CHAPITRE XXXI

produits principaux de la fermentation alcoolique

Les deux produits les plus importants de la fermentation alcoolique sont, comme on sait, l’alcool et l’acide carbonique. Nous avons vu comment Lavoisier avait cherché à en apprécier les proportions relatives. Bien qu’il ait tiré de ses résultats des conclusions exactes, nous avons vu que ces résultats eux-mêmes étaient entachés d’assez grandes erreurs, qui auraient certainement réclamé une révision et des expériences nouvelles, si elles avaient existé au même degré dans une autre question. Mais ici, l’équation fameuse

CisHiaQia = 2C*IP02 + 4CO*,

fournie par l’analyse organique seule, cadrait si bien avec les conclusions de Lavoisier, que personne n’avait songé à regarder de près à la seule expérience qu’on pût invoquer, pour démontrer qu’elle pouvait s’appliquer à la fermentation alcoolique.

L’idée avec laquelle M. Pasteur avait abordé cette étude ne lui permettait plus de se contenter de ces données approximatives. Le dosage exact de l’acide carbonique et de l’alcool provenant d’une fermentation était une des nécessités de la nouvelle théorie, et, comme nous le verrons, un critérium de sa justesse.

Bosage de l’aeide cai*bonic|ue. — D’ahord, l’acide carbonique qui se dégage est-il pur? Lavoisier avait déjà vu qu’il était parfaitement absorbable par la potasse, mais il avait opéré sur un volume de gaz trop faible pour que ses résultats fussent bien concluants. Ramené à l'étude de cette question par les nécessités de son travail, M. Pasteur pensa à étudier Tacidc carbonique qui se dégage en grand dans les fermentations industrielles. Il s’est servi pour cela de 1 appareil, flg. 6G, composé d’un entonnoir renversé qu’on enfonce dans la cuve de fermentation, et qui conduit le gaz qu’il recueille au sommet d’un ballon, de litre à d litre, rempli d’une solution très concentrée de potasse caustique. Le flacon du bas sert à recevoir la potasse du ballon pendant l’arrivée des bulles d acide carbonique, dont la dissolution n’est pas immédiate. Le robinet est fermé au commencement de l’opération, alors que la potasse remplit tout lé

tube de verre jusqu’à l’orifice. De son côté, l’entonnoir et le tube de caoutchouc dont il est muni sont remplis du liquide fermentant, et c’est seulement alors que l’on adapte le caoutchouc au robinet. Les gaz se réunissent en haut du ballon et sont absorbés. Le poids d’acide carbonique est déterminé très exactement par la différence de poids de tout l’appareil avant et après l’expérience. Quant aux gaz non absorbables, qu’on trouve dans le ballon, on les mesure et on les étudie comme à l’ordinaire.

Fig. 66.

En opérant ainsi, M. Pasteur a trouvé que les gaz de ces fermentations industrielles, accomplies en présence des sels ammoniacaux présents dans les liqueurs, ne contenaient pas plus de environ de leur volume

d’azote. 60 à 70 litres de gaz laissent un résidu de 7 a 8 centimètres cubes non absorbables par la potasse, et provenant sans doute de l’air primitivement dissous dans les liquides.

On doit donc admettre que le gaz de la fermentation alcoolique est de l’acide carbonique pur, sans mélange sensible de gaz étrangers.

Ce premier point une fois constaté, il fallait doser l’acide carbonique provenant d’un poids déterminé de sucre.

Bien plus qu’on ne serait disposé à le croire, ce dosage rigoureux est difficile. M. Pasteur a essayé bien des méthodes : une seule a réussi, c'est celle qui consiste à faire fermenter le sucre dans un vase jaugé, primitivement plein de mercure, où l’on introduit successivement les matériaux de la fermentation. Malheureusement elle exige que l’on opère sur un poids de sucre assez minime, par la difficulté de manier sur le mercure des vases d’une grande capacité. Ceux dont M. Pasteur s’est servi n’avaient qu’un volume de 350 à 450 centimètres cubes, le col compris, et ne pouvaient guère recevoir que 1 gramme à l'',5 de sucre. Les nouveaux appareils, dont la science s’est enrichie depuis le travail de M. Pasteur, permettent des essais plus en grand. On peut, en adaptant la

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tubulure de dégagement du gaz d’un flacon à fermentation à une pompe de Sprengel ou une machine pneumatique à mercure, recueillir au fur et à mesure qu’il se dégage, et faire passer dans des vases jaugés, tout le gaz de la fermentation. On peut faire le vide aussitôt après l’ensemencement. On peut aussi laisser le flacon rempli d’air, si on le juge convenable, et mesurer l’acide carbonique dégagé, par le volume du gaz absorbable par la potasse. Alafln de l’opération seulement, on fait le vide pour recueillir tout l’acide carbonique resté dissous dans le liquide. On peut ainsi séparer, conduire dans un ou plusieurs vases gradués, dans les conditions des mesures de gaz ordinaires, ou faire passer^ dans des tubes à absorption tout le gaz acide carbonique provenant d’une fermentation accomplie sur des quantités théoriquement quelconques de sucre et de levure. Je n’insiste pas sur les précautions à prendre en pareil cas, elles sont du domaine delà chimie générale.

Je n’insiste pas davantage sur les moyens de doser l’alcool présent dans la liqueur. Je me bornerai à remarquer que quand on veut l’obtenir en entier, il y a deux précautions à prendre : la première, c’est de disposer à la suite du vase, dans lequel se fait la fermentation, un ou deux flacons laveurs maintenus dans de l’eau très froide, de façon à arrêter autant que possible les petites quantités de vapeur alcoolique entraînées par le courant de gaz ; la seconde, c’est, quand on distille, de pousser la distillation au moins jusqu’aux ^ et de ne pas s’arrêter,

comme on le fait trop souvent, au tiers ou à la moitié du liquide. Je me suis assuré que l’on perd, en agissant ainsi, une trace d’alcool, qui est négligeable dans la pratique, mais qui, dans la balance de la réaction, pèse d’un certain poids, parce qu’elle correspond a une quantité double de sucre.

II est bon aussi, comme l’a recommandé M. Maumené, de saturer le liquide qu’on distille, de façon à éviter le passage dans le récipient d’une petite portion des acides volatils dont nous verrons que la fermentation s’accompagne nécessairement.

Quant au dosage de l’alcool dans le liquide distillé, il faut le faire par une mesure de densité, et pour cela laisser l’alcool aussi concentré que possible. Les alcoomètres sont toujours incertains et très souvent infidèles. Leurs indications dépendent, dans une trop large mesure, du mode de graduation qui est presque toujours défectueux, et surtout de la tension superficielle du liquide qui, dans les degrés inférieurs de l’échelle, peut conduire à des erreurs notables que le procédé par la mesure des densités évite totalement.

' L’alcool et l’acide carbonique, en leur qualité de produits volatils, sont généralement faciles à reconnaître et à doser. Il n’en est pas de même de deux autres produits dont il nous reste à parler, et que M. Pasteur a découverts dans tous les liquides fermentés, la glycérine et l’acide succinique.

La présence de l’acide succinique avait été constatée avant lui, dans les liquides fermentés, par le docteur Schmidt, de Dorpat; mais comme ce savant ne s était pas préoccupé de la pureté de la levure, et par suite de celle de la fermentation, cette constatation perd de son intérêt. M. Pasteur a prouvé que ces deux corps étaient des produits nécessaires de la fermentation alcoolique, qu’on pouvait dans certaines circonstances les obtenir en poids supérieur au poids

de la levure employée, et qu’on devait par conséquent les considérer, non comme des produits d’excrétion de la levure, mais comme des produits normaux au même titre que l’alcool et l’acide carbonique. Leur poids n’est d’ailleurs pas négligeable : nous verrons que le poids de la glycérine varie entre 3,2 et 3,fi p. 100 du poids du sucre. Il est donc important d’avoir un moyen de les reconnaître et de les doser.

Je donne presque textuellement ici celui qui a été employé par M. Pasteur dans ses recherches sur la fermentation alcoolique, et qui embrasse l’étude de la totalité du liquide de fermentation. Nous y trouverons certains faits qui nous seront utiles plus tard.

ilnalyse du liquide fermenté. — Le liquide fermenté est filtré sur un filtre dont la tare a été faite avec un autre filtre de même papier. Après dessiccation à 100 degrés, une pesée donne le poids, à l’état sec, du dépôt de levure qui s’est rassemblé peu à peu au fond du vase où s’est opérée la fermentation.

Le liquide filtré est soumis à une évaporation très lente dont je donnerai à peu près la mesure en disant qu’il faut douze à vingt heures pour évaporer 1 demi-litre d’eau. Lorsqu’il reste environ 10 a 20 centimètres cubes de liquide, on achève l’évaporation dans le vide sec.

Si l’évaporation est plus rapide et se termine à feu nu, on perd infailliblement une quantité très sensible d’acide succinique et de glycérine. Après vingt-quatre heures de vide sec, le résidu sirupeux delà capsule est traité, ’a diverses reprises, par un mélange d’alcool et d’éther, formé de 1 partie d’alcool à 90 ou 92", et de 1 partie et demie d’éther rectifié. Pour plus de sûreté, on jette chaque portion de ce mélange éthéré sur un filtre, bien que généralement le résidu insoluble reste en une masse plastique au fond de la capsule; mais, à mesure que les lavages se répètent, le résidu, perdant son eau de plus en plus, devient dur et quelquefois se divise en grumeaux, ce qui peut souiller le liquide de lavage de matières solides en suspension. Quoi que l’on fasse, le résidu insoluble offre une très faible réaction acide au papier de tournesol bleu. C’est sa nature. Après sept ou huit lavages, il n’y reste plus d’acide succinique ni de glycérine.

Nous reviendrons sur la composition de ce résidu insoluble dans le mélange alcoolique éthéré. Disons seulement ici que, pour en déterminer le poids total, il suffit de le reprendre par l’eau et de l’évaporer dans une capsule tarée, d’abord au bain-marie, puis dans l’étuve à eau, à 100 degrés, jusqu’à ce que son poids soit invariable.

Occupons-nous maintenant du liquide alcoolique éthéré. Le flacon même où on l’a recueilli est placé dans un bain-marie tiède pour chasser la plus grande partie de l’éther. On peut alors, en ajoutant de l’eau, évaporer dans une capsule de porcelaine, sans craindre que le grimpement du liquide éthéré donne lieu à des pertes. Cette évaporation doit se faire également à un feu très doux et se terminer dans le vide sec.

Alors on ajoute de l’eau de chaux pure bien limpide jusqu’à neutralité aussi exacte qu’il est possible de l’atteindre. On évapore de nouveau avec les mêmes précautions, et on reprend le résidu par le mélange alcooliq,ue éthéré, qui ne dissout que la glycérine.

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Le succinate de chaux reste à l’état cristallin, souillé d’une petite quantité de matière extractive ou d’un sel de chaux a acide incristallisable. Il est facile de débarrasser le succinate de chaux de cette impureté en le faisant digérer, dans la capsule même où il se trouve, avec de l’alcool à 80% durant vingt-quatre heures; l'alcool dissout les matières étrangères et laisse intact, cristallisé, presque incolore, le succinate de chaux, qui peut être regardé alors comme suffisamment pur. Recueilli ensuite sur un filtre taré, il est desséché et pesé.

Quant à la glycérine, elle est également pesée après évaporation très lente, dans une capsule tarée, du liquide alcoolique qui la tient en dissolution. Cette évaporation s’achève encore dans le vide sec, où la glycérine ne doit être maintenue que deux ou trois jours, car elle y diminue de poids, môme à la température ordinaire, lorsqu’elle est privée d’eau.

On obtient ainsi toute la glycérine du liquide fermenté sans perte sensible, et elle peut être regardée comme pure si elle provient d’un liquide fermenté sous l’influence d’une quantité suffisante et non exagérée de levure de bière. Lorsque l’on emploie trop de levure, beaucoup plus qu’il n’en faut pour la proportion de sucre mise en expérience, la pureté de la glycérine s’en ressent, parce que la levure renferme une très petite quantité de principes qui sont solubles dans le mélange d’alcool et d’éther. La saveur de la glycérine en avertit bien vite. Il faut extrêmement peu de ces produits étrangers pour lui donner une saveur amère et piquante. Elle doit également se dissoudre sans résidu dans l’alcool absolu ou dans un mélange d’alcool et d’éther. Je le répète, l’impureté ne provient que des matières dont je viens de parler, et on est en quelque sorte maître de les diminuer autant que l’on veut, et dans tous les cas de les doser à part pour les défalquer du poids total de glycérine obtenue. La fermentation ne donne par elle-même aucun produit qui puisse altérer la pureté de la glycérine extraite comme je viens de le dire.

Procédés €le WI. ITIacagno. — Quand il s’agit non plus d’un liquide de fermentation, mais d’un vin où il faut rechercher la glycérine et l’acide succinique, le procédé précédent fournit toujours de la glycérine assez impure, mélangée de matière colorante, de glucose, et d’acides remis en liberté pendant l’évaporation, malgré la saturation par la chaux à laquelle on a dù soumettre le vin avant de commencer. Dans ce cas, le procédé imaginé par M. Macagno donne de meilleurs résultats.

On mélange à un demi-litre de vin 10 ou IS grammes d’oxyde de plomb récemment précipité. En remuant le tout à chaud, on obtient un précipité gris très abondant, et, en filtrant, on a un liquide très limpide contenant la glycérine, le glucose, quelques sels solubles de plomb, et toutes les bases solubles, primitivement combinées aux acides du vin, et que l’oxyde de plomb a séparées. On évapore ce liquide au bain-marie et on mélange le résidu avec de l’oxyde de plomb hydraté en suspension dans l’alcool. L’oxyde de plomb sature les acides libres qui se sont encore formés pendant l’opération, et si on le laisse en contact un temps suffisant, il forme avec le glucose un composé insoluble. L alcool, de son côté, dissout la glycérine. On filtre, on traite la liqueur filtrée par un courant d’acide carbonique, qui précipite le plomb en excès, et trans-

forme la potasse, mise en liberté par l’oxyde de plomb, en carbonate de potasse insoluble dans l’alcool. Le liquide filtré, évaporé au bain-marie, abandonne la glycérine pure.

La seule cause d’erreur de ce procédé est l’acide acétique ordinairement contenu dans les vins, qui passe à l’état d’acétate de plomb. Ce corps se retrouve à la fin de l’opération dans la glycérine. Pour éviter cette cause d’erreur, M. Macagno recommande d’éliminer l’acide acétique en réduisant à un tiers de litre le demi-litre de vin employé; mais nous savons qu’on n’élimine ainsi qu’une très petite partie de l’acide acétique. Le procédé n’est donc pas encoït ' parfait, mais tel qu’il est, il donne des résultats supérieurs aux autres. |

Pour la recherche de l’acide succinique, d’après M. Macagno, on reprend le précipité gris qui s’est formé dans l’opération précédente, quand on a traité le vin par la quantité d’oxyde de plomb nécessaire pour y faire disparaître toute trace de couleur. Seulement comme tous les vins renferment du tannin qui passe dans ce précipité à l’état de tannate de plomb et qui gênerait pour le dosage de l’acide succinique, il faut, quand on veut doser ce corps en même temps que la glycérine, traiter tout d’abord le vin par de la gélatine ou de la peau fraîche en quantité suffisante pour en éliminer tout le tannin. C’est ensuite, et sur ce vin filtré, qu’on ajoute l’oxyde de plomb récemment précipité. On sépare le précipité, on le fait bouillir longtemps dans de l’eau additionnée de 10 p. 100 de nitrate d'ammoniaque, qui dissout plus facilement le succinate de plomb; on filtre de nouveau, et on fait passer dans le liquide un courant d’acide sulfhydrique. Le liquide filtré contient en liberté les acides fixes du vin et en particulier l’acide succinique. On le chauffe pour chasser l’acide sulfhydrique en excès, on le concentre au volume de 100 centimètres cubes environ, on le neutralise par l’ammoniaque, on le fait bouillir pour chasser l’ammoniaque en excès et on ajoute quelques gouttes de perchlorure de fer tenu en contact avec du sesquioxyde de fer, pour être bien assuré de l’absence de l’acide chlorhydrique libre. Le succinate de fer qui se forme est recueilli, lavé et calciné. Le poids de sesquioxyde restant, multiplié par le facteur 1,978, donne le poids de l’acide succinique.

BIBLIOGR APH

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H. Raïnadd. — Sur le dosage de la glycérine dans les vins. Bull, de ta Soc, chim,, t. XXXllI,

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