ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(20

08),

p 4

- 9

DO

I:

htt

p:/

/scq

.iec.

cat/

scq

/in

dex

.htm

l

Introducció

La ciència està present fins i totals fenòmens més quotidians. Lacuina és el nucli de confluènciaper on hem de passar diversesvegades al dia i és ben cert que esprodueix ciència en cada procésque hi realitzem. Només calobservar, interpretar, experimen-tar i concloure per evolucionar.

Des de la Fundació Alícia, i ambla intenció de donar a conèixer lanostra recerca i elaborar einesque puguin ser útils per a l’ense-nyament de les ciències a lasecundària, oferim uns tallers per

als estudiants i el professoratamb temàtiques molt lligades ales ciències experimentals del’ESO i la Química i les Ciènciesper al Món Contemporani delBatxillerat, dins el marc del pro-jecte Ciència i cuina, els objectiusdel qual són:

-Apropar la ciència a la vidaquotidiana, preferentment a lacuina.

4

Aprenentatge de la ciència a través de la cuinaLearning science in the kitchen.

Pere Castells /Fundació Centre Internacional de Cultura de l’Alimentació i Recerca Gastronòmica deSant Benet de Bages

resum

Les explicacions científiques de fenòmens culinaris indiscutiblement contribueixen a l’apre-nentatge de la ciència. La cuina és un vehicle indiscutible d’aquest argumentari.Dissolucions, emulsions, reaccions, dispersions, acidificacions, filtracions, etc. són algunes deles moltes explicacions científiques que es poden fer des de la cuina.

paraules clauCiència, cuina, emulsions, model, oli d’oliva.

abstract

Scientific explanations of kitchen phenomena without doubt contribute to the learning ofscience. The kitchen is a valuable resource for this kind of discussion. Some of the bestscientific explanations that can be done in the kitchen include –solutions, emulsions, reac-tions, dispersions, acid products,....

key wordsScience, kitchen, emulsion, model, olive oil.

Apropar la ciència a lavida quotidiana,preferentment a la cuina

_q _ Q_ q g

-Analitzar fenòmens habitualsa les llars des del punt de vistacientífic.

-Desmitificar la física, la quími-ca i la biologia com a ciènciescomplicades, inaccessibles i per-judicials.

-Promoure la participació delsalumnes en propostes de ciència icuina.

-Estimular els alumnes en elplaer de cuinar a través de lesexplicacions de fenòmens culinaris.

En aquest article s’inclou larelació de tots els títols dels tallersque s’ofereixen al professorat i alsalumnes de ciències de l’educaciósecundària i s’exposa el continguti desenvolupament d’un delstallers, en concret el que porta pertítol Les unions impossibles.Greixos i aigües. Les emulsions.

Annex

Qu

ímic

a i

soci

etat

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 2

5

Nois i noies fent els tallers a la Fundació Alícia

Relació dels tallers que es proposen des de la Fundació Alícia

Els tallers que en l’actualitat s’ofereixen des de la Fundació Alícia s’han classificat en 5 blocs, dinsdels quals es treballen diferents temes, que es desglossen a continuació. (En aquests moments estandissenyats els següents: 1, 5, 9, 12 i 13).

Bloc 1: LA MATÈRIA. CLASSIFICACIÓ I SEPARACIÓTEMA 1 Les unions impossibles. Greixos i aigües. Les emulsions. TEMA 2 Les escumes. Aire en aliments.TEMA 3 Les dissolucions. Sucre, sal ... en aigua. TEMA 4 La destil·lació. El món del vi. Els aromes dels aliments (olis essencials).

Bloc 2: ESTATS DE LA MATÈRIATEMA 5. L’ estat sòlid gelatinós. El món tou. TEMA 6. Els líquids. L’oli un líquid especial. Les textures viscoses. Els espessants. TEMA 7. Els gasos. El gas del cava. TEMA 8 Canvis d’estat. Congelar-descongelar aliments.

Bloc 3 : PROPIETATS DE LA MATÈRIATEMA 9. El color. Cuinem en colors.TEMA 10 Propietats bàsiques. Massa, volum i densitat dels aliments. TEMA 11. La temperatura. La ciència de la xocolata.

Bloc 4: PROCESSOS FISICO-QUÍMICSTEMA 12. Reaccions àcid–base. Àcid-no àcid, aquesta és la qüestió. TEMA 13 Osmosi i Maillart. Descobrim fenòmens culinaris. TEMA 14 L’oxidació. Els aliments s’oxiden? TEMA 15 Sucres, acidesa i pectina. El secret de les melmelades.

_q _ Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 2

6

Taller. Les unions impossibles.Les emulsions

Què podem fer per barrejargreixos i aigua?

Els objectius d’aquest tallersón:

-Observar els dos móns.-Experimentar amb productes

solubles i insolubles en aigua(hidròfils i lipòfils, respectiva-ment) i com es poden unir.

-Experimentar la unió de l’ai-gua amb l’oli

-Aplicar les experimentacions ala cuina.

En aquest taller es parla de dosgrans grups. Un el formen els“productes amics de l’aigua”, tèc-nicament anomenats “hidròfils” isón fonamentalment els produc-tes que es dissolen en aigua.L’altre el formen els “productesamics dels lípids” que tècnica-ment s’anomenen “lipòfils” i quees dissolen en greixos.

Podríem dir que pertanyen amóns irreconciliables i en princi-pi semblaria que no poguessinestar junts. Però sabem que sivolem ajuntar el món de l’aiguaamb el món dels olis, podríemutilitzar dos mètodes:

-Mètodes físics. Mesclar-homanualment o mecànicamentamb aparells d’agitació. És peròuna emulsió inestable.

-Mètodes químics. Amb la uti-lització d’emulsionants.L’estabilitat de la mescla pot sermolt gran.

El taller s’estructura en unseguit d’activitats amb objectiusespecífics i que es detallen a con-tinuació. S’especifiquen els objec-tius concrets d’activitats, les pre-guntes que es fan als alumnes i ales quals aniran trobant respostadurant la realització del taller, iles informacions que es conside-ren de més interès per a cadascu-na de les activitats.

FITXA AMB ALGUNES DEFINICIONS

D EMULSIÓ: dispersió col·loïdal entre dos líquids no miscibles,com el greix i l’aigua en la llet, les maioneses, que són gotes d’olidisperses en aigua, etc.

EMULSIÓ O/W: és la que es crea en un medi on l’aigua és el majo-ritari i l’oli està en menor quantitat, com la maionesa, la nata líqui-da, etc. Cal tenir en compte que es mesura la quantitat de molecu-les i no la massa o el volum.

EMULSIÓ W/O: és la que es crea en un medi on l’oli és el medimajoritari i l’aigua en menor quantitat, com ara la margarina, elsgelats, etc.

EMULSIONANT: producte que fa possible la formació i manteni-ment d’una emulsió o mescla homogènia de dos líquids no misci-bles entre ells, com l’oli i l’aigua.

COL·LOIDES: dispersió de molècules molt grans o d’agregats enun líquid, normalment aquós, on no es dissolen, encara que, a sim-ple vista, ho sembli. La mescla resultant sol ser notablement mésviscosa que l’aigua.

VISCOSITAT: capacitat d’un líquid per circular a una temperaturadeterminada.

DENSITAT: relació entre la massa i el volum d’una substància od’un material.

GOMA XANTANA: hidrat de carboni de tipus fibra que s’utilitzacom a additiu espesseïdor i estabilitzant. Per les seves propietats, ésun hidrocol·loide. S’obté de la fermentació de midó de blat de moroamb un bacteri (Xanthomonas campestris) que és present en les cols.

(Informació del Lèxic Científic-gastronòmic, Planeta.)

INFORMACIÓ TÈCNICA

Per “unir” el món de l’aigua amb el món dels olis (greixos) es potfer el següent:

1. Mesclar-ho manualment o amb aparells d’agitació�Emulsióinestable

2. Utilització d’emulsionants�Emulsió estable

- “Productes amics de l’aigua”: Tècnicament anomenats “hidròfils”o “lipòfobs” (enemics dels lípids). Són productes que es dissolenen aigua.

- “Productes amics dels lípids (greixos, olis)”: Tècnicament anome-nats “lipòfils”, es dissolen en greixos.

_q _ Q_ q g

Activitats del taller

Activitat 1. Què passa quanintentem barrejar l’aigua ambun greix com l’oli? Construïmmaquetes de l’oli i l’aigua.

Els objectius concrets d’aquestaactivitat són:

-Experimentar amb el compor-tament de l’oli i l’aigua quan elsintentem mesclar i amb la densi-tat dels dos líquids.

-Oferir i deixar manipular alsalumnes un “model visible” (ambpeces de jocs de construcció) quefaciliti als alumnes veure les que elmón de les aigües i dels olis no es potunir sense algun mètode especial.

Per a la construcció de maque-tes, els alumnes utilitzen pecesde jocs de construcció. En el nos-tre cas hem escollit peces ambdiferent manera d’unir-se i ambun color predominant diferent.En concret:

*Peces del món de les aigües:conjunt de peces on hi predomi-na el color blau.

*Peces del món dels greixos:conjunt de peces on hi predomi-na el color groc.

En primer lloc els alumnesexperimenten com es comportenl’oli i l’aigua si els intenten barre-jar. Agafen un tub d’assaig i hiposen aigua fins a la primeraranura i oli fins a la segona ranu-ra i ho deixen en una gradeta.

En el decurs de l’experimenta-ció es van formulant als alumnespreguntes com:

- Al posar oli i aigua dins el tub,què passa i per què passa?

- L’aigua, té major o menordensitat que l’oli?

- Un producte més dens had’ésser també més viscós?

Després de familiaritzar-se ambel comportament d’aquestslíquids i amb l’ajut de la informa-ció de la fitxa de definicions, cal-drà que cada grup pensi comaconseguir “barrejar-los”, és a dir,“unir” aquests dos móns.

Es poden formular les preguntes:- És fàcil ajuntar les peces dels

món de les aigües entre elles? Iles del món dels greixos?

- Com podríeu ajuntar l’aigua iun component amic seu i compodríeu ajuntar l’oli i un compo-nent amic seu?

- Què podríeu fer per intentarunir les peces de plàstic de dife-rents formes i colors que corres-ponen al món de les aigües i almón del greixos?

- Quina estructura hauria detenir una peça de la maqueta peraconseguir unir el món de les aigü-es amb el del greixos?Els alumnesexperimenten com unir els dosmóns. Generalment, se’ls acuttapar i agitar el tub on hi ha l’aiguai l’oli. Aquest és el mètode mecànicper “unir” els dos móns. S’adonenque com més fort l’agiten, més tri-guen en separar-se l’aigua i l’oli.Se’ls pregunta per alguna situacióen la cuina en la que intentin bar-rejar oli amb alguna solució aquosai com ho fan.

Es formulen preguntes com:- Què passa si tapeu el tub

d’assaig i l’agiteu amb força? Perquè? Es barregen?

- Si deixem el tub una estonaen repòs altra cop a la gradeta,amb el pas del temps, què passa?Per què?

Constantment passen del’experimentació a lamodelització del quecreuen que succeeixamb les peces per fer lesmaquetes.

Qu

ímic

a i

soci

etat

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

7

Material per a cada grup detreball format per 4-6 alumnes- 30 tubs d’assaig amb tapa

(per fer l’emulsió amb agitació).

- Gradeta per posar els tubs.- Recipients per fer l’emulsió.- Gots petits.- Agitador manual.- 1 cassó per escalfar.- Peces per fer una maqueta

d’una emulsió - Llet sencera o semidesnatada.- Oli d’oliva (ampolla

preparada i tapada).- Oli d’oliva en biberons.- Emulsionant monoglicèrid.- Xocolata.- Aigua.- Goma xantana (dosificació

preparada).- Carragenat iota.

Peces món de les aigües Peces món dels greixos

_q _ Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 2

8

Activitat 2. Què és una emulsió?Fem models d’emulsions ambles peces de la maqueta.

Els objectius concrets d’aquestaactivitat són:

- Preparar emulsions establesutilitzant emulsionant.

-Construir maquetes d’emul-sions preparades pel mètode quí-mic alhora que construeixen elmodel científic d’emulsió.

- Aplicar el que han après anoves situacions, com pot ser laconstrucció d’una maqueta d’unaemulsió O/W i d’una emulsió W/O.

Afegim al conjunt de peces deconstrucció un tercer tipus depeça, les que tenen un extremsimilar a les peces del món del’aigua i l’altre extrem similar ales peces del món dels greixos.

Coincideix la forma d’aquestespeces amb la que havíeu prediten l’activitat 1? Si no coincideix,que tenen diferent?

Amb les peces dels anomenatsemulsionants, els alumnes hand’intentar unir el món de lesaigües amb el dels greixos.

Els alumnes tenen un emulsio-nant entre els productes deltaller. Se’ls explica en què consis-teix el mètode químic per fer unaemulsió. Introdueixen el productenou, l’emulsionant, en un tubque conté aigua fins a la primeraranura, agiten i deixen reposar.S’explica que afegim aquest pro-

ducte, la xantana, perquè faci depont per agafar l’oli que hi afegi-rem després. Afegeixen oli fins ala segona ranura, tapen el tub iagiten altre cop. És així com espot obtenir una unió impossible?Es barregen?

Si deixem el tub una estona en repòs,amb el pas del temps, què passa?

La presència de l’emulsionantha produït algun efecte observa-ble sobre la mescla?

Quina és la funció de l’emulsio-nant?

Es demana als alumnes quediguin quines característiques téla peça que representa l’emulsio-nant, de manera que constant-ment relacionin el que veuen enl’experimentació amb la interpre-tació a nivell molecular.

Diferents tipus d’emulsions.Emulsions en els aliments

Ara els alumnes han de constru-ir maquetes d’emulsions amb lespeces tot fent intervenir la peçaque representa l’emulsionant.

* Construir un símil d’unaemulsió W/O

* Construir un símil d’unaemulsió O/W

Els alumnes comenten entreells com fer-ho, es deixa tempsperquè cada grup vagi desenvolu-pant la tasca i en acabar mostrenals altes grups les maquetes quehan construït.

Es treuen conclusions del tre-ball fet pels grups i s’explica elpaper i la disposició de l’emulsio-nant en les emulsions O/W iW/O.

Cal que s’adonin bé que en unaemulsió W/O (aigua en oli) l’aiguaqueda a la part interna i l’oli al’externa. Es pot parlar que esformen boletes, són lesmiscel·les.

Es parla de la importància deles emulsions en els aliments i esciten exemples d’emulsions W/Oi O/W. Per exemple, la maionesaés una emulsió d’oli en aiguaO/W, i els emulsionants naturalsque es troben a l’ou fan que l’e-mulsió sigui estable.

Tot mirant la maqueta d’emul-sió W/O s’explica que aquestaseria l’estructura d’una margari-na, emulsió d’aigua en oli.

S’acaba l’activitat parlant d’e-xemples d’altres emulsionants enalimentació: monoglicèrids,sucroesters, lectina etc.

Activitat 3. Una maionesa senseou

Els objectius d’aquesta activitatsón que els alumnes coneguinquè són i amb quina finalitat espoden utilitzar les anomenades“lactoneses”.

Es comenta als alumnes quepossiblement hauran sentit par-lar que les maioneses en malestat poden ser l’origen de les

Maqueta d’un emulsionant

Preparació d’una emulsió

_q _ Q_ q g

salmonel·losis. Aquest fet és cau-sat pel creixement de la salmo-nel·la, que pot haver passat a lamaionesa des de la closca de l’ou.Per això pot ser interessant feruna emulsió d’aspecte i texturamolt similar a la maionesa peròque no contingui ou.

En aquesta activitat farem una“lactonesa”. Una maionesa ésestable perquè alguns compo-nents de l’ou, com ara la lecitina,fan la funció d’emulsionant. Si nohi ha ou ens cal un altre alimentque tingui emulsionants, com perexemple la llet.

Per fer la “lactonesa” s’ha d’a-gafar un volum de llet i tresvolums d’aigua, i agitar ambforça, amb un aparell elèctric sifos possible.

Gràcies als emulsionants, subs-tàncies que permeten mantenirtots dos líquids barrejats un llargtermini de temps degut a la pre-sència en la mateixa molèculad’una part hidròfila i un altralipòfila, s’aconsegueix d’estabilit-zar la dispersió.

Generalment, si els alumnesestan interessats i el temps hopermet, s’amplia aquesta activi-tat a exemples d’emulsions noalimentàries com ara les que hiha en el món dels cosmètics i elsdetergents.

-Productes cosmètics que sónemulsions, com ara cremes pro-tectores, hidratants, etc.

Cremes W/O i O/W.-Productes detergents, com ara

els emulsionants que es fan ser-vir per a la neteja, també anome-nats emulgents

Activitat 4. Una recepta de cuina:l’oli de xocolata. Com ho explicala ciència?

Els objectius d’aquesta activitatsón que els alumnes agafin gustper la cuina i que trobin explica-cions científiques als fenòmensculinaris.

Com preparar un oli de xocolata:

- Escalfem suaument 100 g d’olid’oliva i 2 g d’emulsionant(monoglicèrid) fins a que es dis-persi totalment.

- Afegim la xocolata a l’olicalent com si féssim all i oli, totremenant per lligar-ho. Si esdeixa a la nevera, quedarà solidi-ficat com una crema.

Després que els alumnes provinl’oli de xocolata els acostumem apreguntar si els ha agradat i tambési té alguna cosa a veure aquestarecepta de cuina amb el que hananat fent i aprenent en el taller.

Es deixa una estona per què elsalumnes discuteixin en grupquina ciència hi ha darrera l’olide xocolata. Ens apropem a ellsper donar-los “pistes” i els animena que vagin elaborant la sevaexplicació científica.

Després, el representant d’al-gun dels grups surt a explicar-hoa la resta. Cal que quedi benclara els coneixements científicsque han adquirit.

Generalment les explicacionssón força correctes, però si cal,s’han d’orientar fent-los pregun-tes perquè s’adonin dels possibleserrors comesos.

Activitat 5. Falsa emulsió

Aquesta activitat té com aobjectiu veure que no sempre lescoses funcionen com estaven pre-vistes i introdueix els alumnes enel concepte del que s’anomena“falsa emulsió”

S’indica als alumnes que facinuna barreja entre oli i aigua ambla presència de carragenat iota.Utilitzen 100 g d’aigua, 2,5 g decarragenat iota i 100 g d’oli.

Han de mesclar l’aigua amb elcarragenat (batidor elèctric) i escal-far fins a portar-lo a ebullició.Després, es retira del foc i s’afegeixl’oli de mica en mica, però en conti-nu i finalment es posa en motlles ies deixa a la nevera.

Passat un temps s’observa i espregunta si pel seu aspecte dirienque és una emulsió.

S’explica que a aquest tipusd’estructura se li diu “falsa emul-sió”. Després se’ls pregunta perquè té aquest nom?

Quina és la diferència de colorentre l’emulsió anterior de la“lactonesa” i aquesta emulsió?

Ara que semblava que ja ente-níem d’emulsions, i resulta queles coses no funcionen sempreigual!

Qu

ímic

a i

soci

etat

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

9

Oli de xocolata

Falsa emulsió d’oli

Maqueta de falsa emulsió

_q _ Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 2

10

S’anomena “falsa emulsió” per-què, quan es forma una gelifica-ció de carragenat iota, s’atrapengotes d’oli. No es tracta d’unaemulsió, és un gel en el qual enquedat atrapades dotes d’oli, iper tant pot tenir el color groc del’oli empresonat en la xarxa tridi-mensional de la gelificació.

S’acaba el taller convidant alsalumnes, ara que ja són expertsen barrejar oli i aigua i aplicar-hoa la cuina, que a casa seva conti-nuïn aplicant-ho i experimentantamb les mil i una emulsions pos-sibles. Poden fer les preguntesque calguin per aconseguir ser elmillor grup “emulsionador”.

Es dóna una fitxa d’ampliacióamb una taula amb els diferentssistemes dispersos. De ben segur,els podrà ajudar quan, amb elsprofessors, treballin a l’aula.

Això sí, al final hauran de recollir inetejar el material. És fonamental!.

Consideracions finalsAquest taller pretén donar llum

al coneixement científic a travésde la cuina, en concret al voltantde temes que poden semblarcomplexos com el de les dissolu-cions i les emulsions. La cuinanomés ens serveix de vehicle,però en ser tan propera a tothom,és especialment adient per a tre-ballar els conceptes esmentats.

Aquest taller es realitza des delmaig de 2008 i hi ha participat alvoltant de 250 alumnes de 5escoles, alguns en la versió per al’ESO i altres en la versió adapta-da al batxillerat.

Les perspectives són de creixe-ment per satisfer la demandad’aquest taller en el present curs.

Bibliografia

BELITZ, H.D; W. GROSCH: P.Schieberle (1976). FoodChemistry

HAROLD MCGEE, H (1984). On Foodand Cooking (Revisat el 2004 ipublicat el 2007 en castellà ambel nom La Cocina y los alimentos)

THIS, H (1993). Les secrets de lacasserole

A.COENDERS (1996). Química culi-naria

PEREZ CONESA, J. (1998).Cocinar conuna pizca de Ciencia

ROBERT L.WOLKE. What Einsteintold his cook. (Lo que Einsteinle enseño a su cocinero 1 i 2)

-Il gelato estemporaneo e altreinvenzioni gastronomiche deDavide Cassi y Ettore Bocchia,

-La truita cremada de Claudi Mans-Kitchen Chemistry de Ted Lister

y Heston Blumenthal,

Pere Castells Esqué, químic i profes-

sor a l’IES Molí de la Vila (1980-2005),

és coordinador i autor dels llibres de

text de Química de Batxillerat en

català de l’Editorial McGraw Hill. El

2003 comença a col·laborar amb l’e-

quip de recerca del Bullitaller. El 2004

es fa responsable del departament de

recerca gastronòmica i científica de la

Fundació Alícia. És membre de la

junta de l’ACCA.

Col·labora amb la revista

Investigación y ciencia.

En aquests darrers anys, les seves

actuacions en el camp de la ciència i

cuina han estat encaminades a crear

un nou corrent de treball entre cientí-

fics i cuiners per avançar conjunta-

ment en la investigació gastronòmica

i científica.

Tipus Medi de dispersió

Fase dispersa

Exemples Característiques

Aerosol Gas sòlidlíquid

FumBoires i núvols

Són utilitzats normalmentper aplicar insecticides,medicaments, cosmètics, etc

Gel

Sol

Sòlid

sòlid

Líquid

Líquid

Flam, mató, gelatines, etc.Flam abans derefredar-se (líquid cremóscalent)

El sol té una aparença delíquid viscós, mentre que elgel té molta consistènciarelativament sòlida perquèles partícules són com fibresallargades i entrecreuades,que formen una malla tridi-mensional, amb buits inte-riors que contenen el líquid.

Escuma Líquid Gas Escuma de la cervesa, clara batuda, nata muntada, escuma d’afaitar

Té una aparença molt espon-josa, ja que el gas crea aques-ta textura. A la cuina d’altaqualitat, cada vegada sónmés utilitzades, com el famósaire de pastanaga creat pelcuiner Ferran Adrià.

Emulsions Líquid Líquid Cremes hidra-tants i cremesnutritives per a la pell, pel·lículafotogràfica, llet,maionesa, etc.

L’estabilitat de la dispersió (lafase dispersa és immiscible enel medi de dispersió) és possi-ble gràcies als emulsionants,substàncies que permetenmantenir tots dos líquids bar-rejats un llarg termini detemps. Els emulsionantspoden ser naturals, com perexemple de caseïna i l’albúmi-na per a la llet o el rovell d’ouper a la maionesa, (figura 3.4)o artificials, com la lecitina desoja i d’ou, els èsters d’àcidsgrassos i sacarosa, etc.

FITXA D’AMPLIACIÓ: Tipus de col·loides

_q _ Q_ q g