ÉTUDE TECHNIQUE
SUR LA FONTE DU MIEL
CRISTALLISÉ
J. LOUVEAUX E. TRUBERT Station de Recherches
Apicoles,
Bure-sur-YvetteIl est rare que la totalité de la récolte de miel d’un
apiculteur
pro- fessionnel soitrépartie
enemballages
de détail aussitôtaprès
extractionet maturation. Bien souvent intervient une
phase
destockage
en réci-pients d’importance
variable allant du seau de 20kg
au fût de 300kg
dans
lesquels
seproduit
presquetoujours
la cristallisationspontanée
dumiel.
Pour
pouvoir répartir
enemballages
de détail leproduit cristallisé,
il est
indispensable
de le réchauffer sufhsamment pour le ramener sinon à l’étatparfaitement liquide,
du moins à l’état desuspension
de cristaux dans une masseliquéfiée.
C’est dans cetétat,
obtenu facilement vers45°! que le miel se
prête
le mieux à une mise enpots
facile et à une recris- tallisationrapide
et relativementhomogène.
I,a
technique
de refonte du miel cristallisé estsusceptible
à notreavis de
perfectionnements multiples
portant à la fois sur la conservation despropriétés biologiques
etdiététiques
dumiel,
facilement altérables par une élévation detempérature exagérée,
et aussi sur leprix
de revientde
l’opération.
En dehors de ces considérations il convientégalement
de tenir compte des facilités de
manipulation
que l’onpeut apporter
parune
organisation
rationnelle du travail.Étude
théorique du problème. - Nousrappellerons
tout d’abordquelques
données élémentaires relatives àl’aspect théorique
duproblème
de la fonte du miel cristallisé.
I,iquide
au moment de larécolte,
le mielne tarde pas à la
température
ordinaire( 1 8°)
à se transformer en une masse solideplus
ou moins consistantequi
est unfeutrage
de cristaux constitués surtout deglucose
maisprobablement
aussi d’une faible pro-portion
de lévulose ou decomplexes glucose-lévulose.
Cefeutrage
retiententre ses mailles une
phase liquide qui
est constituée surtout par unsirop
de lévulose. Toute élévation de
température
provoque le retour en solu- tion de lapartie
cristallisée. Cechangement
d’état estprogressif
et l’onpeut
trouver tous les intermédiaires entre le mielparfaitement
solide telqu’il
seprésente
à 18! et le miel entièrementliquéfié, limpide
etdépourvu
de germes de cristallisation tel
qu’on
l’obtient entre 55° et ()00.Si nous suivons sur un
petit
échantillon de 250 g de mielplacé
dansune étuve
réglée
à (!Oo le processus deliquéfaction,
nous pouvons noterun certain nombre
d’étapes (fig. i).
Un thermomètreplacé
au centrede l’échantillon nous donne la
température qtti règne
dans le miel. A 23&dquo;le miel est ferme ; à !7! il est
pâteux
et commence a coulerlorsqu’cm
incline le
récipient.
A 3oo il estpâteux
très coulant. A .340 on observeun début de
liquéfaction
à lapartie
inférieure tandisqu’une
remontéed’écume commence à se
produire.
A 370 le miel estliquide
et coule par- faitement mais il estchargé
de bulles d’air et d’une infinité de cristauxnon encore
dissous. Jusqu’à
50° on observe la remontéeprogressive
desbulles d’air
qui
finissent par faire en surface une couche d’écume tandis que les cristauxdisparaissent.
Vers 55° la clarification du miel est par- faite et aucune élévation detempérature supplémentaire
ne modifie sonétat
physique.
Un miel réchauffé uniformément à
55 -ho°
ne recristallise que très lentement, surtout s’il reste à l’abri de l’air enrécipients
bien clos. Selonsa
composition chimique
il reste indéfinimentliquide
ou bien il manifesteau bout de
quelques
mois auplus
une recristallisation très lente à gros cristauxirréguliers
duplus
fâcheux effet. Un miel réchauffé uniformé- ment à43 - 45 °
devient suffisammentliquide
pourpouvoir
être transvasémais il conserve suffisamment de cristaux en
suspension
pourqu’une
recristallisation correcte intervienne dans les
quelques
semainesqui
suivent
l’opération,
surtout si la conservation se fait aux environs de 140.
I,’opération
idéale de refonte du miel consisterait donc en un réchauf-fage progressif jusqu’à
450 sansqu’aucun point
de la masse du miel nesoit
jamais
chauffé au-delà de cettetempérature.
Ceci suppose une étuveréglée
à 45° et un temps de réchauffement relativementlong.
Eneffet,
une masse de miel froide
placée
dans une enceinte chauffée tend à semettre en
équilibre thermique
avec cette enceintequi
lui cède des calo- ries. La vitesse deséchanges
estproportionnelle
à l’écart destempératures,
c’est-à-dire que l’échauffement est d’autant
plus
lentqu’on
serapproche davantage
de latempérature
finalequi
est celle de l’enceinte. Un réchauf- fement dans une enceinte maintenue à latempérature
finale désirée seradonc forcément
long.
Si l’on veutopérer
vite il fautporter
l’enceinte àune
température
nettementsupérieure
à latempérature
finale désiréeet arrêter le réchauffement au moment où le miel a
emmagasiné
assez decalories pour
pouvoir
se trouver,après répartition
des calories à l’intérieur de la masse, à latempérature
finale choisie. Au cours duréchauffage rapide
unepartie
du mielpeut
se trouverportée
à unetempérature
trèssupérieure
à celle que l’on désire finalement obtenir. C’est paréchanges
internes de calories
qu’on
aboutit finalement à unetempérature
conve-nable.
Une
opération
de refonte d’unpoids
donné de miel devraitpouvoir
se calculer entièrement et sans
qu’il
soit nécessaire deprocéder
à uneétude
empirique préalable.
Mais un telcalcul,
s’il estpossible théorique-
ment, suppose la connaissance
parfaite
de certaines donnéesimportantes qui
n’ont pas faitjusqu’ici l’objet
d’études suffisantes. I,epremier
fac-teur à intervenir est la coizductibilité
th,,rmique
du miel. Elle a été calculée par HELVEY(z)
pour un miel finementgranulé ;
cet auteur a trouvé à 20° :ce
qui correspond
à peuprès
à la conductibilitécalorifique
d’un bon iso-lant tel que le verre mais non d’un
calorifuge
tel que leliège (î, = o,oooi).
La cire d’abeilles a un î, un peu
plus
faible(o,ooog2)
que celui du miel.I,a conductibilité
thermique
varie avec la teneur en eau du miel etavec la
température.
On est assez malrenseigné
sur la conductibilitéthermique
du mielliquide
ainsi que sur celle du mielimparfaitement
cristallisé contenant une
phase
solide et unephase liquide importante.
Il
apparaît
donc assez difficile de connaître la vitesse exacte d’échauffe-ment d’un
miel ;
ceci est d’autantplus
vraiqu’au
fur et à mesure duréchauffement la
proportion
de miel solidechange
constamment. Des courants de convexionapparaissent
dans le mielliquéfié,
cequi
ne con-tribue pas à
simplifier
leproblème.
Ainsi que nous l’avons vérifiéexpéri-
mentalement une masse de miel solide que l’on réchauffe se
liquéfie
ensurface tandis
qu’un
noyau de miel à bassetempérature
subsiste au centre.Ce noyau,
plus dense,
tombe au fond durécipient
et nedisparaît
que len- tement. Tandis que les courants de convexion contribuent àhomogénéi-
ser
rapidement
latempérature
au sein du mielliquide
la masse solidene s’échauffe que lentement du fait de la très faible conductibilité calo-
rifique
du miel.En second lieu intervient la chaleur
spécifique
du miel. HEIXEVl’a déterminée pour le miel
liquide
à y p. 100 d’eau à 20° ; elle est alors de o,!4. Par contre onignore
la chaleurspécifique
du mielsolide ;
il estpossible qu’elle
soit très sensiblement différente. Onignore également
la valeur exacte de la chaleur de dissolution des cristaux de
glucose
dansla
phase liquide.
On saitsimplement qu’elle
intervient defaçon
notabledans le calcul de la
quantité
de chaleur nécessaire pour refondre unmiel
grâce
à l’examen de la courbe detempérature
obtenue enliqué-
fiant un
petit
échantillon de miel(fig. i) ;
une nette inflexionapparaît
vers 40! au moment où
précisément
les cristaux sont en cours de disso- lution.Comparativement
au réchauffement d’une masseliquide (eau
parexemple)
le réchauffement d’une masse de miel pose desproblèmes
beau-coup
plus complexes.
Nepouvant
les résoudre en totalité par le calcul faute de donnéesthéoriques
suffisantes, nous en avons fait une étudeempirique qui
certes ne résout pas laquestion
defaçon
définitive maisqui
pourraapporter
auxapiculteurs quelques
élémentspratiques
direc-tement utilisables.
Matériel utilisé. -- Nous avons étudié dans ce travail la refonte du miel cristallisé dans une étuve
électrique
d’unepuissance
de 6 Kw etd’un volume d’un mètre cube
(dimensions
intérieures : l X l Xmx) soigneusement calorifugée
et thermostatée(’).
Nousdisposions
par ail-leurs d’un
appareillage électrique permettant d’enregistrer
latempéra-
ture à o,!!
près
en 6points
différents de l’étuwe par thermomètres à résistances deplatine ( 2 ).
Nous avions transforméplusieurs
de ces ther-momètres à résistance en cannes-sondes pouvant être introduites faci- lement dans la masse du miel à la
profondeur
désirée.La consommation de courant étaitappréciée
par lecture d’uncompteur
dutype
courant donnant le demi-Kwh et ne desservant que l’étuve.( I
) Nous remercions ici la maison M. A. X. K. I.. 25 boulevard de Courbevoie à XeniUy-sur-Seine qui a mis à notre disposition l’étuve étudiée.
( 2
) Nous remercions lsi maison Brion-Leroux pour le prêt gracieux de l’appareillage ih<.>.ii>omd.
trique utilisé.
Résultats obtenus. — Nous
distinguerons parmi
les essais réalisés :WLes essais à vide destinés à évaluer les
pertes calorifiques
de l’étuveen fonctionnement.
2
° Les essais de
chauffage
d’eau pure.3° I,es essais de refonte de
quantités
variables de miel.Iae tableau I résume l’ensemble de nos essais et contient toutes les données chiffrées ayant une valeur certaine. Des 17 essais réalisés nous
n’en retiendrons que 15
présentant
un intérêt suffisant. Les essais n° 6 et n!7 étant
entachés d’erreurs par suite d’incidents divers n’ont pas étéretenus.
Tous les essais, sauf le n° 16 et le n° 17 ont été conduits avec un
réglage thermostatique identique
assurant la coupure du courant vers90-9!!
et la remise en route vers7 8-8 0 °.
Une sondethermométrique placée
dans l’étuve àproximité
de latige
du thermostat rend compte pour tous les essais des alternances dechauffage
et de refroidissement etpermet
de calculer lecycle
de fonctionnement de l’étuve. Les essais 16 et17 ont été effectués avec un
réglage
différent donnant l’écart de 60-62°à
74-8 0°.
En
règle générale, les sondes thermométriques
restantdisponibles
ont été introduites dans la masse du miel à réchauffer en des
points
diffé-rents :
partie
haute du fût demiel, partie
centrale,partie
basse.Lorsque
la masse était
répartie
enplusieurs
bidons onprenait
latempérature
endivers
récipients.
ESSAIS DU I:ÉTCVE VIDE. — L’essai n° m a été effectué avec le pre- niier
réglage
du thermostat. En l’absence de toutecharge
la coupure du courant seproduit
seulement vers 100°. La consommation est de 6 Kwh(soit
5,2Thermies)
en 4heures, soit 1,5Kwh(z, 3 Th)
par heure dechauffage
Cette consommation
représente uniquement
lespertes calorifiques
del’étuve pour un écart de
températures
dego°-18° = 72 °.
On sait que lespertes
sontproportionnelles
à l’écart detempérature
entre l’étuve et lemilieu extérieur. Dans l’essai n° 16 avec un
réglage thermostatique
don-nant une
température
moyenneplus
basse, lespertes
horaires s’élèvent seulement à 0,75 Th par heure pour un écart detempérature
de70
° - 20° = 50°. I,a
période
de fonctionnement du thermostat est très différente selon leréglage :
6-26 minutes dans lepremier
cas contre6- 44
minutes dans le second. Ceci est
parfaitement
en accord avec la loi deproportionnalité
despertes
à l’écart destempératures.
ESSAIS DE CHAUFFAGE D’EAU PURE. - Dans l’essai n° r5 nous avons
chargé
l’étuve avec 525litres d’eau purerépartis
en 15 bidons de 3j litres bien fermés pour limiter leplus possible
lavaporisation.
lafigure
2montre que l’élévation de
température
de l’eau se fait defaçon
à peuprès
linéaire. La diffusion de la chaleur dans le milieuliquide
est suffisam-ment
rapide grâce
aux courants de c01lB’exion pour que le thermostatne coupe
jamais
le courant. l,e bilanthermique,
facile à établirpuisqtt’on
connaît la chaleur
spécifique
de l’eau s’établit comme suit :On ne tient pas
compte
de la chaleur nécessaire pour échauffer lesrécipients métalliques
etqui peut
facilement êtrenégligée
parce que peuimportante.
l,es pertescalorifiques
horaires <ie l’étuve sont de :Dans ces conditions de fonctionnement le rendement de
l’opération
est excellent. <)n notera que l’ensemble
étuve-charge
restetoujours
dansdes limites de
températures
assez basses, ce<lui explique
le taux élevédu rendement.
ESS.BIS AVKC CHARGE PE :BlIEI..- 1,’étahlissetnent de bilans ther-
miques précis
estimpossible lorsqu’il s’agit
de miel solide pour les rai-sons due nous avons
indicluées plus
haut. Par ailleurs il estimpossible
de connaître la
température
finale du miel car au moment de l’arrêt duchauffage
on atoujours
enprésence
dans le mêmerécipient
des masse!<le miel de
poids
inconnu à destempératures
très différentes. Il n’estpossible
due d’évaluergrossièrement
latempérature
moyenne en se ba- sant sur les indications fournies par les différentes sondes tlieriiio-.ii(2-triques.
Par contre il estpossible
de note l’état final du miel <t l’ouverture de l’éttmc : refonte totale oupartielle, chauffage
excessif ou non. On petit aussi connaître la consommation <le courantélectrique
et finale-ment comparer entre elles des
opérations comportant
une ou deux va-riables.
I)’une
façon
trèsgénérale,
l’examen des courbes obtenues par enre-gistrement
de latempérature
en diverspoints
de la masse de miel montreune très faible variation de
température
dans le miel solidequi
ne s’échauffequ’avec
unegrande
lenteur. I)ès que la sonde est atteinte par un Hot de mielliquide
latempérature
monte trèsrapidement
d’unseul coup puis
se stabilise.
Enfin,
l’échauffement seprolongeant
latempérature
du mielliquide augmente
d’unefaçon progressive jus d u’à
l’arrêt duchauffage (tig. 3 ). Lorsqu’on
refond du miel contenu dans unrécipient
degrande capacité
on observe couramment, au moment ou l’oninterrompt
lechauffage
des écarts detempérature
de l’ordre de 3o à 4°0entre lespoints
les
plus
chauds(voisinage
desparois)
et lespoints
froidsreprésentés
par dtt miel non encore fondu. Au cours du refroidissement, l’étuve restant fermée, il y aégalisation
destempératures
paréchanges thermiques
et.eu
général
le dernier noyau solideparvient
à l’étatliquide
à ce moment.L’enregistrement
permet <le suivre tous cesphénomènes
avecprécision.
I,’mamett du tableau 1 montre que nous avons
essayé
de comparer la rentabilitéd’opérations
de refonte avec comme variables :W La
charge
de l’étuve.2
° 1,’état <le division dc cette
charge.
3
° I,e
rêglage thermostatique.
Examinons donc successivement
l’importance
des ces variables.il,
Influence
de lacharge.
- 1,acomparaison
des essais n&dquo; 5, I2, 13. ut tmet
en évidence la constatation suivante :plus
lacharge
de l’étuveest forte
plus l’opération
de refonte est reutable.Comparons
les résultats.Essai n&dquo; 5 :
6 30 kg
sont refondus etportés
à unetempérature trop
élevée(6<S°
enmoyenne)
pour 31 Th.Essai n° 12 : 30o
kg
sontportés
à 5oo environ pour y,2 Th.Essai n° 13 : 28o
kg
sontportés
à 55° euviroil pour y,2 Th.Essai n° 8 : 14o
kg
sontportés
à 42° eliB-iroii pour ro,3 Th.Essai n°9 : 7o
kg
sontportés
àa 5 °
environ pour io,3Th.
Compte
tenu desirrégularités
inévitables daus latempérature
iin>dedu miel et si l’on compare seulement les essais
extrêmes
et o, on constateque pour une élévation de
température
de 50° environ( 45 °
à5 3 °)
il afallu 10 Th pour 70
kg
contre 3z Th pour6 3 o kg,
donc seulement 3 foisplus d’énergie
pour 9 foisplus
depoids.
I,espertes calorifiques, qui
sontrelativement
fixes,
sont donc considérables parrapport
àl’énergie
effec-tivement utilisée
lorsque
lacharge
est faible.2
°
Influence
de La fillîllslo>1 de lacharge.
- On comparera utilement à cesujet
les essais n° i2, 13,2 2 et 14qui portent
tous sur une masse de miel de l’ordre de 30okg ( 2 8 0
à 30okg).
Essai n° i2 : 30o
kg
en ifîit,
bien fondu( 50 °)
pour 17,2 Th.Essai n° 13 : 280
kg
en 4fîits,
bien fondu(5 5 0 )
pour y,2 ’hh.Essai n° 2 : 3oo
kg
en ij5 fîits,
bien fondu(5 0 °)
pour 12 Th.Essai n° 4 : 3oo
kg
en 15fûts,
bien fondu( 45 °)
pour 8,6 Th.On constatera que
plus
la masse est divisée moins laquantité
dechaleur nécessaire est
grande.
Cecis’explique parfaitement
par le fait que la conductibilitécalorifique
du miel solide est très faible. La fonte d’une masseunique
de 30okg
estplus
lente que celle d’une masse trèsdivisée ;
lespertes calorifiques
étantproportionnelles
autemps,
ellessont
plus importantes
dans lepremier
cas.I,e
gain
de calories dans le cas d’une masse très divisée peut attein- dreprès
de 50 p. 100. I,acomparaison
des essais n° 2 et 14 montre bien que ce sont les calories lesplus
chaudesqui
sont lesplus coûteuses ;
une différence detempérature
finale de l’ordre de 5° se traduit par un excé- dent de consommationimportant.
3
°
Influence
de Latempérature de
l’étuve. -- Si l’on compare les essais i3 et 17 on constate que la refonte à 60-80° est un peu
plus économique
que la refonte à
8o-go o
mais latempérature
finale n’étant pas exacte-ment la même il est difficile de tirer une conclusion
précise.
I,etemps
de chauffe estbeaucoup plus long
dans lepremier
cas que dans lesecond ;
l’éco-nomie faite en utilisant des calories à
température plus
basse semble bien compenser sensiblement l’excédent de consommation dîi à despertes calorifiques plus prolongées.
On remarquera encore que lestempératures
finales sont mieux
équilibrées
dans l’essai n° 17 et que les surchauffes locales sont moinsimportantes.
Notons encore quemalgré
les surchauffes locales les miels soumis aux essais ont tousrepris
l’état solide dans de bonnesconditions,
cequi
prouvequ’ils
étaient encore riches en germes de cristallisation.Prix de revient de la refonte du miel. - Selon
l’importance
et la divi-sion du
chargement
del’étuve,
selon leréglage thermostatique,
selonle tarif dont bénéficie l’utilisateur
auprès
de l’F. D. 1,’., leprix
de revientde la refonte d’un kilo de miel
(passage
de 180 à45 °) peut
varier de :avec tous les intermédiaires. D’une
façon générale
et en considérantune
organisation
rationnelle du travail onpeut
estimer que leprix
aukg
de la refonte par
chauffage électrique
ne doit pas revenir àplus
de 0,75fr ài fr au
grand
maximum. I,’utilisation de courant de nuit à basprix
doitpermettre
enbeaucoup
derégions
unprix
de revient très bas.Bien entendu il conviendrait de tenir
compte
de l’amortissement de l’étuve. Calculé sur 10 ans cet amortissement ressort à 3000o fr paran pour l’étuve que nous avons utilisée. I,’achat d’un tel
appareil
nesemble rentable que si
l’exploitation
doit réchaufferchaque
année 10 à20 tonnes de miel au moins. Il faut fondre 3o à 40 tonnes de miel par
an pour que l’amortissement soit
égal
ou inférieur auprix
du courantconsommé.
Beaucoup d’apiculteurs envisageront
donc une installationplus économique
audépart
et nous donnerons dans nos conclusions les directivesgénérales permettant
de réaliser unsystème qui
convienne àchaque exploitation.
Conclusions. - I,a refonte du miel par un
dispositif
dechauffage électrique
se révèle commeparfaitement
valable à touségards
dans lamesure où l’on observe les
règles générales
suivantes :i. I,es
pertes calorifiques représentant
l’obstacle essentiel à un tra- vail rentable, il convient de les limiter leplus possible.
Pour ce faire onremarquera :
a)
que ladéperdition
par lesparois
d’une étuve ou d’une chambre chauffantequelconque
est fonction de la surface de cesparois,
de leurcoefficient de conductibilité
calorifique,
et de la différence detempérature
entre le milieu interne et le milieu externe ;
b)
que la surface croît avec le carré des dimensions et le volume avecleur cube. Les
pertes calorifiques
dont donc relativementplus
faiblesdans une
grande
étuve que dans unepetite
àcalorifugeage égal ; c) qu’il
convient deproportionner
lacharge
de l’étuve à son volumeutile ; plus
lacharge
est voisine dumaximum, plus
le rendementcalorifique
estélevé ;
d) qu’il
estavantageux
de diviser leplus possible
lacharge.
I!e fûtde 70
kg,
d’unemanipulation aisée, présente
pour la refonte un gros avan-tage sur le fût de 300
kg exigeant
une main-d’oeuvre accrue pour sa mani-pulation
et d’un réchauffementplus
onéreux etplus délicat ;
e) qu’on
doit rechercher unrèglage thermostatique ( 1 ) judicieusement
calculé et que nous estimons se situer vers 60 à 7oo au maximum de
pré-
férence à une
température trop
élevée amenantl’apparition
depoints
chauds dans le
miel,
outrop
basse( 40 °) qui
a l’inconvénient deprolonger
par
trop l’opération
derefonte,
cequi
estégalement
nuisible au miel.( 1
) Il convient de bien noter que le réglage thennostatique de l’étuve à 6o-7o- n’implique pas que tout le miel réchauffé sera porté à 60 -70’. On doit toujours s’efforcer d’obtenir une température
finale moyenne du miel de l’ordre de q5°.
2
. 1 >es réalisations
écon 01 1lÎ<lues
peuvent êtreenvisagées
par lesapiculteurs
en fonction de leurs besoins. Il esttoujours possible
de réali-ser au moyen de matériaux peu coûteux une emceinte
soigneusement calorifugée ;
l’achat des éléments chauffants et desappareils
deréglage
de la
température
nereprésente plus qu’une dépense
assezmodique
sup-portable
parn’importe quelle exploitation
moyenne.RH
F’ URKNCES BIBI,IOG12:!I’HIOL’>!;S
(i)
HHLVHY (T. C.). —Study
on somephysical properties
of honey. Food Resei/1’C
h, 19 (3),