Cahier de transfert technologique en acériculture 2e édtion, volume 1

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Introduction

CAHIER DE TRANSFERT TECHNOLOGIQUE EN

ACÉRICULTURE 2e édition VOLUME 1 : LES APPAREILS DE CONCENTRATION MEMBRANAIRE ET LES ÉVAPORATEURS

Centre de recherche, de développement et de transfert technologique acéricole Sous la direction de Martin Pelletier, ing.f.

Droits d’auteur Il est interdit de reproduire, de traduire ou d’adapter cet ouvrage sans l’autorisation écrite du Centre ACER afin de respecter les droits d’auteur et d’encourager la diffusion de nouvelles connaissances.

Avertissements Les marques de commerce mentionnées dans ce document le sont à titre indicatif seulement et ne cons­ tituent nullement une recommandation de la part des auteurs ou de l’éditeur.

Au moment de sa rédaction, l’information contenue dans le présent cahier était jugée représentative du secteur acéricole au Québec. Son utilisation demeure sous l’entière responsabilité du lecteur. Certains ren­ seignements pouvant avoir évolué de manière significative depuis la rédaction de cet ouvrage, le lecteur est invité à en vérifier l’exactitude avant de les utiliser.

Dans le présent document, le masculin englobe le féminin et est utilisé uniquement pour alléger le texte.

POUR INFORMATION ET COMMENTAIRES Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec 2875, boulevard Laurier, Édifice Delta 1, 9e étage Québec (Québec) G1V 2M2 418 523-5411 | 1 888 535-2537 client@craaq.qc.ca | www.craaq.qc.ca

© Centre ACER PEACE001 ISBN 978-2-7649-0629-3 ISBN 978-2-7649-0630-9 (PDF) Dépôt légal Bibliothèque et Archives Canada, 2021 Bibliothèque et Archives nationales du Québec, 2021

ÉQUIPE DE RÉALISATION DE LA 2e ÉDITION

Éric Roy, tech. agricole, MAPAQ

Direction du projet

Annie St-Onge, agr., Producteurs et productrices acéricoles du Québec

Martin Pelletier, ing.f., Centre ACER

Gabriel Weiss, agr., CCS Env., MAPAQ

Rédaction

Coordination, édition et mise en page

Fadi Ali, ing., Ph. D., Centre ACER Véronique Guillotin, tech. agricole, Centre ACER Jessica Houde, ing., Centre ACER Luc Lagacé, microbiologiste, Ph. D., Centre ACER Nathalie Martin, chimiste, Ph. D., Centre ACER Martin Pelletier, ing.f., Centre ACER

Jacques Leblanc, chargé de projets, Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ)

Révision scientifique

Véronique Michaud, graphiste, CRAAQ

Fadi Ali, ing., Ph. D., Centre ACER Luc Lagacé, Ph. D., Centre ACER Nathalie Martin, chimiste, Ph. D., Centre ACER

Danielle Jacques, chargée de projets aux publica­ tions, CRAAQ Barbara Vogt, chargée de projets aux publications, CRAAQ

Figures Martin Pelletier, Fadi Ali, Nathalie Martin, Centre ACER

Révision technique

Photos

Christian Bégin, Les équipements Lapierre

Martin Pelletier, Fadi Ali, Centre ACER

Raymond Bernier, ing., Bélanger agro-consultant inc.

Patrice Bertrand, ing.f., Club de qualité acéricole de Portneuf Joël Boutin, tech. agricole, Club d’encadrement technique acéricole des Appalaches

ÉQUIPE DE RÉALISATION DE LA 1re ÉDITION (Certains textes figurant dans ce cahier ont été re­ pris de la 1re édition.)

Étienne Chabot, Les équipements d’érablière CDL inc.

Recherche et rédaction

Sébastien Collard, Dominion & Grimm

Gaston Allard, Centre ACER inc.

Denis Côté, Memprotec

Martin Belzile, Centre ACER inc.

Guillaume Deschesnes, agr., MAPAQ David Lapointe, ing.f., géog., M.ATDR, MAPAQ Philippe Leduc, ing.f., Club acéricole du sud du Québec Daniel Majeau, Dominion & Grimm Steve O’Farell, Les équipement d’érablière CDL inc.

Andréanne Ouellet, agr., Club d’encadrement technique en acériculture de l’Est Vincent Poisson, ing.f., Club acéricole du sud du Québec Rachel Proulx, tech. agricole, ministère de l’Agri­ culture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ)

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Comité Entreprises et producteurs Onil Beaudoin, Saint-Paul-d’Abbotsford Jogues Beaulac, Érablière Beauvan Enrico Bélanger, Commission scolaire des Fleuves et des Lacs Gilles Bernard, Équipement Gilles Bernard inc.

Sylvain Bilodeau, L.S. Bilodeau inc.

David Bolduc, Leeds Village René Cantin, Cantin (HE) inc.

Bruno Carrier, Évaporateur Dallaire inc.

Robert Dupuis, Dominion & Grimm inc.

Jocelyn Faucher, Évaporateur Jean Faucher

Jean Gosselin, Les Plastiques Fusionex inc.

Stéphane Guay, Centre ACER inc.

Rock Lavallée, Acériculteurs et Acéricultrices du Québec (ACERQ)

Luc Gagné, Centre ACER inc.

Donald Lapierre, Équipement Lapierre inc.

Patrick Lang, Club d’encadrement technique acéri­ cole de l’Est

Marcellin Lavoie, Équipement d’érablière CDL inc.

Gaétan Lauzier, MAPAQ - Bas-Saint-Laurent

Gérald Lehoux, Entreprises Denis Darveau

Julien Lavoie, Centre ACER inc.

Jeannine Lemieux, exploitante d’érablière

Marie-Josée Lepage, MAPAQ - Estrie

Josée Lussier, Les Spécialistes Techniques de Val­ court inc.

Nathalie Martin, Centre ACER inc.

Diane Massicotte, Coopérative fédérée de Québec

Richard Mongrain, Club de qualité en acériculture de la Montérégie

Jean Marc Mathieu

Louis Montambault, MAPAQ - Mauricie

Yvon Paquette, Équipement Y. Paquette ltée

Robert Montambault, Citadelle Coopérative de producteurs de sirop d’érable

Yvon Pellerin, Airablo inc.

Vincent Pépin, Dominion & Grimm inc.

François Périnet, Les Sucres Gosford senc

Sylvain Morasse, Club de qualité en acériculture de Portneuf

Jean François Plouffe

Marcel Moreau, MAPAQ - Montérégie, secteur Ouest

Louis Rivard, L’érablière de Stanfold

Raymond Nadeau, Club de qualité en acériculture de Thetford

Angelo Trépanier, Érablière Aux Mille Érables Rolland Urbain, Érablière Lise et Rolland Urbain

Alain Pelletier, Club de qualité en acériculture des Appalaches

Comité scientifique et technique

Richard Pelletier, MAPAQ - Montréal-Laval-Lanaudière Bernard Prince, Les entreprises Bernard Prince

Donald Beaulieu, MAPAQ - Bas-Saint-Laurent Mario Beauregard Jean-Pierre Bellegarde, Fédération des producteurs acéricoles du Québec

Huguette Robichaud, Agence canadienne d’inspec­ tion des aliments Richard Turmel, MAPAQ - Centre-du-Québec

Raymond Bernier, MAPAQ - Outaouais-Laurentides

Comité de validation

Michel Bilodeau, Direction des laboratoires d’exper­ tises et d’analyses alimentaires, Parc technologique du Québec métropolitain

Lyne Beaumont, MAPAQ - Direction de la normalisa­ tion et de l’appui à l’inspection

Alain Boily, MAPAQ - Chaudière-Appalaches

Patrice Bertrand, Club de qualité acéricole de Portneuf

André Boucher, MAPAQ - Outaouais-Laurentides

Pascale Boivin, Regroupement pour la commerciali­ sation des produits de l’érable du Québec inc.

Joël Boutin, Club d’encadrement technique acéri­ cole des Appalaches

André Boucher, MAPAQ - Outaouais-Laurentides

Michel Cartier, Centre ACER inc.

Sylvie Chagnon, Érablière la coulée d’Abbotsford

Damien De Halleux, Faculté des sciences de l’agri­ culture et de l’alimentation, Université Laval

Jean-Marie Chouinard, Citadelle Coopérative de producteurs de sirop d’érable

René Desruisseaux, Centre ACER inc.

Ghislain Jacques, Les produits alimentaires Jacques et fils inc.

François Dumas, Groupement acéricole de l’Est Andrée Gagnon, Club acéricole des Pays d’en haut

Gaétan Lauzier, MAPAQ - Bas-Saint-Laurent

François Gagnon, Club Acéricole du Granit

Richard Pelletier, MAPAQ - Montréal-Laval-Lanaudière

Roméo Gauthier, MAPAQ - Québec

Marcel Pépin, Dominion & Grimm iv

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

REMERCIEMENTS Nous remercions le ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec pour le sup­ port accordé au projet de mise à jour du Cahier de transfert technologique en acériculture.

Au nom du Centre ACER, nous voulons souligner l’excellent travail du groupe de révision technique. Ses membres ont gracieusement accepté de partager leurs connaissances et leur expérience et ce premier volume du Cahier de transfert technologique en acériculture, 2e édition en est d’autant amélioré.

Des remerciements spéciaux vont aux personnes et organismes suivants qui ont accepté de fournir leurs précieuses données de production. Sans eux, le dimensionnement des équipements de concentration et d’évaporation n’aurait pas été aussi détaillé : · Club d’encadrement technique en acériculture de l’est (Biencourt, Québec), · Joël Boutin et Suzanne Tessier, · ProForêt Acéribois inc. (Lac-Mégantic, Québec), · Proctor Maple Research Center (University of Vermont, Burlington, Vermont).

De plus, le Centre de formation agricole de Saint-Anselme a généreusement communiqué des données expérimentales venant de ses tests d’évaporation. Ces résultats ont permis d’éclairer la réflexion sur la consommation de combustible pour la production de sirop d’érable. Que les membres de l’équipe en soient remerciés ici.

Enfin, nous tenons à remercier Stéphane Fortier et François Dufour pour nous avoir permis de photogra­ phier leurs équipements et bâtiments afin d’illustrer les propos du texte.

Les auteurs

Ce projet est financé par l’entremise du Programme Innov’Action volet 3, en vertu du Partenariat canadien pour l’Agriculture, entente conclue entre les gouvernements du Canada et du Québec.

v

À PROPOS DU CENTRE ACER Fondé en 1998 dans le cadre d’un partenariat unissant le ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ), le ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFPQ) et les différents acteurs de l’industrie acéricole, le Centre de recherche, de développement et de transfert technologique acéricole inc. - aussi connu sous le pseudonyme Centre ACER - est un acteur incontour­ nable du développement et du partage de l’information technicoscientifique dans l’industrie acéricole québécoise et mondiale. Principalement axé sur la recherche appliquée et le transfert de technologie, le Centre ACER, en colla­boration avec les différents intervenants du milieu, a pour objectif de contribuer au développement de l’acériculture en concentrant ses efforts sur les volets suivants :

• Développement des techniques de production et de transformation, • Contrôle et amélioration de la qualité et de l’innocuité des produits de l’érable, • Valorisation et exploitation durable de la ressource.

Depuis sa création, le Centre ACER a contribué à l’avancement de l’acériculture en traitant de différents enjeux de taille. On peut notamment souligner les efforts répétés visant à favoriser l’innocuité et l’intégrité du sirop d’érable par l’innovation et le transfert de connaissances, entre autres en matière de :

• Détection de l’adultération du sirop d’érable tant par des analyses non ciblées à grande échelle que par des analyses ciblées utilisant des techniques novatrices;

• Identification, caractérisation et compréhension générale de certains défauts de saveur du sirop d’érable;

• Support à l'amélioration et à la validation des performances de divers équipements employés en pro­ duction acéricole;

• Appui au développement d’innovations fai­sant l’objet d’un brevet; • Travail sur les produits et méthodes d’assai­nissement des équipements de récolte permettant de fa­ voriser les rendements et la qualité du sirop;

• Soutien à l’élaboration de différents règlements et normes ainsi qu’à la mise en œuvre de la politique bioalimentaire du Québec.

Centre ACER 3600, boulevard Casavant Ouest Saint-Hyacinthe (Québec) J2S 8E3 Tél. : 450-768-9625 www.centreacer.qc.ca

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Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

AVANT-PROPOS Le Centre ACER recevait en 1996 le mandat de réaliser la première version du Cahier de transfert tech­ nologique en acériculture (CTTA), qui fut publiée en 2004. La nécessité d’un tel document de référence avait été exprimée par tous les membres de la Filière acéricole. Le CTTA a donc été créé pour regrouper l’ensemble des connaissances dans ce domaine, tant les pratiques issues du savoir traditionnel que les techniques plus modernes s’appu­yant sur des fondements scientifiques. Il a été écrit en impliquant les gens du milieu, en colligeant l’expérience de nombreux producteurs et productrices et en travaillant dans un esprit de consensus pour arriver à une compréhension commune. Cet ouvrage constitue désormais la référence pour le monde acéricole au Québec.

La 2e édition était rendue nécessaire pour mettre à jour les connaissances sur les équipements et tech­ nologies en usage. Elle veut aussi répondre au besoin de mieux vulgariser les notions complexes reliées à la transformation de la sève en sirop. Enfin, on souhaitait utiliser les technologies de l’information dis­ ponibles pour offrir un CTTA complété par des outils de calcul (chiffriers Excel) facilitant aux acériculteurs et acéricultrices le travail de dimensionnement ou de choix des équipements, ainsi qu’une version PDF numérique. Les chiffriers sont disponible au catalogue du CRAAQ avec le code de promotion figurant sur cette page*.

Cette 2e édition est conçue sous la forme de quatre volumes thématiques, qui reprennent certains textes du CTTA 1e édition, les bonifient et les enrichissent de connaissances nouvelles.

• Le Volume 1 (parution 2021) traite des appareils de concentration membranaire et les évapora­ teurs.

• Le Volume 2 sera dédié à la qualité, aux instruments de mesure, aux étapes du conditionnement et à la fabrication de produits dérivés.

• Le Volume 3 expliquera le diagnostic de l’état de santé de l’érablière, la sylviculture de l’érablière orien­tée vers la production acéricole et les mécanismes de la coulée de la sève.

• Le Volume 4 décrira le système de récolte de la sève d’érable et les infrastructures de production (cabane, station de pompage, réseau de chemins).

Les auteurs espèrent que ce Cahier de transfert technologique en acériculture-2e édition saura offrir aux acériculteurs, acéricultrices ainsi qu’aux spécialistes du secteur un outil actualisé pour approfondir leurs connaissances et répondre à leurs questions sur de nombreux points techniques.

Téléchargez gratuitement le chiffrier d'évaluation des besoins, le chiffrier d'analyse économique ainsi que les Registres de suivi des opérations : 1. Allez sur la page www.craaq.qc.ca/chiffriers et suivez la procédure d’achat.

2. Utilisez le CODE PROMO : guideacériculture.

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TABLE DES MATIÈRES LISTE DES TABLEAUX.....................................................................................................xi LISTE DES FIGURES.......................................................................................................xiv INTRODUCTION.................................................................................................................1 CHAPITRE 1. NOTIONS DE BASE...................................................................................5 CHAPITRE 2. FONDEMENTS SCIENTIFIQUES........................................................ 19 CHAPITRE 3. SÉLECTION OU CONCEPTION DES APPAREILS............................ 59 CHAPITRE 4. OPÉRATIONS........................................................................................ 125 CHAPITRE 5. SÉCURITÉ.............................................................................................. 219 ANNEXES : REGISTRES............................................................................................... 231 RÉFÉRENCES.................................................................................................................. 231 TABLE DES UNITÉS ET ABRÉVIATIONS................................................................. 234 GLOSSAIRE..................................................................................................................... 244 INDEX............................................................................................................................... 247

ix

LISTE DES TABLEAUX CHAPITRE 1. ........................................................................................................5 Tableau 1.1.

Composition de la sève d’érable ............................................................................................6

Tableau 1.2.

Composition du sirop d’érable ...............................................................................................6

Tableau 1.3.

Classes de couleur du sirop d’érable ....................................................................................13

Tableau 1.4.

Principaux défauts de saveur selon leur type et combinaisons possibles entre les types et les marqueurs d’intensité.......................................................................14

CHAPITRE 2. ...................................................................................................... 19 Tableau 2.1.

Caractéristiques de la sève et du procédé de transformation qui influencent les propriétés du sirop................................................................................19

Tableau 2.2.

Évaluation de la vitesse de réaction Maillard selon l’intensité du feu et le transfert de chaleur......................................................................................................22

Tableau 2.3.

Évaluation de l’effet de l’intensité de feu et du transfert de chaleur sur la quantité des produits de la réaction de Maillard....................................................24

Tableau 2.4.

Arômes développés lors de la réaction de Maillard dans des systèmes modèles impliquant un acide aminé et le glucose.....................................25

Tableau 2.5.

Température de caramélisation des sucres pouvant être caramélisés dans l’évaporateur............................................................................................26

Tableau 2.6.

Niveau de concentration moyen des composants de la sève lors de sa transformation en sirop d’érable .......................................................................27

Tableau 2.7.

Caractéristiques des différents types de procédés membranaires...................................31

Tableau 2.8.

Conductivité thermique de l’acier inoxydable et de différents composants de la pierre de sucre.........................................................................................52

CHAPITRE 3. ......................................................................................................59 Tableau 3.1.

Paramètres de la section 1 servant à établir les besoins en matière de performance des appareils d’une exploitation acéricole.............................................64

Tableau 3.2.

Paramètres de la section 2 servant à établir les coulées quotidiennes minimale, moyenne et maximale.........................................................................................67

Tableau 3.3.

Paramètres de la section 3 permettant d’évaluer les besoins d’évaporation et de concentration membranaire...............................................................68

Tableau 3.4.

Paramètres de la section 4 permettant d’évaluer les besoins en réservoirs de sève et de concentré.........................................................................................................69

Tableau 3.5.

Recommandations d’entretien pour les systèmes de concentration membranaire............................................................................................72

Tableau 3.6.

Volume et liquide recommandés à chaque étape de lavage d’évaporateur selon la méthode traditionnelle et la méthode par lave-panne.................74

Tableau 3.7.

Recommandation du nombre d’étapes de lavage et du volume de filtrat à prévoir .................................................................................................................75

Tableau 3.8.

Données choisies par M. Acer pour la section 1-A..............................................................76

xi

Tableau 3.9.

Facteurs de design appliqués aux différents équipements de M. Acer............................76

Tableau 3.10. Données choisies par M. Acer pour la section 1-C..............................................................76 Tableau 3.11. Données de calcul des valeurs de coulée moyenne choisies par M. Acer pour la section 2-A...................................................................................................77 Tableau 3.12. Valeurs de coulées choisies par M. Acer à la section 2-B..................................................77 Tableau 3.13. Résumé des besoins horaires de concentration membranaire et d’évaporation....................78 Tableau 3.14. Résultats de validation obtenus par M. Acer selon son dimensionnement choisi en cas de scénario de coulée maximale...................................................................79 Tableau 3.15. Temps de travail d’une journée typique de concentration membranaire selon le scénario de dimensionnement choisi par M. Acer................................................80 Tableau 3.16. Temps de travail d’une journée typique d’évaporation selon le scénario de dimensionnement choisi par M. Acer..............................................................................80 Tableau 3.17. Paramètres du système de concentration membranaire choisi et capacité de la cuve de lavage correspondante..............................................................81 Tableau 3.18. Évaluation des volumes de filtrat nécessaires en fonction des étapes d’entretien du système de concentration membranaire................................81 Tableau 3.19. Volume de filtrat nécessaire au remplissage des casseroles de l’évaporateur choisi par M. Acer......................................................................................82 Tableau 3.20. Évaluation des besoins en filtrat pour le nettoyage de l’évaporateur choisi par M. Acer...................................................................................................................82 Tableau 3.21. Dimensionnement - volume des cuves de lavage et de filtrat nécessaire pour l'entretien....................................................................................................83 Tableau 3.22. Spécifications des principales membranes de 8 pouces disponibles dans le secteur acéricole.......................................................................................................92 Tableau 3.23. Conditions d’opération des principales membranes disponibles dans le secteur acéricole.......................................................................................................93 Tableau 3.24. Adéquation entre niveaux de concentration du concentré de sève et proportions casseroles à plis/casseroles à fond plat......................................97 Tableau 3.25. Comparaison des principaux combustibles utilisés en acériculture ...............................98 Tableau 3.26. Volume apparent d’une corde de bois selon la longueur des bûches........................... 101 Tableau 3.27. Diamètre de la cheminée en fonction de la largeur de l’évaporateur........................... 106 Tableau 3.28. Description de différents antimousses dont l’efficacité a pu être observée en acériculture.................................................................................... 113

CHAPITRE 4. .................................................................................................... 125 Tableau 4.1.

Critères de qualité de l'eau potable, de l'eau de nettoyage et du filtrat d'osmose inverse utilisés pour le lavage et le rinçage des équipements..................... 126

Tableau 4.2.

Taux de séparation (%) en fonction de la teneur en extrait sec soluble initiale et finale d’une solution......................................................................................... 132

Tableau 4.3.

Exemple de facteurs de correction à appliquer au débit en fonction de la température .............................................................................................................. 137

Tableau 4.4.

Liste des procédures d'opération et d'entretien.............................................................. 139

xii

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

Tableau 4.5.

Paramètres et définition des réglages employés dans les procédures d'opération et d'entretien................................................................................................... 140

Tableau 4.6.

Description des procédures d'opération et d'entretien d'un appareil de concentration membranaire.................................................................. 142

Tableau 4.7.

Degré d’élévation supplémentaire selon la teneur en extrait sec soluble de la solution dans l’évaporateur...................................................................................... 178

Tableau 4.8.

Effets des variations du niveau de liquide dans les casseroles sur la performance de l’évaporateur et les propriétés du sirop........................................... 186

Tableau 4.9.

Plages de pression recommandées en fonction de la largeur du foyer........................ 188

Tableau 4.10. Paramètres de dilution du sirop dans de la sève ou du filtrat pour obtenir une solution sucrée adéquate........................................................................................... 200 Tableau 4.11. Critères de diagnostic du procédé d’évaporation, valeurs cibles et interprétation ........................................................................................ 202 Tableau 4.12 Critères de contrôle du procédé d’évaporation, valeurs cibles et interprétation................. 205 Tableau 4.13. Quantité de combustible normalement nécessaire pour produire 32 gal imp. de sirop dans différents types d’évaporateurs............................................. 206 Tableau 4.14. Valeurs cibles pour les différents paramètres de diagnostic d’un évaporateur................... 208 Tableau 4.15. Types d’erreur d’estimation et leur effet sur la qualification de l’efficacité énergétique.................................................................................................. 213

CHAPITRE 5. .................................................................................................... 219 Tableau 5.1.

Pictogrammes des indicateurs de danger fournis par le CCHST.................................... 221

xiii

LISTE DES FIGURES INTRODUCTION....................................................................................................1 Figure 1.

Mesure de la densité du sirop d’érable à l’aide d’un densimètre........................................2

CHAPITRE 1..........................................................................................................5 Figure 1.1.

Cabane à sucre dans l’érablière..............................................................................................5

Figure 1.2.

Système de tubulure permettant la récolte de la sève d’érable.........................................5

Figure 1.3.

Appareil de concentration membranaire............................................................................... 7

Figure 1.4.

Évaporation d’un concentré de sève d’érable dans un évaporateur acéricole...................8

Figure 1.5.

Coulée du sirop d’érable durant l’évaporation......................................................................9

Figure 1.6.

Évaporateur acéricole en fonction.......................................................................................10

Figure 1.7.

Roue des flaveurs de l’érable................................................................................................16

CHAPITRE 2........................................................................................................ 19 Figure 2.1.

Étapes clés de la réaction de Maillard.................................................................................21

Figure 2.2.

Relation entre la quantité de réactifs (précurseurs), le Brix de la solution et l’intensité de la réaction de Maillard dans des conditions d’évaporation constante........................................................................................................23

Figure 2.3.

Écoulement des liquides sur les différents composants d’une membrane spiralée (à gauche) et circuit de recirculation d’un appareil de concentration membranaire en série (à droite).....................................30

Figure 2.4.

Mouvements des fluides dans une membrane de concentration.....................................30

Figure 2.5.

Illustration du caractère dynamique de l’osmose...............................................................33

Figure 2.6.

Illustration du caractère dynamique de l’osmose inverse.................................................34

Figure 2.7.

Illustration des phénomènes de colmatage et de polarisation de la concentration................................................................................................................35

Figure 2.8.

Pression osmotique en fonction de la concentration massique (%) d’une solution de sucre..........................................................................................................36

Figure 2.9.

Variation de l’intensité de la réaction Maillard et du temps de résidence d’un concentré de sève dans l’évaporateur en fonction du Brix du concentré......................37

Figure 2.10.

Variation de la conductivité électrique des concentrés de sève en fonction du Brix (entre 8 et 40 °Brix)............................................................................39

Figure 2.11.

Élévation de la température d’ébullition en fonction de la teneur en saccharose de la solution.................................................................................................41

Figure 2.12.

Dépôts brunâtres de pierre de sucre formés sur la surface de casseroles à plis.......................42

Figure 2.13.

Profil de température de la chaleur transférée de la source (air chaud) au réduit...................44

Figure 2.14.

Échanges thermiques à contre-courant entre l’air chaud et la sève froide dans un évaporateur acéricole.................................................................45

xiv

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

Figure 2.15.

Représentation de profil de température dans l’évaporateur du sirop d’érable selon la configuration de chauffage : sous les casseroles à plis (co-courant) ou sous les casseroles à fond plat (contre-courant)..........................46

Figure 2.16.

Échantillon de pierre de sucre prélevé dans un évaporateur...........................................51

CHAPITRE 3........................................................................................................59 Figure 3.1.

Exemple de configuration pour 4 réservoirs de stockage.................................................86

Figure 3.2.

Configuration d’un concentrateur dont les membranes sont positionnées en série....................................................................................................................................87

Figure 3.3.

Configuration d’un concentrateur dont les membranes sont positionnées en parallèle.............................................................................................................................88

Figure 3.4.

Illustration des différents paliers de concentration...........................................................89

Figure 3.5.

Exemple de manomètre dans un panneau de contrôle d’un appareil de concentration membranaire............................................................................................90

Figure 3.6.

Exemple de débitmètre muni d’une valve d’échantillonnage...........................................90

Figure 3.7.

Exemple de système d’échantillonnage pour un appareil de concentration membranaire à plusieurs caissons.........................................................91

Figure 3.8.

Les parties d’un évaporateur acéricole au bois en fonction..............................................94

Figure 3.9.

Vues de face et de profil des casseroles à plis dans le feu, à plis dans l’eau et à tubes....................................................................................................95

Figure 3.10.

Empilement de bois destiné à alimenter un évaporateur acéricole....................................99

Figure 3.11.

Abri permettant de protéger le bois servant à l’évaporation des intempéries.................... 100

Figure 3.12.

Variations du prix du mazout pour les régions de Montréal et de la Capitale-Nationale.................................................................................................... 103

Figure 3.13.

Efficacité énergétique d'un évaporateur.......................................................................... 104

Figure 3.14.

Cordons d’amiante assurant l’étanchéité entre la casserole à plis et la casserole à fond plat ainsi qu’au niveau de l’assise des casseroles sur l’évaporateur.................................................................................................................. 105

Figure 3.15.

Zones et mécanismes de diffusion de la chaleur dans l’évaporateur............................ 109

Figure 3.16.

Caractéristiques de la chambre de combustion et du profil de l’évaporateur..................... 110

Figure 3.17.

Évaporateur muni d’une hotte appuyée sur la casserole à plis..................................... 114

Figure 3.18.

Cône de récupération du condensat à la base d’une cheminé de vapeur dans un dôme durant l’évaporation................................................................ 115

Figure 3.19.

Cadran du thermomètre bimétallique.............................................................................. 115

Figure 3.20.

Boîtier de contrôle d’un doseur d’antimousse automatique.......................................... 116

Figure 3.21.

Schéma d’un inverseur de coulée...................................................................................... 117

Figure 3.22.

Exemple de boite à flotte chaude alimentant un inverseur de coulée (incomplet)......................................................................................................... 119

Figure 3.23.

Boitier de contrôle du thermorégulateur de la coulée................................................... 119

Figure 3.24.

Sonde du thermorégulateur de la coulée positionné près de la sortie de sirop de l’évaporateur.................................................................................................... 120

xv

CHAPITRE 4...................................................................................................... 125 Figure 4.1.

Illustration du taux de rétention et du taux de séparation d’un procédé de concentration membranaire......................................................................................... 129

Figure 4.2.

Illustration de l’erreur induite par une variation du repère de lecture sur le plongeur d’un débitmètre........................................................................................ 135

Figure 4.3.

Étapes de mesure du VM et du VMR................................................................................. 138

Figure 4.4.

Cheminées de vapeur et de fumée munies d’un cône permettant la sortie des gaz en tout temps......................................................................................... 176

Figure 4.5.

Patron d’ébullition.............................................................................................................. 177

Figure 4.6.

Sirop d’érable coulant de l’évaporateur dans le sirotier................................................. 179

Figure 4.7.

Bûches enflammées dans la chambre de combustion d’un évaporateur au bois traditionnel............................................................................................................. 181

Figure 4.8.

Exemple de variation du débit d’huile en fonction de la pression appliquée sur différents modèles de buses..................................................................... 184

Figure 4.9.

Exemple d’indicateur du niveau de liquide installé sur une casserole à plis.............. 186

Figure 4.10.

Doseur d’antimousse de type « gobelet en bois » positionnés dans les casseroles à fond plat d’un évaporateur en fonction....................................... 190

Figure 4.11.

Équipements d’entretien et d’opération de l’évaporateur.............................................. 192

Figure 4.12.

Exemples de diagnostics posés en fonction de la couche de suie présente sur un filtre.......................................................................................................... 209

xvi

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

INTRODUCTION Cet ouvrage a pour but de présenter, de manière structurée, les informations se rapportant à la trans­ formation de la sève d’érable en sirop d’érable. Plus précisément, l’objectif est de jeter les bases permet­ tant à tous les intervenants du milieu acéricole de comprendre, de sélectionner et d’opérer l’appa­reil de concentration membranaire, l’évaporateur acéri­ cole et les réservoirs nécessaires à la gestion des fluides de procédés. Les conseillers acéricoles et les producteurs seront aussi mieux outillés pour maî­ triser les paramètres permettant d’optimiser l’effi­ cacité énergétique du procédé de transformation ainsi que le développement de la saveur du sirop d’érable.

COMMENT UTILISER CET OUVRAGE Ce premier volume du Cahier de transfert tech­ nologique en acériculture, deuxième édition, vise à rassembler les connaissances disponibles sur les différentes étapes et techniques de production du sirop d’érable. Il s’adresse à différentes catégories d’utilisateurs dont les attentes sont très diver­ sifiées. Afin que chacun en tire profit, l’ouvrage est divisé en plusieurs sections suivant un ordre logique, mais qui peuvent être consultées dans le désordre selon les besoins de l’utilisateur.

• Notions de base : Cette section décrit som­ mairement les connaissances essentielles pour comprendre les grandes étapes de la transfor­ mation de la sève en sirop ainsi que les équipe­ ments en usage.

• Fondements scientifiques : Ce chapitre pré­ sente et explique les bases scientifiques sur lesquelles reposent la conception et l’opéra­ tion des différents appareils. Elle s’adresse aux personnes qui désirent connaître le fin détail du procédé de transformation de la sève en sirop.

• Sélection ou conception des appareils : Ce chapitre regroupe les informations nécessaires 1

à la conception des différents équipements et procédés utilisés en acériculture. Elle vise à ali­ menter une démarche d’ingénierie.

• Opérations : Ce chapitre regroupe les informa­ tions utiles et nécessaires pour la production de sirop d’érable. Elle s’adresse directement aux producteurs et productrices acéricoles de même qu’aux conseillers qui les appuient durant la saison.

• Sécurité : Ce chapitre résume les points essen­tiels de la prévention des risques liés aux méthodes de travail (produits dangereux, etc.) et de ceux liés aux infrastructures (électricité, incendie, etc.).

• Annexes : Les lecteurs trouveront en annexe des exemples de registres utiles pour consigner les conditions d'opération et suivre les performan­ ces des appareils, ainsi que des références biblio­ graphiques, de la liste des unités de mesure, du glossaire des termes techniques et abréviations, ainsi que de l'index.

• Chiffriers de calcul : Deux chiffriers (feuilles de calcul Excel) accompagnent l’ouvrage de manière à faciliter son utilisation. Leur emploi est décrit au Chapitre 3. Voir en page vii comment les télécharger.

PRÉCISIONS SUR LES TERMES UTILISÉS Sève et eau d’érable Il importe de préciser que, dans cet ouvrage, le terme « sève » désigne le liquide translucide qui est récolté à la suite de l’entaillage des érables pour être trans­ formé en sirop. Contrairement à la cro­yance popu­ laire, la sève est produite tout au long de la saison.

Le terme « eau d’érable » ne sera utilisé que pour désigner des boissons à base de sève d’érable. Ce terme ne repose sur aucun fondement biologique : aucun des fluides présents dans les érables ne porte ce nom. De plus, l’utilisation du terme « eau » pour autre chose que de l’eau peut porter à confusion.

Degré Brix, concentration en sucre et teneur en extrait sec soluble Bien que ces termes soient fréquemment utilisés

Introduction

de manière interchangeable, ils ne sont pas syno­ nymes au sens strict. En effet, la teneur en extrait sec soluble est une mesure de l’ensemble des matières dissoutes dans la solution (sève, concen­ tré de sève, sirop ou filtrat). Bien que ces matières soient largement dominées par le sucre, il exis­ te plusieurs autres composés qui contribuent à établir le caractère distinctif de l’érable. L’ensem­ ble de ces matières dissoutes influence l’indice de réfraction du liquide dans lequel elle se trouve.

Ainsi, une lecture de la réfraction d’un liquide est in­fluencée par l’ensemble des matières dissoutes.

La concentration en sucre représente la proportion de sucre dans la solution; elle est généralement ex­ primée en pourcentage. Par définition, elle exclut l’ensemble des autres substances présentes dans les produits de l’érable.

éléments dissous dans la solution ne sont pas pris en compte. Dans les produits de l’érable, l’utilisa­ tion des degrés Brix tendra à surestimer légère­ ment la teneur en sucre. Malgré cette situation, ce paramètre demeure un très bon estimateur de la teneur en sucre des produits de l’érable puisque la marge d’erreur est faible et qu’il est facile à mesurer dans un contexte de production.

Températures À moins d’avis contraire, les températures sont don­ nées en présumant que l’environnement de la prise de mesure est à température et pression normales (TPN), soit 20 °C et 101,3 kPa respectivement.

Production certifiée biologique La norme biologique étant de nature changeante, les spécificités de cette dernière n’ont pas été in­ tégrées dans cet ouvrage. Toutefois, des avertisse­ ments sont apposés dans les cas où la norme bio­ logique pourrait émettre des restrictions quant aux pratiques acceptables. Ainsi, il appartient aux lecteurs de documenter certains points auprès d’autres sources. Dans cette démarche, l’organisme certificateur avec lequel le producteur fait affaire ne devrait pas être négligé comme source d’informa­ tion. Enfin, soulignons que les références à la norme biologique s’inspirent de la norme prévalant en 2019 au Canada (Voir Références en fin : Gouverne­ ment du Canada, 2015).

Certification biologique

Figure 1. Mesure de la densité du sirop d’érable à l’aide d’un densimètre Le Brix est la mesure de la teneur en saccharose dissous dans une solution à base d’eau et s’exprime en oBrix. Un degré Brix correspond à 1 % de saccha­ rose dissous. Puisque le Brix est fondé sur le sac­ charose uniquement, il ne s’agit pas d’une mesure exacte de la concentration en sucre ou de la teneur en extrait sec soluble puisque l’ensemble des autres

2

La norme Systèmes de production bi­ ologique - principes généraux et normes de gestion (CAN/CGSB-32.310-2020) dans sa nouvelle version révisée en 2020 est ac­ cessible sur le site du gouvernement du Canada : http://www.publications.gc.ca/ site/fra/9.894378/publication.html. Voir no­ tamment la section 7.2 Produits de l’érable.

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

CHAPITRE 1.

NOTIONS DE BASE

3

Notions de base

CHAPITRE 1. NOTIONS DE BASE 1.1. TRANSFORMATION DE LA SÈVE EN SIROP D'ÉRABLE..................................5 1.1.1. LA SÈVE D’ÉRABLE...............................................................................................................5 1.1.2. LE SIROP D’ÉRABLE.............................................................................................................6 1.1.3. PROCÉDÉ DE CONCENTRATION/CUISSON................................................................... 7 CONCENTRATION MEMBRANAIRE................................................................................... 7 ÉVAPORATION..............................................................................................................................8 SYSTÈME D’ENTREPOSAGE DE LA SÈVE, DU CONCENTRÉ ET DU FILTRAT........................................................................................................................... 10

1.2. NOTIONS DE QUALITÉ.....................................................................................10 1.2.1. EXIGENCES LÉGALES........................................................................................................11 1.2.2. SYSTÈME DE VÉRIFICATION DE LA QUALITÉ DU SIROP EN VRAC AU QUÉBEC....12 1.2.3. ROUE DES FLAVEURS DE L’ÉRABLE..............................................................................14 1.2.4. FICHE INDUSTRIELLE.......................................................................................................14 1.2.5. COMMERCE INTERNATIONAL.........................................................................................15 1.2.6. COMMENT INTÉGRER LES DIFFÉRENTS SYSTÈMES DE QUALITÉ À LA PRODUCTION ACÉRICOLE.............................................................15

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Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

CHAPITRE 1.

NOTIONS DE BASE 1.1. TRANSFORMATION DE LA SÈVE EN SIROP D'ÉRABLE Au printemps, les acériculteurs et acéricultrices récol­ tent la sève des érables pour la transformer en sirop.

Durant cette période, la récolte et la transformation s’effectuent souvent en continu lors des périodes de pointe. Bien que la fabrication du sirop d’érable soit une tradition plus que centenaire qui relève d’un savoir transmis aux Occidentaux par les Premières Nations, les procédés de concentration et de cuis­ son de la sève ont acquis, au cours des dernières décennies, un côté technologique alimenté par une science de plus en plus développée. Les progrès réalisés durant cette période ont d’ailleurs permis de faire passer cette production agricole de revenu d’appoint – voire de loisir – à une véritable industrie d’où il est maintenant possible de tirer un revenu ca­ pable de soutenir une famille. Le sirop est aussi no­ tre produit ambassadeur, car une grande partie de celui-ci est exportée partout sur la planète.

Figure 1.2. Système de tubulure permettant la récolte de la sève d’érable

1.1.1. LA SÈVE D’ÉRABLE L’érable appartient au genre Acer. La sève est la res­ source première qui permet de fabriquer le sirop d’érable et ses produits dérivés. De plus, on en fait maintenant le commerce comme produit de con­ sommation et comme ingrédient se substituant avantageusement à d’autres produits sucrants qui entrent dans la fabrication de boissons et autres produits alimentaires. Bien que la sève d’érable soit constituée principalement d’eau, on y retrouve aussi différents sucres, des minéraux, des acides organiques, des acides aminés, des composés phénoliques et aromatiques, des vitamines et des phytohormones. En moyenne, la sève contient 2 % de solides dissous, majoritairement des sucres.

Les principaux composants de sève d’érable sont présentés dans le Tableau 1.1.

Au Québec, le sirop d’érable provient largement de la sève de l’érable à sucre (Acer sacharrum), mais aussi de l’érable rouge (Acer rubrum), aussi appelé « plaine ». Bien que l’érable argenté (Acer saccharinum) et l’érable noir (Acer nigrum) soient théoriquement exploitables, ils ne représentent au mieux qu’une très infime partie du sirop produit au Québec. D’autres régions productrices de produits de l’érable jouissent d’un meilleur accès à ces deux dernières espèces.

Figure 1.1. Cabane à sucre dans l’érablière

5

Notions de base

Tableau 1.1. Composition de la sève d’érable Composants

un environnement permettant de prévenir toute contamination. Il doit aussi provenir uniquement de la concentration de la sève des érables (genre Acer).

Teneur moyenne par 100 grammes

Tableau 1.2. Composition du sirop d’érable

Glucides Sucrose

2,33 g

Glucose

0,006 g

Fructose

0,006 g

Sucres totaux Sucres complexes Glucides totaux

Composants Glucides

2,29 g

Sucrose

64,18 g

0,049 g

Glucose

0,11 g

2,34 g

Fructose

0,14 g

Minéraux

Sucres totaux

Aluminium

SLQ1

Calcium

4,19 mg

Cuivre

0,09 mg

Fer

0,32 mg

Magnésium

0,74 mg

Manganèse

0,22 mg

Potassium

5,59 mg

Sodium Zinc Minéraux totaux Vitamines totales Polyphénols (valeur moyenne pour toutes les classes de couleur)

Pouvoir antioxydant (valeur moyenne pour toutes les classes de couleur)

Teneur moyenne par 100 grammes

Sucres complexes Glucides totaux

65,89 g 1,35 g 67,24 g

Minéraux Aluminium Calcium

SLQ1

0,48 mg 78,53 mg

Cuivre

0,19,mg

Fer

0,44 mg

0,13 mg

Magnésium

20,22 mg

11,28 mg

Manganèse

2,05 mg

Potassium

Non détectées

Sélénium 0,96 mg

SLQ1

Sodium

1,44 mg

Zinc

0,44 mg

Minéraux totaux

12 µmol TE

240,42 mg

344,21 mg

Vitamines

SLQ : sous la limite de quantification Source : Fiche industrielle de l’eau d’érable en vrac (PPAQ)

Niacine

0,21 mg

Riboflavine

0,44 mg

1.2. LE SIROP D’ÉRABLE

Thiamine

0,07 mg

Vitamines totales

0,72 mg

1

Bien que le sirop d’érable soit généralement com­ posé de sucre et d’eau à 99 %, les autres composants sont d’une importance capitale. Ce sont ces com­ posants qui permettent de le distinguer des autres produits sucrants. Le Tableau 1.2 dresse un portrait de la composition chimique du sirop d’érable.

Polyphénols (valeur moyenne pour toutes les classes de couleur)

97,7 mg

Pouvoir antioxydant (va­ leur moyenne pour toutes les classes de couleur)

590,89 µmol TE

SLQ : sous la limite de quantification Source : Fiche industrielle du sirop d’érable en vrac (PPAQ)

1

Il est important de souligner que la réputation du pro­ duit repose notamment sur son aspect naturel, sain et pur. Ainsi, le sirop d’érable doit être fabriqué dans

6

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

1.3. PROCÉDÉ DE CONCENTRATION/CUISSON Pour passer de la sève qui contient peu de sucre au sirop qui, lui, est beaucoup plus sucré, il faut re­ tirer beaucoup d’eau de la sève. Pour ce faire, deux techniques sont utilisées pour produire un sirop de qualité : la concentration membranaire (Fi­gure 1.3), suivie de l’évaporation thermique. D’entrée de jeu, il importe de souligner que l’étape de concentra­ tion membranaire peut apparaître facultative puis­ qu’il est tout à fait possible de fabriquer un sirop de qualité en n’utilisant que l’évaporateur acéricole.

Toutefois, la concentration membranaire permet des gains économiques très importants. Elle per­ met de traiter de beaucoup plus grands volumes de sève en consommant moins d’énergie. La con­ centration membranaire permet aussi de dégager du temps de travail, les ressources étant de plus en

plus limitées dans le monde acéricole. Avec la con­ centration membranaire, les évaporateurs sont beau­ coup plus performants, le volume d’eau à évaporer étant réduit de 2 à 12 fois. Les investissements néces­ saires à l’évaporation, la durée de l’évaporation et l’énergie requise en sont réduits d’autant.

CONCENTRATION MEMBRANAIRE Les procédés membranaires reposent sur l’utili­ sation d’une membrane sélective qui permet de séparer les molécules dissoutes dans l’eau selon leur taille. En acériculture, la concentration mem­ branaire utilise deux types de technologies : l’os­ mose inversée et la nanofiltration. Les membranes utilisées dans les modules de filtration (souvent appelés caissons) laissent passer l’eau tout en retenant la presque totalité des autres consti­ tuants de la sève (sucre, vitamines, minéraux, etc.).

Figure 1.3. Appareil de concentration membranaire

7

Notions de base

L’étape de la concentration membranaire mène à l’obtention de deux produits distincts : le concentré et le filtrat. Le concentré est donc la sève dont on a retiré une certaine proportion d’eau. Selon le cas, sa teneur en extrait sec solu­ble peut passer de 2 °Brix (teneur moyenne de la sève) jusqu’à 40 °Brix dans les cas extrêmes. Pour ce qui est du filtrat, il devrait être composé principalement d’eau pure et conte­ nir le moins d’ions et de sucre possible. Un filtrat contenant des concentrations élevées d’éléments solides dissous indiquerait que le procédé de con­ centration a mené à une perte d’éléments. Une forte concentration (Brix élevé) occasionne un dépôt as­ sez rapide des sucres et des minéraux à la surface de la membrane, résultant en une perte de ces solutés.

Avec la progression du dépôt, une polari­sation (gra­ dient de concentration) fait augmenter le passage des particules en solution dans le filtrat. Si une telle perte survenait, elle mettrait en jeu les allégations d’intégrité du sirop d’érable. L’appareil de concen­ tration membranaire et, à plus forte raison, les mem­ branes elles-mêmes doivent donc être sélectionnés avec soin pour éviter une telle situation.

Trois principaux critères distinguent les mem­ branes d’une même catégorie (osmose inversée ou nanofiltration) : le matériau de fabrication, la configuration de la membrane et la taille des pores. Ces critères auront un impact sur les mo­ dalités d’utilisation, la performance, l’efficacité et le nettoyage de la membrane. La taille des pores détermine, en fonction de la solution traitée, les molécules qui seront retenues dans le concen­ tré et celles qui passeront dans le filtrat. La taille des pores affecte aussi, avec la pression d’opéra­ tion et les caractéristiques de la solution à traiter (Brix, viscosité, température, teneur en éléments minéraux, etc.), le débit de filtrat. Il y a donc un avantage opérationnel à utiliser des membranes possédant de gros pores. En effet, de plus gros pores permettent, dans une certaine mesure, d’augmenter le débit de production de l’appa­ reil. Toutefois, de gros pores laisseront passer dif­ férents composants de la sève dans le filtrat. Cette situation est à éviter; elle se solderait par une perte d’intégrité du produit et des pertes pour l’entreprise (perte de sucre).

8

Il existe plusieurs types de membranes d’osmose inversée et de nanofiltration dans le milieu acéri­ cole et, à plus forte raison, dans l’ensemble des industries alimentaires et pharmaceutiques. Un portrait des différentes membranes actuellement disponible dans le milieu acéricole est présenté plus loin dans cet ouvrage. Les pores des mem­ branes de nanofiltration sont généralement plus gros que les pores des membranes d’osmose in­ versée. Il faut donc assurer un suivi de la qualité du filtrat pour limiter les pertes pouvant découler de l’utilisation inadéquate de cette technologie. À faible concentration (7-8 oBrix), certaines mem­ branes de nanofiltration peuvent être satisfai­ santes pour la rétention des minéraux en plus d’of­ frir une performance accrue comparativement aux membranes d’osmose inversée.

Figure 1.4. Évaporation d’un concentré de sève d’érable dans un évaporateur acéricole

ÉVAPORATION L’évaporation du concentré ou de la sève permet d’atteindre la concentration souhaitée pour le sirop d’érable, soit 66 °Brix. Cette opération s’effec­tue dans un évaporateur acéricole (Figure 1.6). Cet ap­ pareil est généralement constitué de deux sections de casse­roles différentes. Les dimensions et la forme de cha­que section sont établies en fonction de leur rôle dans la préparation du sirop. La première sec­ tion, la casserole à plis, sert à évaporer une grande quantité d’eau. La seconde section, les casseroles à fond plat, sert à développer la saveur et la couleur

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

•

Le doseur d’antimousse;

•

Le régulateur de tirage (draft control);

•

La panne superposée.

Ainsi, la conception des évaporateurs et le niveau de personnalisation qu’offre chacun d’eux vont maintenant bien au-delà du simple dimensionne­ ment. Toutefois, le dimensionnement reste une étape cruciale préliminaire à toutes les autres étapes de conception d’un évaporateur. Il faut en effet que l’appareil permette de transformer les volumes de sève récoltés dans le temps prévu par le producteur. Un évaporateur surdimension­ né limitera la capacité de cuire les petits volumes alors qu’un évaporateur trop petit ne fournira pas à la demande lors des grandes coulées.

Figure 1.5. Coulée du sirop d’érable durant l’évaporation du sirop. Il existe de nombreux modèles d’évapo­ rateur qui, pour la plupart, ont des configurations similaires.

On peut regrouper les évaporateurs en différentes catégories selon leur source d’énergie et leur effi­ cacité énergétique. Bien que la mécanique der­ rière l’évaporation ait peu changé depuis les 120 dernières années, plusieurs raffinements ont été apportés au niveau de ces appareils. Outre l’amélioration de l’efficacité énergétique, plusieurs accessoires optionnels ont été ajoutés au fil des ans, notamment :

•

Le préchauffeur;

•

L’inverseur de coulée;

•

La boîte à flotte;

•

La valve de coulée automatique aussi ap­ pelée thermorégulateur de la coulée;

•

Le système d’injection d’air dans la chambre de combustion des évaporateurs au bois;

9

Il faut souligner dès maintenant que la conception d’un évaporateur doit intégrer les considérations environnementales liées à l’efficacité énergétique et à l’émission des gaz à effet de serre (GES). Il ne faut toutefois pas perdre de vue le rôle de l’évapo­ rateur dans la formation du caractère distinctif du sirop d’érable par rapport à d’autres produits sucrants : sa saveur. Ainsi, la quête à tout prix de l’efficacité de production n’est pas l’unique voie à favoriser.

Le système de concentration membranaire et l’éva­ porateur constituent un tandem qui doit, dans une certaine mesure, être en équilibre. L’importance de cet équilibre réside dans la complémentarité des deux appareils dans le procédé de fabrication. Il faut donc que le système de concentration mem­ branaire fournisse un débit de concentré adapté à la capacité de l’évaporateur. De plus, il faut que la concentration en solides solubles (Brix) du con­ centré qui alimente l’évaporateur soit appropriée à sa conception. Les recommandations contenues dans cet ouvrage permettent de cibler la meilleure combinaison d’équipements.

Notions de base

Figure 1.6. Évaporateur acéricole en fonction

SYSTÈME D’ENTREPOSAGE DE LA SÈVE, DU CONCENTRÉ ET DU FILTRAT

• Le concentré de sève : Un des deux pro­

Bien que le système d’entreposage ne soit pas un composant du système de transformation à pro­ prement parler, la qualité de sa conception et son entretien sont déterminants pour la facilité avec laquelle s’effectuera la transformation. Constitué de réservoirs et de la tuyauterie permettant de le raccorder aux différents appareils, le système d’en­ treposage sert à stocker et à acheminer les fluides de procédés aux bons endroits et au moment ap­ proprié. Ces fluides de procédés sont :

• Le filtrat : Le second produit résultant de

duits résultant de la concentration membra­ naire. Il doit être entreposé jusqu’à ce qu’il soit transformé en sirop dans l’évaporateur;

• La sève : Elle doit pouvoir être entreposée à sa sortie de l’extracteur jusqu’à sa concen­ tration partielle par procédé membranaire;

10

la concentration membranaire. Il doit être entreposé dans de bonnes conditions afin d’être utilisé pour toutes les opérations de nettoyage des équipements et pour la di­ lution d’un sirop trop concentré selon les bonnes pratiques de fabrication.

1.2. NOTIONS DE QUALITÉ L’évaluation de la qualité d’un produit est une me­ sure de sa capacité à répondre à des besoins ex­ plicites ou implicites. Dans le cas du sirop d’érable,

Les appareils de concentration membranaire et les évaporateurs

il existe plusieurs façons différentes d’aborder la qualité, mais il importe de souligner que le sirop d’érable est réputé pur et exempt de contaminants.

Ainsi, dans le Règlement sur les aliments de la Loi sur les produits alimentaires, le sirop d’érable est défini comme une substance devant être « obtenue par la concentration de la sève d’érable ou par la dilu­ tion ou dissolution, dans l’eau potable, d’un pro­ duit de l’érable autre que la sève d’érable ».

longtemps. Ainsi, un sirop à une densité minimale de 66 °Brix, qui a été emballé à chaud (85 °C ou 185 °F) dans un contenant propre et bien rempli, ne comporte aucun risque microbiologique. Il est également important de ne pas intégrer de produits pouvant être contaminés, tels que de l’eau de mauvaise qualité pour calibrer le sirop après sa sortie de l’évaporateur.

Il faut aussi respecter les exigences de base en matière d’innocuité des aliments. Puisque le sirop d’érable est un produit alimentaire, il importe de s’assurer qu’il est apte à la consommation et sans danger pour les consommateurs. Généralement, il faut prévenir trois types de risques dans la produc­ tion d’un aliment :

De tous ces types de risques, ce sont les risques chimiques qui sont les plus problématiques dans l’industrie acéricole. Afin de les minimiser, il faut utiliser des équipements compatibles avec la pro­ duction d’un sirop d’érable de qualité et s’assur­ er de respecter les bonnes pratiques à toutes les étapes de la production. L’opération et un entretien adéquats des équipements font partie intégrante de ces bonnes pratiques. Cela inclut notam­ment un lavage avec un produit approprié, suivi d’un rinçage avec une eau de qualité.

• Risques chimiques : Ce sont les risques de contamination d’un aliment par des produits chimiques de différentes natures.

Dans le cas du sirop d’érable, les contami­ nants peuvent être des composés extracti­ bles provenant des différents équipements, des résidus de plastique et de produits d’as­ sainissement provenant d’une tubulure mal rincée, des résidus d’agents de lavage des membranes et des casseroles de l’évapo­ rateur, etc. Les allergènes comme les huiles d’arachide, les œufs et les produits laitiers sont aussi associés à ce type de risques;

• Risques physiques : Il s’agit des risques associés à la présence d’un corps étranger qui pourrait blesser le consommateur ou affecter la qualité du produit. Ces risques sont très faibles dans le monde acéricole si les procédures d’emballage et de fabrica­ tion sont appliquées correctement. Toute­ fois, il n’est pas impossible qu’un corps étranger s’introduise après la filtration, sur­ tout si les contenants sont mal inspectés;

1.2.1. EXIGENCES LÉGALES Plusieurs lois et règlements provinciaux et fédéraux régissent la production agricole et alimentaire de même que la production acéricole. Il est impéra­ tif de maîtriser l’ensemble des exigences pouvant s’appliquer à une entreprise acéricole. C’est dans cette optique que les principaux points qui décou­ lent du Règlement sur les aliments du ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec relativement à la qualité du sirop d’érable sont présentés ici.

Il existe deux catégories de sirop d’érable : la catégorie A et la catégorie de transformation, dé­ crites ci-après.

• Risques microbiologiques : Associés à la présence de microorganismes pathogènes dans le produit fin, ces risques sont minimes si les bonnes pratiques de fabrication sont respectées puisque le sirop est bouilli très

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Notions de base

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