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MPS: SÉCURITÉ SANITAIRE Eclipse à Chéraute THÈMES PROPOSÉS POUR RÉALISER UNE SYNTHÈSE SUR UN POSTER A2. CONSIGNES POUR RÉALISER LE POSTER Physique Chimie-Lycée du Pays de soule 06/04/14-MPS_SecuAlim.odt-Djl-Page: 1 / 13

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THÈMES PROPOSÉS POUR RÉALISER UNE SYNTHÈSE SUR UN POSTER A2.

CONSIGNES POUR RÉALISER LE POSTER

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PETITE HISTOIRE DU YAOURThttp://www.lanutrition.fr/bien-dans-son-assiette/aliments/produits-laitiers/yaourt/petite-histoire-du-yaourt.html

AU PALÉOLITHIQUE : Le caillage du lait, sûrement découvert par hasard; s'est révélé être un précieux procédé de conservation. Son origine remonterait au tout début de l'agriculture et de l’élevage, il y a environ 10 000 ans.Les laits fermentés existent ainsi depuis des millénaires avec le lait Ribot des gaulois, le kéfir très consommé au Moyen-Orient ou encore le koumys d'Asie centrale chez les Buschirs, les Tartares, les Kirghizes, les Kalmoucks, préparé à base de lait de jument, d'ânesse ou de chamelle. Les « ancêtres » des yaourts.A l’Antiquité : Le naturaliste, Pline l’Ancien, remarque que les Barbares savaient « épaissir le lait en une matière d'une agréable acidité » et cite le yaourt comme étant « d'essence divine » bon remède à de nombreux maux.

1542 : Souffrant probablement d'une infection intestinale en 1542, le roi François 1e éprouve langueur et neurasthénie. Il apprend l'existence d'un laitage mystérieux, dont on dit merveille à la Cour du sultan Soliman le Magnifique, son allié diplomatique. Un médecin turc venu à pied avec ses brebis, guérit ainsi le roi au bout de quelques semaines. La cours de François 1e ne jure alors que par ce produit blanc. Mais, ses brebis tuées par le froid parisien, le médecin repart à Constantinople emportant avec lui le secret de la fabrication de son breuvage : du yaourt au lait de brebis.Yoghourt vient du turc yoğurt : http://fr.wiktionary.org/wiki/yoghourt

Le yaourt tombe dans l'oubli pendant plusieurs siècles. En tant que produit laitier, il connaît le même discrédit qui frappe laits et laitages, aliments par excellence des pauvres et des paysans.

HISTOIRE : DES LAITS FERMENTÉS AUX YAOURTS : http://fr.wikipedia.org/wiki/Yaourt#Histoire_:_des_laits_ferment.C3.A9s_aux_yaourts

L'histoire ancienne du yaourt doit remonter à l'histoire des laits fermentés obtenus par la fermentation spontanée des micro-organismes naturellement présents dans le lait, les outres ou l'environnement. Depuis le Néolithique et le début de l'élevage, soit vers 8500 ans avant notre ère, les éleveurs se sont aperçus que le lait caillait spontanément soit sous l'influence de ses propres bactéries ou sous l'influence d'enzymes quand il était conservé dans des outres fabriquées avec des estomacs de bovins (par l'action de la présure).

La maitrise de la fermentation lactique permettait de conserver les laitages sans altérations et d'offrir des boissons rafraichissantes ou après égouttage du caillé, des aliments faciles à transporter comme le fromage.

L’intolérance au lactose est l’incapacité à digérer le lactose (sucre de lait) à cause de l’absence ou de la quantité insuffisante d’enzymes digestives, la lactase. On estime que dans le monde 75 % des adultes présentent une baisse de l'activité lactasique. http://fr.wikipedia.org/wiki/Intol%C3%A9rance_au_lactose

TRAVAIL DE LECTURE en soulignant les termes scientifiques et pratiques ayant conduit les humains fabriquer des yaourt.

TRAVAIL DE SYNTHÈSE en dégageant les arguments scientifiques ayant conduit à l'adoption du yaourt , ainsi que quelques éléments de sa fabrication.

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EXPÉRIENCES DE VÉRIFICATION DES ARGUMENTS SCIENTIFIQUES. Vous rédigerez un protocole expérimental pour l'expérience choisie .

Faire valider votre protocole par le professeur.

Comment vérifier que la fabrication du yaourt transforme le lait en un produit plus acide ? Les bactéries se développent bien autour de 42°C .

Comment vérifier si les bactéries présentes dans le yaourt font coaguler et acidifie le lait ?

Comment vérifier si l'acidification du lait le fait coaguler comme les bactéries ?

Comment essayer une mesure automatique de l'acidification du lait par le vinaigre avec un compte goutte ?

La lyophilisation congèle les aliments en dessous de-20°C puis sublime l'eau congelée pour les déshydrater

. Ceci à une pression de 100µbar = 10 Pa . L'atmosphère est à Patm=105 Pa

Comment essayer de déshydrater un échantillon de lait, en utilisant un des procédés de lyophilisation ?

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Relevé d'un groupe d'élève de 2nde1_2 _2014On remarque que la température de consigne autour de 42°C pour le lait a été dépassée.

De même la limite de la fourchette de croissance optimale des bactéries . Il s'ensuit un arrêt de la décroissance du PH . On peut supposer que la croissance des bactéries diminue et doncla production d'acide lactique. Le PH diminue de nouveau après introduction d'une deuxième cuillère de yaourt

contenant des bactéries vivantes. La température étant revenue à l'optimum 42°C, le PH diminue plus vite.

La fourchette De température optimale De croissance Des bactéries est pour: Lactobacillus bulgaricus(LB) :entre 42 et 50°C ; Streptococcus thermophilus(ST): entre 37 et 46°C.ST et LB vivent en symbiose et proDuisent ensemble e l'acie lactique, entre autres. Leur croissance, semble ensuite ralentie à partir D'un certain PH.

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0 5 10 15 20 256,4

6,5

6,6

6,7

6,8

6,9

7

7,1

Ajout de vinaigre blanc du commerce dilué à 10^-2 mol/lPas de coagulation nette constatée

normalement les caséines coagulent vers PH=4,6

pH pH

Volume(ml) Acide Acétique 10 -̂2 mol/l

PH

0 5 10 15 20 250

1

2

3

4

5

6

7

Lait UHT 20°C + vinaigre commerce Pur versé à la buretteLa coagulation en masse des caséines est visible en haut du bécher.

Le lactosérum est visible en bas. Console LabQuest mode évènements(Pas t(s) :FlêcheVerte, Roue, Valeur V(ml), OK

Le PH reste quasi constant au début . Pas de mélange ?

V(ml) Vinaigre blanc commerce PUR

PH

(so

nde

La

bQ

uest

)

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Le Lait http://fr.wikipedia.org/wiki/Lait#Donn.C3.A9es_physico-chimiques

CONSERVATION :http://www.allodocteurs.fr/actualite-sante-bien-conserver-ses-aliments-6476.asp?1=1

LE LAIT : Quelques jours à 4°C ; LE YAOURT : environ 15J à 4°C .

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PRÉPARATION DU LAIT : après une standardisation en matières grasses, le lait est enrichi en matière sèche, généralement par rajout de poudre de lait écrémé ou de protéines de lactosérum ou caséinates. Suit unehomogénéisation sous une pression élevée et à 70 ° C et éventuellement un rajout de sucre.

1. Traitement thermique : le chauffage à 90 à 95 °C pendant 3 à 5 minutes détruit les micro-organismes pathogènes et indésirables. Il dénature aussi environ 85 % des protéines solubles du lait qui vont ensuite se fixer sur les micelles de caséine N 6 . Ces modifications se traduisent après fermentation par une amélioration de la fermeté des gels32.

2. Ensemencement : on commence par refroidir à la température de fermentation 42-45 °C (l'optimum pour le développement symbiotique des bactéries lactiques). L'ensemencement se fait avec un levain deStreptococcus thermophilus (ST) et de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (LB) dans le rapportde ST/LB=1,2 à 2 pour les yaourts natures et pouvant atteindre 10 pour les yaourts aux fruits 33.

3. Fermentation et conditionnement : les bactéries lactiques absorbent le sucre du lait (le lactose) qu'elletransforment en acide lactique, entrainant par là une baisse du pH et la coagulation du milieu. Elles produisent par ailleurs des composés carbonylés volatils qui participent à la richesse aromatique : acétaldéhyde (éthanal) à l'odeur fruitée, le diacétyle à odeur de fromage et d'aisselles, l'acétoïne et l'acétate d'éthyle rappelant le dissolvant de vernis à ongles. Suivant la texture cherchée du yaourt, les opérations de fermentation et de conditionnement ne sont pas effectuées dans le même ordre1 :

• pour du yaourt ferme, immédiatement après l'ensemencement, le lait est conditionné en pots et ceux-cisont placés dans une étuve réglée à la température de 42 à 45 °C, pendant 2 à 3 heures, jusqu'à obtention d'environ 1 % d'acidité. La fermentation est stoppée par refroidissement des pots dans des chambres froides fortement ventilées. Ils sont ensuite stockés à 2-4 °C.

• pour du yaourt brassé, après ensemencement, le lait reste dans le tank à la température de 42 à 45 °C. La fermentation se déroule donc dans le tank jusqu'à ce que l'acidité de 1 % soit atteinte. Le lait coagulé est ensuite brassé puis refroidi et conditionné dans des pots stockés 2-4 °C.

Durant la commercialisation, les yaourt doivent être maintenus dans la chaîne du froid entre 4 et 8 ° C. Durant cette période, les bactéries lactiques ne se multiplient pas mais continuent toutefois à produire de l'acide lactique et donc à augmenter la saveur acide du yaourt.

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FABRICATION YAOURT OU YOGHOURT 1. Coagulation du lait par agrégation de micelles de caséines ou globules gras :

http://theses.ulaval.ca/archimede/fichiers/23497/ch02.html#_Ref121576656

Quoique la micelle de caséine soit passablement stable, il y a quatre façons principales d’induire l’agrégation. Ce sont l’utilisation d’enzymes protéolytiques, les conditions acides, les traitements de chaleur Gélification causée par le vieillissement.

La coagulation du lait est provoquée par la dénaturation de la caséine, protéine majoritaire du lait. La matière grasse et les séroprotéines ont un rôle passif.

Les différentes caséines sont organisées en micelles qui sont des agrégats de plusieurs molécules de caséine. C'est un complexe de protéines phosphorées précipitant à pH 4,6, ou bien sous l'action d'enzymes spécifiques — comme la chymosine, extrait de macération de la caillette du veau qui, avec une autre enzyme, la pepsine, forment la présure.

En technologie fromagère on distingue donc deux types de coagulations1 :

• la coagulation lactique ou coagulation acide (voie fermentaire). • la coagulation présure (voie enzymatique).

COAGULATION LACTIQUE : http://fr.wikipedia.org/wiki/Coagulation_du_lait

Dans le lait, les micelles de caséines et les globules gras sont chargés négativement. Ceci entraîne une répulsion électrostatique qui assure la stabilité du lait. Les fragments de caséine kappa sont hydrophiles et setrouvent en périphérie des micelles, où ils créent une couche d'hydratation (eau retenue empêchant le rapprochement des colloïdes entre eux). L'acide lactique, issu de la dégradation du lactose par les bactéries lactiques, porte des charges positives qui neutralisent les charges négatives des colloïdes. À pH 4,6 -- appelé point isoélectrique de la caséine2 -- on obtient leur neutralité. L'acide déshydrate ainsi les micelles, ce qui leur permet de se rapprocher. Plus la déminéralisation (acidification du lait par des bactéries lactiques ou coagulation acide1) est importante, plus c'est un caillé de type lactique. En effet, les micelles se lient par des interactions hydrophobes (liaisons faibles, réversibles) en retenant dans leur réseau les globules gras, les micro-organismes, les vitamines, toutes les particules qui peuvent être retenues dans les mailles du réseau caséinique. ON OBTIENT UN GEL : c'est la coagulation lactique du lait (lait fermenté).

COAGULATION PRÉSURELa présure animale est constituée de deux enzymes dont la proportion varie selon l’âge de la bête : la chymosine et la pepsine. Cette dernière n'agit pas principalement sur la coagulation du lait. En général, la présure commerciale est très majoritairement composée de chymosine (à au moins 85 %). Il existe également des présures végétales et de synthèse3.Actuellement, dans l'industrie laitière, l'enzyme de fermentation (présure) est obtenue à partir d'OGM 4 .La perte des Caséino-Macro-Peptides dans les micelles de caséines fait que les k-caséines ne se repoussent plus : le caractère hydrophobe des micelles augmente. Le fractionnement du phospho caséinate laisse des liaisons libres qui peuvent être occupées par le calcium ionisé (cation bivalent) qui va former des ponts calciques; on pense possible la formationde ponts disulfures. C'EST UNE RÉACTION IRRÉVERSIBLE QUI PRODUIT UN GEL SOUPLE : C'EST LE CAILLÉ PRÉSURE. La vitesse de formation du coagulum ainsi que de son durcissement augmente avec la température. Elle est très faible à 15°C et très forte à 55°C. La partie liquide restante est principalement constituée du lactosérum qui est lui-même composé de lactose, de 20 % des protéines du lait, ainsi que de divers molécules et vitamines. Elle est non-utilisée en fromagerie.

CMP : Caséino-Macro-Peptides

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Le streptocoque thermophile (ou Streptococcus thermophilus) est une bactérie alimentaire, thermophile (optimum de croissance à 43 °C), présente seulement dans la fermentation du lait, où elle est notamment utilisée en association avec la bactérie Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus pour la fabrication du yaourt. http://fr.wikipedia.org/wiki/Streptococcus_thermophilus

S. thermophilus se présente :

• sous forme de cocci (coque arrondie), de 0 7-1 µm, formant des chaînes ou des paires • à coloration de Gram positive • sa température optimale de croissance se situe entre 37 °C et 60 °C, selon les souches. Ne croît pas à

15 °C mais toutes les souches croissent à 45 °C et la plupart à 50 °Chttp://www.auguste-piccard.ch/pages/TM-PDF/TM2011/TM2011Hansen.pdf

Les ferments traditionnels sont également « thermophiles », c’est-à-dire que leur croissance estfavorisée par une température plutôt élevée. Pour les Lactobacillus bulgaricus, cette température sesitue entre 42 et 50°C alors que pour les Streptococcus thermophilus elle se situe entre 37 et 46°C.[15]Les bactéries lactiques sont présentes naturellement dans l’intestin de l’être humain. *16]

Les deux ferments utilisés travaillent en « symbiose » et se « stimulent mutuellement ». En effet,l’activité des lactobacilles provoque une fragmentation de protéines en acides aminés et peptides(activité protéolytique), qui stimulent l’activité des streptocoques. A l’inverse, les streptocoquesproduisent de l’acide formique, pyruvique et du CO2, ce qui stimule l’activité des lactobacilles.Sachant que les lactobacilles sont plus résistants à un pH faible que les streptocoques, il faut enpremier que la croissance des streptocoques soit stimulée, puis celle des lactobacilles.Toutefois, les deux espèces vont également produire de l’acide lactique, qui semble empêcher ouralentir du moins par la suite la croissance de chaque espèce. [17], [18]Les enzymes produites par les Lactobacillus bulgaricus en particulier, permettent la décompositiond’une molécule de lactose (C12H22O11, disaccharide*), combinée à une molécule d’eau (H2O), en unede glucose (C6H12O6, monosaccharide*) et une de galactose (C6H12O6, monosaccharide). Ceci ceproduit sous l’influence de l’enzyme -galactosidase (lactase).β

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VISCOSITÉ :

Pour les yaourts, la texture et l'onctuosité constituent, pour le consommateur, d'importants éléments d'appréciation de la qualité du yaourt. À t = 0 :pH de chaque préparation est inférieur à 7 ce qui est dû à l’acidité naturelle du lait.

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LYOPHILISATION

Il s'agit de provoquer la vaporisation de l'eau contenue dans les substances 'Médicaments, Aliments...) Pour cela, on abaisse la pression et on crée 'une zone très froide piégeant par condensation puis congélation, l'eau vaporisée. Pression de 10µbar à 20mbar(2% Patm )La pompe à vide du labo ne descend pas en dessous de 5kPa (50mbar):5 % Patm http://fr.wikipedia.org/wiki/Lyophilisateur

Pompes à videArticle détaillé : Technologie du vide.Elles ne servent qu'à vider les gaz non condensables et éventuellement les liquides. En raison de volumes trop important et des problèmes de corrosion ou de risque de mélange eau/huile, la vapeur d'eau du produit devra être captée intégralement par le piège (condenseur).Pendant la phase de dessiccation, les pompes servent à réguler le niveau de vide, bien qu'elles ne puissent pas faire face à un dégazage violent (par exemple si une bulle de gaz ou de liquide non congelé est crevée pendant la dessiccation).Il existe différents types de pompes utilisables pour cette application:A palettes Pompes à vide standard, lubrifiées à huile. Elles sont robustes, bien qu'elles ne tolèrent pas une absorption de vapeur d'eau très importante : l'huile se transforme rapidement en "mayonnaise", jusqu’à jaillir de la pompe parles évents. On obtient des vides inférieurs à 10µbar sans trop de difficultés avec ce type de pompe.A anneau liquide C'est une pompe permettant des vides grossiers (de l'ordre de 30mbar). En revanche, elles sont rapides et tolèrent très bien l'eau. On s'en sert donc en tout début de cycle pour accélérer la vidange de la cuve, ou pour vider le piège après une stérilisation. Pompes Roots Ce sont des pompes qu'on utilise pour atteindre des niveaux de vide poussé. Elles ne seront démarrées qu'aprèsêtre arrivé à un niveau inférieur à 100µbar. Elles ont eu meilleure tolérance à la vapeur d'eau, ce qui permet de protéger les pompes à palettes en cas de dégazage. Pompes sèches Ces pompes tournent, elles, sans huile. On les utilise pour éviter tout risque de retours d'huiles sublimées dans les chambres de procédés, en cas de vide et/ou de froid poussé. Elles sont généralement très coûteuses, elles tolèrent le pompage de vapeur d'eau en prenant quelques précautions, elle peuvent être bruyantes. D'un point de vue de la performance, les pompes sèches ne permettent pas d'obtenir des niveaux de vide aussi bons que les pompes à palettes. On reste fréquemment au-delà de la barre des 10-20 µbar. Par contre une relative absence d'entretien les rend très intéressantes. Pompage cryogénique Il consiste à refroidir une surface avec de l'azote liquide par exemple, jusqu’à atteindre des températures inférieures à -100 .

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LYOPHILISATION ET POMPE À VIDE

La lyophilisation congèle les aliments en dessous de-20°C puis sublime l'eau congelée pour les déshydrater

. Ceci à une pression de 100µbar = 10 Pa . L'atmosphère est à Patm=105 Pa

Comment essayer de déshydrater un échantillon de lait, en utilisant un des procédés de lyophilisation ?

0 1 2 3 4 5 60

20

40

60

80

100

120

19,82020,220,420,620,82121,221,421,6

Principe de lyophilisation par vaporisation sous vide de lait à Tamb = 21,5°CIci, on observe seulement quelques bulles dans la coupelle de Lait .

Tvap Eau à 5kPa (50mbar) voisine de 30°C.

t(min)

P(k

Pa

)

T(°

C)

dPdT

=L(J )

T.(Δ V ) ; L=Δ HVAP ; ΔV (m3) molaire

lors du changement d'état. PV=n.R.T vapeur gaz parfait

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LES LAITS FERMENTÉS http://www.guide-des-aliments.com/dietetique/Information/Micro-organismes/CI-Produits-laitiers.html Le lactose du lait peut être fermenté par différentes bactéries lactiques, ce qui provoque d'abord son acidification, puis la coagulation de la caséine. Cette acidité, jointe à l'effet inhibiteur de la présence d'un grandnombre de bactéries lactiques vivantes, assure la stabilité et l'innocuité des produits. La réfrigération est cependant nécessaire pour éviter l'altération par des organismes acidophiles contaminants comme des levures et des moisissures.

Les agents de fermentation varient selon le type de lait fermenté :

• Bactéries lactiques thermophiles (yaourt) ; • Bactéries lactiques mésophiles (babeurre, crème sure, lait acidifié) ; • Diverses bactéries lactiques et levures fermentaires (laits fermentes alcoolisés comme le kéfir).

Bien que le lait frais contienne des bactéries lactiques, on préfère généralement détruire la plus grande partie de sa microflore d'origine par pasteurisation. Cette étape permet de détruire la plupart des germes contaminantset les virus bacteriophages qui pourraient interférer avec la fermentation. L'ensemencement se fait ensuite avec des souches sélectionnées de bactéries lactiques ou avec un petit volume de lait fermenté du même type provenant de la « fournée » précédente.

Malgré l'absence d'égouttage, la teneur en protéines ou en lipides des laits fermentes peut être augmentée par l'ajout de lait évaporé, de crème ou de lait en poudre.

LE YAOURT Ce qui le caractérise, c'est l'utilisation à part égale pour sa fabrication de deux espèces de bactéries lactiquesqui agissent en synergie. Il s'agit d'un streptocoque, Streptococcus thermophilus et d'un lactobacille, Lactobacillus bulgaricus. Le streptocoque est le premier à se développer et prépare ainsi les conditions propices au développement du lactobacille. En plus de poursuivre la fermentation lactique, le lactobacille hydrolyse certaines protéines qui fourniront au streptocoque des peptides et des acides aminés essentiels à la poursuite de son développement. Le lactobacille est le principal producteur de composés responsables de la saveur et de l'arôme caractéristiques du yaourt (acétaldéhyde, diacétyle, etc.).On peut ajouter d'autres souches qui produisent à partir du lactose des polysaccharides (glucanes), lesquels augmentent la viscosité du yaourt. À la fin de la préparation, le yaourt a un pH voisin de 4,0. Son acidité est due à l'acide lactique principalement, ainsi qu'à d'autres acides organiques produits en petites quantités par les bactéries lactiques (acide citrique, acide acétique, acide formique et acide succinique).

La réfrigération du yaourt arrête la croissance des bactéries lactiques, qui maintiennent néanmoins une certaine activité métabolique. C'est pourquoi l'acidité du produit a tendance à augmenter au cours de l'entreposage tandis que sa viscosité diminue. Le yaourt fabriqué dans de bonnes conditions d'hygiène et maintenu au froid peut demeurer comestible pendant près d'un mois.

On accorde au yaourt, ainsi qu'à d'autres types de laits fermentes, des qualités favorables à la santé. En plus de favoriser la digestion, on lui attribue la vertu de rétablir une flore intestinale perturbée par une gastro-entérite ou une antibiothérapie. Cependant, les souches thermo-philes utilisées ne sont pas aptes à coloniser le tube digestif de façon permanente (leur survie ne dépasse pas plus de quelques heures). C'est pourquoi on ajoute généralement aux ferments mentionnés précédemment une espèce mésophile, Lactobacillus acidophilus, qui fait partie de la flore normale de l'intestin.

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