Aurélie 26/04/12
 

 

   La fermentation alcoolique du glucose.




En 1801, J A Chaptal écrit: " le principe sucré existe dans le moût et en fait l'un des principaux caractère, il disparaît par la fermentation et est remplacé par l'alcool qui caractérise essentiellement le vin." Le sucre mentionné est du glucose contenu dans le jus de raisin, de formule brute C6H12O6 qui, sous l'action des levures de la peau de raisin, se transforme en éthanol. Cette réaction dite fermentation alcoolique, produit également du dioxyde de carbone.


Représenter la formule topologique de l'éthanol de formule brute C2H6O.

Quelle est la classe de l'éthanol ?
L'éthanol est un alcool primaire.
Ecrire l'équation de la réaction de formation de l'éthanol lors de la fermentation alcoolique du glucose.
C6H12O6 ---> 2C2H6O + 2CO2(g)

Plus loin Chaptal précise " Comme le but et l'effet de la fermentation spiritueuse se réduisent à produire de l'alcool, en décomposant le principe sucré, il s'ensuit que la formation de l'un est toujours en proportion de la destruction de l'autre [...] c'est pour cela qu'on augmente à volonté la quantité d'alcool, en ajoutant du sucre au moût qui paraît en manquer".  Cette méthode d'ajout de sucre a gardé son nom, la chaptalisation ; elle est utilisé depuis la fin du XVIIIe siècle.
Le sucre utilisé pour la chaptalisation est le saccharose de formule de brute C12H22O11. L’équation de la réaction de transformation du saccharose en éthanol s’écrit :
C12H22O11 + H2O --->  4 C2H6O + 4 CO2 (2)
On appelle degré alcoolique d’un vin d°, le volume V (exprimé en mL) d'éthanol pur présent dans 100 mL de ce vin. Par exemple, lorsque d° = 7, cela veut dire que dans 100 mL de vin, il y a 7 mL d’éthanol pur.
On s’intéresse à la quantité de saccharose à ajouter pour augmenter le degré alcoolique d’un vin.
Données :
Masse volumique de l’éthanol r = 0,79 g.mL-1 ;
Masses molaires moléculaires : M(éthanol) = 46 g/mol ; M(saccharose) = 342 g/mol ; M(glucose) = 180 g/mol.  
  En considérant la fermentation alcoolique à partir du saccharose comme une réaction totale, quelle est la relation liant la quantité de matière de saccharose initiale notée nsaccharose à la quantité de matière finale d’éthanol obtenue notée néthanol ?  
les nombres stoechiométriques de (2) condusent à : néthanol = 4 nsaccharose.
Montrer que la quantité de matière d’éthanol correspondant à l’augmentation d’un degré alcoolique d’un litre de vin est égale à 1,7×10-1 mol. En déduire la masse théorique de saccharose correspondante.
Un degré alcoolique correspond à  1 mL d'éthanol dans 100 mL de vin soit 10 mL d'éthanol dans 1 L de vin.
Soit en masse : 10*0,79 = 7,9 g ou 7,9 / M(étanol) = 7,9 / 46 = 0,171174 ~0,17 mol.
nsaccahrose =0,171174 / 4 = 0,04293 mol
msaccahrose = nsaccahrose M(saccharose) =  0,04293 * 342 =14,7 ~15 g.


.



  Peut-on chaptaliser le muscadet ?
Dans l’appellation muscadet, la chaptalisation est autorisée si la teneur en glucose du moût est inférieure à 161 g.L-1. Pour savoir s’il est possible légalement d’ajouter du saccharose dans le moût de ce vin, il est nécessaire de doser le glucose qu’il contient. 
Principe du dosage : On oxyde, à chaud et en milieu basique, le glucose par l'acide 3,5-dinitrosalycilique (DNS), espèce chimique incolore. Cette réaction produit l'acide 3-amino-5-nitrosalicylique qui est un composé rouge. Une fois la réaction avec le DNS terminée, l’acide 3-amino-5-nitrosalicylique formé est dosé par spectrophotométrie visible. Cette réaction étant totale et le DNS étant en excès, la quantité d’acide formé est proportionnelle à la quantité de glucose oxydé.
Protocole du dosage :
Étape 1 : à partir d’une solution mère de glucose de concentration molaire Cglucose = 1,0×10-2 mol.L-1 et d’une solution contenant le DNS, un groupe d’élèves prépare cinq solutions dont ils mesurent les absorbances, une fois la réaction d’oxydation achevée. Les volumes utilisés pour préparer ces solutions et les valeurs des absorbances mesurées sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
Solution
1
2
3
4
5
Volume de la solution mère ( mL)
0
0,30
0,60
0,90
1,20
Volume du réactif contenant le DNS( mL)
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
Volume d'eau distillée ( mL)
3,0
2,7
2,4
2,1
1,8
Absorbance A
0
0,25
0,51
0,74
1,1
Étape 2 : le groupe d’élèves prépare une solution X à partir d’une solution de moût du raisin Muscadet que l’on a dilué 50 fois. Les volumes utilisés pour préparer cette solution et la valeur de l’absorbance mesurée sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
Solution
X
Volume du moût de raisin dilué ( mL)
0,40
Volume du réactif contenant le DNS
2,0
Volume d'eau utilisé ( mL)
2,6
Absorbance
0,67
.









Exploitation :
  Pourquoi a-t-on dilué le moût avant de préparer la solution X ?
Le moût de raisin est trop concentré : l'absorbance de la solution X doit appartenir à la gamme étalon ( échelle de teintes ).
 
Est-il possible de rajouter du saccharose dans le moût du raisin de Muscadet dans le respect de la règlementation ?
On attend pour cette question l’explicitation détaillée du raisonnement, les calculs et une conclusion.

Solution
1
2
3
4
5
Concentration en glucose ( mmol/L) : C = Cglucose * volume solution mère / 5
0
0,01 *0,30 / 5 =6,0 10-4 mol/L = 0,60 mmol/L
1,2
1,8
2,4

Quantité de matière en glucose : 5 10-3 * C = 5 10-3 *1,6 10-3 = 8,0 10-6 mol
Tenir compte de la dilution :
8,0 10-6 *50 =4,0 10-4 mol.
Concentration molaire du glucose dans le vin :
4,0 10-4 / (0,4 10-3 )=1,0 mol/L
Titre massique en glucose du vin : 1,0 *Mglucose = 1,0 *180 = 1,8 102 g/L.
Cette valeur est supérieure à 161 g/L, on ne peut donc pas ajouter de sucre dans le vin.








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