Les propriétés de la farine de maïs
1) Le comportement de la farine de maïs
Pour étudier le comportement de la farine maïs, il faut la comparer à d’autres mélange c’est pourquoi nous avons réalisé différents mélanges d’un solide et d’eau comme par exemple le sucre et l’eau ou le sel et l’eau...
Après observation au microscope de ces mélanges, nous pouvons les classer en deux catégories. Certains de ces mélanges se distinguent des autres : celui contenant de la fleur de maïs, celui contenant du sable et enfin celui qui contient du sel. Nous allons donc nous intéresser aux propriétés de ces trois solides. Quelles sont leurs différences ? Pourquoi se distinguent-ils des autres ? Pourquoi possèdent-ils ces propriétés ? …
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La sable est un solide constitué de minuscules particules de roches et est donc un ensemble de petits cailloux. Même si il existe des sables particuliers comme les sables mouvants connus pour être de véritables pièges, nous ne nous intéresserons pas aux sables.
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Le sel est un solide qui est composé de cristaux. Il est récolté dans les marais salants (bassin d’eau de mer) grâce à un las, sorte de râteau sans dents. Quand, grâce à l’évaporation de l’eau, il ne reste plus que du sel dans les marais, le paludier se sert du las pour ramasser le gros sel, le sel passe de l’état liquide à l’état solide, c’est la raison pour laquelle il est à l’état de cristal. Il vous est sûrement déjà arrivé de vous baigner dans une mer plus salée que d’habitude, par exemple en mer Méditerranée ou autre. Vous aurez donc peut être remarqué deux choses: premièrement, lorsque nous nous baignons, nous flottons plus facilement, ce phénomène s’explique grâce au fait que la densité d’une mer salée soit plus importante et également par la poussée d’Archimède que nous développerons un peu plus tard. La deuxième chose que l’on remarque lorsqu’on se baigne dans ce type de mer est que, lors de la sortie de l’eau, il reste du sel sur notre peau (notamment dans les sourcils ou toutes les zones plus poilues de notre corps). Ce phénomène est le même que celui utilisé pour la récolte du sel. Le fait qu'une mer ou un océan soit plus salé ne permet cependant pas à l'Homme de marcher sur l'eau. Et ce pour les mêmes raison que sur de l'eau normale, ces raisons seront expliquées plus tard dans l'étude.
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La farine de maïs, est un élément très particulier, quand il est mélangé à de l’eau il n’est ni solide ni liquide.
Nous pouvons admettre que nous avons beaucoup hésité à sélectionner le mélange contenant de la farine également. En effet, la farine possède des propriétés intéressantes dont nous aurons l’occasion de parler plus tard. La farine possède l’avantage d’être plus connue en France et sert donc de comparatif dans notre étude Ces trois mélanges sont différents car ils sont composés de grains, de molécules ou de cristaux, ils ne forment pas un mélange compact. Le sel est un élément intéressant mais il est impossible de marcher sur un mélange eau + sel. Le sable ne nous intéresse pas car il ne peut pas être mélangé à de l'eau. Nous allons donc nous intéresser uniquement à la farine de maïs.
Pour comprendre le comportement de la farine de maïs, il faut s’intéresser à la composition de celle-ci.
2) La composition de la farine de maïs
sucre
sel
sable
farine de maïs
farine de blé
Un mélange adapté pour la marche de l'homme
Un mélange adapté pour la marche de l'homme
Vidéo 1 - Mélange (zoom)
Vidéo 2 - Mélange farine de maïs/eau
Vidéo 3 - Mélange solide/liquide
Vidéo 4 - Expérience poids
Voici quelques vidéos de nos expériences
La farine de blé est un élément bien plus connu que la farine de maïs c'est pourquoi nous allons réaliser une comparaison de ces deux éléments. Ici, nous commençons par étudier leur composition globale puis nous l'étudierons plus précisément.
Composition de la farine de maïs
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amidon
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protéine zéine
Composition de la farine de blé
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amidon
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gluten
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sucre
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eau
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minéraux (phosphore, potassium et magnésium)
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vitamines
Nous pouvons remarquer que ces deux farines que nous étudions ont un composant commun : l’amidon, sa formule est C6H10O5 , son taux de fusion est de 200°C et sa solubilité est à partir de 50g/L. La solubilité est le fait qu’une substance, appelée soluté, soit capable à partir d’une certaine quantité de solvant de se dissoudre afin de former un mélange homogène appelé solution.
Ce que l’on appelle donc, dans le langage commun « Maïzena », qui se trouve être la première marque à distribuer la farine de maïs, est en réalité de la fécule de maïs, ou plus précisément de l’amidon de maïs (un polysaccharide -sucre complexe- de formule chimique C6H10O5 composé principalement de molécules de glucose).
Le grain d'amidon se présente sous forme de granules semi-cristallins.
C’est à l’issue de ces observations que nous avons décidé d’étudier plus précisément l’amidon.
3) Étude de l'amidon
Pour débuter notre étude de l'amidon, nous avons choisi d’observer un grain d’amidon. Ci-dessous, se trouve le schéma d’un grain d’amidon :
Schéma d'un grain d'amidon
Molécule D-Glucose (structure)
L’amidon est un glucide, c’est à dire une molécule organique, il est composé de molécules de D-glucose. Le glucose est le nom générique donné à certains sucres.
Le glucose est présent dans plusieurs espèces, chez les plantes, on le retrouve sous forme d’amidon. La formule chimique du glucose est C6H12O6. Il possède deux isomères, c'est-à-dire des molécules qui possèdent la même formule chimique. Seules leurs formules développées permettent de les différencier, il s’agit de deux “versions” de la molécule de glucose : le D-Glucose et le L-glucose. L’isomère présent dans l’amidon est le D-glucose.
Ces modèles moléculaires nous permettent de différencier les deux isomères. On observe que les chaînes sont inversées. Une chaîne se retrouve à gauche sur le L-glucose et à droite sur le D-glucose et vice-versa. Il y a donc comme un effet miroir.
L'amidon se définie comme étant un glucide. C' est une molécule organique. L'amidon est composé de molécules de D-glucose
Cette molécule est d'origine végétale (présente dans les graines, racines, fruits…).
L’amidon est mélange de deux homopolymères (polymère issu d’une même espèce) : l’amylose et l’amylopectine (appartenant à la famille des polysaccharides : polymère d’oses.
La molécule d’amylose est formée de 600 à 1 000 molécules de glucose.
L’amylopectine est une molécule ramifiée. Sa chaîne totale peut faire entre 10 000 et 100 000 molécules de glucose.
Le grain d'amidon se présente sous forme de granules semi-cristallins : l'amylopectine est organisée en feuillets et forme ainsi la zone cristalline, tandis que l'amylose forme une zone amorphe entre les différents feuillets.
Un polymère est un corps formé à partir d’une polymérisation de monomères. Lors de la polymérisation des molécules de faible masse molaire se lient entre elles afin de former des macromolécules, de masse molaire élevée.
Voici une observation microscopique d’un grain d’amidon de pomme de terre.
Modèles moléculaires
Différence entre le D-glucose et le L-glucose
Expérience : Extraction d'amidon de maïs
Après avoir approfondis nos recherches sur l’amidon, nous nous sommes demandé si ce glucide étant responsable de l’état de notre mélange. Nous avons donc procéder à une extraction d’amidon. Cette expérience a échoué la première fois avec l’utilisation de maïs. Nous avons donc choisi de pratiquer une extraction d’amidon de pomme de terre, étant donné qu’il s’agit d’une tubercule contenant de l’amidon.
Pour procéder à une extraction d'amidon, nous avons besoin :
- un élément contenant de l'amidon
- une passoire (et/ou un filtre)
- une cueillère
- un presse-ail ou une râpe
- un grand bol (plusieurs si nécessaire)
- un four
Voici le protocole de l’extraction d’amidon (pour la première expérience : avec le maïs) :
Cliquez sur les photos et faîtes défiler pour lire la description
Pour cette expérience, nous allons utiliser une boîte de conserve de maïs.
A l’aide d’un presse-aile, nous avons écrasé les grains de maïs.
Après avoir ajouté aux grains de maïs écrasés l’eau contenue dans la conserve, nous avons obtenu un liquide hétérogène.
Nous avons mis le liquide dans de l’eau afin de le rincer. Après avoir attendu 15 minutes, nous avons donc filtré ce liquide.
Le filtrat n’étant pas satisfaisant car il contenait encore des résidus, nous avons procédé à une deuxième filtration.
Nous avons ensuite mis le filtrat en décantation pendant une heure.
Nous avons ensuite jeté l’eau qui était au-dessus de l’amidon (qui était alors au fond du bol), pour ainsi ne récupérer que l’amidon du maïs.
Au sortir du four, nous n’avons pas obtenu ce que nous devions obtenir : dans le ramequin. il y avait comme des feuilles de papier brûlées, nous avions tout de même bien l’odeur du maïs.
Conclusion de cette expérience :
Cette expérience n’a pas été concluante. En effet, nous devions obtenir une farine, une sorte de poudre qui est l’amidon, alors que nous avons obtenu comme des bouts de feuilles séchées. Nous n’avons pas réussi à extraire l’amidon du maïs.
Cette expérience n’étant pas concluante, nous avons décidé de la refaire. En effet, nous avons adapté cette-dernière avec du maïs. Elle était d’abord destinée pour la pomme de terre. L’amidon est présent dans beaucoup de nos aliment quotidien, comme le maïs, la pomme de terre, le blé, la patate douce, le manioc, ainsi que dans les bananes, entre autres. C’est pourquoi nous avons décidé de la refaire avec une pomme de terre (on n’aurait pu le faire le faire avec un des autres éléments cités au-dessus mais nous avons préférer suivre le protocole, la pomme de terre étant l'élément d'origine de l'expérience trouvée sur internet
Voici donc le protocole réalisé pour l'extraction d'amidon de pomme de terre :
(Cliquez sur les images pour les agrandir et voir la description, puis faîtes les défiler)
Pour cette expérience, nous avons utiliser deux pommes de terre.
A l’aide d’une rappe, nous avons rappé les grains de maïs.les tubercules. Nous avons ainsi obtenu comme une pâte.
Puis, nous avons lavé les morceaux de pomme de terre avec de l’eau, et laissé reposer le mélange (eau + pomme de terre)
Après avoir attendu 10 min, nous avons filtré le mélange à l’aide d’une passoire.
Nous avons ensuite laissé décanter le filtrat, pendant 45min.
Nous avons donc enlevé l’eau qui se situait au-dessus de l’amidon, déposé au fond du bol.
Nous avons ensuite rincer l’amidon avec de l’eau propre, puis laisser reposer la préparation 10min.
Nous avons ainsi récupéré l’amidon déposé au fond du bol.
Conclusion de cette extraction d'amidon de pomme de terre :
Cette fois-ci, nous pouvons dire que notre expérience a été concluante. En effet nous avons obtenu le résultat que nous souhaitions : de l'amidon.
Rappelons-nous le but de cette expérience. L'objectif de l'extraction d'amidon était de voir si l'amidon était responsable du comportement de notre mélange eau/farine de maïs.
La farine de maïs étant composée pratiquement que d'amidon, nous nous sommes dis que c'est cette molécule qui rendait ce mélange liquide-solide.
A la fin de notre expérience, nous nous sommes rendu compte que le liquide obtenu avait les mêmes caractéristiques que celui de farine de maïs et d'eau. En outre, à la fin de l'extraction il restait de l'eau avec l'amidon (d'où le fait de mettre au four l'amidon afin d'enlever l'eau : ce que nous n'avons donc finalement pas fait).
Après avoir patienter plusieurs heures nous avons otenu une farine d'amidon (voir photo ci-contre). Mélangée à de l'eau on obtient le même mélange que celui de farine de mais et d'eau.
Cette vidéo présente le résultat de l'extraction d'amidon de pomme de terre. On obtient un mélange liquide-solide (un fluide non-newtonien), comme notre mélange d'étude.
Expérience : après extraction d'amidon
Expérience : après extraction d'amidon
Amidon après extraction
