C« H*« 0« = 2 C* H« O -H 2 CO
dextrose. alcool. acide carbonique.
Cit H" O** -H H« O = 4 C« H« O -♦- 4 C0«
sucre de canne alcool acide carbonique
Plus la levure est pure et active, plus la proportion d'alcool et d*acide carbonique se rapproche de celle donnée par cette réaction. (Brefeld],
La levure peu vivace donne naissance, à côté de l'alcool et de l'acide carbonique, à des produits secondaires, comme des acides organiques, du fusel, etc. La quantité de ces produits est probablement d'autant plus grande que la levure est plus près de mourir. (Brefeld).
y D'après Pasteur, 5 k 6^1^ du sucre se transforment pendant la fermentation en glycérine et en acide succinique, qui doivent être regardés comme des produits normaux de la fermentation. D'après Brefeld, la glycérine et Tacide succinique ne se formeraient que lorsque la levure n'a presque plus de vitalité et la levure active et saine ne donnerait pas naissance à ces produits.
^ La formation du Jusel ne peut cependant pas être attribuée exclusivement à une levure dépourvue de vitalité, car certaines matières premières, telles que les moûts de grains qui sont très favorables au développement et à la nutrition de la levure et sont employés pour la fabrication de la levure artificielle, donnent plus particulièrement naissance au fusel.
5^ Les quantités théoriques d'alcool et d'acide carbonique que Ton devrait obtenir par la fermentation des principales matières employées à la fabrication de l'alcool sont les suivantes :
C« Hi« 0« -4- m O dextrose crisiailisée. 46,46 ' ^ d'alcool,- 44,44 Vo d*acide carb. C*H*îOi dextrose an hydre... 51,11 » 48,88 »
ClSH^'O^i sucre de canne 53>8o » 5i>46 »
et W^ O* amidon 36,78 » 34,32 »
à dire que l'on peut obtenir théoriquement de :
dextrose cristallisée 5^i59 litres d'alcool pur,
dextrose anhydre 64,4^ s
sucre de canne.. 67,84 »
imidon Ti,6o v
mpte de la donnée de Pasteur que 6 % du sucre it pas en alcool et en acide carbonique, les rendeue l'on pourrait obtenir sont les suivants :
ie dextrose cristallisée 55,07 litres d'alcool pur.
de dextrose anhydre 60,58 »
de sacre de canne 63,77 "
d'amidon ^i30 n
LRMENTATIONS SECONDAIRES.
(. FERMENTATION UCTIQUE.
écoropose, sous l'action du ferment lactique, en formule
sucre. acide lactique.
it probable que la transformation du sucre en l'est pas aussi simple et que, si cet acide est le 1 de la fermentation lactique, il se forme encore, à :s secondaires tels que l'alcool, la marmite et du
s corps, l'aciJe carbonique serait aussi un produit m lactique. On n'a pas encore pu déterminer dans ns ces différents composés se trouvent dans une subi la fermentation lactique; U est cependant artie d'acide lactique provient, non d'une partie e plusieurs.
dans le chapitre intitulé « Pratique de U fermenfermentation lactique doit être regardée comme e en distillerie, l'acide lactique servant, à cause de
ses propriétés spéciales, à la production de la levure à Tétat de pureté.
La fermentation lactique est provoquée par un ferment organisé (Pasteur) qui se compose, non de globules comme la levure, mais de bâtonnets allongés, qui sont deux fois plus longs que larges et légèrement étranglés au milieu. Ce ferment appartient à la classe des schizomycètes (bactéries), il possède un mouvement vibratoire tout particulier et se reproduit, non par bourgeonnement, mais par partage des cellules et par formation de spores, ainsi que le font, du reste, toutes les bactéries.
La iig. i55 représente le ferment lactique d'après le dessin de Pasteur,
Du reste, la levure lactique des moûts à alcool semble être tout autre que celle de Pasteur, Il paraîtrait donc y avoir deux champignons différents qui transforment le sucre en acide lactique. La fig. 1 56 tirée de la « Gaerungscîhemie d'Adolphe Mayer, 3* édition » représente le ferment lactique des moûts alcooliques.
Tous les essais que Pasteur a faits sur la nutrition de la levure et les substances nécessaires à son développement, ont été répétés pour le ferment lactique.
Ce ferment paraît se comporter comme la levure alcoolique au point de vue de ses besoins en matières minérales (Pasteur).
Le développement de la levure Pj lactique diffère cependant de celui
de la levure alcoolique en ce que
l'oxygène qui est nécessaire au
^ I / plus haut pointa la végétation de
••*^ ce dernier ferment, gêne la crois-
^ • sance de la levure lactique , et,
^%' »56- dans certains cas même, l'arrête
complètement.
A. Mayer a donné la preuve que le ferment lactique pouvait croître et se multiplier sans le secours de l'oxygène. On savait, du reste, depuis les expériences d'Alexandre Muller (landw. Versuchstationen i865-66j sur l'acidification du lait que le libre accès de l'oxygène retardait la fermentation lactique.
tmosphëre contient presque partout des germes ou des indicomplets de levure lactique, aussi les solutions sucrées qui ment de l'albumine et des matières minérales en quantité tnte, ne tardent-elles pas à subir spontanément la fermentation ue lorsqu'elles sont exposées â l'air.
Jtes les substances pourries sont excellentes pour servir de de départ à la fermentadon lactique ; c'est ainsi, par exemple, fromage gâté détermine très facilement cette fermentadon es liquides sucrés.
ique parcelle de résidus de moût qui reste adhérente aux parois ises ou aux murs de la distillerie, peut être la cause delà Mication à l'infini de l'acide tactique et d'autres ferments ; lOurquoi une propreté scrupuleuse est la condition essentielle :clusion de l'acide lactique qui est si souvent pernicieux pour nentation.
levure lactique est surtout adhérente aux grains et se trouve 'ande quantité dans la poussière avec laquelle ils sont igés.
ne peut donc que conseiller de débarrasser de cette poussière lins et l'orge destinée à la préparation du malt, température la plus favorable au développement du ferment ne est celle de 3o à45''C.: elle est donc un peu plus élevée que |ui convient le mieux à la levure alcoolique, 'en suit qu'il faut s'efforcer, lorsqu'on refroidit les moûts àla rature de h fermentation, de les laisser séjourner le moins mps possible à celle qui est propice au développement de : lacdque
nme on arrive plus facilement à ce résultat en hiver qu'en été. mprend sans peine que les moûts aient plus de tendance à fier pendant cette dernière saison.
nme la levure lacdque est répandue en grande quandté dans )n doit recommander tous les procédés de réfrigération qui ittent de ne laisser le moût en contact qu'avec peu d'air nt la période dangereuse de 3o à 45° C. A ce point de vue le irant tabulaire de Naegeli est parfait, car l'air n'a pas accès zet appareil pendant toute la durée de l'opération, fermentadon lactique se poursuit le plus activement dans les 5ns neutres. Aussitôt que, par suite de la fermentation
lactique, il s'est rassemblé dans la solution une certaine quantité d*acide lactique libre, la formation de cet acide cesse complètement. Les praticiens savent parfaitement bien, qu'un moût-levain, par exemple, qu'on a laissé s'acidifier, n'arrive jamais à marquer plus de 6.5 à 7® d'acidité à l'acidimètre de iMdersdorff.
L'acide lactique est un ennemi doublement à craindre en distillerie, car, d'une part, il vit aux dépens du sucre qu'il enlève à la transformation alcoolique, et, d'autre part, il a une influence funeste sur la fermentation.
On attribuait autrefois la mauvaise fermentation des moûts qui s'étaient fortement acidifiés à ce que la levure alcoolique et le ferment lactique ayant besoin pour leur alimentation des mêmes substances nutritives, à savoir le sucre, l'albqmine et les sels, il s'établissait entre ces deux ferments une « lutte pour l'existence » dans laquelle la levure lactique, plus vigoureuse, remportait la victoire, surtout aux températures élevées, favorables à son développement. Cette explication ne peut plus guère être admise et, dans tous les cas, doit être regardée comme incomplète depuis que l'on sait (voir les essais sur les opérations chimiques de la fabrication de Talcool que Maercker a publiés dans les Landiv, Jàkrbûcher^ 1876, complément), que l'acide lactique nuit au plus haut point à l'action de la diastase et, dans certains cas, la détruit entièrement. Nous savons que pendant la saccharification proprement dite, une partie seulement de l'amidon est transformée en sucre fermentescible (maltose) et que l'autre est à l'état de dextrine (non directement fermentescible) qui ne fermente qu'après avoir été transformée en maltose sous l'action complémentaire de la diastase, qui s'exerce pendant la fermentation. Si donc cette action complémentaire de la diastase est détruite, ainsi que c'est le cas lorsque le moût contient une forte quantité d'acide lactique, il n'est pas étonnant que la fermentation de ce moût soit incomplète.
Il paraît être certain, d'après les expériences les plus récentes, que les bactéries qui se développent à côté de l'acide lactique sont encore plus nuisibles à la fermentation que le ferment lactique.
Nous parlerons de ces fermentations dues aux bactéries dans un paragraphe prochain.
IL FERMENTATION ACETIQUE.
que est le produit de l'oxydation de l'alcool selon la
:» H< O 4- 2 O = C H' O' -4- H» O alcool. acide acétique.
bue également cette fermentation à la présence d'un isé, la mère du vinaigre, tandis que Liehig regarde ; comme étant, dans certains cas, [par exemple dans abrication rapide du vinaigre; un simple produit de I l'alcool, sans qu'aucun ferment organisé joue un rmation.
A. Mofcr partage la manière de voir de Pasteur :t l'on peut admettre que dans la plupart des cas :ette opinion est justiliée. Nous devons cependant ijouter que Liebig n'a pas pu constater la présence le la mère du vinaigre sur les copeaux de hêtre d'un icétificateur en plein travail d'une fabrique de vinaigre 3ar le procédé rapide.
escription et le dessin de A. Mayer (Lehrbucb der ie . p. 143) la mère du vinaigre, qui se présente sous ; peau recouvrant la surface des liquides alcooliques venir acides, se compose de petites cellules, longues r. environ (1 micr. = o,ooi millimètre), de telle sorte ' les étudier qu'à l'aide d'instruments grossissants cellules sont soudées les unes aux autres et forment aine; seulement quand le partage des cellules n'est ble, elles se présentent sous la forme de bâtonnets
tion se fait par le partage de la cellule, transversaiportà la longueur. D'après Pasteur, les cellules sont s le milieu et sont deux fois plus longues que larges, ins nécessaires à la vie de la mère du vinaigre offrent lalogies avec celles de la levure alcoolique ; elle a cette dernière et comme les autres plantes pour son e substances minérales et de matières azotées.
On arrive facilement à produire cette mère du vinaigre dans une solution renfermant les éléments que contiennent ses cendres et des sels ammoniacaux; elle apparaît alors bientôt sous la forme d'une peau tendre. Si Ton enlève le liquide sur lequel cette végétation s'est produite et qu'on le remplace par une solution alcoolique à lo "Zola petite plante donne naissance aussitôt, avec le concours de l'oxygène de l'air, à une active production d'acide acétique. Après quelques jours, cette formation d'acide acétique se ralentit par suite même de l'accroissement du degré d'acidité de la solution, mais elle peut reprendre avec énergie et durer plusieurs mois si l'on enlève le vinaigre du produit (sans ôter la mère) pour le remplacer par une nouvelle quantité d'eau et d'alcool.
Le développement du ferment acétique est, du reste, le plus actif dans les liquides renfermant déjà une certaine proportion d'acide acétique (i ^j^, A. Mayer).
La mère du vinaigre n'augmente pas de poids pendant la fermentation ; elle en perd, au contraire, par suite de la cession de son contenu azoté soluble. Si cette perte s'élève à un certain point il se produit alors un phénomène spécial. L'absorption de l'oxygène notamment devient si active que non-seulement l'alcool que contient encore le liquide, mais aussi l'acide acétique déjà formé, entrent en combustion et se transforment en acide carbonique et en eau. Cette donnée concorde avec le fait suivant observé par la pratique, c'est que lorsqu'on garde du fort vinaigre, il peut, dans de certaines circonstances, devenir plus faible.
La fermentation acétique est donc (d'après Pasteur), provoquée par une plante , non quand elle se développe normalement, mais au contraire quand elle végète dans des conditions anormales, c'est-à-dire lorsqu'elle ne se nourrit pas ou qu'elle est gênée de quelqu'autre façon dans son développement.
La température la plus favorable à la formation de l'acide acétique est celle de 18 à 35° C; en dehors de ces limites, la fermentation est très lente, sans cependant s'arrêter complètement. Le ferment du vinaigre peut du reste se développer à partir de 12 à i5" C. Au-delà de 5o" C, les bactéries sont tuées.
Le danger de formation d'acide acétique dans les moûts réside surtout dans l'emploi de températures élevées pendant la fermentation. S'il n'est pas possible, dans l'état actuel des connais-
relatives aux phénomènes de la fermentation, d'éviter ment la formation d'une petite quantité d'acide acétique es moûts, un excès de cet acide ne peut être attribué qu'à des de fabrication, comme une température de mise en fermentrop élevée ou un manque de propreté, peut voir dans ce cas assez souvent des ■ tlots • de mère du re & la surface du moût fermenté.
st possible que l'acétiiication se fasse en deux périodes dont miëre est la formation d'aldéhyde :
ilcool. aldéhyde.
idant la seconde, s'opère la transformation de l'aldéhyde en
C> H* O - O = C H* O' aldéhyde. adde acitique.
présence d'aldéhyde dans les produits de la distillation milite eur de l'exactitude de cette double réaction.
FERMENTATIONS SECONDAIRES NUISIBLES, NOTAMMENT LA FERMENTATION BUTYRIQIJE.
1 fermentations secondaires dues aux bactéries sont nuisibles â mentadon alcoolique parce que, d'une part, les produits de ces ntations' et particulièrement l'acide butyrique et d'autres de la série grasse sont de véritables poisons pour la levure, et d'autre part, le mouvement moléculaire vibratoire qui se luniqiie au liquide pendant le développement des bactéries, che la culture de la levure à l'état de pureté, bactérie de ce groupe, qui a été la plus étudiée, est le ferment ique, vibrion butyrique, Pasteur; Amylobacter Clostridium. /; Bacillus amylobacter. van Tteghem; Bacterium navicula, e et BeriholJ; Clostridium butyricum, Prazmowski. sucre se transforme, pendant la fermentation butyrique, en
acide carbonique et en acide butyrique avec dégagement d'hydrogène, suivant la formule i
sucre. acide butyrique.
Les lactates peuvent aussi être transformés en acide butyrique, par un ferment différant quelque peu de celui qui transforme le sucre, suivant la formule :
2 C> H« O» = 2 CO« H- C* H» 0« -f- 4 H
acide lactique acide butyrique.
D*après Pasteur, le vibrion butyrique diffère du ferment lactique; il se composerait de bâtonnets un peu plus gros, qui sont arrondis aux extrémités et souvent un peu recourbés au milieu. Us ont en moyenne une longueur de 0,02 à o,o3 mm. Les bactéries butyriques se rencontrent rarement réunies en chaînettes ; elles existent le plus souvent par paires et sont animées d'un mouvement vibratoire donnant l'illusion qu'elles s'efforcent de se séparer. La fig. 1 58 représente le ferment butyrique d'après Pasteur.
Ce savant ne reconnaît comme ferment butyrique que celui qui transforme l'acide lactique ou le lactate de chaux en butyrate de chaux. Il existe cependant, d'après les communications que A. Fitz a faites à Maercker sur ce sujet, d'autres organismes qui transforment le sucre ou d'autres substances en acide butyrique et qui ont été regardés à tort par divers auteurs comme identiques au ferment butyrique de Pasteur.
Un de ces ferments, qui pourrait cependant bien être identique à celui de Pasteur, a été décrit d'une manière très-détaillée par A. Prazmotvski, dont les dessins ont été reproduits dans l'ouvrage de Zopf, sur les schizomycètes.
La figure iSq représente ces dessins ; nous ne pouvons les donner qu'avec une certaine réserve, mais il est cependant certain que lorsqu'on laisse acidifier une solution de malt concassé à une température de 38 à 5o° C, il se forme des bactéries présentant la plus grande analogie avec les dessins de Prazmowski. II est aussi possible que ces bactéries affectent à l'occasion d'autres formes.
Ce champignon est très répandu dans la nature, on le trouve
particulièrement souvent dans les racines charnues, les tubercules de pommes de terre, où il produit la pourriture humide, la choucroute, les concombres aigres, les semences des graines riches
•o lO 'Oc(f''<^,
Closlridium butyricum. Prazm. A. état végétatif; «bStonnets courts, libltonnets longs, a et S bâtonnets et filaments cintrés comme les vibrions, B formation des spores; h,à bâtonnets avant la formation ; c, t pendant; /, g, Il après; c en forme d'ellipsoïde, ii et S en forme de citron, « et ^ en forme de fuseau,/ en forme de latte. Chejra, ces bâtonnets sont encore à l'étal végétatif. C formation des spores; la spore a se gonlle. b montre la différence de la membrane dans Texo et l'endospore c, d la cellule de la spore s'est rompue au pâle, laissant échapper son contenu sous la forme de bâtonrwt que l'on revoit plus allongé en 4 ;d'après Prazmowskî),
en azote, (par exemple les pois, les lupins, les graines d'hélianthème, les moûts de malt, les solutions sucrées, telles que le jus de betteraves dans les sucreries), les solutions de dextrine, celles de lactate de chaux, le vieux fromage, le lait caillé, etc., etc.
Pour ce qui ^t de la morphologie du ferment butyrique, on ne i*a reacontré jusqu'ici qjue sous la forme de bâtonnets longs, de bâtonnets courts et de filaments.
On n'y a pas encore constaté la présence de cocci, mais il paraît cependant y en avoir dans les moûts. Les bâtonnets et les filaments sont quelquefois légèrement incurvés à Tinstar des vibrions (A. b.) On ne connaît pas encore les formes dlnvolution de l'état végétatif de ce ferment.
* Lorsqu'il se forme une spore (mode de reproduction qui est aussi bien particulier aux bâtonnets courts qu'aux longs), il se produit UQ renflement dans le protoplasma de la cellule. Si ce renflement :se produit dans la partie équatoriale, ce qui est génér^alement le cas pour les bâtoniiets courts, la bactérie prend }a forme d'un ellipsoïde ou d'un citron ; lorsqu'elle se trouve plus au pôle la forme de la bactérie ressemble aune massue ou k une laxte(B./'.) On ne rencontre, en générid, qu'une sê.ule spore par cellule, rarçr ment 2 (B. g,) Dans ce dernier cas, Jies spores sont placées à chaque pôle de la cellule, dans le premier, Mie se trouve soU à up pôle, soit è l'équateur. Les spores affectent I9 forme d'ellipsoïdes.
Au moment de la germination qui est précédée d'un gonflement de la spore, l'exoapore solide se rompt en un point et laisse passer le bout d'un petit bâtonnet, qui s'allonge ensuite et devient tout-àfait libre L'axe du bâtonnet-germe coïncide avec l'axe longitudinal de la cellule.
Le ferment butyrique est anaérobie et l'oxygène exerce même sur lui l'action d'un véritable poison à certaines périodes de son développement.
La température qui lui est le plus favorable est celle de 35 à 45® C. , et c'est aussi à cette température que la formation des spores est la plus rapide. Il est plus sensible que d'autres schizomycètes aux températures élevées ; on verra plus loin qu'on tient compte de ce fait dans la préparation du levain et la conduite de la fermentation.
Comme il n'est pas certain qu'on rencontre dans les moûts de distillerie le ferment dont nous venons de parler et que, dans tous les cas, on peut avoir à faire â de nombreuses fermentations secondaires dues à des schiasomycètes, nous allons donner ici quelques notions générales sur la nature de ces organismes :
Les scbîzomycèCes revêtent plusieurs formes différentes et uvent passer dé l'une à l'autre ; ce sont en général les suivantes:
1° Les cocci, appelés aussi bactéries globulaires, qui ont la forme jne sphère ou d'un ellipsoïde ; leur grosseur est très variable et cille entre o,5 et 12 micr. (l micr. ^ 0,001 mm.) 2° Les bâtonnets, de forme cylindrique et de dimensions très riables. On y distingue les bâtonnets courts ou microbactèries et les tonnels longs ou bacilles. Lorsque le bâtonnet revSt la forme de leau, on l'appelle clostridium.
3" Lesjilaments ou leptothrix. Nous avons dit que le même micro- ;aajsme revêt des formes diverses pendant son développement î se presente d'abord comme un coccus, puis devient un bâtonn^ Lirt et enfin un bâtonnet long.
Lorsque plusieurs bâtonnets longs restent unis les uns aux très après segmentation, ils forment alors des filaments qui se risent, à leur tour, en bfttonnets, puis en cocci et ainsi de suite. La fig. 160, tirée de l'ouvrage de Zopf sur les schizomycètes, une une image très claire des différentes formes que revêt un !me micro-organisme dans les états successifs de son dévelop- [nent (cette fig. est dessinée à un grossissement de 700 fois). Les schizomycètes ne peuvent guère être dassi£és, car ils occupent
Fig. ,60.
Filaments d'un schizomycète (le bacterium Mensmopedioides de Zopf),vivant dans une infusion de vase, dans les diverses phases de sa formation, i.élat sans segmentation visible., a. longs bâtonnets (bacilles). 3 bâtonnets courts (microbattëries). 4. cocci, 5. chaînette de bâtonnets longs, bâtonnets courts et cocci.
le premier échelon de tous les organismes connus et possèdent en raison de leur organisation inférieure une grande variabilité dans leurs formes qui changent suivant le milieu dans lequel ils sont nourris.
On ne peut pas non plus indiquer une méthode certaine de détermination de ces organismes.
Il résulte de tout ce que nous venons de dire qu'il n'est pas possible de donner une description exacte des diverses formes de bactéries que Ton rencontre dans les moûts de distillerie, puisque ces formes peuvent être des plus variables suivant les conditions de température et de concentration dans lesquelles le moût se trouve. Cependant, comme il est certain que toutes les bactérie&> k l'exception de la levure lactique, sont nuisibles au moût et que Ton a reconnu que les bactéries lactiques affectent toujours la forme de bâtonnets de moyenne longueur, on peut, en général, se fier pour les moûts à la classification suivante :
1® Bâtonnets très longs [organismes nuisiMes) ;
2® d* moyens [acide lactique) ;
3* d* très courts (organismes nuisibles].
Il reste encore naturellement à prouver que les bâtonnets moyens ne peuvent dans aucune circonstance appartemr à des organismes nuisibles.
Dans tous les cas ce sont les bactéries qui sont les ennemis principaux de la fermentation, et l'étude de ces organismes est du plus haut intérêt au point de vue des progrès qu'elle peut faire réaliser dans la conduite de cette opération.
