Expérience n°1 : Fermentation alcoolique par les levures.
I-Introduction
Nous avons décidé d'orienter nos expérimentations vers les procédés biologiques. En effet, les procédés chimiques comme l'hydratation de l'éthylène (voir page hydratation de l'éthylène) sont des procédés pétro-chimiques complexes impossibles à réaliser dans le laboratoire de physique de notre lycée par faute de matériel et de moyens.
II-Présentation
Notre première expérience consiste à produire de l'éthanol grâce à une fermentation alcoolique. Nous avons donc décidé de préparer une solution de base puis de laisser se produire la fermentation alcoolique dans 4 conditions différentes.
III-Préparation de la solution de base
MATERIEL :
-une balance
-400 g de sucre
-1 L d'eau
-un ballons
-un chauffe-ballon
-un thermomètre
-10 g de levure de boulanger
-4 bocaux de confiture
-une éprouvette graduée de 250 mL
PROCÉDÉ : -On mesure 250 mL d'eau avec l'éprouvette graduée
-On les place dans le ballon puis on chauffe l'eau avec le chauffe-ballon jusqu'à atteindre 50°C
-On pèse 100 g de sucre avec la balance que l'on place dans le pot de confiture
-On verse l'eau avec le sucre et on attend la dissolution complète du sucre
-Lorsque le mélange atteint 40°C, on rajoute 2,5 g de levures
-On répète le procédé 4 fois afin d'obtenir dans les quatre bocaux de confiture le même mélange d'eau sucrée avec les levures.
IV/ Les quatre conditions différentes
Nous ne connaissions pas les conditions idéales pour obtenir une fermentation alcoolique efficace.
Nous avons donc décidé d'effectuer la fermentation dans 4 conditions différentes.
- Le premier bocal (S1) restera ouvert pendant les 3 semaines de fermentation. Notre hypothèse est que la fermentation alcoolique n'aura pas lieu car les levures seront en milieu aérobie donc il n'y aura pas formation d'éthanol.
- Le deuxième bocal (S2) restera
fermé pendant les 3 semaines de fermentation. Mais la production de CO2 par les levures ferait augmenter la pression dans le bocal. Etant donné que nous n'avions pas le droit d'ouvrir le bocal car le dioxygène pourrait entrer dans l'eau et fausser les résultats, nous avons donc décidé d'équiper le bocal d'un barboteur. Il s'agit d'un tuyau qui relie avec étanchéité le niveau émergé du bocal (au niveau du couvercle) à la partie immergé d'un autre bocal ouvert remplit d'eau. Ce système permet l'évacuation du dioxyde de carbone tout en empêchant l'entrée du dioxygène dans le bocal où se déroule la fermentation alcoolique. Dans ces conditions, nous avons pensé que la production d'éthanol ne serait pas très élévée car les levures n'auraient pas le temps de se diviser. Elles se retrouveraient rapidement en milieu anaérobie où la population de levures serait très faible.
- Le troisième bocal (S3) restera fermé pendant 1.5 semaines avec un barboteur et sera ouvert pendant le temps restant (1.5 semaines). A notre avis, la production d'éthanol sera faible en raison de la faible quantité de levures présentes pendant la phase anaérobie (bocal fermé). Comme la solution précédente, les levures n'auront pas le temps de se multiplier. Durant la phase aérobie (bocal ouvert), il n'y aura pas de production d'éthanol mais seulement une multiplication rapide de la population de levures.
- Le dernier bocal (S4) restera tout d'abord ouvert la moitié du temps total (3 semaines) puis fermé avec un barboteur, l'autre moitié du temps. Dans ces conditions, nous pensons que la production d'éthanol sera maximal car les levures se multiplierons pendant la phase aérobie créant une forte population de levures. Ensuite, pendant la phase anaérobie, elles produirait une grande quantité d'éthanol du fait de leur nombre.
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