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Pop-corn ! Une science éclatée |
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Renseignements divers |
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Projet :
Pop-corn ! Une science éclatée |
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Réalisé
par :
Marie-Christine Gosselin |
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Type de projet :
Expérimentation |
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Catégorie :
Sciences physiques |
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Classe :
Senior 1 |
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Âge du participant
:
16 ans |
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École :
Montcalm |
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Professeur :
Claude Vallée |
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A remporté :
Médaille d'argent pour un projet
en sciences physiques, senior |
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Projet présenté à l'Expo-sciences
Bell, finale régionale de l'Estrie 1998
Sélectionné pour la Super expo-sciences Bell, finale québécoise
1998 (Montréal)
Sélectionné pour l'Expo-sciences pancanadienne de Timmins
1998 où elles ont remporté :
Médaille d'argent pour un projet en sciences
physiques, senior
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Introduction |
Comme la plupart des gens, nous
adorons le pop-corn, surtout lorsque celui-ci est nappé de beurre
fondu. Toutefois, la sensation graisseuse qui est alors laissée
sur nos doigts est assez désagréable. Cet inconvénient,
qui nous indispose, surtout au cinéma, nous a fait réfléchir
et a éveillé en nous un questionnement face à ce
problème. Ce projet est donc orienté vers la recherche d'une
solution, d'une méthode qui, éventuellement, nous permettrait
d'obtenir du pop-corn aromatisé non graisseux. Notre projet s'est
effectué en de nombreuses étapes que nous avons regroupées
en quatre principales expérimentations décrites dans ce
rapport.
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Développement |
Objectif général : Produire du pop-corn
ayant une saveur de beurre, sans qu'il soit graisseux au toucher, tout
en conservant la texture et la forme normale.
Matériel général : pop-corn, balance, godets,
béchers (50 ml, 100 ml, 1 000 ml), éclateur à pop-corn,
égouttoir.
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Matériel spécifique |
Expérimentation
1 :
Concentré de beurre
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Expérimentation
2 :
Pompe et cloche à vide
Cylindre gradué (10 ml et 2 000 ml)
Calorimètre
Plaque chauffante
Thermomètres
Scelleuse de sacs
Broyeur
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Expérimentation
3 :
Concentré de beurre
Four
Thermomètre
Ventilateur
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Expérimentation
4 :
Pompe et cloche à vide
concentré de beurre
Four
Thermomètre
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Expérimentation
1 :
Saveur diffusée aux grains de pop-corn |
Objectif : Transmettre un arôme de beurre aux grains de pop-corn.
Principe : Soient deux milieux contenant une solution aromatisée
de concentration différente; ces deux milieux sont, en outre, séparés
par une membrane perméable. La diffusion peut être perçue
comme le passage de substances du milieu le plus concentré vers
celui qui l'est moins.
Hypothèse : Nous pensons qu'en faisant tremper les grains de pop-corn
dans une solution aromatisée avant leur éclatement, la saveur
(de cet arôme) s'y diffusera.
Protocole
:
1. Préparer des solutions au beurre de diverses concentrations
(5, 10, 15 gouttes / 30 ml).
2. Déposer 15 g de grains de pop-corn dans chacune des solutions.
3. Attendre environ 12 heures, puis égoutter les grains. Les étendre
ensuite durant 30 minutes pour les faire sécher.
4. Faire éclater les grains et noter les observations.
Observations
et analyse des résultats :
Suite à l'éclatement très bruyant des grains,
nous avons constaté que ces derniers sont plus petits qu'à
l'habitude, d'une texture caoutchouteuse et de forme rabougrie; en outre,
de la vapeur d'eau s'échappe de l'éclateur à pop-corn.
Durant la période d'éclatement, nous avons remarqué
que les premiers grains de pop-corn éclatés sont, en général,
plus petits que les derniers. De plus, contrairement à ce que nous
pensions, le pop-corn éclaté ne prend que très subtilement
le goût de la solution. Par contre, ce goût s'intensifie proportionnellement
au degré de concentration des diverses solutions de trempage.
Suggestions :
Il faudrait recommencer l'expérience avec des concentrations
plus élevées puisque celles-ci ne l'étaient probablement
pas assez. En plus, une recherche approfondie quant aux facteurs influençant
l'éclatement du pop-corn, de même qu'une évaluation
du pop-corn éclaté, seraient des atouts précieux
à l'amélioration de notre méthode.
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Expérimentation
2 :
Propriétés du pop-corn |
Objectif : Valider notre méthode expérimentale
en nous basant sur le rapport d'expérimentation de Robert G. Hunt,
et établir les principales propriétés du pop-corn.
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Expérimentation
2a : |
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Humidité relative
des grains non éclatés |
Principe
:
L'évaporation de l'eau se fait beaucoup mieux dans un milieu
déshumidifié et à très faible pression, comme
c'est le cas dans une pompe à vide.
Protocole
:
1. Déposer 30 g de pop-corn broyé à l'intérieur
d'une cloche sous-vide.
2. Actionner une pompe à vide pendant environ 3 jours en prenant
soin de brasser et de noter la masse des grains à plusieurs reprises.
3. Cesser l'opération lorsque la masse se stabilise.
Observations
et analyse des résultats :
Après trois jours de déshydratation, nous avons observé
une différence de masse qui équivaut à un taux d'humidité
de 11,33 %. Cette valeur se compare à celle obtenue par Robert
G. Hunt : autour de 12 %. Par conséquent, notre méthode
s'avère efficace.
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Expérimentation
2b : |
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Température
d'éclatement |
Principe
:
La température mesurée autour du pop-corn, dans la chambre
d'éclatement, est homologue à celle à l'intérieur
du grain.
Protocole
:
1. Installer un thermomètre dans la machine à pop-corn,
de façon à ce qu'il se trouve à l'endroit où
les grains éclatent.
2. Noter les températures durant l'éclatement des grains.
3. Répéter plusieurs fois les points 1 et 2 avec des grains
d'humidité différente.
N.B. : Nous avons aussi fait l'expérimentation
précédente en faisant éclater les grains dans de
l'huile végétale : les résultats ont été
similaires.
Observations
et analyse des résultats :
Les grains n'éclatent pas tous à la même température.
Plus la température d'éclatement est élevée,
plus le pop-corn éclaté est gros, et ce pour un même
degré d'humidité.
La variation de la température d'éclatement, engendrée
par le degré d'humidité initial, est négligeable.
La valeur moyenne de la température d'éclatement est de
187,64°C; ce qui, encore une fois, est comparable au résultat
de Robert G. Hunt, soit 175°C.
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Expérimentation
2c : |
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Chaleur spécifique |
Principe
:
- Dans un mélange hétérogène, la température
est constante pour chaque composante.
- Lors d'un transfert de chaleur, l'énergie sera conservée
si le système est isolé.
Protocole
:
1. Déposer 100 g de grains de pop-corn dans l'égouttoir
et plonger celui-ci dans l'eau bouillante pendant 5 minutes. Noter la
température de l'eau.
2. Pendant ce temps, déposer 150 g d'eau dans le calorimètre
et noter la température.
3. Très rapidement, égoutter les grains et les isoler dans
le calorimètre.
4. Noter la température lorsqu'elle atteint son point le plus élevé.
Observations
et analyse des résultats :
À la suite de nos calculs, nous avons obtenu une chaleur spécifique
de 3,04J/g°C. Cela constitue une marge importante par rapport à
celle obtenue par Robert G. Hunt : soit 1,51 J/g°C. Cependant, nous
avons des raisons de croire que notre chiffre est plus représentatif,
car notre système était presque parfaitement isolé,
et notre seule source d'erreur possible était la perte d'énergie
durant l'égouttement des grains.
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Expérimentation
2d : |
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Masse et volume |
Objectif
:
Afin de calculer l'expansion et la masse volumique pour différents
taux d'humidité, mesurer le volume et la masse des grains de pop-corn,
avant et après l'éclatement.
Situation
:
Pour déterminer la masse des grains, nous avons simplement utilisé
une balance. Pour le volume initial, nous avons procédé
par déplacement d'eau. Or, le protocole était moins évident
pour le volume final...
Problème
:
En effet, la mesure du volume des grains éclatés est
impossible par déplacement d'eau, tout simplement parce que celle-ci
est absorbée par les grains! Par conséquent, une méthode
plus appropriée s'impose.
Solution
:
Il faudrait sceller le pop-corn (éclaté) dans des sacs
dont nous aurions préalablement retiré l'air. Nous pourrions
ainsi mesurer le volume par déplacement d'eau, en tenant compte
du volume occupé par le sac lui-même.
Protocole
global :
1. Faire éclater les grains dont le volume est recherché.
2. Défaire les grains en petits morceaux et les déposer
dans le sac.
3. Introduire le tuyau de la pompe à vide dans le sac, en serrant
ensemble les grains, de l'autre main.
4. Actionner la pompe jusqu'à ce que le vide d'air soit satisfaisant.
Sceller le sac.
5. Mesurer le volume par déplacement d'eau.
N.B. : La présente expérimentation
a été répétée plusieurs fois. Les détails,
concernant les quantités initiales utilisées, ne sont pas
indiqués dans ce protocole global puisqu'elles étaient variables.
Observations
et analyse des résultats :
La mesure du volume est une opération difficile. À
l'œil, nous pouvons facilement voir que les grains, ayant trop ou
pas assez d'humidité au départ, sont plus petits après
l'éclatement. Mais les résultats obtenus ne prouvent pas
cette affirmation de façon concluante. La meilleure explication
de ce phénomène est sans aucun doute l'imprécision
des instruments. Par ailleurs, il faut dire que la création du
vide d'air, à l'intérieur du sac, était plus ou moins
réussie. Cependant, nous avons tout de même atteint l'objectif
qui était de calculer l'expansion et la masse volumique des grains,
en fonction du taux d'humidité. Ainsi, nous pouvons affirmer que
de façon générale, pour une même masse de pop-corn
initiale, l'expansion décroît lorsque les grains sont déshydratés.
Par contre, l'expansion atteint son maximum quand l'humidité est
normale, c'est-à-dire entre 11 % et 12 %. En ce qui concerne la
masse volumique, la tendance veut que plus les grains sont secs initialement,
plus ils sont denses.
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Expérimentation
3 :
Séchage des grains aromatisés |
Situation :
Nous savons maintenant que les grains ayant trempé dans une
solution aromatisée sont trop humides pour éclater normalement.
Nous savons aussi que les concentrations des solutions aromatisées,
utilisées dans l'expérimentation 1, étaient trop
faibles.
Objectif
:
Il faut donc trouver un moyen de ramener ces grains à une
humidité adéquate, tout en donnant plus de goût au
pop-corn.
Analyse
des résultats :
Nous avons constaté que le fait de sécher les grains
avant leur éclatement permet d'obtenir du pop-corn dont la forme,
la texture et la grosseur tendent vers les résultats escomptés,
bien qu'il y ait encore place à l'amélioration. Aussi, nos
observations démontrent que la méthode du four est plus
efficace, à condition que la température de celui-ci ne
soit pas trop élevée.
Suggestions
:
Comme la concentration des solutions aromatisées est déjà
relativement élevée, nous suggérons donc de mettre
au point une façon d'augmenter l'absorption de saveur par les grains.
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Expérimentation
4 :
« Effet éponge » |
Situation :
Les grains de pop-corn ne goûtent pas beaucoup le beurre, même
quand nous augmentons la concentration des solutions de trempage.
Objectif
:
Il faut augmenter l'absorption de saveur par les grains.
Hypothèse
:
Diminuer le taux d'humidité des grains de pop-corn, avant
le trempage, aurait pour effet de favoriser une plus grande absorption
de la solution aromatisée par les grains.
Méthode
1 :
Ventilateur
Le séchage des grains sous un ventilateur leur permettra
de retrouver l'humidité désirée. |
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Méthode
2 :
Four
Le séchage des grains dans un four leur permettra de
retrouver l'humidité désirée. |
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| Préparer des solutions au beurre
de concentrations différentes (30, 45, 60 gouttes/30ml).
Déposer 15 g de grains de pop-corn dans chacune des solutions
et attendre 12 heures. Égoutter les grains, les déposer
dans un bécher et, selon le cas, les placer sous le ventilateur
ou dans le four. Après plusieurs heures, faire éclater
les grains. |
Observations :
Par rapport à l'exp. 1, la forme, la grosseur
et la texture du pop-corn ont été améliorées.
Le goût est plus accentué, mais encore assez
discret. |
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Observations
:
Observations similaires, mais en mieux. |
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Protocole
:
1. Déposer 15 g de grains de pop-corn sous la cloche à
vide, et actionner la pompe durant 36 heures.
2. Retirer les grains et les faire tremper pendant 4 heures dans une solution
au beurre. Le faire à une concentration de 60 gouttes/30 ml.
3. Égoutter les grains et les faire sécher au four jusqu'à
ce qu'ils aient retrouvé leur masse initiale.
4. Faire éclater les grains et noter les observations.
Observations
et analyse des résultats :
Nous avons observé une nette amélioration du goût;
à vrai dire, ce dernier commence à être satisfaisant.
Pour ce qui est de la forme, de la grosseur et de la texture, les résultats
restent très concluants jusqu'à maintenant. Nous constatons
donc qu'avec cette méthode (qui permet de vérifier l'humidité
des grains tout en maximisant l'absorption de la saveur), nous obtenons
le pop-corn désiré.
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Conclusion |
Nous sommes en mesure d'affirmer que nous avons
atteint l'objectif général de ce projet, qui était
de produire du pop-corn au goût de beurre sans que celui-ci soit
graisseux au toucher. Nous avons réussi à obtenir le pop-corn
désiré, non sans de nombreux essais et questionnements.
Bien entendu, notre méthode pourrait être améliorée,
et permettre des résultats plus concluants encore. Cependant, nous
la considérons acceptable. Nous en sommes d'ailleurs présentement
à faire de nouveaux essais avec diverses saveurs.
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© 2002, Conseil de développement du loisir scientifique
(CDLS). Ce document est distribué par le Conseil de
développement du loisir scientifique.
Visitez le www.cdls.qc.ca
pour obtenir de plus amples renseignements. |
Les opinions exprimées
dans ce texte sont celles des auteurs et ne reflètent
pas nécessairement le point de vue de Merck Frosst ou de
ses employés. |
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Objectif : Transmettre un arôme de beurre aux grains de pop-corn.
