Sphérification

       La sphérification est une technique culinaire utilisé principalement en cuisine moléculaire. Cette technique a été mise au point par le chef cuisinier espagnol Ferran Adria dans son restaurant espagnol « El Bulli » en 2003. 

       La sphérification consiste simplement à gélifier un liquide en le plongeant dans un bain. Mais à la différence de la gélification, la sphérification gélifie seulement les parois du liquide, ce qui permet d’obtenir par exemple de petites billes avec un cœur toujours liquide. Cette technique culinaire se fait à partir d'additifs alimentaires : l'alginate de sodium (extrait d'algues brunes) qui va se gélifier en présence de lactate ou chlorure de calcium.

On différence deux types de sphérifications : la sphérification inverse et la sphérification basique.

En quoi consiste la sphérification basique?

       La sphérification basique (aussi appelée sphérification normale) réside dans l’immersion d’un mélange liquide auquel on a ajouté un additif appelé l’alginate de sodium. Le mélange est la préparation de base autrement dit ce qui donnera le goût aux sphères. Ce mélange doit être plongé dans un bain aqueux de chlorure de calcium.

Concrètement, pour réaliser des petites sphères à la grenadine par exemple, on va préparer un mélange eau et sirop de grenadine auquel on ajoute l’alginate de sodium. On homogénéise puis on prélève ce mélange dans une seringue. On précipite ensuite en appuyant doucement sur le piston des petites gouttes de mélange dans le bain aqueux de chlorure de calcium au préalablement préparer et homogénéiser. La pellicule gélifiée va alors se former instantanément en surface et va s'épaissir vers l'intérieur. On ramasse ainsi les petites sphères néoformées avec une petite cuillère et on les sert accompagnées d’un gâteau par exemple. 

Les petites sphères fonderont en bouche pour laisser s’exprimer le goût de la grenadine.

Le défaut de la sphérification basique est son instabilité dans le temps : le calcium va progressé vers l'intérieur et va ainsi gélifier totalement la sphère.

En quoi consiste la sphérification inverse?

       La sphérification inverse repose dans l’immersion d’un mélange (comme pour la sphérification basique) auquel on a ajouté un additif alimentaire : le gluconalactate de calcium (additif composé de deux sels de calcium : le gluconate de calcium et le lactate de calcium, cet additif n’apporte aucun goût mais qui sert seulement à enrichir en calcium les préparations). Notons que l’ajout de cet additif n’est pas obligatoire si le mélange a une teneur assez importante en calcium. Le mélange doit ensuite être trempé dans un bain aqueux d’alginate de sodium. Une pellicule gélifiée va se former instantanément en surface et va s'épaissir vers l'extérieur. Le calcium va sortir de la préparation et va former un gel avec le bain d'alginate de sodium. Cette sphérification est appelée sphérification inverse car c’est l’inverse de la sphérification basique vu précédemment.

Dans le cas de la sphérification inverse, le résultat se présentera sous forme de petites billes ou ravioles qui sont caractérisées par une peau solide et un cœur fondant. Une sphérification inverse permet donc a priori d’obtenir le même résultat qu’une sphérification basique. Cependant, une sphérification inverse est plus stable dans le temps qu’une sphérification basique qui doit être consommé immédiatement.

L’autre avantage de la sphérification inverse est de pouvoir créer de petites sphères avec des matières premières qui contiennent déjà du calcium ce que ne permet pas sa cousine.

Comment la sphérification se réalise t-elle au niveau chimique ?

        C’est l’alginate de sodium qui possède le pouvoir gélifiant nécessaire à la formation des sphères. Les sphérifications basiques et sphérifications inverses se produisent en mettant en contact un fluide riche en calcium et un fluide riche en alginate de sodium. Le calcium va diffuser du fluide riche en calcium vers le fluide n’ayant pas ou peu de calcium. Le gel se formera donc d’abord à la « frontière » entre les deux fluides, créant une pellicule de gel. L’épaisseur de cette pellicule dépendra du temps laissé avant le rinçage.

A l’échelle moléculaire

        L’alginate de sodium est un polymère (système formé par un très grand nombre de molécules) constitué de deux types de sucre chimiquement parlant représenté par M et G sur le schéma. L’alginate de sodium est également accompagné d’ions sodium.

Les molécules du polymère s’enroulent autour des ions calcium lorsque le mélange est précipité dans le bain pour former un gel souple sur la paroi du liquide.

        Petite expérience :

     Observation des résultats :

Après avoir solubilisé l’alginate de sodium dans la solution de grenadine et plongé le produit obtenu dans le bain de calcium, il se forme alors une pellicule gélifiée en surface qui s’épaissit vers l’intérieur. On obtient alors une sphère au cœur liquide.

     Analyse des résultats :


1- Au niveau physique : pourquoi obtient-on des sphères?

Tout simplement parce que la forme sphérique est celle qui demande le moins d'énergie. En fait, au cours de notre expérience nous avons utilisé une seringue pour verser notre solution d'alginate de sodium à la grenadine dans le bain de chlorure de calcium. Le liquide sort de la seringue goutte par goutte comme si une goutte tombait d'un robinet.

A l’équilibre, cette dernière subit plusieurs forces :

- Référentiel: terrestre Galiléen

- Système étudié: la goutte qui tombe du robinet

Bilan des forces :

- Son poids qui l'attire vers le bas

- La force de friction de l'air sur la "peau de la goutte" ou force de frottement

- La poussée d’Archimède  mais celle-ci peut être considéré comme négligeable

C'est exactement ce qui se passe avant que le liquide n'atteigne le bain de chlorure. Ensuite la bille se liquéfie et garde sa forme de goutte.

Cependant, il est possible de faire varier la grosseur de la sphère en utilisant à la place de la seringue et de la pipette, une louche. Le principe reste le même. Il suffit de mettre la solution de grenadine et d'alginate de sodium dans la louche et de plonger cette dernière dans le bain de calcium. Le résultat obtenu ne sera plus appelé caviar ou bille du fait de la variation de sa taille, mais raviole.  

Ravioles de crème anglaise

Raviole au cola réalisée par M.D.R. pendant nos heures d'apprentis cuisiniers

2. Au niveau chimique : que se passe-t-il ?

Si l'on regarde de plus près on se rend compte que les alginates sont de longs brins qui ont la propriété de s'associer avec le calcium. Il s’agit donc de  longues chaînes composées de  groupements carboxyles COO^- et de l'ion Na⁺ ce qui la rend électriquement neutre; lors de la rencontre alginate /chlorure de calcium, les ions Ca²⁺ se déplacent vers les ions sodium (Na⁺) et prennent leur place. Les ions calcium (doublement chargés positivement) réagissent avec deux groupements de COO^- et lient alors deux chaînes d'alginates entre elles. On parle alors de polymérisation des chaînes d'alginates; cela permet la formation d'un gel, le liquide contenant l'alginate devient épais, il durcit et c'est ainsi que se forme une peau souple à la surface des sphères qui emprisonne le reste du liquide.

Schéma des réactions entre l'alginate de Sodium et le chlorure de calcium