Sujets de Sciences Appliquées
Sujet
de juin 99
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Sujets de Sciences Appliquées |
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1. Le petit déjeuner doit être considéré comme un véritable repas et doit couvrir 25 % de la ration énergétique journalière. 1.1. Calculer la valeur énergétique d'une ration de 250 ml de lait à partir des données ci-dessous. Composition du lait et du yaourt
1.2. Sachant qu'un adulte a un besoin énergétique de 11 000 kJ par jour, calculer le pourcentage d'énergie couvert par 250 ml de lait par rapport à la ration énergétique du petit déjeuner. 1.3. Donner l'apport recommandé journalier en calcium pour un adulte de référence. Préciser ses rôles dans l'organisme. 1.4. Calculer la quantité de yaourt équivalente à 250 ml de lait pour l'apport calcique. 2. Le lait est commercialisé sous plusieurs formes : 2.1. Présenter les caractéristiques du lait pasteurisé et stérilisé UHT en complétant le tableau de l'annexe 1 ( à rendre avec la copie). 2.2. De nombreux fromages sont fabriqués à partir du lait cru. Ces fromages peuvent être la source de listériose, maladie infectieuse alimentaire provoquée par la Listeria monocytogènes, bactérie virulente, non sporulante et psychrophile. - Définir les termes soulignés. - Indiquer les mesures préventives afin d'éviter les risques de contamination et de prolifération liés à cette bactérie. 3. Dans une salle de restaurant, l'éclairage est l'un des éléments de confort du client. Le restaurateur a le choix entre plusieurs solutions techniques. 3.1.- Compléter la légende du schéma en annexe 2. - Expliquer le principe de fonctionnement d'une lampe à incandescence classique. 3.2. A partir de l'annexe 3, comparer sous forme d'un tableau les lampes halogènes, les lampes fluocompactes et les lampes à incandescence. 3.3. Expliquer pourquoi la durée de vie d'une lampe à halogène est supérieure à celle d'une lampe à incandescence. 3.4. Une lampe fluocompacte de 18 W émet un flux lumineux de 1 125 lm. Calculer la surface éclairée avec un niveau d'éclairement de 300 lux. 3.5. Une ampoule à incandescence de 75 W a une efficacité lumineuse de 15 Im.W-1. Calculer le niveau d'éclairement obtenu sur une surface de 3,75 M2 Commenter ce résultat. 3.6. On veut comparer le coût de revient de 12 000 heures d'éclairage entre une lampe fluocompacte (prix d'achat : 95 F) et une ampoule à incandescence (prix d'achat : 6,50 F) donnant autant de lumière l'une que l'autre. Le prix du kWh électrique est de 0,70F. -Relever dans l'annexe 3 la durée de vie d'une ampoule fluocompacte et d'une lampe à incandescence. - Calculer l'énergie consommée en 12 000 h d'éclairage par les lampes fluocompactes et les lampes à incandescence. - Calculer et comparer les coûts de revient dans les deux cas. ANNEXE 1
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ANNEXE 2
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ANNEXE 3 Parmi toutes les familles de lampes, au niveau de l'éclairage, deux grands types retiennent l'attention par leur nouveauté et par leurs qualités. LES LAMPES AUX HALOGENES HALO STARS Elles se caractérisent par leur petite taille, leur quantité de lumière (2 fois plus de lumière qu'une lampe à incandescence à consommation identique), leur durée de vie plus élevée 2000 heures au lieu de 1000 heures. La qualité de la lumière est plus blanche que celle de la lampe à incandescence traditionnelle ce qui donne un excellent rendu des couleurs des objets éclairés. Une autre caractéristique importante : un flux de lumière presque constant du commencement à la fin de la durée de vie de la lampe, il n'y a donc pas de noircissement de l'ébauche dû à l'évaporation du filament. Quelques grands types : - les lampes fortes puissances 150 à 2000 W qu'on peut brancher directement sur le secteur 220 V, elles sont à 1 seul culot ou à 2 culots. LES LAMPES FLUOCOMPACTES Elles aussi ont plusieurs avantages grâce à la technique fluorescente employée, ainsi : - par rapport aux lampes à incandescence traditionnelle : 5 fois plus de quantité de lumière, donc consommation réduite ; une lampe de 18 W donne autant de lumière qu'une ampoule classique de 75 W, durée de vie de plus de 6 fois supérieure (plus de 6000 heures au lieu de 1 000) ; - leur taille est bien souvent comparable aux lampes à incandescence - souvent le reproche de la qualité de la lumière était fait aux tubes fluorescents, mais depuis que les lampes fluocompactes existent, elles ont une teinte qui se rapproche de celle des lampes à incandescence avec un excellent rendu des couleurs. Le grand avantage de ces lampes étant la forme particulièrement compacte qui les destine à tous les luminaires où le design importe, où le faible volume de la lampe est parfaitement adapté au goût du jour. ln Revue Technique des Hôtels. |
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1.1
1.2 11000 kJ x 25% = 2750 kJ => 100% de la ration énergétique du petit déjeuner. 682 kJ => 682 x 100 / 2750 = 24,8 % 250 ml de lait représente 24,8 % de la ration énergétique du petit déjeuner. 1.3 L'apport recommandé en calcium est de 900 mg / Jour pour l'adulte de référence. Rôles: - Ossification. - Contraction musculaire. - Coagulation sanguine. 1.4 250 ml de lait => 300 mg de Calcium 300 mg de Calcium => 300 x 100 / 170 = 176 g de yahourt 2.1 Annexe 1
2.2 - Virulences: Correspond à la multiplication + la capacité d'envahissement des tissus. - Non sporulante: Absence de forme de résistance (absence de spore). - Psychrophile: Capable de se multiplier à basse température: 3 à 5 °C Mesures préventives: - Hygiène de la traite: (matériel, locaux...) - Hygiène du lait: Réfrigération rapide (et continuité de la chaîne du froid) - Possibilité de pasteurisation 3.1
Principe de fonctionnement L'énergie électrique est transformée en énergie thermique au niveau du filament par effet Joule puis en énergie lumineuse (incandescence). La température du filament atteint une t°>500°C dans une atmosphère inerte et à basse pression. 3.2 Critères à prendre en compte pour le tableau: - Durée de vie, - Consommation, - Taille, - Qualité de la lumière, - Quantité de lumière. 3.3 Contrairement à ce qui se produit dans les lampes à incandescence classiques, les atomes de tungstène qui quittent le filament, forment des halogènures de tungstène instables qui vont se redéposer sur le filament quand la lampe cesse de fonctionner. (donc régénération du filament). 3.4 Eclairement en lux = flux lumineux en lm / surface élairée en m2 donc: S = F / E => S = 1125 / 300 = 3,75 m2 3.5 Cette ampoule émet un flux lumineux de 15 x 75 = 1125 lm E = F / S => E = 1125 / 3,75 = 300 lux 3.6 Durée de vie: 6000 h pour la fluocompacte, 1000h pour l'ampoule classique. Puissance: 18 W= 0,018 kW pour la fluocompacte, 75 W = 0,075 kW pour l'ampoule classique.
La lampe fluocompacte est donc plus rentable financièrement. |
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1. Le client d'un restaurant d'entreprise a composé son plateau avec les aliments suivants: - tourte aux champignons. - côtelette d'agneau, petits pois. - fromage. - éclair au chocolat. Le tableau ci-dessous donne les apports en protides, lipides et glucides pour la portion servie.
1.1 Calculer l'apport total de ce repas - en protides (g) - en lipides (g). - en glucides (g). - en énergie (kJ)
1.2 Sachant que les besoins journaliers de ce client sont équivalents à ceux de l'homme de référence, vérifier si l'apport énergétique de ce repas est satisfaisant.
1.3 Calculer le pourcentage de l'énergie couvert par les protides, les lipides et les glucides consommés au cours de ce repas. Comparer les résultats obtenus avec la répartition recommandée de l'énergie.
1.4 Faire une analyse qualitative du menu et proposer des corrections éventuelles.
1.5 L'hyperlipidémie est un facteur de risque pour la santé. 1.5.1 Rechercher dans le menu les aliments responsables de ce risque et préciser la nature et l'origine du constituant alimentaire impliqué. 1.5.2 Expliquer en quoi la consommation répétée de ce type de repas a une incidence néfaste sur la santé.
2. Les résultats d'un contrôle microbiologique portant sur les éclairs au chocolat sont donnés dans le tableau suivant:
2.1 Citer les organismes officiels chargés d'effectuer de tels contrôles. 2.2 Enumérer les germes tests de contamination fécale. 2.3 En utilisant un plan d'interprétation à 2 et 3 classes (annexe 1). - Préciser pour chaque germe, si la qualité des éclairs au chocolat est satisfaisante, acceptable ou non, satisfaisante. - Porter un jugement global sur la qualité sanitaire de ce dessert.
3. Le restaurant d'entreprise est équipé d'un cuiseur vapeur sans pression. 3.1 Compléter le tableau de l'annexe 2. 3.2 Expliquer le principe de fonctionnement de cet appareil. 3.3 Indiquer le mode de transmission de la chaleur aux aliments. 3.4 On veut remettre en température, 5750g de légumes de -180C à + 65°C à l'aide d'un cuiseur vapeur représenté ci-dessous. Les légumes sont placés dans 2 récipients perforés en acier inoxydable de 920g chacun. Ces récipients étaient
entreposés sur une étagère à température
ambiante de 19°C Calculer la quantité de chaleur nécessaire pour effectuer cette opération. Chaleur massique de l'acier inoxydable : C acier inox = 0,46 M. (kg.°C) Chaleur massique des légumes frais : C, = 3,840 kJ (kg.°C) Chaleur massique des légumes surgelés : C2= 1, 96 M. (kg.°C) Chaleur latente des légumes L = 313,5 kJ. kg 3.5 Son rendement est de 90%, calculer l'énergie électrique consommée par cet appareil en kWh. 3.6 En déduire la puissance absorbée si l'appareil fonctionne 20 minutes.
ANNEXE1 Extrait de l'arrêté du 21 décembre 1979 relatif aux critères microbiologiques auxquels doivent satisfaire certaines denrées animales ou d'origine animale. 2.1. Plan à trois chasser Principe : Ce plan est ainsi désigné parce que les résultats des examens interprétés sur cm base permettent de fixer trois classes de contarnination - celle inférieure ou égale au critère m; - celle comprise entre le critère met le seuil M; - celle supérieure au seuil M. m Critère fixé au présent arrêté. Tous les résultats égaux ou inférieurs sont considérés satisfaisants. M Seuil limite d'acceptabilité. au-delà duquel les résultats ne sont plus considérés comme satisfaisants, sans que pour autant le produit soit considéré comme toxique. Les valeurs de M sont fixées à : M = 10 m lors du dénombrement effectué en milieu solide; Application pratique (tenant compte de variations liées à la technique microbiologique, remarque supra). La qualité du lot est considérée comme satisfaisante ou acceptable en application de l'article 10 du présent arrêté lorsque, aucun résultat ne dépassant M : a) Les valeurs observées sont (qualité satisfaisante) < 3m lors d'emploi de milieu solide; b) Les valeurs observées sont comprises (qualité acceptable) entre 3 ni et 10 ni (-M) en milieu solide; Lorsque les valeurs sont supérieures à M, les résultats sont, considérés comme non satisfaisants. 2.2. Plan à deux classes Ce plan est ainsi désigné car les résultats des examens interprétés sur cette base permettent de déterminer seulement deux classes de contamination. Ce type de plan, qui n'accepte aucune tolérance, même de caractère analytique, correspond le plus souvent aux expressions : "Absence dans "le résultat est considéré comme satisfaisant; "Présence dans "le résultat est considéré comme non satisfaisant; le produit est déclaré impropre à la consommation. En outre. dans certains cas particuliers mentionnés aux articles 2 et 5 du présent arrêté. il est fait application du plan à deux classes, avec tolérance analytique. Nota. - Ce plan est en particulier applicable aux contaminations par salmonella.
ANNEXE 2
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1.1 avec: 1g de protide => 17kJ/g - 1g de lipide => 38kJ/g - 1 g de glucide => 17kJ/g
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Soit un total de 7202kJ |
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1.2 |
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Les besoins journaliers en énergie de l'homme de référence sont de 11300 kJ environ. Sachant que le repas de midi doit apporter environ 40% de l'apport journalier conseillé: 11300 x 40% = 4250 kJ Le repas présenté ici apporte 7200 kJ soit soit 1,7 fois plus: Cela est beaucoup trop. 1.3
D'après ces résultats, nous pouvons voir une trop forte teneur en lipides au détriment de l'apport en glucide. L'apport en protide est correct d'un point de vu quantitatif. 1.4 - Tourte aux champignons : Glucide + légume cuit - Côtelette d'agneau : Plat protidique - Petits pois : legume cuit - Fromage : Produit laitier - Eclair au chocolat : glucide sucré - Pain : glucide non sucré Beaucoup des plats présents ici sont très riches en graisse: tourte (40g), côtelette (36g), fromage (11g), et éclair (12g). Cela donne un repas trop riche en lipide. (voir réponse précédente). Il manque essentiellement des crudités qui apportent des fibres, et des vitamines. En remplaçant l'entrée par une salade par exemple, cela aurait permis de diminuer nettement la quantité de lipide du repas. 1.5.1 L'hyperlipidémie Aliments responsables: - Tourte au champignon : apporté par la crème fraîche et éventuellement les lardons (graisse d'origine animale). - Côtelette d'agneau : Viande assez grasse: graisse d'origine animale (+ éventuellement graisse de cuisson?) - Fromage: graisse d'origine animale apportée par le lait. 1.5.2 La consommation répétée de quantité importante de graisse (surtout animale) entraîne une hyperlipidémie. Les risques pour la santé à long termes sont, l'obésité, les maladies cardiovasculaires.
2.1 Les organismes officiels chargés d'effectuer ces contrôles sont: - Les services de la Direction de la Consommation et de la Repression des Fraudes. - Les Services Vétérinaires 2.2 Les germes de contamination fécales sont: - Coliformes 30°C - Coliformes fécaux - Salmonella 2.3 D'après l'arrêté du 21 décembre 1979, le produit est: - de qualité satisfaisante si sa teneur en micro-organisme est inférieure à 3m. - de qualité acceptable si les valeurs observées sont comprises entre 3m et 10m (M) - de qualité non satisfaisante si supérieur à M
2.4 Contamination fécale => mauvaise hygiène corporelle + mauvais nettoyage des mains (surtout après être allé au toilette).
2.5 Mesures préventives: imposer une meilleure hygiène au personnel (meilleure hygiène des mains). s'assurer de la présence et du bon fonctionnement d'un lave mains automatique dans les lieux nécessaires.
3.1
3.2 L'eau adoucie dans la zone 4 arrive dans le générateur de vapeur (1)où elle est chauffée par une résistance électrique (2)et transformée en vapeur. La vapeur ainsi produite est amenée (3) dans l'enceinte de cuisson où elle agit sur les aliments. L'excès de vapeur est éliminé par le surpresseur (6) 3.3 Le changement d'état vapeur => eau au niveau des aliments, libère une forte quantité d'énergie qui sert à leur cuisson. La vapeur circule dans l'enceinte par convection. 3.4 soit Qt la chaleur totale nécessaire pour réaliser l'opération: Qt = Qa (chaleur pour les récipients) + Qb chaleur pour les aliments Les récipients passent de 19°C à 65°C Qa = m x c x (Tf-Ti) = (0,920 x2 ) x 0,46 x (65 -19) = 39,8kJ Lors de la remontée en température les légumes changent d'état, avec des chaleurs massiques différentes donc: Qb = Q1 + Q2 + Q3 avec Q1 = chaleur pour passer de -18°C => 0°C solide: Q1= m x c x (Tf-Ti) = 5,750 x 1,96 (0 + 18) = 202,8kJ avec Q2 = chaleur pour passer de 0°C solide => 0°C frais, Q2 = m x L = 5,75 x 313,5 = 1802 kJ avec Q3 = chaleur pour passer de 0°C frais => 65°C Q3 = m x c (Tf-Ti) = 5,75 x 3,84 x (65-0) = 1422 kJ donc, Qb = 3426 kJ Qt = Qa + Qb = 3446 kJ 3.5 Cette énergie représentant 90% de l'énergie reçu par l'appareil, celui a consommé: Eabs= 3466 / 0,9 = 3850kJ Comme 1Wh = 3600 kJ => 3850kJ = 1,07 kWh 3.6 Puissance absorbée? 20 = 1/3 d'heure P = E / t = 1,07 / (1/3) = 3,240kW= 3210 W
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