Impossiblité de créer de la barbe à papa avec des edulcorants

[invite6015aec0]

Bonjour tout le monde
Dans le cadre de notre TPE, ayant pour sujet la barbe à papa
Nous avons tenté de réaliser une expérience constituant à créer de la barbe à papa avec des "faux sucres"(tel la stévia, le xilytol, l'aspartame, la saccharine...)nous avons constaté que cela est impossible.
Nous voudrions savoir pourquoi il n'est pas possible d'obtenir des filaments avec toutes les sortes de sucres.

Nous savons que la molécule de saccharose est constituée d'une molécule de glucose plus d'une molécule de fructose, ces 3 sucres sont des "vrais sucres" donc l'obtention de filaments est possible.
La barbe à papa est aussi possible avec du sucre de canne...
Alors que les édulcorants se déposent sous forme liquide vers le haut du baquet, contre les parois de la machine puis se solidifient aussitôt.
Notre TPE consiste à répondre à la question suivante:
Quel élément dans la composition du "vrai sucre" permet la formation de filaments et pourquoi ? Donc en quoi il n'est pas possible de créer de la barbe à papa avec des édulcorants ?
Merci d'avance
-----

[moco]

Pour faire de la barbe à papa, il faut un sucre qui soit vraiment très soluble dans l'eau.la structure chimique proprement dite n'y est pas pour grand-chose. L'important est la solubilité dans l'eau dt la viscosité. Or le sucre ordinaire ou sucre de canne ou sucre de betterave se dissout dans moins de son propre poids d'eau. C'est cela qui est important. Et, ce faisant, il forme un sirop qui est très visqueux. On arrive à former un filament de sirop relativement long et mince contenant très peu d'eau, qui en s'évaporant forme du fil de sucre aussi fin que du fil d'araignée. Et c'est vite évaporé, car il y a peu d'eau.
On n'arrive pas à faire des filaments de sirop avec des édulcorants. Et si on y arrivait, ces filaments ne contiendraient presque que de l'eau, et se casseraient avant qu'on puisse faire évaporer l'eau qu'ils contiennent. On n'arrive pas à évaporer assez vite de tels filaments pour qu'ils se durcissent sur place.

[invite6015aec0]

Bonjour Moco,
tout d'abord merci de votre réponse, si cela ne vous dérange pas, nous aurions d'autres questions à vous poser.

D’après votre réponse, il y a forcement un rapport avec les structures moléculaires car se sont celles-ci qui sont responsable de leur solubilité ou non. Nous voudrions donc maintenant savoir qu'est ce qui fait que le sucre est plus soluble dans l'eau que les édulcorants ?

D'autre part si nous avons bien compris tout dépend de la quantité d'eau présente dans les sucres n'est ce pas ?

Merci d'avance

[mach3]

D’après votre réponse, il y a forcement un rapport avec les structures moléculaires car se sont celles-ci qui sont responsable de leur solubilité ou non. Nous voudrions donc maintenant savoir qu'est ce qui fait que le sucre est plus soluble dans l'eau que les édulcorants ?

le sucre est très soluble dans l'eau car il est entièrement bardé de groupements hydroxyles qui peuvent faire de nombreuses liaisons hydrogène avec l'eau. Ce n'est pas le cas de la plupart des édulcorants qui ne sont aussi bien pourvus en groupement hydrophiles tels que les hydroxyles, où présentent des groupements hydrophobes assez volumineux (un phenyl pour l'aspartame, un polycycle aliphatique pour le stevioside).

D'autre part si nous avons bien compris tout dépend de la quantité d'eau présente dans les sucres n'est ce pas ?

plus exactement de la concentration de la solution : plus elle est concentrée, plus elle est visqueuse et plus on peut faire des filaments qui vont sécher rapidement.

Ceci dit, avez-vous pensé à utiliser d'autres solvants que l'eau pour faire vos barbes à papa en édulcorants (attention elles ne seront pas comestibles, sauf, à la rigueur si c'est de l'éthanol..., attention aussi aux vapeurs de solvants près d'une source de chaleur /!\ ).

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6015aec0]

Merci beaucoup de vos réponses très intéressantes.
Cependant comment justifier que le xylitol (un édulcorant), majoritairement constitué de liaisons hydroxyles ne puisse pas créer de de filaments ?
De plus comment expliquer que la "structure barbe à papa" tienne après séchage.
Merci d'avance.

[mach3]

Cependant comment justifier que le xylitol (un édulcorant), majoritairement constitué de liaisons hydroxyles ne puisse pas créer de de filaments ?
De plus comment expliquer que la "structure barbe à papa" tienne après séchage.

le cas du xylitol est effectivement un peu embêtant. Cela tient peut-être la viscosité du xylitol "surfondu" et à sa température de transition vitreuse, aspect en fin de compte important auquel je n'avais pas songé

Quand on refroidi un composé liquide en dessous de son point de fusion, ou identiquement, qu'on évapore une solution du même composé de façon à la sursaturer (c'est à dire que la concentration surpasse la solubilité), ce composé peut ne pas cristalliser (on parle de surfusion, ou de surfondu, ou encore de sursaturation), c'est une question de cinétique, liée notamment à la viscosité du liquide. Passé sous une certaine température (ou au-dessus d'une certaine concentration) la viscosité tend vers l'infini : c'est la transition vitreuse, le mélange est alors solide (mécaniquement parlant) alors qu'il a des caractéristique du liquide (au niveau microscopique), c'est un verre, ou un amorphe qui ne cristallisera pas. C'est ce qui se passe avec la barbe à papa, la solution est très visqueuse, donc forme des fils, qui sèchent encore plus vite et figent littéralement : le sucre obtenu est amorphe.
La température de transition vitreuse du sucre pur est d'environ 60°C, elle baisse dès qu'on ajoute de l'eau (environ 20°C à 4% d'eau si je comprend bien le papier suivant http://www.sucre-info.com/index.php?...ntent&Itemid=2 ). Il est donc possible d'obtenir des filaments amorphe (donc durables).
En revanche, au vu de la température du fusion du xylitol (90-100°C), on ne peut guère espérer une transition vitreuse supérieure à la température ambiante (apparemment ce serait dans les -20°C) : on ne peut donc pas obtenir de filaments amorphes de xylitol à température ambiante (dans une chambre froide, peut-être...) : si des filaments se forment, ils seront fluides et se briseront plus où moins rapidement en petites goutelettes... La seule solution serait que le xylitol ait le temps de cristalliser durant l'opération (et pas n'importe comment) pour former un filament solide, mais surement très cassant.

m@ch3

[Patzewiz]

Bonjour,

Je ne crois pas que la solubilité dans l'eau ait vraiment une importance. Dans la machine traditionnelle on met du sucre et du colorant mais pas d'eau. Le problème relève plutôt de la possibilité de vitrifier ces différents composés depuis l'état fondu. L'état vitreux est un état métastable qui ne peut pas toujours être atteint, certains composés se solidifient toujours sous une forme cristallisée qui est la forme la plus stable. Les paramètres pertinents sont ceux mentionnés par mach3, température de fusion, température de transition vitreuse, viscosité du liquide. La viscosité du liquide dépend des interactions entre molécules et de leurs possibilités de déformations (possibilités de rotations dans les chaines carbonées par exemple). La fabrication de la barbe à papa est un problème de fibres de verre, pour pouvoir tirer des fibres il faut d'abord que le système soit vitrifiable et que le refroidissement conduise à une température inférieure à la température de transition vitreuse (température qui dépend en pratique de la vitesse de refroidissement)

[invite6015aec0]

Encore une fois merci de vos réponses pertinentes, j'aurais néanmoins encore besoin de quelques informations supplémentaires.
Est ce que les édulcorants sont vitrifiables, et peuvent-ils posséder une importante viscosité?
Selon vous il aurait donc été possible de créer de la barbe à papa, si l’on aurait pu régler la température de la machine, de telle sorte à ce que les édulcorants se trouve dans un état vitreux ou très visqueux ? Je ne voies pas vraiment la différence entre ces deux matières, une importante viscosité équivaut à un état vitreux ?
Et si j'ai bien compris les deux conditions qui permettent la formation de filaments sont la possibilité d'empilement des molécules permise par la présence d'une régularité des groupements hydroxyles entraînant une viscosité importante et de plus il faut une température précise permettant au sucre utilisé de se trouver à l'état vitreux.
Pour finir je ne comprends pas le fait que la formation de filaments dépend de la vitesse de refroidissement.