LA PRODUCTION DE L EAU-DE-VIE DE MIRABELLES

LA PRODUCTION DE L EAU-DE-VIE DE MIRABELLES

Etude documentaire : le procédé de fabrication du whisky. A l aide de deux vidéos (en anglais mais le document 1 les rend faciles à comprendre), les élèves doivent remettre les étapes du procédé dans l ordre, ceci en s appuyant sur 3 cartes décrivant chacune une étape du procédé.

Principe de la distillation : l élève doit proposer, commenter un mode opératoire puis représenter le montage de la distillation fractionnée. Mise en oeuvre de la distillation : l élève doit ensuite réaliser le montage et mettre en oeuvre la distillation. Il peut ensuite relever la température d ébullition du mélange initial et analyser le distillat obtenu. Un calcul d incertitude est demandé à l aide de données constructeur. Tracé et analyse du diagramme isobare liquide vapeur du mélange éthanol-eau : l élève doit tracer puis exploiter le diagramme isobare. Ce diagramme théorique lui permet de critiquer les mesures expérimentales effectuées dans la partie précédente. AIDES APPORTEES SI NECESSAIRE Aide 1 : Montage pour la distillation fractionnée du moût Niveau 1 de l aide : On part d un mélange (d un volume d environ 250 volume d éthanol) Penser à utiliser une colonne de distillation fractionnée Niveau 2 de l aide : (si vraiment nécessaire)

ELEMENTS DE CORRECTION POUR LE PROFESSEUR 1. ETUDE DU PROCEDE DE FABRICATION DE LA GOUTTE 1.1 Grâce aux deux vidéos, replacer les étapes de fabrication dans l ordre (3 cartes du Document 1 à découper). Fermentation Distillation Vieillissement 2. PRINCIPE DE LA DISTILLATION DU MOÛT 2.1 D après le document 1, lors de la distillation du moût, quels sont à votre avis les composés chimiques que l on cherche à séparer? On sépare l éthanol et l eau. 2.2. Proposer à l oral un protocole opératoire facilement réalisable au laboratoire de chimie et qui permet de mettre en oeuvre la distillation d un mélange eau éthanol (d un volume d environ 250 ml) contenant initialement 13,0 % en volume d éthanol. 2.3. Schématiser le montage à réaliser et commenter en quelques lignes (2-3 maximum) ce que vous allez observer au cours de la manipulation. Voir aide N 1 3. MISE EN OEUVRE DE LA DISTILLATION DU WASH 3.1. Préparation d un mélange eau éthanol modélisant le moût 3.1.1. D après les données en annexe quels sont les risques à manipuler de l éthanol? L éthanol est très inflammable (fiche INRS), ne pas l approcher d une flamme. 3.1.2. A l aide de la verrerie appropriée, préparer une solution eau éthanol (d un volume total de 250mL) contenant z1 = 13,0 % en volume d éthanol. Burette graduée pour l éthanol, fiole jaugée de 250 ml pour l ensemble, ajustée à la pipette Pasteur. 3.2. Réaliser le montage permettant d effectuer la distillation fractionnée de ce mélange. On utilisera un ballon tricol afin de disposer un thermomètre qui permettra la mesure de la température dans le ballon. 3.2.1. Démarrer le chauffage. Noter la température d ébullition Teb1 dans le ballon lors de la formation des premières bulles de vapeur dans le mélange. On doit trouver expérimentalement une température Teb1 environ égale à 90,5 C 3.2.2. Recueillir environ 150 ml de distillat puis arrêter la distillation. 3.3. Une fois le distillat refroidi, proposer une méthode d analyse rapide permettant de déterminer le titre molaire en éthanol dans le distillat. Effectuer la mesure du titre volumique en éthanol du distillat. Voir aide N 2 3.4. Suggérer (en 2-3 lignes maximum) une amélioration possible du protocole afin d obtenir un titre en éthanol dans le distillat plus élevé. On aurait pu choisir une autre colonne plus efficace (comme celles en atelier pour les établissements qui en disposent) ou effectuer deux distillations (comme pour le procédé industriel de fabrication de la goutte) 3.5. Incertitude sur la mesure de la température 3.5.1. D après les documents en annexe, proposer un encadrement de la valeur de Teb1. Si par exemple on lit Teb1 = 90,4 C Le calcul de l incertitude élargie est: U(T) = 0,01*90,4 + 0,1 = 1,0 C On peut donc alors exprimer la température ainsi : Teb1 = 90,4 ± 1,0 C 4. TRACE ET ANALYSE DU DIGRAMME ISOBARE LIQUIDE VAPEUR DU MELANGE ETHANOLEAU Après des recherches dans la littérature, vous avez trouvé les données répertoriées en tableau 1 situé en annexe. 4.1. A l aide d un tableur, tracer et légender le diagramme isobare d'équilibre liquide-vapeur du mélange éthanol-eau. Voir l aide n 3 4.2. A l aide du diagramme isobare d'équilibre liquide-vapeur, identifier le composé le plus volatil. Est-ce cohérent avec la composition du distillat obtenu dans la partie III? Le composé le plus volatil est celui dont la température d ébullition est la plus faible. Donc l éthanol. C est cohérent car on retrouve plus d éthanol dans le distillat que dans le mélange initial. 4.3. Quelle particularité présente ce diagramme isobare? On observe un azéotrope autour de x = 96 % en éthanol

4.4. On considère à nouveau un mélange initial de z1 = 13,0 % en volume d éthanol. Calculer le titre molaire x1 en éthanol de ce mélange. Voir l aide n 4 4.5. Déduire du diagramme, la composition y1 des premières bulles de vapeur formées On trace un étage théorique d équilibre. Les premières bulles contiennent 32 % (molaire) d éthanol. 4.6. De même, déduire la température d ébullition théorique d un tel mélange notée Teb1th. On trouve Teb1th = 90,5 C 4.7. Critiquer alors le résultat de la température d ébullition Teb1 obtenu à la question 3.5. La valeur théorique lue sur le diagramme doit normalement se trouver dans l encadrement proposé à la question 3.5.