Au cours du phénomène d’osmose, l’eau passe du milieu le vers le milieu le








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SEANCE DE PLURI : MODULE M7 BIOLOGIE + PHYSIQUE CHIMIE (évaluable en CCF)

CLASSE : STAV 17 élèves

DATE : 30 SEPTEMBRE 2011

DUREE : 3 H
THEME N°1 :

PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DANS LA FABRICATION D’UNE

CONFITURE
PARTIE I : ROLE DU SUCRE DANS LA CONFITURE



I-PHENOMENE D’OSMOSE

II-LA LIAISON HYDROGENE (Simulation sous logiciel Spartan)

III-QUEL SUCRE A AJOUTER?

IV-CONTROLE DU D°BRIX PAR REFRACTOMETRIE :

voir « TP Réfraction et Confiture ».

PARTIE II : ROLE DES PECTINES DANS LA CONFITURE



FORMATION DES GELS DE PECTINE

PARTIE III : ROLE DU LA MARMITE EN CUIVRE DANS LA CONFITURE



I-EXPERIENCE SIMPLE

II-TOXICITE DU CUIVRE
PARTIE IV : ROLE DU JUS DE CITRON DANS LA CONFITURE



I-EXPERIENCE SIMPLE

II-INTERET DU JUS DE CITRON
PARTIE V : ROLE DE LA CUISSON DANS LA CONFITURE



I-CONCENTRATION EN PECTINE

II-CONDITIONNEMENT-REFROIDISSEMENT

Role du SUCRE DANS LA COnfiture

« Le sucre fait sortir l’eau des cellules vers le sirop général (par osmose) » H.This

I-PHENOMENE D’OSMOSE



Expérience n°1 :

Faire un trou dans 2 pommes de terre.

Remplir l’un des trous d’eau osmosée et l’autre d’une solution concentrée de chlorure de sodium

Laisser environ 1 H


  • Observations :

Dessiner un schéma avant/après:


Dans le cas de l’eau osmosée, le niveau du liquide a ………………..

Dans le case de l’eau salée, le liquide a …………………………


  • Interprétation :

Dans le 1er cas, l’eau osmosée passe dans ……………………………………………….qui présente une certaine concentration en sels minéraux.

Dans le 2nd cas, l’eau contenue dans la pomme de terre passe dans …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Expérience n°2 :

Soit un œuf dont la coquille a été dissoute par du vinaigre concentré.

Déposer cet œuf dans une solution saturée de sel. Attendre environ 1 H.


  • Observations :

Dessiner un schéma avant/après:


  • Interprétation :


Conclusion :Au cours du phénomène d’osmose, l’eau passe du milieu le …………………………………………….vers le milieu le …………………………………………………………………..

II-LA LIAISON HYDROGENE



« Si l’on ajoute du sucre, celui-ci attire les molécules d’eau, et laisse les molécules de pectine esseulées. Elles se marient alors en famille, le gel apparait » H.This

L’eAU, COMPOSe POLAIRE



Définition : L’electronégativité est la capacité d’un élément a attirer à lui les électrons
L’oxygène est plus électronégatif que l’hydrogène.

Donc l’atome d’oxygène attire vers lui les électrons.

En conséquence la liaison H-O- se polarise et on obtient H →O-

Il apparait une charge δ+ sur chaque atome d’Hydrogène et une charge 2 δ- sur l’atome d’oxygène.

Bien qu’électriquement neutre, l’eau est une molécule polaire.
Représenter la molécule d’eau :


Mise en evidence experimentale de la polarite de L’eau



Expérience :

Approcher d’un mince filet d’eau une règle en plexiglas frottée par un chiffon sec


  • Observations :



  • Interprétation :

FORMATIOn des liaisons hydrogene



L’atome d’hydrogène d’une molécule d’eau subit l’attraction de l’atome d’oxygène d’une autre molécule d’eau. Entre les 2 s’établit une liaison que l’on nomme : liaison hydrogène
Représenter schématiquement cette liaison :

Expliquer pourquoi la température d’ébullition de l’eau est élevée (100°C sous pression 1 atm)



Affinité du « SUCRE » pour l’eau


Représenter la formule semi-dévelopée du glucose C6H12O6


Expliquer la phrase de Hervé This : « Si l’on ajoute du sucre, celui-ci attire les molécules d’eau »


EXEMPLE DE MOLECULE VISQUEUSE


Le glycérol est une molécule qui fait partie de la famille des alcools. Elle constitue les « larmes » du vin. Sa formule semi développée est la suivante :
Expliquer pourquoi cette molécule est « visqueuse » presque comme un gel.



III-QUEL SUCRE DANS LA CONFITURE



Le sucre le plus utilisé est le saccharose

En théorie la teneur en sucre peut varier de 50 à 80%. En dessous la gélification n'est plus possible (confipote), au dessus on atteint la limite de solubilité du saccharose.

1.Trop de sucre entraîne :


  • goût trop sucré masquant la flaveur (goût + arôme) des fruits

  • prise en masse trop rapide

  • confiture trop ferme

  • risque de cristallisation du sucre pendant le stockage



2.Insuffisamment de sucre entraîne:


  • mauvaise conservation (aw pas assez faible --> risque de fermentation ou

de développement de moisissures)

  • confiture trop liquide (mauvaise gélification)

  • produit ne répondant pas à la réglementation


On admet que pour assurer une bonne conservation, sans altérer les qualités gustatives du produit une teneur en sucre total de l'ordre de 63 à 65% est couramment utilisée.
Role dES PECTINES DANS LA COnfiture

FORMATION DE GEL DE PECTINES


La molécule de pectine fait partie des polysaccharoses (polymère de la famille des glucides)

Sa représentation en formule semi-développée est donnée ci-après :

D’après le document 1 la pectine contient 2 types de fonctions :

  • La fonction ………………………………………………..…………………………………

  • La fonction …………………………………………………………………………………..


1-Expliquer pourquoi la pectine est indispensable pour la confiture :

2-Expliquer la phrase du document 1 « l'eau, qui se lie volontiers à ces fonctions, risque de prendre la place »

3-L’eau risque même de réagir avec la fonction acide carboxylique de la pectine.

Ecrire l’équation de la réaction entre un acide carboxylique et l’eau


4-Quel problème apparait si l’eau réagit avec la fonction acide carboxylique de la pectine.

5-Dans le cas où les fonctions acides carboxyliques se sont malheureusement dissociées en anions (-) par réaction avec l’eau, proposer une solution qui permettrait la gélification de la pectine.


Role dE LA MARMITE EN CUIVRE DANS LA COnfiture

1.Expérience SIMPLE:


  • Chauffer une pomme avec de l’eau et du sucre, jusqu'à ébullition.

  • Diviser le mélange en 2 parties égales à répartir dans 2 béchers.

  • Dans un des béchers, ajouter du sulfate de cuivre et laisser l’autre préparation nature.

  • Puis chauffer un peu les 2 béchers et laisser refroidir.




  • Observations :



  • Interprétation :



  • Suite de l’expérience : ajouter quelques mL de E.D.T.A dans le bécher contenant l’ion cuivre Cu2+




  • Observations :



  • Interprétation :


2.TOXICITE DU CUIVRE :


Le cuivre à forte dose est toxique. Proposer une solution de substitution.

Role du JUS DE CITRON DANS LA COnfiture

EXPERIENCE SIMPLE


Dans 3 tubes à essais, mettre 0,5 g de pectine.

Dans le tube A verser 2 mL d’acide chlorydrique concentré, dans le tube B verser 2 mL d’eau distillée, dans le tube C verser 2 mL de soude.

A l’aide du papier pH, vérifier le pH de chacune des solutions.


  • Observations :




pH acide




pH neutre




pH basique







  • Conclusion :


Interet du jus de citron


Définition : Un acide AH est une espèce chimique qui peut libérer des ions H+ . L’acide se transforme alors partiellement en sa base conjuguée A-.
1-Ecrire le bilan de cette réaction : ……………………………………………………………………………………………………
2-Donner la formule de l’acide citrique ainsi que sa base conjuguée

Définition :

Le pKa d’un couple acide-base permet de prévoir qui prédomine dans la solution : soit l’acide, soit sa base conjuguée
3-Représenter le diagramme de prédominance pour l’acide citrique :

4-Représenter le diagramme de prédominance pour la pectine (pKa = 3,2) :

5-Commenter la phrase du document 1 : « du jus de citron évite que les fonctions acides de la pectine ne se dissocient »

Role dE LA CUISSON DANS LA COnfiture

I-Concentration en pectine



La cuisson doit permettre :

  • d'ôter l'eau en excès ( eau des fruits)

  • de cuire les fruits en mettant en solution les pectines des fruits

  • de pasteuriser le mélange

  • de permettre une dissolution du sucre et son inversion partielle


Définition : l'inversion du saccharose est une hydrolyse partielle en milieu acide du

saccharose en glucose et fructose; cette inversion est nécessaire dans une

proportion de 30 à 50 % du sucre total; elle empêche la recristallisation du sucre

pendant le stockage.

(cf TP sur les glucides …à venir)

I.1 un temps d'ébullition trop long est nuisible, il entraîne:


  • dégradation excessive des pectines du fruit

  • inversion trop importante du sucre entraînant l'apparition d'un goût sableux

(fructose cristallisé)

  • brunissement

  • désagrégation des fruits



I.2 un temps d'ébullition trop court entraîne:


  • inversion insuffisante du saccharose

  • risque de développement de moisissure (car excès d’eau) ou fermentation



II-Conditionnement-Refroidissement




    1. Conditionnement à chaud


En intervenant directement après la cuisson, le conditionnement de la confiture

chaude (80-90°C) permet de pasteuriser l'emballage (auto pasteurisation).

La fermeture des pots peut se faire de 2 façons:

  • Capsulage avec injection de vapeur: il y a alors pasteurisation de la capsule et

création d'un vide au dessus de la confiture après refroidissement.

  • Capsulage manuel sans injection de vapeur: une fois le pot capsulé, il faut le

retourner afin que la confiture encore chaude pasteurise la capsule .

    1. Refroidissement


Le refroidissement des pots doit intervenir immédiatement après le conditionnement

par aspersion d'eau ou par immersion.

En effet, tant que la température est supérieure à 30-40°C, la dégradation des

pectines se poursuit ainsi que la dégradation de la couleur(brunissement) et du goût

(goût de cuit) par réactions de Maillard.




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