécessitant des manœuvres de robinetterie successives, on les regroupera « en cercle », le responsable pouvant agir à partir du centre de ce cercle.

L’accord international de la Convention de Bruxelles de 1902-1903, supprimant les primes à l’exportation et abaissant les taxes douanières sur les sucres étrangers et le sucre de canne, va entraîner une chute de production française et l’on dira que le sucre de betteraves produit en France ne concernera plus que les métropolitains.
Les fabriques sont désormais toutes raccordées aux voies ferrées en plus des liaisons routières et fluviales.
A l’intérieur des usines, les voies ferrées de 60 Decauville, avec ses wagonnets poussés à la main ou par des locomoteurs, sont apparues et commencent à remplacer les brouettes et les tombereaux. Elles se généraliseront à la fin de la Grande guerre. La vapeur donne le chauffage, actionne les moteurs, les pompes à liquides ou à gaz, les élévateurs etc.
Après l’achat des betteraves à forfait, à la tonne sur graines, à la densité, il est basé désormais sur la richesse en saccharine. Après pesée et détermination du déchet, elle est estimée à la réception.

Le déchargement des betteraves se fait dans des transports hydrauliques, les caniveaux qui eux aussi seront généralisés après 1918.
De l’eau pompée entraîne les betteraves vers les bassins de décantation et les têtes de caniveaux où l’on ajoute un peu de chaux. Il faut 8 à 10 l d’eau pour un kilo de betteraves et il y à une petite perte de sucre due à la fermentation.

Les betteraves sont montées au coupe-racines par une roue élévatrice (betteraves seules) ou une roue mixte (betteraves plus eau) ou un élévateur à palettes ou une vis d’Archimède.
Le lavage des betteraves ne se fait plus dans un tambour tournant mais avec un laveur à bras.

Epierreur : autrefois, on égouttait les betteraves avant la bascule de la régie par un jeu de brosse, de transporteurs égoutteurs, de tables à secousses, d’appareils Garez avant qu’un élévateur à godets ne les emmène jusqu’à la bascule.
Avec la nouvelle loi, les bascules ne servent plus qu’aux entrées de sucre en fabrique et aux pertes durant le travail.

Extraction du jus :
Râpes et presses ont disparu de même que le procédé Steffen récent (pression à chaud, appareils centrifuges, presses continues) encore utilisé dans quelques distilleries.
Depuis 1880, la diffusion s’impose. La loi de 1884 avaient encore maintenu pour quelques années une différence d’impôts perçus sur le poids de betterave, à raison de cinq kilos de sucre raffiné pour 100 kilos de betteraves dans les fabriques utilisant toujours la presse et à raison de six kilos de sucre pour celles passées à la diffusion. Après le coupe-racines, c’est la diffusion à vases qui s’est généralisée.
Défécation à la chaux et carbonatation au CO2 sont toujours pratiqués de la même manière, ensuite c’est la filtration, les filtres à noir ont été remplacés par des filtres mécaniques.

L’évaporation :
Dans des chaudières chauffées à la vapeur sous vide partiel elle se fait maintenant dans des appareils verticaux à triple, quadruple voire quintuple effet.
A partir du deuxième, chacun est chauffé par tubes par la vapeur du précédent. Entre chaque, un désucreur sépare les vésicules sucrées. Les vapeurs de la dernière caisse sortant du désucreur vont à un condenseur refroidi à l’eau froide.
On utilise des pompes à vide humides ou sèches, il n’y a plus de monte jus : après le vidage des caisses, une pompe envoie le jus dans la première puis aspire à la dernière.
Les appareils d’évaporation fournissant maintenant le chauffage dans l’usine. Il n’y a plus assez de vapeur d’échappement pour le premier corps ; on rajoute de la vapeur directe avec des caisses Pauly ou un circulateur.

Epuration et filtration des sirops :
Les sirops sont cinq fois plus concentrés que les jus d’origine et sont chargés en alcalins.
Divers procédés ont été utilisés, Françès et Mercier (phosphate acide de baryte ou de chaux), Aulard (baryte et sulfitation) Rançon (aluminium en poudre puis sulfitation).
Le plus pratique et actuellement est la sulfitation pure ou après lait de chaux.
Le jus chargé d’alcalins va à un barbotage dans des bacs avec les gaz du four à soufre. Il existe même des chaudières à sulfiter lors de l’épuration.
Toutes les usines ont désormais une «usine à soufre».
A la fin, on chauffe les sirops à 85-90° puis on filtre. (Différents filtres dont le Philipe). On a perdu un peu de sucre, 1,65 à 1,8%

Cuite et malaxage :
A l’origine, c’était la continuation de l’évaporation. Depuis la cuite en grains, c’est à la fois une opération d’évaporation et de cristallisation à chaud, on la poursuit jusqu’à saturation et cristallisation.
L’évaporation se fait désormais à chaud. La cristallisation est accélérée par l’arrivée brusque de sirop froid (grainage).
La cuite en grains sert désormais pour tous les produits, sirops et égouts.
Les appareils à cuire sont munis d’un condenseur et d’une pompe à air sous pression réduite.
Ils sont cylindriques, verticaux ou horizontaux, rectangulaires ou hémisphériques. Ils sont chauffés par des serpentins ou des tubes par vapeur directe, vapeur d’échappement ou vapeur des jus. Les sirops entrent par aspiration, l’extraction des retours comme pour l’évaporation. Toute l’opération se fait sous agitation permanente. Les vapeurs issues de la cuite vont vers un désucreur puis un condenseur. A la fin des deux ou trois cuites, on cesse le vide et on fait couler la masse cuite en dehors.

Deux méthodes sont utilisées dans cette période :

Cuite méthodique ou lessivage Steffen :
On alimente avec un sirop ou un égout dont la pureté est inférieure ou égale à l’égout mère.

Cuite simplifiée :
Les égouts du turbinage sont séparés en égouts riches, pauvres, voire mixtes. On réintègre dans la masse cuite vierge tous les égouts riches et une partie des égouts pauvres. Une cuite dure de 8 à 10 heures.
A la fin deux ou trois cuites, on cesse le vide et on fait couler la masse cuite en dehors. Précédemment, elle tombait dans des bacs d’attente et se refroidissait en gardant 6 - 7 % d’eau.
Actuellement, on malaxe pendant le refroidissement en ajoutant de temps en temps de l’égout dilué. Malaxeurs utilisés : Bocquin et Lipszinski, Stammer et Bock, Ragot et Tourneur, Huck et Lanke.

En plus de la production de sucre, certaines sucreries se sont adjointes une distillerie, dont le fonctionnement n’a pas été permanent dans le temps, au gré des législations et des besoins.
Contrairement aux distilleries pures qui fonctionnaient en plus de la mélasse, à partir directement de la betterave, voire du maïs etc., les sucreries-distilleries ne traitaient que leur mélasse.

Dans les bas produits, résumons cette activité complémentaire au début du siècle :

Travail des bas produits
Après avoir encore extrait du sucre restant dans les égouts du premier jet (soit directement, soit après sulfitage ou sulfitage carbonatation et enfin chauffage et filtrage), il restait la mélasse.
De cette mélasse, on pouvait encore extraire du sucre, ou fabriquer de l’alcool ou faire des fourrages mélassés.
Extraction du sucre de mélasse :
1° : par diffusion.
- Les eaux d’exosmose étaient vendus en distilleries ou évaporés et incinérés (obtention de potasse)
- Avec de la mélasse plus diluée et plus pure, on utilisait les osmogènes de Vannieck, Hulla ou Fuchs.
2° : Dans les sucrâteries, on extrayait du sucre à l’état de sucrates par la séparation Steffen, à la chaux, ou par la baryte (onéreux) ou par le procédé Wohl au plomb.

Fourrages mélassés :
A un bœuf à l’engrais peut recevoir quatre à six kilos de mélasse par 1000 kilos d’animal et les vaches laitières 2,52 kilos.
Différentes méthodes d’utilisation :
-ont répartit la mélasse avec un seau gradué sur les fourrages (faisant ainsi absorber plus de paille !)
-cossettes mélassées : les cossettes pressées lors de la sortie sont arrosées d’un filet de mélasse dans des fours de Meyer, Buttner ou Excelsior.
-Pailmal : c’est de la mélasse chauffée à 110° sur de la paille hachée.

-farine mélassée : la mélasse est additionnée de 2 à 3 % de suif, évaporée dans un appareil à cuire puis moulue
-tourbe mélassée : on mélange 20 à 30 % de tourbe pulvérisée avec de la mélasse chauffée
-mélange mélassé : on utilise du son, des tourteaux pulvérisés, des touraillons, des drèches, des balles, des coques d’arachide, de la paille hachée, des grains concassés, que l’on mélange dans un appareil de Schalle avec de la mélasse à 80-88°. Ce mélange est ensuite refroidi sur des briques. Il s’enflamme facilement, ne peut-être ensaché qu’après 24 heures et les sacs empilés qu’après deux jours.

Fabrication d’alcool de mélasse :
Après accord entre le Syndicat des fabricants de sucre et l’Union des distillateurs de mélasse, ce sont ces derniers qui traitent à cette époque la quasi-totalité des mélasses ;
Les impuretés bloquant la fermentation, la mélasse doit être bouillie 15-20 minutes avec de l’acide sulfurique avant la distillation.

Elément de diffusion RT2 provenant de la sucrerie de Maizy

Les résines échangeuses d’ions rendent inutiles la sulfitation et le bleu d’outre-mer.
Les opérations successives sont celles-ci à la sortie de la diffusion :
- épuration par chaulage simple (défécation) et carbonatation décantant les impuretés
- filtration, décoloration, décalcification par passage à travers des résines d’échange d’ions
- évaporation-cristallisation sous vide à moins de 80°
- accélération de la cristallisation par grainage en général avec du sucre glace, la masse étant remuée en permanence avec des rajouts de sirop.
- quand les cristaux ont atteint la taille voulue, la «masse cuite» passe à
l’essoreuse pour séparer eau et cristaux
- lavage des cristaux par pulvérisation d’eau (clairçage)
- les cristaux dits du premier jet sont séchés sous vide puis stockés en silos
On repasse deux ou trois fois les égouts de fin d’opération et les sucres résultants des deuxième et troisième traitements sont décolorés encore parfois par du charbon actif ou animal, en général par des échangeurs d’ions.

En fin de cycle, reste de la mélasse a traiter en obtenant désormais les autres applications, éthanol et produits chimiques dérivés de l’industrie agro-alimentaire.

Cette industrie est en plein développement en ce début de siècle et ouvre des compléments aux sucreries et aussi aux planteurs pour les dérivés de la betterave.

Rappel : La dénomination RT vient de la Raffinerie de Tirlimont en Belgique, où a été implanté le premier dispositif de ce genre.

BIBLIOGRAPHIE

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Illustrations photographiques aimablement confiées par les Etablissements MAGUIN à Charmes (02)
voir le site de la société  http://www.maguin.com/