Fluidi non newtoniani e amidi strani

Quando si mette dell’amido, ad esempio della maizena o della fecola di patate, nell’acqua, e si mescola, l’acqua inizialmente diventa torbida, perché le particelle di amido sono in sospensione nel fluido, ma dato che l’amido non si scioglie in acqua se si aspetta un po’ le particelle di amido si depositeranno nuovamente sul fondo (sedimentazione) e l’acqua tornerà limpida.

La stessa cosa non accade ad esempio allo zucchero o al sale (a meno di non arrivare a concentrazioni così elevate da ottenere una soluzione satura): mescolando il sale si scioglie nell’acqua e non si può tornare indietro, a meno di far evaporare l’acqua. In questo caso siamo di fronte a una soluzione.

Se mettiamo molto amido nell’acqua cosa accade? Si ottiene una sospensione così concentrata che la distanza media fra le particelle sospese è inferiore alle loro dimensioni: questo fa sì che il movimento delle particelle sia ostacolato dalla presenza delle altre particelle vicine, per cui la resistenza allo scorrimento è assai elevata.

Questi sistemi hanno delle curiose proprietà: se ad esempio nel bicchiere d’acqua in cui ho versato molto amido inserisco un cucchiaino lentamente, la sospensione si comporta come un liquido, ma se provo ad estrarre il cucchiaino velocemente, non riuscirò a estrarlo perché il mio fluido sarà diventato molto viscoso, così viscoso da trattenere il cucchiaino e comportarsi quasi come se fosse solido.

È un comportamento insolito, che rende possibile, ad esempio, camminare sull’acqua. Ma solo se si corre… Se si cammina lentamente, si affonda! Sono stati fatti molti esperimenti in tal senso, e sono molto scenografici.

Se volete  vedere alcune proprietà dei fluidi non newtoniani in azioni, potete trovarle qui.

Se però eravata abituati, come me, a fare la pastella per friggere solo con birra e farina, e da bravi nemici del glutine volete sostituire la farina con un amido non glutinoso, attenti! Otterrete un fluido non newtoniano non semplicissimo da mescolare. Avrete però il vantaggio che non farà grumi, proprio perché è una sospensione e non una soluzione. Almeno finché non lo scaldate… quando si scalda una sospensione di amido in acqua, intorno alla temperatura di 65 °C l’amido gelifica e i grumi sono di nuovo in agguato. La soluzione? Mescolare mescolare mescolare fin da subito.

Un fluido che si comporta così si chiama fluido non newtoniano.

I fluidi sono normalmente newtoniani, nel senso che la loro resistenza allo scorrimento (che prende il nome di viscosità) è costante e non dipende dalla velocità di scorrimento. Se invece la viscosità dipende dalle velocità di scorrimento, si parla di fluidi non newtoniani.

In cucina i fluidi non newtoniani sono tanti. Le sospensioni di amidi in acqua, come abbiamo visto, ma anche il ketchup, il dentifricio, la tahina.

I loro comportamenti possono essere diversi: quelli che si comportano come gli amidi in sospensione in acqua, che oppongono maggiore resistenza allo scorrimento quando la velocità è elevata, vengono detti dilatanti. Appartengono a questa categoria i fondi di caffé, ma anche la tahina e in generale tutte le sospensioni concentrale di particelle solide molto piccole in un liquido.

Quelli che invece si comportano in modo opposto, ovvero opponendo una maggiore resistenza quando la velocità è bassa, e invece minore resistenza quando la velocità è elevata, si dicono pseudo-plastici. Sono fluidi non newtoniani pseudo-plastici il ketchup, la maionese ma anche il dentifricio e in generale le emulsioni concentrate.

Esistono anche fluidi non newtoniani in cui la viscosità dipende dal tempo, ma non ce ne occuperemo in questa sede.