Bac S 2014 Liban EXERCICE I : DU LAIT AU YAOURT (6 points) http://labolycee.org

Le lait est un produit biologique fragile. Lhomme a su exploiter la tendance quont ses composants se sparer afin de le conserver. Pour faire du beurre, on recueille la matire grasse mais pour obtenir du fromage ou du yaourt, on attend que les protines du lait coagulent.

Lacide lactique est lun des composants essentiels du lait.

Donnes :

- Formule semi-dveloppe de lacide lactique :

- Masse molaire de lacide lactique : M = 90 g.mol-1 - pKa (acide lactique/ion lactate) = 3,9

- La phnolphtaline est un indicateur color ; couple acide/base de pKa = 8,2 dont la forme acide est incolore et la forme basique rose.

1. LACIDE LACTIQUE 1.1. Recopier la formule de lacide lactique, entourer les groupes caractristiques et justifier son nom dans la nomenclature officielle : acide 2-hydroxypropanoque.

1.2. Cette molcule possde-t-elle des stroisomres ? Si tel est le cas, donner la reprsentation de Cram de ses stroisomres et indiquer la relation qui les lie.

1.3. En solution aqueuse, lacide lactique que lon notera HA a des proprits acidobasiques. Sa base conjugue est lion lactate.

1.3.1. Le pH dune solution dacide lactique de concentration molaire c gale 1,5 mmol.L-1 est gal 3,4. Lacide lactique est-il un acide fort ou faible ?

1.3.2. Le pH dun lait frais se situe autour de 6,5. Quelle est lespce prdominante du couple acide lactique/ion lactate ? Justifier la rponse.

2. Du lait frais

Un lait est dos en suivant ce protocole. Lquation de la raction chimique support de titrage est :

HA(aq) + HO(aq) A(aq) + H2O(L)

2.1. La persistance dune coloration rose est observe pour un volume de solution titrante verse de 1,4 mL. quoi correspond ce changement de couleur ?

2.2. En exploitant le rsultat du titrage, dterminer si le lait analys est frais selon la norme en vigueur. La dmarche suivie pour expliciter sera explicite.

2.3. Faire preuve desprit critique sur le dosage ralis et proposer une amlioration.

Remarque : lquation support du titrage a t modifie par rapport au sujet original.

Document 1 : Acidit du lait Un lait frais nest que trs lgrement acide mais cette acidit peut se dvelopper assez vite pour des raisons diverses : - le lactose prsent en quantit notable (50 g.L-1 environ) se transforme en acide lactique sous laction des bactries ; - dautres acides tels que lacide olique se forment partir des corps gras prsents dans le lait. - le dioxyde de carbone dissous contribue galement lacidit dun lait. Lindustrie laitire vrifie ltat de conservation dun lait en mesurant son acidit totale en quivalent dacide lactique exprime en degr Dornic* (D). Un lait frais doit avoir, selon les normes en vigueur, une acidit infrieure 18D. * Un degr Dornic not 1D correspond 0,1 g dacide lactique par litre de lait.

Document 2 : Protocole de titrage dun lait On verse 10,0 mL de lait dans un erlenmeyer et on ajoute quelques gouttes de phnolphtaline. On procde au titrage de lchantillon de lait par une solution dhydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO(aq)) de concentration molaire 0,11 mol.L-1 appele soude Dornic .

3. vers le yaourt

Les documents utiles la rsolution sont rassembls en fin dexercice.

laide de ces documents, dterminer la temprature la plus favorable la formation du yaourt ainsi que la dure au bout de laquelle la consistance est celle attendue dun yaourt. La dmarche sera explicite.

Document 3 : Fabrication dun yaourt Le lait pasteuris est ensemenc avec des bactries (lactobacillus bulgaricus et streptococcus thermophilus) et mis en pots. Ces bactries vont alors se multiplier et transformer le lactose du lait en acide lactique. La consistance du yaourt est atteinte au bout de quelques heures. Les yaourts sont ensuite refroidis 4C ; le froid bloque lactivit des bactries mais ne les tue pas : au moment de la vente, le yaourt doit contenir au moins 10 millions de bactries par gramme !

Daprs les sites www.espace-sciences.org et www.decouverte-industries-alimentairescom

Document 4 : Acidit et temprature Afin doptimiser la fabrication dun yaourt dans un atelier de production, un laboratoire de recherche mesure, diffrentes tempratures, lvolution dans le temps de lacidit de diffrents chantillons dun lait pralablement ensemenc avec des bactries. Les valeurs obtenues sont reportes dans les tableaux ci-dessous.

Pour une temprature 1 = 2C : Dure (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Acidit (D) 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 21 21

Pour une temprature 2 = 25C : Dure (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Acidit (D) 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 21 21 21

Pour une temprature 3 = 45C : Dure (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Acidit (D) 19 19 19 20 20 20 27 34 45 55 64 70 78

Pour une temprature 4 = 80C Dure (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Acidit (D) 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20

Document 5 : Prcipitation de la casine Le point isolectrique dune protine est la valeur du pH pour lequel la somme des charges lectriques prsentes sur les diffrents groupes caractristiques de la protine sannule. La protine est alors dnature. Le point isolectrique de la principale protine du lait, la casine, vaut 4,6. Pour un pH < 4,6 la casine change de conformation, se dplie et, en solution, prcipite. On observe sa coagulation responsable de la texture du yaourt.

Document 6 : volution du pH lors de la fabrication du yaourt dans un atelier de production industrielle Le graphe suivant donne lvolution au cours du temps du pH dun lait ensemenc.