DES MATIERES ALCOOLISA BLES

Glucose ordinaire, ou sucre de raisin, sucre de miel, sucre de diabète;

Lévulose, ou glucose de fruits;

Sucre interverti, mélange de glucose et de lévulose provenant de l’action des acides sur le sucre ;

Glucose inactif, ou sucre neutre ou parasaccharose ;

Galactose, ou glucose de lait.

Ces différents glucoses jouissent tous de la propriété de fermenter directement en présence de la levûre de bière, et de précipiter à l’état d’oxyde le cuivre contenu dans une solution alcaline d’un tartrate alcalin et de sulfate de ce métal. Leurs propriétés optiques ont été décrites dans l’article Sucrerie, ainsi que plusieurs de leurs propriétés chimiques.

Le plus intéressant de ces glucoses est le premier, le glucose ordinaire, dont la préparation en grand est une branche de l’industrie qui se rattache directement à l’agriculture, comme nous allons le voir, puisqu’il dérive de la fécule de pomme de terre.

Le lévulose s’obtient de la même manière que le glucose en opérant sur l’inuline ou fécule de dahlia, de topinambour, etc. Il s’obtient aussi mélangé de son poids de glucose dans l’inversion du sucre de canne par les acides, ce qui lui fait jouer un grand rôle en distillerie, sous le nom de sucre interverti.

Le glucose inactif, ou sucre neutre, n’est autre que du sucre interverti dans des conditions spéciales, et telles que les pouvoirs rotatoires du glucose et du lévulose qu’il contient se neutralisent. On le rencontre en abondance dans les mélasses de canne.

Le galactose provient de l’action des acides sur le sucre de lait. Il ne nous occupera pas dans cet article, mais c’est grâce à lui que le lait peut fermenter et donner la boisson des Tartares que l’on nomme Koumis.

Tels sont les différents glucoses. Nous ne les distinguerons pas dans la pratique industrielle de la distillation, puisqu’à ce point de vue leurs propriétés sont les mêmes ; mais nous les appellerons sous le nom générique de glucose, se rapportant indistinctement à l’une quelconque des espèces précédentes.

Les substances suivantes se transforment en glucose avant de pouvoir fermenter.

Sucre. — Le sucre proprement dit a pour formule C12 H11 O11 ; c’est celui que contiennent la canne et la betterave. On le rencontre aussi dans les carottes, les navets, les panais, etc., dans les potirons, melons, pastèques et autres fruits du même genre. Le sucre est donc extrêmement répandu dans la nature. Nous avons étudié dans l’article Sucrerie ses propriétés et son mode de dosage. Parmi les substances que l’on soumet à la fermentation pour fabriquer de l’alcool, la mélasse contient 50 pour 100 de sucre en moyenne. On rencontre trois espèces de mélasse : la mélasse de fabrique de sucre de canne, celle des raffineries, et enfin la mélasse des fabriques de sucre de betterave. Les dernières seules entrent entièrement dans les fabriques d’alcool, les autres à cause de leur bon goût trouvent acquéreur pour la consommation directe, ou bien, dans les colonies, pour la fabrication des liqueurs appelées rhum et tafia, fabrication qui se fait rarement en grand. Les mélasses de betterave sont, de plus, beaucoup plus chargées que les autres en matières salines.

Quand on veut faire fermenter le sucre, on doit l’intervertir, c’est-à-dire le transformer en glucose. La réaction s’écrit ainsi :

2 C12 H11 Ou + 2 IIO = 2 C12 II12 O12

Mais l’un des deux équivalents de glucose est du glucose proprement dit et l’autre du lévulose. Les modes d’inversion du sucre sont nombreux. Les subs-

PROPRIETES DE L’ALCOOL.

tances minérales acides et la plupart des acides végétaux intervertissent le sucre à froid, mais beaucoup plus vite à chaud; l’ébullition seule d’une solution sucrée produit le même elfet, et d’autant plus vite que la pression qu’elle supporte est plus élevée; les ferments eux-mêmes produisent l’inversion du sucre. En un mot, sitôt que le sucre est en solution, c’est-à-dire en présence de l’eau, mille causes concourent à son hydratation chimique, c’est-à-dire à son inversion, ce qui est très-redoutable en sucrerie et qui fait des matières sucrées une source d’alcool facilement exploitable.

Matières amylacées. — La matière amylacée est des plus répandues dans la nature végétale. Elle constitue la fécule des pommes de terre, l 'amidon des céréales, ainsi que toutes les substances alimentaires connues sous le nom de tapioca, d’arrowroot, de sagou, de manioc, elc. Sa formule est G12 II10 O10.

A côté de ces substances, nous mettrons ïinuline ou amidon de la chicorée, du pyrèthre, des bulbes de colchique, des tubercules de dahlia et du topinambour, la lichènine qui est contenue dans les cellules du lichen et de certaines mousses; et enfin nous ferons remarquer que les gommes telles que la gomme adragante, et les mucilages comme ceux que donnent la graine de lin, le coing, la guimauve, etc., pourraient être assimilés en distillerie aux matières amylacées; car, comme elles, sous l’action des acides, elles se transforment en glucose.

La matière amylacée est sécrétée par un grand nombre de plantes; on la rencontre à l’état de globules microscopiques à structure organique, de formes variables et nombreuses, mais particulières et constantes pour chaque espèce de plante. Leurs dimensions sont fort variables avec la provenance; voici en millièmes de millimètre le diamètre des grains de diverses plantes :

Grosses pommes de terre de Rohan . 18a

Autres variétés de pommes de terre . 140

Sagou . 70

Grosses fèves . 75

Lentilles . 67

Haricots . 56

Gros pois . 50

Blé . 50

Patates . 45

Mais . 30

Gros millet . 10

Graine de betterave . 4

Graine de chenopodium quinoa . 2

Cette nomenclature a une importance au point de vue analytique par le microscope, car elle permet de reconnaître un mélange de diverses fécules d’après leur grosseur et leur forme; c’est ainsi, par exemple, que l’on ne pourra jamais confondre la fécule de pomme de terre qui est ovoïde et à surface rugueuse à plans imbriqués comme une coquille d’huître, avec l’amidon de blé qui est trois fois plus petit, en grains lisses et irrégulièrement sphériques, et celui du maïs qui est beaucoup plus petit encore et présente une forme hexagonale assez régulière. Un autre phénomène microscopique que l’on met souvent à contribution dans la recherche des fécules est celui que présente un rayon de lumière polarisée traversant le champ du microscope. En effet, dans un grand nombre de grains amylacés, la lumière polarisée fait apparaître une croix nome qui tourne autour d’un centre lorsque l’on fait tourner l’analyseur. Dans les grains de fécule, ce centre est près de l’extrémité la plus mince, et la croix, par conséquent, est très-irrégulière ; dans les grains d’amidon, ce centre se

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confond avec le centre de figure. Quelques fécules, comme celle du riz, ne présentent pas le phénomène de la croix, ce qui peut encore aider à les reconnaître.

Lorsque l’on mouille la fécule avec de l’eau, elle se gonfle tellement qu’au bout d’un certain temps elle se crève, et laisse alors apparaître sa constitution sous le microscope. Elle est formée en effet d’une série d’enveloppes successives de plus en plus denses, entourant une cavité centrale appelée hile, et qui se trouve dans l’amidon vers l’extrémité la plus allongée du grain, là où le phénomène de polarisation fait apparaître le centre de la croix. L’amidon se gonfle ainsi surtout dans l’eau chaude, jusqu’à occuper vingt à trente fois son volume primitif. Alors , si la quantité d’eau est faible , les grains deviennent tellement rapprochés qu’ils constituent une espèce de gelée semi-transparente que l’on a nommée empois. On arrive facilement à faire cet empois en chaulfant vers 80 degrés de l’eau contenant 5 pour 100 en poids d’amidon. L’amidon est insoluble dans l’eau; cependant on parvient par l’ébullition à faire une eau amidonnée contenant en suspension une quantité de matière amylacée très-faible, et traversant les filtres de papier.

La propriété chimique principale de la matière amylacée, propriété mise constamment en pratique pour constater sa présence, est de se colorer en bleu très-foncé au contact de l’iode, même en petite quantité. Cette coloration disparaît en élevant la température , et, si l’on ne dépasse pas 90 degrés, la couleur reparaît après refroidissement. Si l’on fait l’expérience sur un liquide contenant peu d’amidon, la couleur, qui est presque aussijintense, peut être précipitée au moyen de quelques gouttes d’une solution saline contenant du sulfate de soude ou du chlorure de calcium, à l’état de flocons bleu foncé qu’on peut recueillir sur un filtre, que l’on nomme iodure d’amidon, et qui n’est que de l’amidon teint par l’iode.

L’ébullition prolongée de la matière amylacée avec un acide la transforme en glucose. Mais cette transformation suit différentes phases utiles à connaître pour s’assurer si la saccharification est complète. En effet, le premier effet des agents extérieurs sur l’amidon est de le transformer en une matière ayant toutes les propriétés de l’amidon et de plus d’être soluble dans l’eau. C’est ce que l’on nomme l’amidon soluble, qui se colore en bleu intense au contact de la teinture d’iode. La seconde phase est la transformation de l’amidon en dextrine, sur laquelle nous reviendrons plus loin, qui est très-soluble dans l’eau et qui se colore en pourpre par la teinture d’iode, ce qui la distingue de l’amidon soluble et permet de voir à quel degré en est une saccharification d’après la couleur que 'l’iode lui communique. La dextrine a la même constitution élémentaire que l’amidon, G12H'°010. Enfin, en troisième lieu, la dextrine bouillant avec les acides se transforme en glucose.

La transformation de la matière amylacée en dextrine et en glucose peut s’opérer aussi au moyen de la diastase , matière azotée que renferment les germes des céréales. La diastase se prépare spécialement avec l’orge , comme nous le verrons plus loin.

Lorsque l’on chauffe la matière amylacée entre 65 et 75 degrés avec beaucoup d’eau et une infusion d’orge germée , on trouve dans la liqueur en même même temps de la dextrine et du glucose , qui restent dans le rapport constant de 2 de dextrine et 1 de glucose , tant qu’il reste de la matière amylacée non altérée, suivant la formule :

amidon dextrine glucose

La dextrine ne disparait à son (tour qu’aprôs [la transformation complète de l’amidon.

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Dextrine. — Nous ne citerons la dextrine comme matière alcoolisable que parce qu’elle forme un des produits constants de la saccharification de la matière amylacée. Le nom de dextrine lui vient de la propriété que possède cette substance de dévier très-fortement à droite les rayons de lumière polarisée. On la prépare en mouillant 1,000 kilog. de fécule avec 300 kilog. d’eau additionnée de 2 kilog. d’acide nitrique marquant 36 ou 40 degrés. On laisse sécher la pâte à l’air, on l’écrase ensuite, on la dépose en couches minces dans une étuve pendant une heure et plus à la température de 110 à 120 degrés. Au bout de ce temps, tout l’acide a disparu et la fécule est transformée en dextrine.

La dextrine est très-soluble dans l’eau, hygrométrique, ressemblant à la gomme dont elle ne se distingue que parce que la solution de sous-acétate de plomb ne la précipite pas.

Les acides et la diastase la transforment en glucose.

La dextrine a pour formule C12 H10 O10 comme l’amidon. Les autres matières saccharifiables par les acides , Vinuline, la lichénine , la tunicine, etc., ont la même composition. Nous ne nous y arrêterons pas.

Cellulose. — Enfin , parmi les matières saccharifiables, la cellulose (C12 H10 O10) est la substance qui abonde par excellence dans le règne végétal, puisqu’elle constitue les tissus cellulaires, plus ou moins mélangée de substances diverses incrustantes, suivant l’âge de la plante sur laquelle on la recueille. Le vieux linge, la moelle de sureau, le coton, sont presque de la cellulose pure.

Les réactifs étendus d’eau sont sans action sur la cellulose , mais les acides et les alcalis concentrés agissent sur elle avec énergie. Lorsqu’on ai’rose la cellulose avec l’acide sulfurique concentré, que l’on broie le tout rapidement, on obtient une masse visqueuse insoluble dans l’eau, et colorable en bleu par l’iode comme l’amidon. Si le contact est au contraire plus prolongé , la cellulose se trouve transformée complètement en matière analogue à la dextrine. Enfin, en additionnant d’eau cette masse et la faisant bouillir quelque temps, on ne trouve plus dans la liqueur que du glucose. Ainsi la saccharification de la cellulose ne s’opère qu’en présence de l’acide sulfurique concentré. Aussi cette opération est-elle d’un prix de revient élevé, quelque perfectionnement que l’on ait mis dans la fabrication. De plus, la cellulose, quelque abondante qu’elle soit dans la nature, est plus difficile à obtenir que le sucre, par exemple, sur une surface de terrain donné ; car, parviendrait-on à saccharifier économiquement le bois , il n’en est pas moins vrai que les champs fourniront en une année plus facilement la betterave en poids considérable qu’une coupe de bois rémunératrice. Aussi la saccharification de la cellulose n’a-t-clle jamais pu donner de résultat vraiment pratique.

Lorsque l’on trempe la cellulose, le papier par exemple, dans l’acide sulfurique étendu de la moitié de son volume d’eau, qu’on le lave bien et le dessèche, le papier prend une consistance particulière, et constitue le papier parchemin.

La propriété caractéristique de la cellulose est sa solubilité dans l’ammoniure de cuivre , réactif obtenu en dissolvant le cuivre dans l’ammoniaque au contact de l’air, et connu sous le nom de liqueur de Schweizer.

Enfin l’action de l’acide nitrique monohydraté sur la cellulose donne un produit explosif bien connu, le fulmicoton ou pyroxyline, qui est une cellulose nitrée

C12 H8 (AZO4)2 Ot0 + C12 II7 (AZO4)3 O10

La pyroxyline est soluble dans un mélange d’alcool et d’éther, solution qui constitue le collodion.

Nous ne parlerons pas plus longtemps de cette substance très-intéressante, la

FERMENTATIONS

cellulose, qui forme, à proprement parler, la carcasse de tous les végétaux et de leurs dérivés, et qui, dans 'l’action de l’alcoolisation, jouera un rôle presque inactif, malgré sa faculté de saccharification.

FERMENTATIONS

Le glucose, sous l’influence de la levûre de bière, se transforme en alcool. Dans une fermentation mal conduite, il y a production d’acides lactique et butyrique, quelquefois même les jus sucrés se prennent en masse muqueuse ; enfin, à la suite d’une fermentation alcoolique, le moût s’aigrit quelquefois, se transformant en vinaigre. Tous ces phénomènes constituent des fermentations.

On distingue quatre espèces principales de fermentation du glucose : les fermentations alcoolique, lactique, butyrique et muqueuse; enfin un liquide alcoolique peut éprouver la fermentation acétique. Il y a bien d’autres fermentations secondaires ; toutes les maladies des vins, par exemple, en font foi, mais celles-là seules nous occuperont.

Qu’est-ce qu’une fermentation? Liebig pensait que la levûre de bière , qui produit dans un moût sucré la fermentation, est une agglomération de corps dont la décomposition et le mouvement communiquent cet état à d’autres molécules qui se trouvaient au repos et qui se meuvent à leur tour. C’est ce mouvement qui constituerait la fermentation. Mais vint M. Pasteur, qui démontra que, au contraire, les ferments ne sont actifs qu’autant qu’ils vivent , et c’est par leur croissance , leur développement et leur activité qu’ils provoquent les actions chimiques appelées fermentation. Non-seulement les ferments vivent, mais ils ont besoin d’aliments minéraux pour ne pas mourir; c’est ainsi que M. Pasteur, semant quelques globules de levûre dans de l’eau sucrée pure, n’obtenait aucun résultat de fermentation , qui n’apparaissaient que lorsque dans le liquide il avait introduit un sel ammoniacal et un phosphate soluble , sels qui constituent spécialement les cendres de levûre. C’est ainsi que parfois , lorsqu’une fermentation languit, on peut la relever en additionnant le moût des sels précités. Les matières albuminoïdes sont nécessaires aussi à la fermentation; mais le ferment en contient lui-même, en sorte que, lorsque le moût n’en est pas suffisamment pourvu, ce ferment se nourritde sa propre substance, et que la levûre abandonne pendant sa croissance une certaine quantité de matière inerte qui tombe au fond des cuves et n’est que la levûre usée , dépouillée en partie de sa matière azotée. Or, l’atmosphère contient en suspension des quantités innombrables de poussières qui ne frappent notre vue que lorsqu’un rayon de soleil les fait apparaître à nos yeux. Ces poussières de toutes natures contiennent à notre insu tous les ferments que les coups de vent enlèvent et dispersent fort loin de leur point d’origine. C’est ainsi que les moûts sucrés en contact avec l’air fermentent naturellement, tandis qu’aucun mouvement ne se déclare si le liquide ne se trouve en contact qu’avec de l’air ayant traversé , par exemple, un tube de platine porté au rouge , où tout ferment s’est ainsi brûlé.

Ces généralités posées, passons en revue les différentes fermentations.

Fermentation alcoolique. — Lorsque l’on porte sur l’objectif du microscope une goutte d’un liquide sucré en fermentation alcoolique , on aperçoit au sein de ce liquide une quantité considérable de petits corpuscules d’un centième de millimètre de diamètre , sensiblement ronds , isolés ou groupés en grappes ou chapelets. Si l’on considère un de ces corpuscules isolés, soit a dans notre figure 1 , on aperçoit bientôt sur un point quelconque de sa périphérie se former

PROPRIETES DE L’ALCOOL.

une petite protubérance (c, 3) qui grossit à la longue, en sorte que le globule se trouve bientôt formé^de deux autres globules (b, 1, 2). Ces globules se dédoublent eux-mêmes, comme en c et d, formant un chapelet sur lequel se greffent de nouveaux globules ( e ) de manière à faire finalement une grappe /'plus ou moins volumineuse. Ces globules constituent le ferment ou levure , et c’est ce développement des globules qui produit la fermentation, c’est-à-dire la transformation du glucose en alcool et acide carbonique. Si l’on coupe un grain de

levûre en deux comme (f, 4) on le voit constitué par une enveloppe contenant un liquide dans lequel nagent des corpuscules blancs. L’enveloppe est de la cellulose, et le ViSrt liquide contient des matières azotées, des

phosphates, des sels ammoniacaux et potassiques. La composition de ses cendres est la suivante :

Acide phosphorique . 33 à 59

Potasse . 39,5 — 28

Magnésie . 6 — 8

Chaux . 1 — 4

A cause de la présence des matières azotées, la levûre abandonnée à l’air entre bientôt en décomposition putride. Maintenue quelque temps à 100 degrés, la levûre ^ perd sa propriété de provoquer la fermentation : cette

température élevée la tue, comme tous les ferments d’ailleurs. Les acides minéraux, les alcalis caustiques en trop grande abondance arrêtent la fermentation sans tuer pour s/S) cela le ferment, qui reprend son activité après neutralisation. ^ ^ Les acides organiques ne produisent pas cet effet. Certaines

matières ompyreumatiques, la créosote, l’acide prussique, les huiles essentielles, et même l’alcool concentré, arrêtent les. fermentations; il en est de même des sels métalliques, bichlorure de mercure, etc. En effet, la levûre de bière est un végétal auquel on a donné le nom de Mycoderma cerevisiæ , et toute substance capable de suspendre la vie végétale tuera aussi le mycoderme.

La fermentation, avons-nous dit, engendre de l’alcool et de l’acide carbonique; mais ce ne sont pas les seuls éléments qui prennent naissance, car dans toutes les cuves on rencontre en outre de la glycérine et de l’acide succinique ,'même lorsqu’elles ne sont formées que de sucre et d’eau. Voici, selon M. Pasteur, dans quelles proportions se trouvent tous ces éléments :

100 parties en poids de sucre produisent :

Acide carbonique . 46,67

c Alcool pur . , . 48,46

Glycérine . 3,23

Acide succinique . 0,61

, Flg- 1; Matières cédées au ferment . 1,03

Levure de bière. -

En sorte que 100 kilog. donneront environ 61 litres d’alcool pur.

Mais les fermentations s’opèrent dans des liquides de composition très-complexe. On y trouve outre le glucose beaucoup de substances extractives qui

FERMENTATIONS

jouent un rôle dans la fermentation et qui donnent naissance à de l’alcool amylique, des huiles essentielles, etc. De plus, d’autres ferments peuvent prendre naissance au commencement ou à la fin de l’opération et donner naissance à des acides lactique et butyrique , en sorte qu’un moût fermenté est un liquide de composition très-complexe. Il est à remarquer que jamais deux fermentations ne sont en pleine activité ensemble , en sorte que , lorsque la fermentation alcoolique prend le dessus, elle étouffe les autres ferments.

Dans une fermentation, il entre cinq éléments essentiels : le sucre, l 'eau, la chaleur, le feraient et l’air.

Nous venons de voir ce qui a rapport au sucre, qui doit être du glucose, puisque seul il est capable d’entrer directement en fermentation.

L'eau joue un rôle important en tant que dissolvant du sucre , et non comme agent chimique , puisqu’elle n’entre pas dans la réaction principale , la fermentation du glucose étant un simple dédoublement de celui-ci en alcool et acide carbonique. Mais, à l’état de dissolvant, l’eau nous occupera à deux points de vue, comme qualité, — car elle ne doit pas contenir de sulfates incrustants et de sels entravant la distillation, — et comme quantité. La quantité d’eau employée pour dissoudre la glucose a une grande influence sur la marche des opérations. Les liquides concentrés fermentent beaucoup plus lentement et moins complètement que les liquides étendus. Duplais rapporte les expériences suivantes sur ce sujet.

Cinq cuves de fa bectol. furent chargées à la température de 20 degrés de 300 kilog. de mélasse (2 la litres à 42 degrés) et additionnées d’eau en proportion différente. Elles ont fermenté dans les conditions suivantes :

N°*des

cuves.