Fabrication et aromatisation d'un yaourt maison, Bac Centres étrangers 1 2025.

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Fabrication d'un yaourt.
1. Etude cinétique de la fermentation lactique.
La  transformation du glucose en acide lactique est modélisée par :
C6H12O6aq --> 2C3H6O3aq.
On contrôle la concentration CA en quantité de matière d'acide lactique formé dans le yaourt. Les ferments sont introduits à t = 0 s.
Q1. Justifier que l'utilisation de la yaourtière favorise la fermentation lactique.
La température est un facteur cinétique. La yaourtière permet un chauffage doux et progressif du lait additionné des ferments.
Q2. Identifier le temps marquant le début de la fermentation.
Lorsque la fermentation débute, la concentration en quantité de matière d'acide lactique augmente.

Q3. Proposer une explication à la présence d'acide lactique à t=0.
L'acide lactique est apporté par le sachet de ferments ajoutés initialement.
Q4. Calculer la valeur de la vitesse volumique d'apparition de l'acide lactique lorsque la fermentation a commencé.
vapp = dCa / dt, pente de la droite.
0,095 /140 ~ 6,8,0 10-4 mol L-1 min-1ou 6,8 10-4 / 60 =1,1 10-5
mol L-1 s-1.
Caractérisation du yaourt maison.
Pour caractériser la fermeté d'un yaourt on prpcède au titrage conductimétrique de l'acide lactique noté HA aq contenu dans un volume VA = 10,0 mL de yaourt par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration Cb = 0,150 mol / L.
HA aq + HO-aq --> A-aq + H2O(l).
 Q5 - Déterminer si le yaourt est ferme ou brassé.

A l'équivalence : VA CA = Ve  Cb ; CA =8,5 x0,150 / 10,0 =0,128 mol / L.
M(AH) =90,1 g /mol.
90,1 x 0,128 =11,5 g / L.
Un degré Dornique correspond à0,1 g d'acide lactique par litre de yaourt.
11,5 g / L correspond à 115 °D, valeur comprise entre 100 et 120 °D..
Le yaourt est donc brassé.

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B. Aromatiser le yaourt avec un arôme d'ananas.
Cet arôme est constitué principalement de butanoate d'éthyle synthétisé à partir d'acide éthanoïque..
Q6 Q7. Représenter la formule topologique du butanoate d'éthyle, entourer le groupe caractéristique et le nommer.

Q8. Déterminer la molécule correspondant au spectre IR suivant.

Spectre de l'acide butanoïque.
Synthèse de l'arôme d'ananas.
C4H8O2(l) + C2H6O(l) -->C6H12O2(l) +H2O(l).
Protocole:
Etape 1 : introduire dans un ballon 40,0 mL d'éthanol ( réactif en  excès), 40,0 mL d'acide butanoïque et 1,0 mL d'acide sulfurique concentré.
Etape 2 : chauffer à reflux durant 30 min.
Etape 3 : refroidir jusqu'à température amiante puis verser dans une ampoule à décanter.
Etape 4 : ajouter 100 mL d'eau salée puis 30 mL de cyclohexane
Etape 5 : isoler la phase organique.
Etape 6 : éliminer le solvant par distillation. On obtient 33,7 g d'ester.
Q9. Identifier les opérations permettant d'optimiser la vitesse de formation de l'ester.Chauffer à reflux ( la température est un facteur cinétique)  ; catalyseur :1,0 mL d'acide sulfurique concentré.
Q10. Justifier l'utilisation du cyclohexane ( étape 4).
Le cyclohexane est non miscible à l'eau ; l'ester est soluble dans le cyclohexane.
Q11. Schématiser l'ampoule à décanter.

Liquide le moins dense  : cyclohexane. Phase organique.
Liquide le plus dense : phase aqueuse.
Q12. Montrer que l'éthanol est en excès sachant qque la quantité de matière initiale d'acide buthanoïque est 0,44 mol..
Masse d'éthanol : volume x densité = 40,0 x0,79 =31,6 g.
Quantité de matière  = masse / masse molaire = 31,6 / 46 =0,69 mol.
Cette valeur étant supérieure à 0,44 et les coefficients stoechiométriques étant identiques, l'éthanol est donc en excès.
Q13. Calculer le rendement.
Quantité de matière théorique d'ester ( si réaction totale) = 0,44 mol.
Quantité de matière réelle d'ester : masse / masse molaire ester = 33,7 / 116=0,29 mol.
Rendement = 0,29 / 0,44 x  100 =66 %.
On s'intéresse à une partie du mécanisme réactionnel.
Q14. Identifier un intermédiaire réactionnel.
Q15. Dans l'étape 1 représenter une fléche courbe et justifier.

La flèche courbe part d'un site riche en électrons ( doublet de l'oxygène) et va vers un site défiicitaire en électron, l' ion H+.





  
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