Physique et chimie dans la cuisine 3








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titrePhysique et chimie dans la cuisine 3
date de publication17.01.2018
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1° L

Les émulsions

Physique et chimie dans la cuisine 3




Compétences exigibles au BAC :

· Savoir qu’un lipide est un corps gras non miscible à l’eau.

· Savoir que la molécule d’un composé tensio-actif est constitué d’une partie hydrophile et d’une partie hydrophobe.

· Interpréter le rôle d’un composé tensio-actif dans la stabilisation des émulsions.


Recette de mayonnaise

Ingrédients :

 1 jaune d’œuf

 1 cuillère à café de moutarde

 ¼ de litre d’huile

 1 cuillère à café de jus de citron ou de vinaigre

 sel, poivre

Mettre dans un bol, le jaune d’œuf, saler, poivrer et bien mélanger au fouet. Ajouter le jus de citron, mêler. Incorporer l’huile, en un mince filet, en fouettant énergiquement.

Parmi tous les ingrédients, quels sont ceux qui sont indispensables à la préparation de la mayonnaise ?

Les ingrédients indispensables à la préparation de la mayonnaise sont l’huile et le jaune d’œuf.


  1. Quelle est la composition d’un œuf

Expérience : Casser un œuf et séparer le blanc du jaune. Réaliser sur chaque partie de l’œuf le test au sulfate de cuivre anhydre.

Observations : Le sulfate de cuivre anhydre, initialement blanc, prend une coloration bleue.

Interprétation : Quel est le constituant de l’œuf mis en évidence par cette expérience ?

Le test au sulfate de cuivre anhydre permet de mettre en évidence l’eau contenue dans l’œuf.

Conclusion : Quelle est la composition de l’œuf ?

L’œuf est essentiellement composé d’eau mais également de protéines et de lipides.





  1. Mélanger l’huile à l’eau

Puisque l’eau est le constituant essentiel du jaune d’œuf, on peut penser que cette eau associée à l’huile est la base de la mayonnaise.

1.1. Expériences

 Verser environ 10 mL d’eau et 10 mL d’huile dans un bol.

Observation : L’huile et l’eau ne se mélange pas. L’huile reste au dessus de l’eau.

Conclusion : L’huile et l’eau ne sont pas miscibles, on dit que deux phases se forment.
 Fouetter à l’aide de la fourchette le contenu du bol. Observer. Laisser reposer quelques instants. Observer.

Observation : Des gouttes d’huile semblent se mélanger à l’eau. Au bout de quelques instants, les deux phases se séparent de nouveau.

Conclusion : L’huile et l’eau ne sont pas miscibles, mais avec une bonne agitation, des gouttelettes d’huile peuvent rester en suspension dans l’eau et former ainsi une émulsion instable.

1.2. Interprétation

1.2.1. Quelle est la structure de la molécule d’eau ?

Quelle est la composition atomique de la molécule d’eau ?

La molécule d’eau est formée de deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.

Quelle est la forme géométrique de la molécule d’eau ?

La molécule d’eau est une molécule coudée, (les trois atomes forment un triangle.)

La molécule est électriquement neutre, mais les différents atomes qui la constituent portent des petites charges électriques.



Que peut-il se produire entre l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau et l’un des atomes d’hydrogène d’une autre molécule d’eau ?

L’atome d’oxygène étant légèrement chargé négativement, il va attirer un atome d’hydrogène (chargé positivement) d’une autre molécule : cela va former une liaison hydrogène.



Peut-il se produire la même chose avec d’autres molécules ?

Toutes les molécules possédant un groupement peuvent former des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau.

Quelle en est la conséquence ?

Un liquide, dont les molécules peuvent former des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau, se mélangent à l’eau et on obtient un mélange homogène.

1.2.2. Quelle est la structure de la molécule d’huile ?

L’huile est un corps gras ou lipide.

Sa molécule fait partie de la famille des triglycérides.

C’est une molécule essentiellement constituée d’atomes de carbone et d’hydrogène (chaîne carbonée) et qui a la forme d’un peigne à trois dents.

Ci-contre la molécule d’oléine, triglycéride insaturé, principal composant de l’huile d’olive.



Au vu de la structure, expliquer pourquoi l’huile et l’eau ne sont pas miscibles.

L’huile ne présente pas de groupement , elle n’aura pas la possibilité de former des liaisons hydrogène avec l’eau donc ces deux liquides ne sont pas miscibles.

1.2.3. Conclusion

L’huile et l’eau du jaune d’œuf sont-ils les seuls constituants de base de la mayonnaise ?

L’huile est l’eau du jaune d’œuf ne sont pas les seuls constituants de base de la mayonnaise car le mélange huile et eau ne donne pas une émulsion stable.

Un autre constituant de l’oeuf doit intervenir.

Comme seul le jaune est utilisé pour réaliser une mayonnaise, c’est un des lipides du jaune d’œuf qui intervient.

(Si les protéines intervenaient, on utiliserait également le blanc de l’œuf.)

  1. Stabiliser une émulsion

1.3. Le jaune d’œuf

 Dans un bol, mettre un peu de jaune d’œuf et un peu d’huile, mélanger.

Observation : L’huile et le jaune d’œuf se mélangent.
 Dans un bol, mettre un peu de jaune d’œuf et un peu d’eau, mélanger.

Observation : L’eau et le jaune d’œuf se mélange.
Conclusion : Le jaune d’œuf contient des molécules qui se mélangent aussi bien avec l’eau qu’avec l’huile, ces molécules sont dites tensioactives.

1.4. Structure des composés tensioactifs

La lécithine, un des lipides du jaune d’œuf, est un composé tensioactif.

Schématisation d’un composé tensioactif :



La tête hydrophile : « qui aime l’eau » Queue hydrophobe : « qui n’aiment pas l’eau »

Queue lipophile : « qui aime les graisses »

1.5. Comportement d’un composé tensioactif

Que se passe-t-il à l’échelle microscopique lorsqu’un composé tensioactif arrive au contact de l’eau ?

Les molécules du composé tensioactif ont tendance à s’aligner à la surface de séparation de l’eau et de l’air : elles forment un film monomoléculaire avec les têtes hydrophiles orientées vers l’eau et les queues hydrophobes orientées vers l’air.




Q
ue se passe-t-il si la concentration dans l’eau du composé tensioactif augmente ?


Les molécules de composés tensioactif se regroupent pour former des micelles : les queues hydrophobes se rassemblent et les têtes hydrophiles sont tournées vers l’extérieur pour former la surface de contact avec l’eau.


Que se passe-t-il lors de la réalisation de la mayonnaise ?

Lorsqu’on mélange l’huile et le jaune d’œuf, on mélange en réalité de l’huile, de l’eau et des lécithines.

Lorsqu’on fouette le mélange, les molécules tensioactives enrobent les gouttelettes d’huile, en mettant à leur contact leur partie hydrophobe : il se forme des micelles.

Ces micelles se repoussent et se dispersent dans l’eau (car les têtes hydrophiles sont toutes chargées positivement), forment des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau ce qui assure la stabilité de la mayonnaise.


  1. Paramètres qui influencent la réussite de la mayonnaise

Le jaune d’œuf est dilué dans un peu d’eau pour faciliter le mélange.

1.6. Influence de la vitesse de mixage

La moitié de la classe va fouetter lentement et l’autre moitié rapidement.
Expérience : Placer dans un bol un peu de jaune d’œuf puis ajouter en un mince filet environ 10 mL d’huile.

Observation : Plus la vitesse de mélange est grande, plus la mayonnaise est dure.

Interprétation : Plus le mélange est rapide, plus l’huile est divisée en fines gouttelettes et plus les micelles seront petites, ce qui augmente la compacité donc la dureté de la mayonnaise.

1.7. Influence de la température

Expérience : Placer dans un bol un peu de jaune d’œuf puis ajouter en un mince filet environ 10 mL d’huile froide et fouetter rapidement.

Observation : La mayonnaise ne prend pas.

Interprétation : Plus la température est basse, plus la miscibilité de l’eau et de l’huile est réduite car l’huile a tendance à sa figer.

Conclusion : Pour réussir une mayonnaise, il faut que ses constituants soient à la température ambiante.

  1. Rôle des autres ingrédients

Quelle est l’influence de la moutarde, du jus de citron et de la manière dont l’huile est introduite ?
Les quatre expériences suivantes vont être réparties dans la classe.





Protocole :

Observations :

Expérience 1 :

référence

Placer dans un bol un peu de jaune d’œuf puis ajouter en un mince filet environ 10 mL d’huile tout en fouettant.

La mayonnaise est jaune et épaisse

Expérience 2 :

Placer dans un bol un peu de jaune d’œuf, un peu de moutarde puis ajouter en un mince filet environ 10 mL d’huile en fouettant.

La mayonnaise est plus épaisse

Expérience 3 :

Placer dans un bol un peu de jaune d’œuf, du jus de citron puis ajouter en un mince filet environ 10 mL d’huile tout en fouettant.

La mayonnaise est plus fluide et plus blanche

Expérience 4 :

Placer dans un bol un peu de jaune d’œuf puis ajouter en une fois environ 10 mL d’huile puis fouetter.

La mayonnaise est ratée


Conclusion :
La moutarde contient des molécules tensioactives, elle joue le même rôle que le jaune d’œuf.
L’ajout d’acide, comme le jus de citron ou le vinaigre, apporte de l’eau, sépare davantage les gouttelettes d’huile, la mayonnaise est stabilisée. Les micelles étant plus petites, elles ont plus de place pour s’écouler, la mayonnaise est donc plus fluide. On suppose que le blanchiment de la mayonnaise résulte d’une dispersion différente de la lumière par les gouttelettes.
On ajoute l’huile progressivement à la phase aqueuse car il est plus facile de diviser un peu d’huile en gouttelettes microscopique dans beaucoup d’eau que l’inverse. De plus, les molécules tensioactives recouvrent plus rapidement et plus régulièrement les gouttes d’huile si le tensioactif est présent en grande quantité.


1° L

Les émulsions

la mayonnaise

Physique et chimie dans la cuisine 3




Élèves

Bureau


1 bol
1 fourchette
1 petite cuillère
2 béchers en verre de 50 mL
1 bécher ou un pot de yaourt en verre



Œufs (1 par table et par séance + 3 pour prof pour les deux groupes) les laisser sur le bureau donc ????? œufs pour les trois classes
Huile à température ambiante (50 mL environ par table) donc environ 2,5 L pour les trois classes
Huile froide (10 mL par table)
Moutarde + spatule
jus de citron
2 soucoupes
sulfate de cuivre anhydre + spatule
1 bol
1 fourchette

Produit à vaisselle et cuvette pour dégraisser entre les groupes.





GERMAIN Lydie Page / 17/01/2018

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