Corrigé

Enoncé

LA CHAPTALISATION

Cet exercice se propose d’étudier le procédé de chaptalisation décrit par Jean-Antoine Chaptal (1756-1832)

dans son essai L’art de faire, de gouverner et de perfectionner les vins.

1) Fermentation alcoolique du glucose

En 1801, Jean-Antoine Chaptal écrit : « Le principe sucré existe dans le moût* et en fait un des principaux caractères, il disparoît 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 C₆H₁₂O₆qui, sous l’action des levures de la peau du raisin, se transforme en éthanol. Cette réaction, dite fermentation alcoolique, produit également du dioxyde de carbone.

* Le moût désigne la mixture obtenue après pression ou cuisson de fruits ou d'autres produits destinés à la fermentation.

1-1) Représenter la formule topologique de l’éthanol de formule brute C₂H₆O.

1-2) Quelle est la classe de l’éthanol ?

1-3) Écrire l’équation de la réaction de formation de l’éthanol lors de la fermentation alcoolique du glucose.

2) Fermentation alcoolique du saccharose

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 paroît en manquer. » Cette méthode d’ajout de sucre a gardé son nom, la chaptalisation ; elle est utilisée depuis la fin du XVIII^e 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

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 :

Ø Masse volumique de l’éthanol r = 0,79 g.mL^-1;

Ø Masses molaires moléculaires :

M(éthanol) = 46 g.mol^-1; M ( saccharose) = 342 g.mol^-1 ; M (glucose) = 180 g.mol^-1.

2-1) 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 n_saccharose à laquantité de matière finale d’éthanol obtenue notée n_éthanol?

2-2) 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.

3) 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 C_glucose = 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	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 (mL)	2,0
Volume d’eau distillée (mL)	2,6
Absorbance	0,67

Exploitation :

3-1) Pourquoi a-t-on dilué le moût avant de préparer la solution X ?

3-2) 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.

Corrigé

1-1)

1-2)

L’éthanol est un alcool primaire.

1-3)

C₆H₁₂O₆ à 2CH₃CH₂OH + 2CO₂

2-1)

n_saccharose = n_éthanol/4

2-2)

1 degré ó V_éthanol = 1 mL d’éthanol dans 100 mL de vin

n_éthanol= dans 100 mL

et donc dans 1L.

Ainsi m_saccharose = n_éthanol.M_sucre / 4=( 1,7.10^-1x 342) / 4 = 15 g

3-1)

Pour avoir une absorbance contenue dans la gamme de résultats de l’étalonnage, on a fait cette dilution

3-2)

Le corrigé propose une méthode de résolution. Le candidat a la possibilité de développer une autre méthode de son choix.

Calcul de n_glucose(ou de C)

Quantité de matière n_glucose en μmol	0	3,0	6,0	9,0	12
Concentration en glucose en μmol/L	0	600	1200	1800	2400

Tracé du graphe A=f(n_glucose) ou A=f(C) , loi de Beer-Lambert vérifiée ou régression linéaire sur la calculatrice.

Lecture graphique de la quantité de matière en glucose ou de la concentration C ou utilisation de l’équation donnée par la calculatrice.

dans la solution X : n_glucose = 8,0 μmol soit C_X=1,6.10^-3 mol/L.

Ou raisonnement par encadrement possible.

On en déduit la concentration de la solution diluée 50 fois :

C_glucose =

Soit dans le Muscadet :

C_glucose_/Muscadet= 50 x C_S = 1,0 mol.L^-1

C_{glucose/Muscadet}= C_{glucose/Muscadet} x M_glucose = 1,8.10² g.L^-1

Ce moût ne peut pas être chaptalisé car cette valeur est supérieure à 161 g/L.

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