La question n’est pas vraiment la préposition elle-même car le même choix cornélien se pose pour sans comme pour avec.  Comme on n’entend pas la différence, on dit qu’on peut accorder à l’écrit « selon l’intention » : le singulier évoque la matière (du sucre), le pluriel les morceaux (des sucres). On voit donc aussi bien avec sucre  ou avec sucres et de la même manière sans sucre ou sans sucres.
Il en va de même avec toutes les tournures de ce type.