La physico-chimie du pastis

Voilà l’été ! Et avec lui le retour du soleil, du barbecue et des apéros en terrasse des cafés.

C’est donc le moment idéal pour vous parler du pastis ! Car figurez-vous que pour les physico-chimistes, il est le siège de phénomènes des plus intéressants.

Alors faisons ensemble un tour dans les changements de phase du pastis et de ses cousins ouzo, raki et autres sambuca…

En bon scientifique, avant toute chose : l’expérience !

Le trouble du pastis

Prenez donc un peu de pastis à l’état « pur » et observez. Il est coloré mais translucide : on voit très bien à travers. Maintenant ajoutez précautionneusement de petites quantités d’eau. Très rapidement, votre boisson se trouble et prend sa coloration laiteuse bien connue.

Si vous ajoutez l’eau vraiment au fur et à mesure (moi je l’ai fait à la pipette), vous verrez que cela se produit très vite, bien avant l’atteinte d’un ratio 50/50 en volume. Alors que se passe-t-il ? D’où vient le trouble du pastis ? Pour le comprendre, il faut d’abord s’intéresser à sa composition.

A l’état pur, le pastis (comme l’ouzo ou le raki) contient beaucoup d’alcool (environ 50%), le reste étant principalement de l’eau. Mais surtout il contient en petite quantité un composé appelé anéthole, qui est une huile essentielle extraite de l’anis, et qui donne au pastis son goût caractéristique (ci-contre la formule chimique de l’anéthol sous ses 2 formes cis- et trans-).

De l’huile essentielle, de l’alcool, de l’eau : un ménage à 3 compliqué

Pour visualiser ce qui se passe dans le trouble du pastis, il faut se rappeler ce phénomène dont j’ai déjà parlé dans ce billet : l’eau et l’huile ne se mélangent pas. On dit que ces deux liquides ne sont pas miscibles.

En revanche l’huile et l’alcool vont très bien ensemble, pas de problème de compatibilité. C’est d’ailleurs la même chose avec l’alcool et l’eau : si vous observez une bouteille de vodka, les deux composants sont bien mélangés, il n’y a pas l’eau d’un côté et l’alcool de l’autre.

On peut donc résumer le ménage à 3 formé par l’eau, l’alcool et l’huile essentielle (anéthol) sur le diagramme ci-contre.

La transition laiteuse

Que se passe-t-il donc dans le pastis ? A l’état pur, il y a suffisament d’alcool par rapport à l’eau : l’huile essentielle (l’anéthol) est donc à peu près contente car elle se mélange bien avec l’alcool. Mais dès que l’on ajoute de l’eau, l’anéthol se trouve contrarié ! Il y a trop d’eau pour lui dans le mélange, et l’anéthol veut s’en séparer.

Pour se séparer de l’eau, l’huile essentielle se met en gouttelettes. C’est d’ailleurs la même chose qui se produit quand on verse directement de l’huile d’olive dans de l’eau : il se forme d’abord des gouttes d’huile, puis ces dernières remontent rapidement en surface et fusionnent.

Dans le cas du pastis, le divorce entre l’huile essentielle et l’eau est un peu moins violent : l’huile essentielle se met juste en petites gouttelettes mais elle ne ressent pas le besoin de s’en séparer plus : l’huile forme une émulsion dans le mélange eau/alcool.

L’origine de l’allure laiteuse ?

Pour expliquer la couleur laiteuse du pastis allongé, il faut s’intéresser à la taille de ces gouttelettes d’huile qui se forment quand on ajoute de l’eau. Vous ne les voyez pas à l’œil nu, et pour cause elles font en général seulement quelques microns de diamètre.

Des objets de quelques microns ont la particularité de diffuser la lumière : la raison principale vient du fait que la lumière visible a une longueur d’onde comprise entre 0.4 et 0.8 microns, donc assez proche de la taille des gouttes. Quand l’onde lumineuse rencontre une gouttelette, cette dernière perturbe l’onde et la lumière se trouve diffusée, provoquant l’allure trouble du pastis allongé.

On peut d’ailleurs noter que quand on parle d’allure « laiteuse », ça n’est pas juste une image : dans le lait il se passe exactement la même chose ! Le lait est une suspension de graisse dans l’eau, et la taille des corps gras est telle que ces derniers provoquent la diffusion de la lumière, donnent sa couleur blanche au lait ! Ce phénomène de diffusion par des gouttelettes explique aussi la couleur blanche des nuages ou de la fumée.

Comment détroubler le pastis ?

Et maintenant, l’expérience magique qui épatera vos comparses d’apéritif et les piliers de comptoir du bistrot du coin. Prenez un peu de produit vaisselle, ajoutez le à votre pastis allongé, et touillez…Le trouble disparaît et le mélange redevient translucide !

Mais que s’est-il passé ? Comme je l’expliquais dans mon billet sur ce qui lave et ce qui mousse, le savon est fait de molécules dites amphiphiles, composées d’une tête qui aime l’eau et d’une queue qui aime le gras. Ces molécules ont comme propriété d’aller aux interfaces entre l’eau et l’huile, et de faciliter leur entente.

Quand on ajoute du savon dans le pastis allongé, il va se mettre autour des gouttelettes et va faciliter leur division : l’huile se sépare toujours de l’eau, mais en formant des gouttelettes plus petites !

Quand leur taille devient suffisamment petite par rapport à la longueur d’onde de la lumière, la lumière ne "voit" plus les gouttelettes, elle n’est plus diffusée et le mélange se détrouble.

Amusant, non ?

(Ci-dessous le détail de la manip dans ma cuisine. A l’extrême gauche : le pastis "pur", à gauche : très peu d’eau ajoutée suffit à provoquer le trouble, à droite : trouble pour 1/1 en volume, à l’extrême droite : pastis dé-troublé grâce à l’ajout de produit vaisselle)

Pour aller plus loin…

Des physico-chimistes très sérieux se sont amusés à étudier le diagramme de phase des mélanges ternaires eau/huile/alcool, et les circonstances dans lesquelles ils pouvaient former ces micro-émulsions spontanées. Il s’agit mine de rien d’un sujet pouvant avoir de nombreuses applications pratiques, par exemple dans le domaine de la pharmacie ou des cosmétiques.

C’est en effet un procédé permettant de produire facilement des micro-émulsions. D’habitude pour produire une émulsion, il faut agiter (comme pour la mayonnaise). Et plus on veut des gouttes petites, plus il faut agiter fort ! Dans le cas du pastis, pas besoin : des petites gouttes se forment spontanément. Cette technique est donc par exemple utilisée pour produire des petites sphères de latex monodisperses.

Pour les fans de thermodynamique, il faut réaliser l’opération en visant une zone de métastabilité du mélange ternaire huile/alcool/eau (entre les courbes binodales et spinodales). Car l’état émulsionné n’est évidemment pas l’état thermodynamiquement stable, mais si on vise bien on peut être dans un domaine où la stabilité de la micro-émulsion est très bonne, c’est-à-dire que les gouttelettes croissent à vitesse très faible et qu’idéalement les deux phases ont des densités proches pour éviter que les gouttelettes soient ségrégées en surface.

Des références sur ce sujet :

[1] S. Vitale and J.  Katz, Liquid Droplet Dispersions Formed by Homogeneous Liquid-Liquid Nucleation: “The Ouzo Effect” Langmuir 19 (2003)

[2] I. Grillo, Small-angle neutron scattering study of a world-wide known emulsion: Le Pastis, Colloids and Surfaces A, 225 (2003)

[3] N. Sitnikova, Spontaneously Formed trans-Anethol/Water/Alcohol Emulsions: Mechanism of Formation and Stability, Langmuir 21 (2005)

[4] D. Carteau et al., Probing the Initial Events in the Spontaneous Emulsification of trans-Anethole Using Dynamic NMR Spectroscopy, Langmuir 23 (2007)

[5] E. Scholten et al., The Life of an Anise-Flavored Alcoholic Beverage: Does Its Stability Cloud or Confirm Theory?, Langmuir 24 (2008)

About these ads

21 réponses à La physico-chimie du pastis

  1. clodoweg dit :

    Et c’est bon le pastis avec du liquide vaisselle dedans ?

  2. David Chapot dit :

    Génial David! Mes élèves ont l’habitude que je leur par le de la physico-chimie appliquée au vin, désormais je vais pouvoir passer au Pastis! :)
    Merci à bientôt,
    DC.

  3. [...] Si l’été vous inspire de frénétiques questions existentielles, en voici une qui a trouvé sa solution : qu’est-ce qui trouble le pastis dans votre verre ? La réponse est ici [...]

  4. djoula dit :

    Article super intéressant, cependant je me permettrais de rebondir sur un point pas du tout scientifique : du pastaga dans un verre de Chartreuse? Les moines en ont brulé pour moins que ça ;)

  5. pitou dit :

    Top! Et il y a pas moyen d avoir un surfactant alimentaire (lecithine?)? Ca serait chouette de pouvoir le boire a la fin. Par contre ca m etonne que ce ne soit pas stable. Si on laisse plusieurs jours la pastis+eau au frigo, peut on observer deux phases distinctes?

  6. Jacs dit :

    Dans un article scientifique il ne faut avoir peur de faire un peu pédant ! Puisque cela n’est pas dit dans le texte je me lance:
    Le trouble du pastis s’appelle le LOUCHISSEMENT

  7. duesroques dit :

    Avec le Ricard ça fonctionne? D’accord avec Djoula, il faut relever le petit sacrilège du verre à Chartreuse, mais l’article les explications rachètent amplement :)

  8. Beloteenligne dit :

    Je ne pense pas que les alcoolos du bistro près de chez moi connaissent la composition chimique de ce qu’ils boivent…je pense qu’ils préfèrent tranquillement jouer à la belote sans se poser de question!
    En tout cas, toujours un plaisir de lire ces expériences! Merci

  9. Beloteenligne dit :

    Il y en a qui ont essayé du lait et du pastis : https://www.youtube.com/watch?v=UGWvSoHJS5Y
    hum, hum je suis dubitative sur le gout

  10. pascale72 dit :

    très intéressant ! Par contre, je ne savais pas que l’huile et l’alcool étaient miscibles… Eau-Alcool OK à cause des LH…mais comment s’explique cette affinité huile /alcool ?

    • Il me semble que l’éthanol (et les alcools en général) on une structure proche des chaînes grasses (CH3-CH2-CH2-CH2-…). Il y a juste la fonction "alcool" (-OH) en plus, donc ça ne me surprend pas que ce soit miscible.

      (Ceux qui me connaissent savent combien je touche en chimie orga :-))

  11. […] dernier à la même époque, je vous avait présenté un billet tout estival, consacré au trouble du pastis et à la physico-chimie qui se cache derrière. Comme ce billet reste à ce jour l’un des […]

  12. ST% dit :

    "Prenez un peu de produit vaisselle, ajoutez le à votre pastis allongé" Pardon??? Surement pas!!!

  13. […] Voilà l’été ! Et avec lui le retour du soleil, du barbecue et des apéros en terrasse des cafés.C’est donc le moment idéal pour vous parler du pastis ! Car figurez-vous que pour les physico-chimistes, il est le siège de phénomènes des plus intéressants.Alors faisons ensemble un tour dans les changements de phase du pastis et de ses cousins ouzo, raki et autres sambuca…  […]

  14. […] Un autre de mes billets alcooliques : La physico-chimie du pastis […]

  15. leleve dit :

    très intéressant même pas tant d’hiver… par contre, pourquoi l’expérience du liquide vaisselle ne marche-t-elle pas dans un verre de lait ? (en tout cas, mon expérience n’a pas fonctionner comme je l’espérais… ;o((

  16. leleve dit :

    très intéressant même par temps d’hiver… par contre, pourquoi l’expérience du liquide vaisselle ne marche-t-elle pas dans un verre de lait ? (en tout cas, mon expérience n’a pas fonctionné comme je l’espérais… ;o((

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s

Suivre

Recevez les nouvelles publications par mail.

Joignez-vous à 3  915 followers

%d bloggers like this: