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Chapitre 5 – Analyses physicochimiques — Activité de découverte

Terminale Bac Pro | Physique-Chimie | Groupement 5 (Chimie)

Situation professionnelle — Contrôle qualité d'un sirop aromatisé

Maxime est analyste dans le laboratoire de contrôle qualité d'une entreprise agroalimentaire. Ce matin, il reçoit un lot de sirop de framboise à contrôler avant commercialisation. Le cahier des charges stipule :

Problématique : Comment utiliser différentes méthodes d'analyse pour valider ce lot de sirop ?

Partie 1 – Mesure du pH

Maxime mesure le pH du sirop avec un pH-mètre étalonné sur deux tampons (pH 4 et pH 7). Il obtient pH = 3,6.

Questions 1 et 2
  1. Le sirop est-il conforme pour le critère pH (3,0–4,0) ? Justifier.
  2. Pourquoi est-il nécessaire d'étalonner le pH-mètre avant la mesure ? Quel problème peut survenir si l'étalonnage est omis ?
  1. pH = 3,6 est dans l'intervalle [3,0 ; 4,0] → conforme.
  2. L'étalonnage compense la dérive de l'électrode (vieillissement, contamination). Sans étalonnage, la valeur affichée peut être décalée de ±0,5 unité, ce qui rendrait les mesures infiables pour un contrôle qualité exigeant.

Partie 2 – Dosage du colorant par spectrophotométrie

Maxime prépare une gamme d'étalonnage d'amarante pur (colorant rouge, λmax = 520 nm) :

C (g/L)0,020,040,060,080,10
A0,100,200,300,400,50

L'échantillon de sirop (dilué 10 fois avant mesure) donne A = 0,25.

Questions 3 à 5
  1. La courbe d'étalonnage est-elle linéaire ? Calculer le coefficient k tel que A = k × C.
  2. Calculer la concentration en colorant dans la solution diluée (C_diluée).
  3. La solution a été diluée 10 fois. Calculer la concentration réelle dans le sirop (C_sirop). Le lot est-il conforme pour le colorant ?
  1. Oui, relation linéaire (A proportionnel à C). \(k = \dfrac{0{,}50}{0{,}10} = \mathbf{5}\) L/g.
  2. \(C_{\text{diluée}} = \dfrac{A}{k} = \dfrac{0{,}25}{5} = \mathbf{0{,}05}\) g/L.
  3. \(C_{\text{sirop}} = 0{,}05 \times 10 = \mathbf{0{,}50}\) g/L. Mais le cahier des charges impose 0,05–0,10 g/L → 0,50 > 0,10 → non conforme (excès de colorant). Maxime doit rejeter ce lot et signaler la non-conformité.

Partie 3 – Identification de contaminants par CCM

Maxime réalise une CCM sur le sirop concentré et compare à des témoins (colorant amarante pur, colorant ponceau pur). Après migration :

Questions 6 à 8
  1. Calculer le Rf de chaque tache du sirop.
  2. Quelles substances sont présentes dans le sirop ? Justifier.
  3. Le cahier des charges interdit le colorant ponceau. Le lot est-il conforme ? Que doit faire Maxime ?
  1. Tache 1 : \(R_f = 3{,}2/8 = 0{,}40\). Tache 2 : \(R_f = 5{,}0/8 = 0{,}625\).
  2. Tache 1 (Rf = 0,40) coïncide avec amarante pur (h = 3,2 cm, Rf = 0,40) → amarante présent. Tache 2 (Rf = 0,625) coïncide avec ponceau pur (h = 5,0 cm, Rf = 0,625) → ponceau présent.
  3. Le ponceau est interdit → le lot est non conforme sur deux critères (excès de colorant ET présence de ponceau interdit). Maxime doit : isoler le lot, rédiger un rapport de non-conformité, prévenir le responsable qualité, lancer une investigation pour identifier la source de contamination.

Partie 4 – Bilan de l'analyse

Question 9 – Synthèse
  1. Rédiger le bilan de contrôle qualité du lot de sirop en complétant le tableau suivant :
CritèreMéthode utiliséeRésultat obtenuConforme (O/N) ?
pH (3,0–4,0)………
Colorant amarante (0,05–0,10 g/L)………
Absence de colorant ponceau………
CritèreMéthodeRésultatConforme ?
pH (3,0–4,0)pH-métriepH = 3,6Oui
Colorant amarante (0,05–0,10 g/L)Spectrophotométrie (λ = 520 nm)C = 0,50 g/LNon (dépasse 0,10 g/L)
Absence de colorant ponceauCCM (Rf comparatifs)Ponceau détecté (Rf = 0,625)Non

Conclusion : Le lot présente 2 non-conformités. Il doit être refusé et mis en quarantaine.