Sphérification

Cette technique de gastronomie moléculaire, consiste à mettre une préparation liquide sous forme de sphères.

 

La sphérification est une technique culinaire, ayant été inventée en 2003 par Ferran Adrià, célèbre chef cuisinier, du renommer restaurant « El Bulli » situé en Espagne.Elle permet d’obtenir une nouvelle texture à explorer en bouche. Cette technique de gélification particulière, peut être utilisée non seulement dans des plats mais aussi dans des boissons, afin de leur donner une nouvelle dimension.

Il existe deux types de sphérification : la sphérification basique et la sphérification inverse.

 

 1.  Première technique : la sphérification basique

                      a. Que se passe t-il au niveau macroscopique ?

Lors de cette expérience, une préparation liquide est transformée en sphère. Cette technique est réalisée grâce à *l’alginate de sodium, qui se gélifie en présence des ions calcium.

Pour ce faire, l’alginate de sodium est ajouté à un ingrédient choisi (exemple : jus de fruits…) puis prélevé à l’aide d’une pipette et disposé en petites gouttelettes, dans un bain de calcium.

La gélification a lieu immédiatement en surface et va ensuite s’intensifier. On obtient alors dans un premier temps, une sphère au cœur liquide. Cependant, le calcium gagnant progressivement l’intérieur de la sphère, finira par la gélifier totalement.

 

2. Qu’est ce que l’alginate de sodium et le lactate de calcium ?

                      a.  *l’alginate de sodium (NaC6H7O6)

L’alginate de sodium est une poudre blanche, extraite des algues brunes (composition = Alginate + Sodium), elle possède de nombreuses propriétés (épaississantes, gélifiants, émulsifiantes ou autres) utilisées par différentes industries.

La molécule d’alginate a la capacité de se lier très facilement avec le calcium, c’est un ingrédient phare de la cuisine moléculaire.

                         b.  *lactate de calcium ( C6H10CaO6)

 Le lactate de calcium est un sel produit par fermentation, c’est-à-dire par l’action de micro-organismes en absence d’oxygène. Le mot lactate fait référence à une molécule, la lactobacille, responsable de la fermentation dont il est issu.

Le lactate de calcium est une poudre blanche, inodore. Utilisé à la base pour réaliser des fromages, tel que le Roquefort, il sert aussi, à régulariser l’acidité d’un aliment afin d’améliorer son goût et sa texture.

Selon des études, le lactate de calcium peut être pris lors d’un traitement contre l’arthrite, à la place du calcium.

Schéma d'une sphérification basique

Schéma d'une sphérification basique au niveau microscopique

3. Seconde technique : la sphérification inverse

                   a. Que se passe t-il au niveau macroscopique ?

La sphérification inverse est le contraire de la sphérification dite basique.

Cette technique consiste à plonger dans un bain d’alginate, une préparation liquide contenant naturellement du calcium (exemple : le lait) ou auquel on en rajoute.

Lors de la sphérification inverse, une pellicule gélifiée se forme instantanément en surface et s’épaissit vers l’extérieur (le calcium sort de la préparation et forme un gel avec l’alginate de sodium contenu dans le bain). On obtient une sphère au cœur liquide, stable dans le temps.

Schéma d'une sphérification inverse

4. Les réactions physiques

La formation de sphères nécessite d’avoir un apport d’énergie. En effet, il est plus facile de prendre une forme sphérique, utilisant le moins de surface possible et donc, moins d’énergie.

Des forces sont exercées de la manière suivante :

  • *tension superficielle (la forme d’ une goutte d’eau est due à l’attraction des molécules et à la pression, permet de ne pas se disloquer si ces forces sont suffisantes ):F

 

  • le poids exercé par la Terre, qui l’attire vers le bas : P

 

  • la force de frottement exercée par l’air : Fair 

Généralement les gouttes de liquide dans l’air sont donc sphériques, mais cela dépend aussi de leur grosseur.  Si elles sont petites (inférieures à 2-3 mm) elles resteront rondes, sinon, elles se déformeront un peu (en s’aplatissant). (source https://fr.wikipedia.org/wiki/Forme_d%27une_goutte_de_pluie)

*La tension superficielle est « un phénomène physico-chimique lié aux interactions moléculaires d’un fluide. Elle résulte de l’augmentation de l’énergie à l’interface entre deux fluides. Le système tend vers un équilibre qui correspond à la configuration de plus basse énergie, il modifie donc sa géométrie pour diminuer l’aire de cette interface. La force qui maintient le système dans cette configuration est la tension superficielle. « (Source https://fr.wikipedia.org/wiki/Tension_superficielle#Interface_liquide/liquide)

schéma des forces exercées sur une goutte

Dans ce cas est-ce que la sphère est la forme la plus approprié ?

5. Les maths dans nos assiettes

 

Lors de l’expérience, les espèces chimiques essayent de minimiser leur dépensent en énergie. En particulier de réduire la friction de l’air (les espèces cherchent à avoir le moins de points de surface avec l’extérieur), vue au paragraphe précédent. Elles cherchent donc à prendre le minimum d’espace.

Alors pourquoi choisir la forme sphérique ?

Afin de répondre a cette question, la comparaison du volume d’un cube et d’une sphère va être faite à l’aide de leurs surfaces


Etude du cube

périmètre d’un carré: Pr= 4c                   surface d’un carré: Sr=4c

volume d’un cube est: Vc= c³                   surface d’un cube est: Sc= 6c²

Etude de la sphère

périmètre d’un disque: Pd= 2πR            surface d’un disque: Sd= πR²

volume d’une sphère: Vd= (4πR )/3      surface d’une sphère: Ss= 4πR²

Pour une surface égale, nous avons cherché quel volume est le plus petit, entre le volume d’un cube (Vc) et le volume d’une sphère (Vs).

On cherche « c » tel que :  Sc = Ss

6c²=4πR²c²= (4πR²)6c= 2πR²3
Calculs des volumes :
Vc =2πR²33Vc =2πR²32x2πR²3Vc =2πR²3x2πR²3Vc =2πR²3xR x 2π3Vc =2πR33x 2π3Vc 3,03 R3
Vs = 4πR33Vs 4,189 R³

On peut constater que le volume de la sphère Vs et supérieure au volume du cube Vc (pour une même surface). 

On aura donc plus de molécules dans la sphère que dans le cube.  On démontre en effet, que la sphère est la forme, qui pour un volume donné, a une surface minimale (on y retrouve l’action de la tension superficielle qui fait que « (le système des deux fluides) modifie donc sa géométrie pour diminuer l’aire de cette interface » )

En pratique ....

Sphères au sirop

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