Cours d'apiculture 1978, rucher école de Nalines (Belgique). Texte et analyses : Robert Devléminck.

1. Densité
La densité est le rapport entre le poids d'un volume de substance et
le poids d'un même volume d'eau, ou d'un même volume d'air pour
les gaz, comme c'est un rapport entre deux poids, il n'y a pas
d'unité, la densité du fer est de 7,88 , la densité de la vapeur d'eau
0,62 [7,88 X l'eau (1)], [0,62 X l'air (1)] .
Pour déterminer la densité des solides et des liquides on utilise
comme étalon l'eau, à 4°c (son poids maximum), et à la pression de
1013.5 millibars (760 mm de mercure) qui par définition vaut 1.
Pour déterminer la densité des gaz on utilise comme étalon, l'air à
0°c, et à la pression de 1013.5 millibars qui par définition vaut 1.
Poids spécifique
Le poids spécifique d'une substance est le poids d'une unité de
volume de cette même substance, le poids spécifique du fer est
7,88 kg/dm³ (*), le poids spécifique de la vapeur d'eau est de 0,80
g/dm³, pour les liquides et les solides c'est facile, un litre d'eau à 4°c
= 1kg, ce l'est moins pour les gaz car un litre d'air = 1,2929 g.
Pour les scientifiques, qui ne coupent pas les cheveux en quatre,
mais en huit, ils nous font remarquer qu'il y a une différence, et
qu'un litre n'est pas égal à un dm³ , cette égalité reconnue
anciennement et toujours appliquées dans les calculs courant
n'existe pas, à cause des appareils de mesures anciens qui
n'étaient pas suffisamment précis pour contrôler leur parfaite
identité, en réalité un litre = 1,000027 dm³.
A l'avenir, peut-être en tiendrez-vous compte dans vos calculs ?,
cette différence provient de la détermination du volume des solides
en dm³ qui dérive du mètre étalon, tandis que pour les liquide on
utilise le litre étalon, tous deux déposés dans les caves du musée
des poids et mesure à Paris.
Densimétrie
Pour la détermination de la densité des liquides on utilise
couramment des densimètres, (nom ancien : aréomètres) se sont
des tubes en verre, lestés qui plongés dans un liquide flottent

2. verticalement, ils s'enfoncent de moins en moins lorsque la densité
du liquide augmente, ils sont le plus souvent pourvus d'une échelle
graduée directement en densité qui est lue au ras du ménisque
inférieur du liquide (sauf exception renseignée sur le densimètre),
d'autres sont gradués suivant leur destination, alcoomètre, melli-
mustimètre, pèse vinaigre, etc., ces ustensiles sont contrôlés à l'aide
d'une balance hydrostatique.
Le densimètre de 1,2 à 1,4 est un outil très utile pour déterminer la
valeur d'un sirop de sucre lorsque le sirop est préparé à froid, pour
faire une lecture précise, le liquide doit être à la même température
que la température d'étalonnage renseignée sur le densimètre, les
anciens 15°c, les actuels 20.
DENSITE ET CONCENTRATION DES SIROPS DE SACCHAROSE à 20° /
4°c
Sucre
en kg
Eau
en l
Densité
Volume
eau =sucre
= l
Sucre
en %
Sucre
en Kg/l
1 1.200 1.205 1.825 45.50 0.548
1 1.150 1.211 1.776 46.56 0.564
1 1.100 1.217 1.726 47.66 0.580
1 1.050 1.223 1.676 48.83 0.597
1 1.000 1.230 1.626 50.05 0.615
1 0.950 1.237 1.577 51.33 0.635
1 0.900 1.244 1.527 52.68 0.656
1 0.850 1.252 1.477 54.10 0.678
1 0.800 1.261 1.428 55.60 0.701
1 0.750 1.270 1.378 57.19 0.726
1 0.700 1.280 1.328 58.87 0.753
1 0.650 1.290 1.279 60.65 0.783
1 0.600 1.302 1.229 62.54 0.814
1 0.550 1.314 1.180 64.56 0.848
1 0.500 1.327 1.131 66.71 0.885
1 0.450 1.341 1.081 69 0.925
1 0.400 1.356 1.032 71.47 0.969

3. Chaleur
Définition : Energie qui accumulée dans une substance en augmente la
température.
Pour les scientifiques, la chaleur c'est de l'agitation moléculaire,
cette agitation augmente lorsque la température augmente, grâce à
l'énergie emmagasinée par les substances, est nulle au zéro absolu
(-273.16 °c), en valeur absolue il n'y a pas de signe, il serait inutile
puisqu'il est impossible d'avoir des valeurs négatives .
Conductibilité calorifique
C'est la quantité de chaleur exprimée en calories, transmise par heure, par
cm d'épaisseur, par cm² de section et pour une différence de 1°c entre les
deux bouts.
Elle varie très fort d'un matériau à un autre, voici un tableau de
conductibilité thermique de quelques corps usuels.
Matériau, Calories h/cm/cm²/°c)
Polystyrène expansé 0,0288
Production de chaleur
Les abeilles pour produire de la chaleur, consomment des sucres
qui, par "combustion lente" dans l'organisme de l'abeille, dégagent
de la chaleur, pour cela il faut de l'oxygène. Il se forme en même
temps que de la chaleur, de la vapeur d'eau et de l'anhydride
carbonique.
Pour "brûler" 100 g de nourriture sucrée à 18 % d'eau il faut 64 l
d'oxygène, il faut donc entrer 320 l d'air (densité ± 1), et dans le
même temps il faut sortir, rien que pour cette combustion, 152 l
répartis en 64 l d'anhydride carbonique (densité ± 1,5) et 88 l de
vapeur d'eau (densité ± 0,6), ces grandes différences de densité
font que l'anhydride carbonique tend à couler vers le plancher tandis
que la vapeur d'eau tend à monter vers le plafond, c'est pourquoi il
est utile d'avoir un couvre-cadre perméable à la vapeur d'eau.
Pouvoir calorifique
Chaleur latente de vaporisation

4. c'est la chaleur nécessaire pour évaporer une unité de poids d'un
liquide.
La chaleur latente de vaporisation de l'eau vaut environ 58
kilocalories par 100 g ce qui veut dire qu'une partie du sucre devra
fournir les calories nécessaires pour évaporer l'excès d'eau des
nectars ou des sirops de nourrissement.
C'est pourquoi les abeilles ne récoltent pas le nectar très dilué, (sauf
comme eau de boisson et de dilution des nourritures operculées),
car il faut plus de calories pour évaporer l'eau en excès que ce que
les sucres contenus dans le nectar peuvent en donner.
Plus le sirop est dilué, plus les abeilles ont de travail et moins il leur
reste de nourriture pour hiverner. De plus éliminer 100 g d'eau
oblige les abeilles à évacuer ± 125 l de vapeur d'eau hors de la
ruche, ce qui représente plus de 70 calories.
Les abeilles devront maintenant ventiler pour faire redescende cette
vapeur d'eau vers le trou de vol et l'expulser au dehors avec comme
conséquence une dépense d'énergie qu'il faut compenser par de la
nourriture sucrée.
C'est pour permettre l'évacuation de toute cette vapeur d'eau,
néfaste à la colonie que le trou de vol doit être ouvert sur toute la
largeur de la ruche et au moins 2 cm de haut sauf en hiver, à cette
période de l'année une section minimale de 12 cm² soit 16 cm de
large et 7.5 mm de haut est nécessaire pour une colonie normale.
Lumière polarisée
La lumière qui nous arrive du soleil, ne se déplace pas de façon
rectiligne mais sous forme d'ondes sinusoïdales, dans un rayon de
lumière, les plans de vibrations ne sont pas parallèles mais
dispersés uniformément autour de l'axe de déplacement.
En passant au travers des différentes couches gazeuses entourant
la terre, (elles changent de composition et sont de plus en plus
denses au fur et à mesure que l'on se rapproche du sol), cette
uniformité de dispersion cesse et la fréquence d'orientation des
ondes devient plus grande suivant un axe et plus faible suivant l'axe
perpendiculaire au premier, on dit que la lumière se polarise
partiellement.

5. Cela nous est tout à fait indifférent puisque notre oeil n'est pas
équipé pour déceler cette polarisation, l'abeille a des yeux dont les
ommatidies sont divisées en huit quartiers. Ces quartiers sont des
analyseurs de lumière polarisée dont l'axe du plan de polarisation
est parallèle aux côtés de l'octogone formé par l'assemblage des
huit quartiers.
Voici comment s'éclairent les triangles qui forment l'octogone au fur
et à mesure que le plan de polarisation préférentiel de la lumière
s'incline de la verticale vers la droite. En réalité cela ne va pas du
noir au blanc comme sur les croquis ci-dessus mais le contraste à
dû être renforcé pour être visible à la photocopie.
L'abeille en même temps que l'image voit la polarisation préférentielle de la lumière.
La surface des plans d'eau polarise aussi la lumière, il n'a pas été
prouvé que les abeilles utilisait cette propriété mais il est peu
probable qu'elles n'exploitent pas un indice de direction qu'elles
voient même par temps couvert.
Spectre visible de la lumière solaire
Les longueurs d'ondes du rayonnement solaire au niveau du sol et
bien visibles sans danger pour nos yeux, s'étale entre 0,38 et 0,76
µm ( µ est le symbole mis pour "micro" un millionième, on prononce
micro et pas "mu" le nom de la lettre grecque ; nous avons µm =
micromètre (anc. micron), µs = microseconde , µg = microgramme,
µA = micro-ampère, µF = microfarad, µ = microohm, il faut aussi
respecter l'écriture de la lettre qui suit mu, certaines en minuscules ,
m, s, g, d'autres en majuscules, A, F, ou oméga  
Le rayonnement Ultra-Violet émis par le soleil (0,010 à 0,380 µ)
n'arrive pratiquement pas au niveau de la mer, plus de 95 % sont
arrêtés par la barrière d'ozone, qui entoure la terre, et nous préserve
de ce rayonnement qui détruit la vie, la majeure partie du reste est
arrêtée par la couche d'air, et surtout par les couches denses.

6. Heureusement car toute forme de vie serait impossible sous ce
rayonnement. Au dessus de 4000 m d'altitude, le peu qui passe est
dangereux pour notre peau et surtout nos yeux en présence de
neige.
L'infime partie qui arrive à filtrer jusqu'au sol aux environs de midi, le
moment ou la couche d'air à traverser est la plus faible, est chez
nous tellement faible qu'il a été dit que notre oeil ne voit pas
l'ultraviolet, cela est faux, nous n'en voyons pas parce qu'il n'y
en a pas, nous voyons très bien les substances capables de refléter
les UV, lorsqu'elles sont éclairées par une source artificielle de
lumière ultraviolette, comme nous voyons en vert les substances
capables de refléter la lumière verte contenue dans le rayonnement
visible.
Les UV venant du soleil sont arrêtés par la couche d'ozone et par
les couches denses de l'atmosphère, heureusement, car ils
empêcheraient la vie sur Terre. Notre oeil les voit pendant très peu
de temps car il est blessé par ces rayonnements qui peuvent rendre
aveugle de façon irréversible, en quelques minutes sans protection
spéciale (verres filtrants), s'ils sont éclairés par une source artificielle
d'UV et le seraient davantage avec les UV solaires produits par des
températures que nous ne pouvons atteindre sur terre (qq. millions
de °c).
Le rayonnement UV est fortement actinique, il provoque des
transformations chimiques, surtout dans les matières organiques qui
sont dégradées, parfois en quelques secondes si elles y sont
exposées, c'est pourquoi il est utilisé comme rayonnement
antigermicide, il détruit les germes des loques et de noséma apis,
d'ou son utilisation possible pour la désinfection des ruches, mais ils
sont très très dangereux à manipuler.
Les couleurs visibles par l'oeil humain sous éclairage solaire à
basse altitude, sont constituées des rayonnements suivant :
Le violet de 0,380 à 0,424 µm
Le bleu de 0,424 à 0,491
Le vert de 0,491 à 0,575
Le jaune de 0,575 à 0,585
L' orange de 0,585 à 0,647
Le rouge de 0,647 à 0,760

7. Dans le spectre de la lumière solaire il n'y a pas de transition nette
entre les couleurs mais un véritable fondu enchaîné pour passer de
l'une à l'autre.
Vient ensuite une autre partie du spectre solaire non visible, l'Infra-
Rouge qui s'étale de 0,760 à 400 µm. Ce sont des rayons
chauffants, nous les ressentons très bien en prenant un bain de
soleil mais nous notre oeil ne les voit pas.
La lumière visible est une infime portion du rayonnement que le soleil émet,
elle est représentée par un trait, situé entre l'infrarouge (IR de 4.000.000 à
7.600Å) et l'ultraviolet (UV de 3800 et 100Å) Å est le symbole de l'angstroem
qui vaut 10 -8 cm = 1 cent millionième de cm, ou en unité actuelle 0.1µm ( µm
= micromètre).
L'abeille distingue moins de couleurs que nous, contrairement à ce
qui est souvent affirmé, elle n'est pas "aveugle au rouge" mais elle
ne fait pas la différence entre le rouge et le noir pour elle c'est une
seule et même couleur.
Elle ne risque pas de confondre sa ruche avec une autre si elle est
peinte en rouge puisque généralement on ne peint jamais les ruches
en noir parce qu'il capte trop les infra-rouges qui en été, font
s'échauffer la ruche au point de la rendre inhabitable par les
abeilles, elle ne confondra pas non plus, entre sa ruche noire et une
autre rouge, les professionnels ont des centaines de ruches, toutes
de la même couleur.
Indice de réfraction
Lorsqu'un rayon lumineux traverse obliquement l'interface d'un
milieu transparent à un autre, sa direction est déviée.
Cette déviation varie suivant la nature des substances traversées.
Cette propriété est facilement mise en évidence en plongeant un
bâton obliquement dans l'eau, elle a été mise à profit pour
déterminer la nature ou la composition de différentes matières, dont
le miel liquide, pour déterminer rapidement sa teneur en eau.

8. La valeur de l'indice de réfraction du miel liquide et des nectars (à
20°c), en fonction de la quantité d'eau, est donnée dans la table
jointe aux notes.
A l'usage des apiculteurs, des réfractomètres de poche sont gradués
directement en % d'eau ou de sucre, ils ne permettent pas de
mesurer la concentration des nectars.
Solubilité
On appelle solubilité, la quantité maximale de substance (en poids)
que l'on peut dissoudre dans un poids défini de solvant,
généralement 100 g à une température déterminée.
Lorsque l'on dissout une cuillerée de sucre dans un verre d'eau, il se
dissout rapidement, si l'on ajoute plusieurs fois une cuillerée de
sucre, on s'aperçoit que la nouvelle cuillerée de sucre se dissout de
plus en plus lentement et même finit par ne plus se dissoudre parce
que l'on a dépassé la limite de solubilité du sucre dans l'eau, on dit
que la solution est saturée.
Par contre si l'on chauffe la solution sucrée on s'aperçoit que l'excès
de sucre se dissout et même une nouvelle quantité ajoutée, la
solubilité du sucre est plus grande à chaud qu'à froid. Si l'on refroidit
la solution, du sucre va se déposer au fond du verre sous forme de
cristaux, mais sous certaines conditions il arrive que l'excès de
sucre ne cristallise pas, on obtient ce que l'on appelle une solution
sursaturée, c'est un état instable qui va tendre à rejeter sous forme
de cristaux la partie dissoute en excès.
Le miel liquide est une solution sursaturée parfois difficile à faire
cristalliser, la viscosité du sirop en est la cause, le mouvement
moléculaire est trop faible pour que les molécules de sucres
puissent former les micelles, qui sont des assemblages "caténaires"
(filiformes), l'amorce des cristaux. La cause principale de la lenteur à
cristalliser est souvent la température, généralement trop basse ce
qui augmente fortement la viscosité, capable d'empêcher la
cristallisation.
C'est le cas du miel qui reste liquide malgré qu'il contient du sucre
en excès et qui petit à petit le rejette sous forme de cristaux. On
donne souvent la température de 14°c pour que le miel cristallise,
c'est faux, il faut au moins 25°c pour que la cristallisation démarre

9. vite. En fin de cristallisation refroidir et il reste une phase liquide
appelée eutectique.
TENEUR EN SUCRE DES SOLUTIONS SATUREES DE SACCHAROSE
Temp.
°c
%
sucre
Temp.
°c
% sucre
0 64,19 30 68,75
5 64,87 35 69,59
10 65,65 40 70,43
15 66,39 45 71,33
20 67,17 50 72,25
25 67,92 60 74,18
Les sirops qui contiennent moins de 550 ml d'eau par kg de sucre
(±65%) risquent de laisser cristalliser une petite partie du sucre s'ils
sont utilisés en fin de saison, par temps froid, c'est à dire si l'on
nourrit trop tard.
Par bon temps (fin août) la meilleure composition est de 500 ml
d'eau par kilogramme de sucre, il est prudent de couvrir le
nourrisseur pour éviter le refroidissement la nuit.
Application à l'apiculture: Il ne faut pas alimenter les nourrisseurs
avec des sirops plus concentrés que 66 % en août ou que 65 % en
septembre car le refroidissement nocturne ferait cristalliser un peu
de sucre dans les nourrisseurs ce qui pourrait obstruer la fente
d'alimentation mais aussi pour une autre raison que nous allons voir
ci-dessous.
La viscosité
Le sirop de nourrissement est comme on dit couramment, assez
poisseux, il serait plus scientifique de dire visqueux.
La viscosité est l'état d'un fluide (liquide ou gaz) dont les molécules
sont plus ou moins accolées ou associées ce qui ralentit leur
mobilité, plus elles sont "liées", moins elles se meuvent et plus le
fluide devient "pâteux".

10. La viscosité se modifie très fort avec la température, en effet nous
avons vu dans un chapitre précédent que la chaleur c'est du
mouvement moléculaire, donc si les molécules se déplacent plus, le
fluide devient plus fluide, la viscosité diminue.
Le miel sera donc moins difficile à battre s'il est plus chaud, les
bulles d'air incorporées lors de l'extraction remonteront plus
facilement. Attention, ne pas surchauffer le miel, il va au delà de
40°c, commencer à se former de l'hydroxyméthylfurfural en
abréviation H.M.F. , un produit toxique peu souhaitable dans un bon
miel, celui que nos abeilles nous façonnent à partir du nectar des
fleurs.
En ce qui concerne le sirop de nourrissement, il faut aussi tenir
compte de la viscosité en fonction de la température, lorsque l'on
nourrit trop tard, il fait très froid, le sirop devient trop visqueux et les
abeilles sont incapables de l'aspirer, le canal de passage est
tellement fin qu'il faudrait une force de succion que l'abeille ne peut
fournir, c'est pourquoi il est recommandé de ne pas donner de
nourriture liquide en hiver, il vaut mieux leur donner de la nourriture
solide, elle vont la dissoudre avec l'eau de condensation qui se
trouve dans la ruche.
La décantation
La décantation est la première opération qui s'effectue dans le maturateur,
elle sert à débuller le miel, c'est à dire laisser remonter toutes les bulles d'air
incorporées dans le miel lors de la centrifugation dans l'extracteur, mais aussi
les petits débris de cire, patte d'abeilles, .... qui viennent surnager sur le miel
dans le maturateur, la aussi le problème de viscosité à son importance, si le
miel est trop froid, seules les bulles les plus grosses remontent de même que
les débris de cires et autres impuretés naturelles, par contre, les microbulles
ne remontent pas, leur force ascensionnelle n'est pas suffisante pour vaincre
le freinage dû à la viscosité.
Il faut tenir le miel à environ 25, 30°c pendant quelques jours pour
qu'il se débarrasse des microbulles, si elles restent elles finiront
après un temps plus ou moins long par remonter en surface pour
former un film blanc mat, car il ne faut pas oublier que le miel
cristallisé, même très dur, contient encore beaucoup d'eutectique
liquide et que les bulles arriveront à cheminer entre les cristaux pour
arriver en surface.

11. La cristallisation du miel
Nous avons parlé de solubilité, 100 ml d’eau peut dissoudre 238 g de sucre à
40°c, et seulement 204 à 20°c, pour le miel c'est différent, ils y a plusieurs
sortes de sucres de solubilité différente.
Le miel à l’extraction est généralement liquide mais il contient plus de
sucre que ce qu’il est possible de solubiliser à cette température, il est
en solution sursaturée, après un certain temps à 25°c, appelé temps
d’induction, il va se former des chaînes de molécules de sucre, appelées
micelles, plus proche des colloïdes que des cristaux, lorsque la
cristallisation est presque terminée laisser descendre la température à
l'ambiance de la salle de mise en pots.
Sur ces fils ténus un début de cristallisation va s’opérer, pour avoir des
gros cristaux il faut laisser le miel au repos, mais pour en avoir des petits
il faut agiter souvent, pour briser et disperser les micelles dans toute la
masse, la cristallisation est maintenant entamée, la partie liquide n’est
pas de l’eau mais une solution sucrée appelée eutectique, qui s'épaissit
de plus en plus et sert de plastifiant permettant de rendre le miel
onctueux, sauf en cas de rochage.
Le rochage
Les cristaux au fur et à mesure de leur formation vont arriver à se
toucher, et un nouveau phénomène va s’amorcer, les cristaux vont
commencer à se souder entre eux, on appelle cela le rochage, pour
obtenir un miel tartinable, il faut continuer à battre le miel, au moins
trois fois par jour jusqu’à fin de cristallisation pour éviter la prise en
bloc, le rochage.