L'émulsification

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I) Qu’est-ce qu’une émulsion ?

Une émulsion est un mélange homogène de deux liquides non miscibles, c’est-à-dire qui ne se mélangent pas normalement. Les deux liquides constituent alors deux phases. Le  liquide dispersé prend la forme de gouttelettes (c’est la phase discontinue) dans l'autre liquide, qui est la phase continue. Les émulsions sont composées d’une phase aqueuse et d’une phase huileuse.
Pour mélanger ces deux phases, il faut utiliser un 3ème constituant que l’on appelle émulsifiant (lécithine de soja, œuf, gélatine, etc...) qui va stabiliser l’émulsion.

 

II) Pourquoi les deux phases ne se mélangent pas ?

Expérience : Dans un verre, mettons de l’eau et un filet d’huile et observons. 

 L’huile tombe en gouttes qui s’enfoncent dans l’eau avant de revenir flotter à la surface car plus légères. Puis lentement, les gouttes voisines coalescent, c'est-à-dire qu’elles fusionnent et une couche d’huile finit par surmonter la couche d’eau.

Si l’on fouette l’huile dans l’eau, on aperçoit que l’eau, initialement transparente et sans couleur, blanchit à mesure que l’huile est divisée en petites gouttes par le fouet. En effet, la lumière du jour se réfléchit sur chaque goutte et nous voyons des reflets blancs qui prennent le dessus et font disparaître le jaune de l’huile. Pendant un bref instant, après que le fouet a arrêté de fouetter, on voit de nombreuses gouttes d’huile dans l’eau. C’est une dispersion. Le «mélange» s’est fait mais il est instable.

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III) Pourquoi l’eau et l’huile ne se mélangent pas ?

emuls1-1.pngLes molécules d’eau sont constituées d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène (H2O). Les molécules d'eau se lient entre elles grâce aux liaisons hydrogènes : en effet, l’atome d'oxygène d'une molécule se lie avec un atome d'hydrogène d'une molécule voisine. La molécule d'eau est dite polaire car elle possède un pôle chargé négativement et l'autre positivement. La molécule d’huile est un composé organique qui contient des atomes d’hydrogène et de carbone. Ce sont des molécules triglycérides, c'est à dire en forme de peigne à trois dents.

L’eau et l’huile ne peuvent pas se mélanger en raison de la polarité des molécules d’eau. En effet, la molécule d’huile est apolaire, cela signifie qu’elle ne présente pas de pôles négatif et positif, contrairement à la molécule d’eau. La molécule d’huile ne peut donc pas se stabiliser avec la molécule d’eau car elle ne peut pas former de liaisons hydrogène avec celle-ci. 


IV) Comment réaliser une émulsion ?

Expérience : Comparons le résultat précédant avec celui que l’on obtient en mettant un peu d’eau, une goutte de liquide vaisselle et de l’huile que l’on fouette : là, on obtient  une sorte de préparation crémeuse ou laiteuse. C’est ce que l’on nomme une émulsion. Elle reste longtemps ainsi et l’huile semble cette fois mélangée à l’eau… mais un microscope montre bien que l’huile n’est encore que dispersée dans l’eau, sous forme de gouttelettes.

Pourquoi cette émulsion tient-elle plus que la dispersion d’huile dans l’eau pure? La seule différence entre les deux cas est la présence du liquide vaisselle. Celui-ci  vient enrober les gouttes d’huile qui, avec leur «coque» protectrice ne fusionnent plus et restent un certain temps dispersées dans l’eau. Cependant, au bout d’un certain temps elles coalesceront quand même et l’huile viendra flotter sur l’eau. 


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Pour réaliser une émulsion, il faut donc ajouter un produit appelé émulsifiant qui stabilisera les gouttes d’huile. Les émulsifiants sont composés de molécules tensioactives. Ce sont de molécules amphiphiles, c’est-à-dire qu’elles sont constituées de deux parties ayant des caractéristiques différentes :

  • une queue lipophile (qui « aime » les matières grasses) et apolaire, composée d’atomes de carbones et d’hydrogènes
  • une tête hydrophile (qui « aime » l’eau) et polaire constituée d’atome d’oxygènes et d’hydrogènes.

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(Le liquide vaisselle contient des molécules tensioactives,                                                d’où le résultat de l’expérience prétendante)

Lorsque l'on bat le mélange pour former l'émulsion, on mélange l'eau et le gras et on déroule ces molécules tensioactives qui vont venir enrober les gouttes d’huile pour former des micelles : la partie lipophile va se lier à l'huile et les têtes hydrophiles vont se lier à l'eau en formant des liaisons hydrogènes avec les molécules d’eau. Les micelles ne "fusionnent" pas en une seule phase car les têtes des tensioactifs sont électriquement chargées: les micelles présentent alors toutes les mêmes charges et se repoussent. On obtient ainsi une émulsion stable. 


V) L’émulsion en cuisine moléculaire

On obtient une émulsion si nous mêlons de l’eau, de l’huile et un produit qui stabilisera les gouttes d’huile.

  • En cuisine moléculaire l’eau n’est pas utilisée « pure » mais additionnée de molécules qui donnent du goût comme le  vin, le vinaigre, le bouillon, les jus de viande, de légumes ou de fruits… qui sont principalement constitués d’eau.
  • Dans cette eau, nous disperserons au fouet de l’huile qui peut être remplacée par toute autre matière grasse liquide comme du chocolat fondu, du beurre fondu, du foie gras fondu…
  • Enfin, il faudra remplacer le liquide vaisselle par un émulsifiant plus comestible: en cuisine moléculaire, les émulsifiants les plus utilisés sont la lécithine de soja qui contient des tensioactifs ou le jaune d’œuf (grâce à la lécithine qu’il contient). 

 

VI) Exemple de la mayonnaise 

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La mayonnaise traditionnelle utilisée en cuisine est composée d’huile, d’eau et de jaune d’œufs. Comme il a été vu ci-dessus, ces trois ingrédients mélangés ensemble permettent de créer une émulsion froide. En plus de ces trois ingrédients, la réussite d’une mayonnaise est due à des paramètres physiques et chimiques tels que la température (une mayonnaise doit être réalisée à température ambiante pour que l’huile ne se fige pas et ainsi qu’elle ne rende pas plus difficile la miscibilité de l’huile et de l’eau), un pH légèrement acide (l’ajout d’un jus de citron est donc favorable) et la taille des micelles (une mayonnaise fortement battue et contenant de petites micelles sera plus stable). Le batteur permet une mayonnaise plus stable grâce à une fragmentation plus rapide des micelles.

=> Comment réaliser une mayonnaise en cuisine moléculaire ? 

Pour réaliser une mayonnaise moléculaire, on peut supprimer le jaune d’œuf de la préparation. Mais pour que l’émulsion ait encore lieu, il faut un émulsifiant contenant des molécules tensioactives. Le blanc d’œuf est constitué de molécules d’ovalbumine qui est tensioactives (cas des blancs d’œufs expliqué plus en détail dans la partie « Les mousses »). Selon Hervé This « une mayonnaise à base de jaune d’œufs est possible car d’autre molécules dites globulaires, auraient un rôle plus important que celui de la lécithine. »

 

1) Expérience de réalisation d’une mayonnaise moléculaire :

On réalise deux mayonnaises : une mayonnaise traditionnelle (le témoin) et une mayonnaise moléculaire.

Pour la mayonnaise traditionnelle, on fouette un jaune d’œuf, 150mL d’huile et une cuillère à café de moutarde.

Pour la mayonnaise moléculaire, on fouette un blanc d’œuf, 200mL d’huile et ½ jus de citron.


Mayonnaise traditionnelle

Mayonnaise moléculaire

couleur

jaune

blanche

quantité

+

+ + +

goût

bonne

Sans goût

texture

identique

La mayonnaise moléculaire n’a pas de goût, on peut donc rajouter toutes sortes d’arômes, comme de la grenadine, de la vanille, du bouillon…

Faire une mayonnaise moléculaire permet d’avoir plus de quantité en partant d’un seul blanc d’œuf qu’une mayonnaise traditionnelle, le goût sera lié à l’additif rajouté.  L’analyse des phénomènes physiques et chimiques intervenant dans la réalisation de la mayonnaise permet de comprendre sa création et grâce à un émulsifiant ayant les mêmes caractéristiques chimiques, on peut recréer la texture du produit.

 

2) Quelques exemples d’émulsions en cuisine moléculaire et traditionnelle :

Quelques exemples d’émulsions en cuisine moléculaire et traditionnelle :

  • Emulsion d'huile de truffe noire

Phase huileuse : huile de truffe noire

Phase aqueuse : eau 

Emulsifiant : lécithine de soja

On rajoute aussi du lait qui est une émulsion naturelle, il s’agit en effet d’une dispersion de matières grasses dans de l’eau stabilisée par les caséines du lait (tensioactifs).

  • La sauce hollandaise et la sauce béarnaise.

Ce sont également des sauces émulsionnées selon le même principe mais chaudes.

 


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