Du jus de pomme au vinaigre

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Structure et transformation de la matière
Type : Sujet complet | Année : 2016 | Académie : Polynésie française

Polynésie française • Juin 2016

Exercice 3 • 5 points • 50 min

Du jus de pomme au vinaigre

Les thèmes clés

Réaction chimique par échange de proton

Contrôle de la qualité par dosage

 

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Ph © Wiktory/Shutterstock

Le vinaigre de cidre est obtenu par double fermentation de jus de pomme, la fermentation alcoolique et la fermentation acétique.

La fermentation alcoolique est due à l’oxydation du glucose contenu dans le jus de pomme en présence de levures. Il se forme de l’éthanol et du dioxyde de carbone. On obtient du cidre.

La principale transformation du cidre en vinaigre est due à des micro-organismes, Mycoderma acetii, qui fixent les molécules de dioxygène sur l’éthanol, ce qui conduit à la formation d’acide acétique. Cette transformation est appelée fermentation acétique.

Données

Formule semi-développée de l’acide acétique :

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Masse molaire moléculaire de l’acide acétique : M = 60 g · mol–1

L’oxydation d’une espèce chimique correspond à une perte d’électron(s).

1. fermentation alcoolique 10 min

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Le glucose linéaire se trouve sous deux formes énantiomères : le D-glucose et le L-glucose.

Lors de la fermentation alcoolique, seul le D-glucose majoritairement présent dans la nature se transforme sous l’effet de la zymase, une enzyme produite par des levures. La représentation de Cram de la molécule de D-glucose est donnée ci-contre.

1 Établir l’équation de la réaction de fermentation alcoolique du D-glucose. Pourquoi cette fermentation est-elle qualifiée de fermentation alcoolique ? (0,75 point)

2 Quel est le rôle de la zymase dans la fermentation alcoolique ? (0,5 point)

2. fermentation acétique 15 min

1 Donner le nom en nomenclature systématique de l’acide acétique. (0,25 point)

2 Écrire la réaction de fermentation acétique due aux Mycoderma acetii en identifiant les deux produits formés. Montrer que l’éthanol subit une oxydation lors de la fermentation acétique et en déduire les couples oxydant/réducteur mis en jeu dans cette réaction. (1 point)

3. analyse d’un cidre en cours de fermentation 25 min

La teneur acétique d’un vinaigre, exprimée en degré acétimétrique, est égale à son acidité totale mesurée à 20 °C et exprimée en gramme d’acide acétique pour 100 mL de vinaigre.

La teneur acétique minimale des vinaigres est de 5,0 g d’acide acétique pour 100 mL de vinaigre. Néanmoins une différence de 0,2 degré, soit deux grammes d’acide acétique par litre de vinaigre, peut être admise en moins dans la mesure de cette teneur.

D’après le décret n° 88-1207 du 30 décembre 1988, modifié par n° 2005-553 du 19 mai 2005

Un échantillon de cidre mis à fermenter est prélevé pour vérifier sa teneur acétique.

Un volume prélevé = (25,0 ± 0,1) mL de l’échantillon de cidre dilué dix fois est titré par une solution d’hydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO(aq)) de concentration molaire = (0,15 ± 0,005) moL · L–1.

Le suivi pH-métrique du titrage du cidre au cours de sa fermentation conduit au graphe représenté ci-dessous et donnant l’évolution du pH du milieu réactionnel et de sa dérivée en fonction du volume VB de solution d’hydroxyde de sodium versé.

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Déterminer si le cidre mis en fermentation depuis plusieurs semaines et analysé ci-dessus peut être commercialisé sous l’appellation vinaigre. (2,5 points)

Toute prise d’initiative et toute démarche, même partielle, sera valorisée.

Donnée

L’incertitude relative U(d)d du degré d’acidité d est donnée par la relation :

U(d)d=(U(V)V)2+(U(VE)VE)2+(U(CB)CB)2

avec VE, volume versé à l’équivalence, et U(VE= 0,2 mL.

Les clés du sujet

Partie 1

1 L’énoncé définit la fermentation alcoolique et précise les réactifs et les produits. Pour écrire l’équation, vous devez déterminer les formules brutes à partir des formules fournies.

Partie 2

2 L’énoncé présente la fermentation acétique à partir de laquelle vous pouvez écrire l’équation de la réaction. Vous devez ensuite utiliser la loi de conservation des éléments chimiques pour trouver le produit inconnu. Pour montrer que l’éthanol subit une oxydation, pensez à écrire la demi-équation d’oxydoréduction entre l’éthanol et l’acide acétique.

Partie 3

Il s’agit d’une petite résolution de problème. Vous devez donc présenter un raisonnement en plusieurs étapes.

Commencez par analyser le problème posé et cernez l’objectif à atteindre : vous devez déterminer la masse d’acide acétique contenue dans 100 mL du cidre analysé pour savoir si elle est inférieure ou supérieure à 5,0 g.

Écrivez l’équation de la réaction support du titrage.

Déterminez le volume versé à l’équivalence et exploitez la relation à l’équivalence pour trouver la quantité de matière d’acide acétique contenu dans la prise d’essai.

N’oubliez pas qu’on a seulement titré 25,0 mL de cidre préalablement dilué dix fois.

Après avoir déterminé la masse d’acide acétique pour 100 mL de vinaigre, utilisez le critère de l’énoncé pour conclure.