Tension superficielle dans les aliments

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Sur la base d' une question connexe , certains d'entre nous sont curieux de connaître la tension superficielle dans les liquides couramment utilisés dans les aliments et les boissons. Il y a un tableau sur Wikipedia contenant une quantité alléchante d'informations, y compris:

  • La tension superficielle de l'eau diminue de 76 mN / m à 59 mN / m lorsque la température augmente de 0 ° C à 100 ° C. C'est 72 mN / m à température ambiante chaude, 25C.

  • L'acide acétique à 10% (vinaigre très fort) a une tension superficielle considérablement réduite (55 mN / m à 30 ° C)

  • L'alcool peut réduire fortement la tension superficielle, à 46 mN / m à 11% et 30 mN / m à 40%.

  • Un sirop de saccharose concentré (55%) a une tension superficielle un peu plus élevée que l'eau, 76 mN / m à 20 ° C.

  • L' eau très salée (6 M, par rapport à l'eau de mer à 0,6 M) a une tension superficielle plus élevée , 83 mN / m à 20 ° C.

L'intérêt serait:

  • Comment la tension superficielle dépend-elle généralement de la température? (Diminue-t-il toujours avec l'augmentation de la température?)

  • Comment divers solutés de tous les jours (par exemple le sucre) et les composants du mélange (par exemple l'alcool, l'acide acétique) affectent-ils la tension superficielle de l'eau? Les données réelles sur la tension superficielle mesurée des liquides seraient merveilleuses - par exemple, quelle est la tension superficielle du lait, du thé, du vinaigre, du sirop, de diverses boissons alcoolisées ou de toute autre chose avec laquelle nous cuisinons ou buvons couramment? Qu'est-ce qui détermine si quelque chose augmente ou diminue la tension superficielle de l'eau?

  • Existe-t-il des solutés ou composants de mélange plus exotiques (mais comestibles!) Avec des effets dramatiques sur la tension superficielle? Particulièrement intéressants seraient ceux sans saveur, qui pourraient être utilisés pour modifier les liquides existants.

Remarque: J'ai posté une question connexe sur l'échange de pile de physique .

molecular-gastronomy Cascabel
la source
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+1 pour la belle question. Pour des effets spectaculaires, essayez d'appliquer une pression sur une suspension d'amidon (pour une définition légèrement large de comestible).
rumtscho
Je pense que cette question est assez hors de propos dans le domaine de la cuisine. Les perceptions texturales d'un liquide donné vont être dominées par sa viscosité.
Nick T
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@ NickT: Bien sûr, si vous en buvez - bien que toujours, je pense que nous remarquons des choses qui semblent glissantes. Mais que faire si vous voulez le transformer en mousse? Et si vous ne voulez pas qu'il mousse? Les gens font des choses folles de nos jours, et la tension superficielle affecte certains d'entre eux.
Cascabel
@Jefromi 'glissant' serait une fonction des propriétés de l'interface, et pas seulement une chose isolée
Nick T
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La vraie question est quelle application la tension superficielle de ces liquides a-t-elle réellement? Pouvons-nous réellement faire quelque chose si nous connaissons la tension superficielle ou est-ce juste une curiosité morbide scientifique de la science alimentaire?
Jay

Réponses:

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Cet article suggère que l'amidon donne une augmentation significative et les émulsions d'huile une diminution significative.

Les mêmes principes devraient s'appliquer à toute petite molécule non polaire (réduit la tension superficielle) et grande molécule (augmente la tension superficielle). Notez que cela est généralement fortement corrélé à la viscosité. Les forces à la surface sont généralement liées aux forces à l'intérieur du liquide.

MSalters
la source
Et le sucre et l'alcool? Suit-il une généralisation sur la polarité ou la taille moléculaire? (Désolé pour la question très tardive!)
Cascabel
@Jefromi: L'alcool est petit, mais a une polarité non triviale. Comme l'eau, elle contient un atome d'oxygène avec une charge négative importante. Mais c'est moins polaire que l'eau à cause des atomes de carbone. L'acide acétique est beaucoup plus polaire que l'alcool, avec deux atomes d'oxygène. Les molécules de sucre sont beaucoup, beaucoup plus grandes que l'alcool, mais beaucoup plus petites que l'amidon. Ils sont un peu plus petits que les molécules de graisse, mais beaucoup plus hydrophiles. Ils ont des atomes d'oxygène partout. Celles-ci permettent la formation de nombreuses liaisons hydrogène, même si individuellement ces liaisons sont faibles.
MSalters
Hm, alors les molécules polaires réduisent-elles également la tension superficielle? Et le sucre est assez gros pour l'augmenter?
Cascabel
Tricky, j'ai d'abord ignoré que le vinaigre a un pH de seulement 2,4. Cela ne facilite pas les choses. Quant à l'éthanol, il est moins polaire que l'eau. Pour le sucre, je m'attends à ce que l'effet dépende beaucoup des interactions sucre-sucre. Comme cela dépend de la proximité de deux molécules en solution, cela signifie que vous vous attendez à ce que le changement de tension de surface soit une fonction de second ordre de la concentration en sucre.
MSalters