En Nouvelle-Calédonie, la production de lait de vache a lieu dans la commune agricole, de Sarraméa.

Le lait est un liquide blanc très nutritif destiné principalement à l'alimentation.
C'est un liquide composé d'eau, de nutriments, de matières grasses et de lactose (sucre).

Au sein de l'unité “Physico-Chimie” de la DAVAR (Direction des Affaires Vétérinaires, Alimentaires et Rurales) des analyses sont effectuées pour garantir la qualité du lait. Le travail d'un technicien est par exemple de contrôler les quantités de protéines et de matières grasses contenues dans des échantillons de lait.

Question 1 (6 points) - L'azote

Pour connaître le pourcentage de protéines contenues dans un échantillon de lait, le technicien de la DAVAR réalise une expérience pour mesurer la quantité d'atomes d'azote.

Question 1-1: Compléter les phrases en choisissant parmi les propositions suivantes :
atomes • vide • $10^{-15}m$ • protéines • électrons • protons • $10^{-10}m$ • noyau • $10^{-9}m$

Les ……………………………………………………… sont des molécules organiques indispensables à la vie.
Elles sont principalement composées d'…………………………………… comme le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. L'azote a une taille d'environ ……………………………………………… . Il est composé en son centre d'un …………………………………… 100 000 fois plus petit. L'azote est électriquement neutre car il y autant d' ……………………………………… chargés négativement que de ………………………………………………… chargés positivement.

Question 1-2 : Donner le nombre d'électrons présents dans l'atome d'azote et dans l'atome de carbone. Justifier la réponse à l'aide du document 2.

Dans l'industrie alimentaire, il est obligatoire d'indiquer sur l'étiquette de l'emballage les valeurs
nutritionnelles des différents composants. Le technicien de la DAVAR souhaite déterminer la masse
des protéines. Pour ce faire, il faut mesurer avec précision la valeur de la masse d'un échantillon de
100 mL de lait.

Question 2 (7 points) - Mesurer la masse d'un échantillon de lait

Question 2-1 : Écrire le protocole expérimental, en précisant le matériel utilisé, qui permet de déterminer précisément la masse de 100 mL de lait.

Question 2-2 : En déduire à l'aide d'un calcul simple la valeur de la masse de cet échantillon de 100 mL de lait.

Avant de commercialiser le lait, il est nécessaire de le stériliser. Le processus de stérilisation du lait consiste à le placer dans une cuve, puis à porter l'ensemble à haute température afin d'éliminer les bactéries nocives pour la santé.

Le système de chauffage de la cuve a une puissance électrique d'une valeur de 4 kW.
La stérilisation de 10 litres de lait dure 15 minutes.

Question 3 (6 points) - La stérilisation du lait
Calculer la valeur de l'énergie électrique $E$ (en kWh) utilisée par la cuve pour stériliser 30 litres de lait.
Détailler les calculs. Toute démarche sera valorisée.

Question 4 (2 points) - Le diagramme énergétique Compléter les deux formes d'énergie manquantes sur le diagramme énergétique en choisissant parmi les propositions suivantes : Cinétique Thermique Lumineuse Électrique Mécanique

À l'ouverture de la bouteille, le lait est légèrement acide. Lorsque le lait vieillit, il subit une fermentation qui produit de l'acide lactique et des ions $H^{+}$.

Question 5 (4 points) - Processus de fermentation du lait

Choisir en cochant le graphique qui représente l'évolution du pH du lait au cours du temps après l'ouverture de la bouteille. Justifier votre réponse.

Question 1 : L'azote (6 points)**

1-1 : Les protéines sont des molécules organiques indispensables à la vie. Elles sont principalement composées d'atomes comme le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. L'azote a une taille d'environ $10^{-10}$ m. Il est composé en son noyau d'un centre 100 000 fois plus petit. L'azote est électriquement neutre car il y a autant d'électrons chargés négativement que de protons chargés positivement.

1-2 : * Azote (Z=7) : 7 électrons.

• Carbone (Z=6) : 6 électrons.
• Justification : Dans un atome neutre, le nombre d'électrons est égal au numéro atomique Z (nombre de protons) indiqué dans le tableau périodique.

Question 2 : Masse d'un échantillon de lait (7 points)

2-1 Protocole :

1. Placer une fiole jaugée vide sur la balance.
2. Appuyer sur “Tare” (ou noter la masse à vide : 146,0 g).
3. Remplir la fiole avec du lait jusqu'au trait de jauge (100 mL).
4. Relever la masse finale.

Matériel : Balance de précision, fiole jaugée de 100 mL.

2-2 Calcul : $m_{lait}$ = m_{totale} - m_{fiole} $= **249,0** g$- 146,0$g$= 103,0 g.

Question 3 : Énergie de stérilisation (6 points)

• Pour 10L : $t$= 15 min $$= 0,25 h.
• Pour 30L : la durée est triplée, donc $t$= 45 min $$= 0,75 h.
• Calcul : $E = P \times t$= $**4** kW$\times 0,75$h$= 3 kWh.

Question 4 : Diagramme énergétique (2 points)

Question 5 : Fermentation du lait (4 points)
Le texte indique que la fermentation produit de l'acide lactique et des ions $H^+$. L'augmentation de l'acidité correspond à une diminution du pH. Le pH passe de 7,0 à environ 5,0.