Semaine 5

Semaine 5 :

Récupération des cristaux de lactose du lait écrémé

-     La cristallisation terminée, grattez les parois intérieures de la fiole avec une spatule pour en déloger les cristaux. Filtrer les cristaux de lactose sur un petit filtre Büchner de 4 cm de diamètre (muni d’un papier filtre #1)

-     Transférez le papier filtre avec les cristaux sur un verre de montre taré et laissez sécher dans une étuve thermostatée à environ 65 °C pendant 1h30.

-     Une fois séchés, pesez les cristaux de lactose.

Détermination des masses

-     Peser la quantité de graisses obtenue

-     Peser la quantité de caséine du lait écrémé et 3,25 %

-     Peser la quantité de lactose du lait 3,25 %

Détermination des points de fusion

-      Déterminez la température de fusion du lactose du lait écrémé

-      Déterminez la température de fusion du lactose du lait 3,25 %

Détermination des spectres infrarouges

-      Faire le spectre du lactose du lait écrémé

-      Faire le spectre du lactose du lait 3,25 %

-      Faire le spectre de la caséine du lait écrémé

-      Faire le spectre de la caséine du lait 3,25 %

Observations :

Il y a eu des pertes au niveau de la bouteille quand on a gratté les cristaux de lactose du lait écrémé. À cause de la forme de la bouteille, c’était difficile de gratter adéquatement le fond de la bouteille, donc il y a eu des pertes dans la bouteille et à l’embouchure.

En ce qui a trait à l’apparence du lactose, le lactose du lait écrémé était plus poudreux tandis que le lactose du lait 3,25 % ressemblait davantage à des flocons (cristaux).  Le lactose des laits (3,25 % et écrémé) était blanc. On a fait plusieurs essais pour trouver le point de fusion du lait écrémé et du lait 3,25 %. Après avoir atteint le point de fusion, le lactose est dissous et il a changé de couleur, du blanc au brun foncé.  Quand le lactose du lait écrémé a atteint son point de fusion, il y a eu une formation de gouttelettes dans le capillaire.

Afin de pouvoir faire le spectre infrarouge, il faut écraser la caséine à l’aide d’un pilon-mortier.  La caséine du lait écrémé est très dure tandis que celle du lait 3,25 % avaient une texture pâteuse.  En ce qui concerne la couleur, la caséine 3,25 % est pâle (jaune-beige) et celle écrémé était blanche. La caséine du lait (3,25 % et écrémé) avaient tous deux une odeur désagréable.

Quant aux graisses, elles étaient en très petites quantités dans le ballon. Elles étaient jaunâtre et avaient la texture de la margarine.

Calculs :

Graisse :

(Ballon+support en liège à ballon+graisse) - (Ballon+ support en liège) = graisse

190,95 – 189,79 = 1,16 g

Caséine (3,25 %):

(Papier filtre+verre de montre+caséine) – (Papier filtre+verre de montre) = caséine

58,83 – 53,02 = 5,81 g

Lactose (3,25 %) :

(Papier filtre+verre de montre+lactose) – (Papier filtre+verre de montre) = lactose

61,16 – 57,49 = 3,67 g

Lactose (0 %) :

(Papier filtre+verre de montre+terre de diatomée+lactose) – Papier filtre – Verre de montre – Terre de diatomée= lactose

154,16 – 1,13 – 149,86 – 2,02 = 1,15 g

(Papier filtre+ verre de montre+ lactose lait écrémé) - (papier filtre+ verre de montre)= lactose


61,63  -57,30 = 4,33 g 


Masse totale de lactose du lait écrémé:
4,33g + 1,15 g =5,48 g

Caséine (0 %) :

(Papier filtre+verre de montre+ caséine) – (Papier filtre+verre de montre) = caséine

61,39 – 55,65 = 5,74 g

Résultats : (voir en annexe pour les tableaux et spectres)


Discussion


Ce qu'expliquerait le bas rendement du lactose du lait 3,25 %, c'est qu'il y a eu de nombreuses pertes au niveau des manipulations effectuées en laboratoire et puisque le lactose est stabilisé par les grosses molécules de pour ce qui est du rendement des graisses, on pourrait expliquer les nombreuses pertes puisqu'encore une fois, les graisses sont stabilisées par les grosses molécules de caséines. Lors de la précipitation des caséines, nous avons supposé que les graisses étaient stabilisées par ces dernières, toutefois, il est possible que certaines molécules de graisses soient restées dans le petit. Ainsi, les graisses se seraient retrouvées en solution avec le lactose.   

Ensuite, on pourrait expliquer le haut rendement des caséines du lait 3,25 %, puisque des molécules de lactose et de graisses sont demeurées entremêlées dans les caséines malgré les manipulations de séparation. Toutefois, nous savons qu'il y a eu des pertes caséines lors de l'isolation des graisses puisque nous avons fait deux montages de filtration sous-vide. Ainsi, il est demeuré des résidus sur les filtres ainsi que sur les parois des entonnoirs.   


Pour ce qui est des rendements du lactose pour le lait écrémé, celui-ci est bas. Comme nous l'avons mentionné plus haut, il est possible que des molécules de lactose soient demeurées dans les grosses molécules de caséines diminuant le rendement du lactose, mais augmentant celui des caséines. Cette explication est plausible puisque le rendement des caséines est plus haut que 100 %. D'autres parts, il est certain qu'il y a eu des pertes de lactose et de caséines lors des nombreuses manipulations. 


Pour ce qui est des points de fusion, dans les deux cas ils sont plus bas que la valeur de référence. Pour le lactose écrémé, ce phénomène pourrait s'expliquer par le fait que nous n'ayons pas mis la bonne substance pour neutraliser la solution. Ainsi, les molécules de lactose peuvent s'être hydrolysé en ses deux sucres, le glucose te le galactose, abaissant le point de fusion. Le même phénomène peut s'être produit pour le lactose du lait. De plus, il est possible que des impuretés aient été présentes dans la solution modifiant le point de fusion. 

Semaine 4 (Isolation du lactose)

Date : 24 février 2011


Objectif :


La semaine dernière, nous avons séparé le lait en deux éléments soient le caillé (caséine) et le petit-lait (solution de lactose). Aujourd'hui, nous allons nous débarrasser de toutes les impuretés dans le petit-lait pour pouvoir ensuite faire cristalliser le lactose pur.


Manipulations :


Chauffer la solution de lactose jusqu’à une douce ébullition pendant 10 minutes pour une précipitation presque complète des albumines.

Filtrer le mélange chaud sous vide pour enlever les albumines précipitées et l'excès de carbonate de calcium.

Sur une plaque chauffante, concentrer le filtrat dans un bécher de 600ml jusqu’à environ 30 ml. Agiter continuellement avec une tige de verre, car la solution a tendance à former de la mousse qui peut sortir du bécher si le mélange bout trop vigoureusement. 

Ajouter 175 ml d’éthanol (95 %) et 1 ou 2 g de charbon activé à la solution chaude.

Après avoir bien mélangé, filtrer la solution encore chaude par gravité sur une couche de terre de diatomée.

Le filtrat obtenu devrait être clair. Si le filtrat n’est pas clair ou à une apparence noire causée par des traces de charbon activé, ajouter 1 g de terre de diatomée à la solution et filtrer par gravité. Pour garder le lactose dans en solution, faire chauffer la solution de nouveau avant de la filtrer.

Le lactose pourrait ne pas cristalliser si la solution n’est pas totalement claire. Après la filtration sous vide, le filtrat pourrait être opaque à cause d’une filtration trop rapide du lactose. Si, au repos, la solution montre une augmentation relativement rapide de l’opacité, une future filtration devrait être évitée pour empêcher d’enlever le produit. 

Transférer la solution dans un erlenmeyer, boucher l’ouverture et laisser la solution reposer jusqu’au prochain laboratoire. Le lactose se cristallisera sur les parois et le fond de l’erlenmeyer.

Observations:

Au début de la période de laboratoire, lorsque nous avons sorti notre solution de lactose de l'armoire, nous avons remarqué qu'il y a eu précipitation de l'excès de carbonate de calcium au fond de l'erlenmeyer. La solution au-dessus était jaunâtre et limpide. En agitant le tout, la solution est revenue blanche et opaque.

La filtration de cette solution était très rapide. Elle était complétée en moins de 10 minutes. 

En chauffant le filtrat sur la plaque chauffante, il y avait formation de mousse blanche même en agitant continuellement. Lorsqu'on arrêtait d'agiter, un précipité blanc tombait au fond du bécher. 

La formation de mousse était beaucoup plus importante lorsque le niveau de la solution était bas (moins de 75 ml). Si on arrêtait de brasser quelques secondes, il y avait formation d'une grosse bulle d'air au milieu du bécher qui s'éclatait.

Après avoir ajouté les 175 ml d'éthanol et le charbon activé dans la solution concentrée d'environ 30 ml, nous avons filtré cette dernière à l'aide d'un montage à filtration par gravité avec 3 entonnoirs à courte tige munis de papiers-filtres Whatman #4. Nous avons ajouté un peu d'éthanol sur chaque papier-filtre pour le mouiller pour qu'il reste en place. Nous avons ensuite ajouté une couche de terre de diatomée sur chaque papier filtre (2,15 g séparés en 3).

Durant cette filtration, nous avons remarqué que les premières gouttes de filtrat n'étaient pas claires, elles étaient blanchâtres. Nous croyions que c'était de la terre de diatomée qui avait pu passer à travers du papier-filtre ou entre le papier filtre et l'entonnoir. Nous avons donc décidé, une fois la filtration terminée, d'en faire une deuxième. Nous avons jeté les trois papiers filtres et recommencé une nouvelle filtration avec un entonnoir et un nouveau papier filtre. Nous avons ajouté 2,02 de terre de diatomées. En cours de route, nous avons réalisé que ce n'était pas de la terre de diatomée qui tombait dans nos trois petits béchers, mais bien du lactose qui commençait déjà à cristalliser. De plus, nous avons oublié de réchauffer notre solution avant de faire la deuxième filtration, donc le lactose a cristallisé dans le papier filtre. Nous avons tout de même continué la filtration. Nous avons mis dans un bécher le filtrat et nous l'avons scellé avec de la paraffine. Pour ne pas perdre le lactose dans le papier filtre, nous avons pesé un verre de montre étiquetté et y avons déposé le papier-filtre avec le lactose cristallisé et la terre de diatomée (2,02 g). Nous avons fait sécher le tout jusqu'à la semaine prochaine.

Sources d'erreur possibles:


Avant la première filtration (sous-vide), nous avons laissé tomber par mégarde quelques gouttes de la solution sur le comptoir.

Après la première filtration, il restait un peu de carbonate de calcium non dissous et des albumines sur les parois du bécher. Il y avait peut-être du lactose dedans.


Il restait de la mousse blanche collée aux parois de la fiole conique qui récoltait le filtrat durant la première filtration.


La paroi du bécher était en contact direct avec la paroi de la plaque chauffante. Si nous n'avons pas assez brassé la solution, le lactose aurait pu «cuire» et être dénaturé.


Durant la première filtration par gravité, ce qui restait dans les papiers-filtres n'était peut-être pas complètement sec et il y avait peut-être encore de la solution de lactose.