_De la décomposition des Oxides végétaux par la fermentation vineuse._
TOUT le monde sait comment se fait le vin, le cidre, l'hidromel & en
général toutes les boissons fermentées spiritueuses. On exprime le jus
des raisins & des pommes; on étend d'eau ce dernier; on met la liqueur
dans de grandes cuves, & on la tient dans un lieu dont la température
soit au moins de 10 degrés du thermomètre de Réaumur. Bientôt il s'y
excite un mouvement rapide de fermentation, des bulles d'air nombreuses
viennent crêver à la surface, & quand la fermentation est à son plus
haut période, la quantité de ces bulles est si grande, la quantité de
gaz qui se dégage est si considérable, qu'on croiroit que la liqueur
est sur un brâsier ardent qui y excite une violente ébullition. Le gaz
qui se dégage est de l'acide carbonique, & quand on le recueille avec
soin, il est parfaitement pur & exempt du mêlange de toute autre espèce
d'air ou de gaz.
Le suc des raisins, de doux & de sucré qu'il étoit, se change dans
cette opération en une liqueur vineuse qui, lorsque la fermentation
est complette, ne contient plus de sucre, & dont on peut retirer par
distillation une liqueur inflammable qui est connue dans le commerce &
dans les arts sous le nom d'esprit de vin. On sent que cette liqueur
étant un résultat de la fermentation d'une matière sucrée quelconque
suffisamment étendue d'eau, il auroit été contre les principes de notre
nomenclature de la nommer plutôt esprit de vin qu'esprit de cidre, ou
esprit de sucre fermenté. Nous avons donc été forcés d'adopter un nom
plus général, & celui d'_alkool_ qui nous vient des arabes nous a paru
propre à remplir notre objet.
Cette opération est une des plus frappantes & des plus extraordinaires
de toutes celles que la Chimie nous présente, & nous avons à examiner
d'où vient le gaz acide carbonique qui se dégage, d'où vient l'esprit
inflammable qui se forme, & comment un corps doux, un oxide végétal
peut se transformer ainsi en deux substances si différentes, dont l'une
est combustible, l'autre éminemment incombustible. On voit que pour
arriver à la solution de ces deux questions, il falloit d'abord bien
connoître l'analyse & la nature du corps susceptible de fermenter,
& les produits de la fermentation; car rien ne se crée, ni dans les
opérations de l'art, ni dans celles de la nature, & l'on peut poser
en principes que dans toute opération, il y a une égale quantité
de matière avant & après l'opération; que la qualité & la quantité
des principes est la même, & qu'il n'y a que des changemens, des
modifications.
C'est sur ce principe qu'est fondé tout l'art de faire des expériences
en Chimie: on est obligé de supposer dans toutes une véritable égalité
ou équation entre les principes du corps qu'on examine, & ceux qu'on
en retire par l'analyse. Ainsi puisque du moût de raisin donne du gaz
acide carbonique & de l'alkool, je puis dire que le _moût de raisin_
= _acide carbonique_ + _alkool_. Il résulte de-là qu'on peut parvenir
de deux manières à éclaircir ce qui se passe dans la fermentation
vineuse; la première, en déterminant bien la nature & les principes du
corps fermentescible; la seconde, en observant bien les produits qui en
résultent par la fermentation, & il est évident que les connoissances
que l'on peut acquérir sur l'un conduisent à des conséquences certaines
sur la nature des autres, & réciproquement.
Il étoit important d'après cela que je m'attachasse à bien connoître
les principes constituans du corps fermentescible. On conçoit que pour
y parvenir je n'ai pas été chercher les sucs de fruits très-composés,
& dont une analyse rigoureuse seroit peut-être impossible. J'ai choisi
de tous les corps susceptibles de fermenter le plus simple; le sucre
dont l'analyse est facile, & dont j'ai déjà précédemment fait connoître
la nature. On se rappelle que cette substance est un véritable oxide
végétal, un oxide à deux bases; qu'il est composé d'hydrogène & de
carbone porté à l'état d'oxide par une certaine proportion d'oxygène,
& que ces trois principes sont dans un état d'équilibre qu'une force
très-légère suffit pour rompre: une longue suite d'expériences faites
par différentes voies & que j'ai répétées bien des fois, m'a appris que
les proportions des principes qui entrent dans la composition du sucre
sont à-peu-près les suivantes.
Hydrogène, 8 parties.
Oxygène, 64
Carbone, 28
---
Total, 100
---
Pour faire fermenter le sucre il faut d'abord l'étendre d'environ
quatre parties d'eau. Mais de l'eau & du sucre mêlés ensemble, dans
quelque proportion que ce soit, ne fermenteroient jamais seuls,
& l'équilibre subsisteroit toujours entre les principes de cette
combinaison, si on ne le rompoit par un moyen quelconque. Un peu
de levure de bierre suffit pour produire cet effet & pour donner
le premier mouvement à la fermentation: elle se continue ensuite
d'elle-même jusqu'à la fin. Je rendrai compte ailleurs des effets de la
levure & de ceux des fermens en général. J'ai communément employé dix
livres de levure en pâte pour un quintal de sucre, & une quantité d'eau
égale à quatre fois le poids du sucre: ainsi la liqueur fermentescible
se trouvoit composée ainsi qu'il suit: je donne ici les résultats
de mes expériences tels que je les ai obtenus, & en conservant même
jusqu'aux fractions que m'a données le calcul de réduction.
_Matériaux de la fermentation pour un quintal de sucre._
liv. onc. gr. gr.
Eau 400 » » »
Sucre 100 » » »
Levure de biere en pâte,} Eau 7 3 6 44
composée de } Levure seche 2 12 1 28
---------------------------
TOTAL 510 » » »
---------------------------
_Détail des principes constituans des matériaux de la fermentation._
liv. onc. gr. grains.
407 livres 3 onces 6 gros {Hydrogène 61 1 2 71,40
44 grains d'eau composées de {Oxygène 346 2 3 44,60
100 livres de sucre {Hydrogène 8 » » »
composées de {Oxygène 64 » » »
{Carbone 28 » » »
2 livres 12 onces 1 gros {Carbone » 12 4 59,00
28 grains de levure {Azote » » 5 2,94
seche composées de {Hydrogène » 4 5 9,30
{Oxygène 1 10 2 28,76
------------------------
TOTAL 510 » » »
------------------------
_Récapitulation des principes constituans des matériaux de la
fermentation._
liv. on. gr. grains. liv. onc. gr. gr.
Oxygène {de l'eau 340 » » » } 411 12 6 1,36
{ }
{de l'eau de la 6 2 3 44,60 }
{levure }
{ }
{du sucre 64 » » » }
{ }
{de la levure 1 10 2 28,76 }
Hydrogène {de l'eau 60 » » » } 69 6 » 8,70
{ }
{de l'eau de la 1 1 2 71,40 }
{levure }
{ }
{du sucre 8 » » » }
{ }
{de la levure » 4 5 9,30 }
Carbone {du sucre 28 » » » } 28 12 4 59,00
{ }
{de la levure » 12 4 59,00 }
Azote de la levure » » 5 2,94
--------------------
TOTAL 510 » » »
--------------------
Après avoir bien déterminé quelle est la nature & la quantité des
principes qui constituent les matériaux de la fermentation, il reste
à examiner quels en sont les produits. Pour parvenir à les connoître,
j'ai commencé par renfermer les 510 livres de liqueur ci-dessus dans
un appareil, par le moyen duquel je pouvois, non-seulement déterminer
la qualité & la quantité des gaz à mesure qu'ils se dégageoient, mais
encore peser chacun des produits séparément, à telle époque de la
fermentation que je le jugeois à propos. Il seroit trop long de décrire
ici cet appareil, qui se trouve au surplus décrit dans la troisième
partie de cet Ouvrage. Je me bornerai donc à rendre compte des effets.
Une heure ou deux après que le mêlange est fait, sur-tout si la
température dans laquelle on opère est de 15 à 18 degrés, on commence
à appercevoir les premiers indices de la fermentation: la liqueur se
trouble & devient écumeuse; il s'en dégage des bulles qui viennent
crêver à la surface: bientôt la quantité de ces bulles augmente, &
il se fait un dégagement abondant & rapide de gaz acide carbonique
très-pur accompagné d'écume qui n'est autre chose que de la levure qui
se sépare. Au bout de quelques jours, suivant le degré de chaleur,
le mouvement & le dégagement de gaz diminue, mais il ne cesse pas
entièrement; & ce n'est qu'après un intervalle de tems assez long que
la fermentation est achevée.
Le poids de l'acide carbonique sec qui se dégage dans cette opération
est de 35 livres 5 onces 4 gros 19 grains.
Ce gaz entraîne en outre avec lui une portion assez considérable d'eau
qu'il tient en dissolution, & qui est environ de 13 livres 14 onces 5
gros.
Il reste dans le vase dans lequel on opère une liqueur vineuse
légèrement acide, d'abord trouble, qui s'éclaircit ensuite d'elle-même,
& qui laisse déposer une portion de levure. Cette liqueur pèse en
totalité 460 livres 11 onces 6 gros 53 grains.
Enfin en analysant séparément toutes ces substances, & en les
résolvant dans leurs parties constituantes, on trouve après un travail
très-pénible les résultats qui suivent, qui seront détaillés dans les
mémoires de l'Académie.
_TABLEAU des résultats obtenus par la fermentation._
liv. on. gr. gr.
35 livres 5 onces 4 gros {d'oxygène 25 7 1 34
19 grains d'acide {
carbonique composées {de carbone 9 14 2 57
408 livres 15 onces 5 gros {d'oxygène 347 10 » 59
14 grains d'eau composées {
{d'hydrogène 61 5 4 27
57 livres 11 onces 1 gros {d'oxygène combiné 31 6 1 64
58 grains d'alkool {avec l'hydrogène
sec, composées {
{d'hydrogène combiné 5 8 5 3
{avec l'oxygène
{
{d'hydrogène combiné 4 » 5 »
{avec le carbone.
{
{de carbone 16 11 5 63
2 livres 8 onces d'acide {d'hydrogène 2 4 »
acéteux sec composées {
{d'oxygène 1 11 4 »
{
{de carbone 10 » »
{
4 livres 1 once 4 gros {d'hydrogène 5 1 67
3 grains de résidu {
sucré composées {d'oxygène 2 9 7 27
{
{de carbone 1 2 2 53
1 livre 6 onces {d'hydrogène 2 2 41
50 grains de levure {
seche composées {d'oxygène 13 1 14
{
{de carbone 6 2 30
{
{d'azote 2 37
----------------------- ------------------
510 livres 510 » » »
----------------------- ------------------
_RÉCAPITULATION des résultats obtenus par la fermentation._
liv. on. gr. gr.
409 livres 10 onces {de l'eau 347 10 » 59
54 grains d'oxygène {
{de l'acide carbonique 25 7 1 34
{
{de l'alkool 31 6 1 64
{
{de l'acide acéteux 1 11 4 »
{
{du résidu sucré 2 9 7 27
{
{de la levure 13 1 14
28 livres 12 onces {de l'acide carbonique 9 14 2 57
5 gros 59 grains de {
carbone {de l'alkool 16 11 5 63
{
{de l'acide acéteux 10 » »
{
{du résidu sucré 1 2 2 53
{
{de la levure 6 2 30
71 livres 8 onces {de l'eau 61 5 4 27
6 gros 66 grains {
d'hydrogène {de l'eau de l'alkool 5 8 5 3
{
{combiné avec le carbone 4 » 5 »
{dans l'alkool
{
{de l'acide acéteux 2 4 »
{
{du résidu sucré 5 1 67
{
{de la levure 2 2 41
2 gros 37 grains d'azote 2 37
----------------------- ------------------
510 livres 510 » » »
----------------------- ------------------
Quoique dans ces résultats j'aye porté jusqu'aux grains la précision du
calcul, il s'en faut bien que ce genre d'expériences puisse comporter
encore une aussi grande exactitude; mais comme je n'ai opéré que sur
quelques livres de sucre, & que pour établir des comparaisons j'ai été
obligé de les réduire au quintal, j'ai cru devoir laisser subsister
les fractions telles que le calcul me les a données.
En réfléchissant sur les résultats que présentent les tableaux
ci-dessus, il est aisé de voir clairement ce qui se passe dans la
fermentation vineuse. On remarque d'abord que sur les cent livres de
sucre qu'on a employées, il y en a eu 4 livres 1 once 4 gros 3 grains
qui sont restées dans l'état de sucre non-décomposé, en sorte qu'on
n'a réellement opéré que sur 95 livres 14 onces 5 gros 69 grains de
sucre; c'est-à-dire, sur 61 livres 6 onces 45 grains d'oxygène, sur 7
livres 10 onces 6 gros 6 grains d'hydrogène, & sur 26 livres 13 onces
5 gros 19 grains de carbone. Or en comparant ces quantités on verra
qu'elles sont suffisantes pour former tout l'esprit de vin ou alkool,
tout l'acide carbonique & tout l'acide acéteux qui a été produit par
l'effet de la fermentation. Il n'est donc point nécessaire de supposer
que l'eau se décompose dans cette opération: à moins qu'on ne prétende
que l'oxygène & l'hydrogène sont dans l'état d'eau dans le sucre; ce
que je ne crois pas, puisque j'ai établi au contraire qu'en général
les trois principes constitutifs des végétaux, l'hydrogène, l'oxygène
& le carbone étoient entr'eux dans un état d'équilibre; que cet état
d'équilibre subsistoit tant qu'il n'étoit point troublé, soit par
un changement de température, soit par une double affinité, & que ce
n'étoit qu'alors que les principes se combinant deux à deux formoient
de l'eau & de l'acide carbonique.
Les effets de la fermentation vineuse se réduisent donc à séparer en
deux portions le sucre qui est un oxide; à oxygéner l'une aux dépens
de l'autre pour en former de l'acide carbonique; à désoxygéner l'autre
en faveur de la première pour en former une substance combustible qui
est l'alkool: en sorte que s'il étoit possible de recombiner ces deux
substances, l'alkool & l'acide carbonique, on reformeroit du sucre.
Il est à remarquer au surplus que l'hydrogène & le carbone ne sont
pas dans l'état d'huile dans l'alkool; ils sont combinés avec une
portion d'oxygène qui les rend miscibles à l'eau: les trois principes,
l'oxygène, l'hydrogène & le carbone, sont donc encore ici dans une
espèce d'état d'équilibre; & en effet, en les faisant passer à travers
un tube de verre ou de porcelaine rougi au feu, on les recombine deux à
deux, & on retrouve de l'eau, de l'hydrogène, de l'acide carbonique &
du carbone.
J'avois avancé d'une manière formelle dans mes premiers Mémoires sur la
formation de l'eau, que cette substance regardée comme un élément, se
décomposoit dans un grand nombre d'opérations chimiques, notamment dans
la fermentation vineuse: je supposois alors qu'il existoit de l'eau
toute formée dans le sucre, tandis que je suis persuadé aujourd'hui
qu'il contient seulement les matériaux propres à la former. On conçoit
qu'il a dû m'en coûter pour abandonner mes premières idées; aussi
n'est-ce qu'après plusieurs années de réflexions, & d'après une longue
suite d'expériences & d'observations sur les végétaux, que je m'y suis
déterminé.
Je terminerai ce que j'ai à dire sur la fermentation vineuse, en
observant qu'elle peut fournir un moyen d'analyse du sucre & en
général des substances végétales susceptibles de fermenter. En
effet, comme je l'ai déjà indiqué au commencement de cet article, je
puis considérer les matières mises à fermenter & le résultat obtenu
après la fermentation, comme une équation algébrique; & en supposant
successivement chacun des élémens de cette équation inconnus, j'en
puis tirer une valeur, & rectifier ainsi l'expérience par le calcul &
le calcul par l'expérience. J'ai souvent profité de cette méthode pour
corriger les premiers résultats de mes expériences, & pour me guider
dans les précautions à prendre pour les recommencer: mais ce n'est
pas ici le moment d'entrer dans ces détails sur lesquels je me suis au
surplus étendu fort au long dans le Mémoire que j'ai donné à l'Académie
sur la Fermentation vineuse, & qui sera incessamment imprimé.