Source de calcium et de vitamines, le lait est un aliment complet, mais c’est un produit fragile. Dès la traite, on instaure une chaîne du froid pour le conserver.

Toute réponse, même incomplète, montrant la démarche de recherche du candidat sera prise en compte dans la notation.

1. étude physico-chimique d’un lait

Le lait est un mélange (émulsion) de matières grasses (lipides) dans l’eau.

Document 1 : Caractéristiques du lait étudié

Les masses de constituants sont données pour 100 g de lait.

sci3_1806_02_00C_01

* Plus l’activité biologique est proche de 1, plus le risque de développement de micro-organismes est élevé.

1. Indiquer la composition atomique de la molécule de lactose.

2. D’après la réglementation sanitaire européenne, la conservation des produits alimentaires est autorisée à température ambiante quand l’une des trois conditions suivantes est vérifiée :

activité biologique < 0,91

pH < 4,5

activité biologique < 0,95 et pH < 5,2.

Expliquer pourquoi le lait étudié doit être conservé au froid.

3. La poudre de lait est fabriquée en évaporant totalement l’eau contenue dans le lait.

a) Déterminer la masse de poudre de lait qu’il est possible d’obtenir à partir d’un kilogramme du lait étudié.

b) On fabrique de la poudre de lait à partir d’un litre du lait étudié. Expliquer sans calcul si la masse de poudre de lait obtenue est inférieure, identique ou supérieure à la valeur trouvée à la question 3. a).

2. analyse du lactosérum

L’une des méthodes les plus anciennes de conservation du lait est la fabrication de fromage. Le lait cru subit alors une chaîne de transformation (document 2). Il faut séparer la phase aqueuse du lait, appelée lactosérum, du caillé. Le caillé est ensuite traité séparément pour être transformé en fromage.

Document 2 : Chaîne de transformation du lait cru

sci3_1806_02_00C_02

Écrémage : laissé au repos, le lait se sépare en deux couches. La crème remonte à la surface. Le liquide restant constitue le lait écrémé.

Coagulation : on amène le pH du lait écrémé à la valeur de 4,6. Un solide insoluble dans l’eau se dépose au fond du récipient, c’est le caillé. Le liquide qui surnage est appelé lactosérum. Il est constitué d’eau, de lactose, de sels minéraux et de quelques protéines solubles dans l’eau.

Document 3 : Quelques tests d’identification d’ions

Ion testé	Ion magnésium Mg²⁺	Ion chlorure Cl^–	Ion Calcium Ca²⁺
Réactif	Solution d’hydroxyde de sodium	Solution de nitrate d’argent	Solution d’oxalate de sodium
Couleur du solide (précipité) obtenu	Blanc	Blanc noircissant à la lumière	Blanc

3. En exploitant le document 2, expliquer pourquoi on peut faire l’hypothèse que le lactosérum est acide.

4. En utilisant le document 3, proposer un protocole expérimental permettant de prouver la présence d’ions chlorure dans le lactosérum. On pourra formuler la réponse sous forme de texte et/ou de schémas.

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Le document 1 est un diagramme qui présente les constituants du lait, leurs masses dans 100 g de celui-ci et certaines de ses caractéristiques.

Le document 2 présente une chaîne de transformation du lait cru en fromage. Ce document donne aussi deux définitions qui contiennent des informations importantes.

Le document 3 rappelle les tests de reconnaissance de trois ions.

Répondre aux questions

2. Utilise les informations du diagramme du document 1 pour répondre.

3. Utilise les définitions données dans le document 2.

Correction

1. étude physico-chimique d’un lait

1. La molécule de lactose est composée de 12 atomes de carbone, 22 atomes d’hydrogène et 11 atomes d’oxygène.

2.Le lait étudié a une activité biologique de 0,99 et un pH = 6,4. On constate que son activité est supérieure aux deux valeurs données dans la question et plus cette l’activité est proche de 1, plus il y a de risque de développement de bactéries dans le lait. De même, son pH est plus élevé : 6,4 > 5,2 > 4,5.

Le lait n’est pas protégé par son acidité. Il doit donc être conservé au froid car il ne satisfait aucune des trois conditions autorisant sa conservation à température ambiante.

Repère
Gagne des points
Pose tes calculs clairement pour 100 g de lait avant de répondre.

3. a)D’après le document 1, dans 100 g de lait, il y 87,5 g d’eau. Cette quantité d’eau sera évaporée. Il restera donc :

100 – 87,5 = 12,5 g de poudre de lait.

Dans 1 kg de lait il y a 10 fois plus de lait et donc 10 fois plus de matière sèche donc : 10 × 12,5 = 125 g de poudre de lait.

Repère
Info +
Utilise l’une des caractéristiques données dans le document 1.

b) D’après la masse volumique donnée dans le document 1, 1 L de lait a une masse m = 1 032 g.

On constate que m > 1 kg. La masse de poudre obtenue à partir d’une masse m de lait sera donc supérieure à 125 g.

2. analyse du lactosérum

3.Le lactosérum est le liquide qui surnage dans le lait écrémé acidifié. D’après le document 2, son pH est 4,6. Or toute solution dont le ph < 7 est acide. Le lactosérum est donc acide.

Repère
Remarque
Un schéma clair et très complet peut remplacer un protocole écrit.

4. Protocole : on verse 3 mL de lactosérum dans un tube à essais, on ajoute quelques gouttes de nitrate d’argent au contenu du tube à essais. Un précipité blanc apparaît, il noircit à la lumière. Ce test prouve la présence des ions chlorure dans le lactosérum.

Annales - Organisation et transformation de la matière : sujet corrigé (Amérique du Nord 2018)