Quelle température dans les aliments ?

Il y a des données techniques éclairantes, mais mal connues. Pourquoi ne pas les partager ? Leur prise en compte conduit à la fois à des techniques rénovées et à des changements utiles de mentalité. 

Examinons donc la question : quelle est la température dans les aliments ? 

 

Sans soutien théorique, on serait tenté de faire des expériences... bien inutiles ! De même que l'on aura raison de penser que "les calculs nous sauvent toujours", on sera avisé de croire que l'analyse théorique s'impose absolument avant toute expérimentation, même si l'on veut seulement être réfuté par l'expérience, dans un sain mouvement scientifique. 

Pour répondre à la question posée, il faut une donnée de base : tant que de l'eau est liquide à la pression atmosphérique, sa température est inférieure à 100 degrés. 

Et c'est ainsi que si l'on met une boule de pâte à pain dans un four à 250 degrés, certes la surface de la boule est rapidement portée à cette même température de 250 degrés, mais puisque l'intérieur contient de l'eau liquide, la température de l'intérieur est inférieure à 100 degrés. Après un moment, une croûte se forme : à l'extérieur de la croûte, la température est de 250 degrés, mais au niveau exact de l'intérieur de la croûte, la température n'est que de 100 degrés. Et cette croûte on n'a que quelques millimètres d'épaisseur après plusieurs dizaines de minutes. 

En effet, l'évaporation de l'eau (de la croûte) consomme beaucoup d'énergie, de sorte que cette évaporation consomme de l'eau liquide, mais maintient la température à 100 degrés. L'analyse vaut pour l'augmentation de température dans une casserole : quand on commence à chauffer, l'énergie donnée par la source de chaleur passe à la casserole, qui la transmet en partie à l'eau : la température de l'eau augmente, en même temps que l'eau commence à s'évaporer davantage.
Puis vient un moment où la température atteint 100 °C, et alors l'eau bout ; toutefois l'évaporation de l'eau consomme tant d'énergie que le flux ne suffit pas à augmenter la température de l'eau, qui reste à 100 °C tant qu'il y a de l'eau liquide. 

 

Pour en revenir à la boule de pâte à pain, il faut se représenter qu'au début de la cuisson, la température est partout égale à la température ambiante, c'est-à-dire en pratique environ 20 degrés. Quand on enfourne la boule de pâte, la température à la surface augmente progressivement et il est vrai que de la chaleur s'introduit progressivement dans la boule de pâte. Mais, pendant un long moment, la température à coeur ne change pas et reste égale à 20 degrés. Quand la température atteint les 250 degrés à la surface et que la croûte se forme, il y a donc à partir de la surface de 250° pour la surface extérieure, 100° pour la surface intérieure de la croûte et une température qui diminue jusque non pas exactement 20° mais guère plus, et c'est ainsi que après des dizaines de minutes, la température à coeur augmente péniblement de 20 à 30, 40, 50, 60 et 70° et guère plus. 

Je n'ai pas mesuré la température à coeur d'une boule de pâte à pain, mais je l'ai fait pour des soufflés d'une dizaine de centimètres de diamètre. Pour ces derniers la température à cœur atteignait à peine 65° après 45 minutes de cuisson, ce qui correspond à un intérieur très moelleux, quasi liquide, un peu comme une omelette.

L'eau étant l'ingrédient principal des aliments, il est naturel que la cuisson s'accompagne de son évaporation et cela a des conséquences.

 

Commençons par observer que l'eau fait l'essentiel des aliments : une laitue, c'est 99 % d'eau, une tomate c'est 95 %, une pomme ou une carotte c'est environ 80 %, une viande ou un poisson, c'est 70 %...

Bref les aliments sont surtout faits d'eau, et nous-même, également, étant faits de chair et d'os, comme la viande, sommes essentiellement faits d'eau : environ 70 %, avec 20 % de protéines et 10 % de matière grasse.
Voilà pourquoi, pour entretenir notre organisme, nous avons besoin d'eau, de protéines, de matière grasse et du reste.

Mais revenons à la cuisine. Quand on chauffe un corps, il n'est pas difficile de comprendre que ce corps s'échauffe, pour des raisons que nous ne considérons pas aujourd'hui.
Pensons simplement à une casserole : la température de l'eau est initialement à 20 degrés et nous la chauffons. Nous voyons la température augmenter régulièrement, avec une légère évaporation visible à une fumée légère. Quand la température de l'eau atteint 100 degrés, l'eau se met à bouillir.

Le passage de l'eau liquide à la vapeur d'eau à de quoi étonner : un gramme d'eau liquide se transforme en environ un litre et demi de vapeur !

Et voici pourquoi nos cakes, dans des moules rectangulaires, se fendent à la cuisson, avec une fissure dans le sens de la longueur du moule : l'eau qui s'évapore doit sortir du cake et elle fissure la croûte qui s'est formé.

La croûte ?
C'est de l'eau qui s'est évaporée. Considérons une pâte avec  de l'eau et de la farine :  si l'eau s'évapore, il ne reste donc que la farine et c'est cela qui fait une croûte.
Ce même phénomène s'observe à la surface des frites  : l'eau de la surface est évaporé par la chaleur communiquée par l'huile très chaude, de sorte que l'extérieur de la pomme de terre se met à croûter. Vous faites cuire du boudin, de l'andouillette ? Si vous le mettez à four très chaud, l'eau de la peau va s'évaporer et il restera donc un résidu solide, c'est-à-dire une croûte, croustillante.
Et pour la pâte feuilletée : le croustillant résulte de l'évaporation de l'eau par tous les feuillets.

D'autres cas où l'eau se manifeste ? Le soufflé, par exemple, qui gonfle parce que l'eau qui est présente dans la préparation s'évapore ; et quand elle s'évapore par le fond qui est chauffé, alors la vapeur qui prend beaucoup de volume pousse les couches vers le haut.
Ou encore, quand nous cuisons des crêpes, après que la pâte ce soit solidifier, l'eau évaporée au contact de la poêle ou du bilic pousse la crêpe vers le haut quand elle s'évapore, d'où ses cloques... et une irrégularité de la cuisson, visible à des zones circulaires moins brunes que d'autres.

Quand on fait un poêlage (dans un poêlon), un ragoût, un pot au feu, là, le phénomène est différent : c'est la perte d'odeur par ce que les chimistes nomment entraînement à la vapeur d'eau. Les molécules odorantes sont ainsi évacuées par la vapeur, phénomène  par lequel les industriels de la parfumerie extraient des composés odorants des plantes.


Reprenons maintenant l'ensemble des procédés culinaires.

Il y a les cuissons par contact avec un solide tel les sautés, et là l'eau qui s'évapore au contact de l'instrument de cuisson, le solide, forme une croûte.
Il y a la cuisson par contact avec un liquide chaud qui peut donc être de l'huile ou de l'eau. Pour l'huile,  il y a notamment les friture, qui forme les croûtes. Pour l'eau, nous en avons parlé aussi  : il y  l'entraînement à la vapeur d'eau... si l'on n'a pas mis de couvercle.
Par contact avec un gaz chaud, c'est notamment le rôtissage, et, cette fois, encore c'est l'eau de la surface qui est évaporé e la chaleur communiquée par le gaz chaud.
Il y a cuisson par  des rayonnements infrarouges et c'est par exemple le rôtissage des rôtisseurs :  l'aliment est chauffé par des rayonnements infrarouges et non pas par les gaz  (pensons aux poulets qui rôtissent sur ces rôtissoire verticales des charcutiers dans la rue). Là encore, c'est du croûtage de surface quand l'eau s'évapore.
Enfin il y a les micro-ondes qui sont un peu différentes et cette fois la masse de l'aliment peut coaguler sans que l'eau s'évapore d'autant plus que le procédé est très rapide. Là il y a un phénomène donc différent et les micro-ondes sont notoirement connu pour ne pas former de croûte.

Et voilà l'essentiel des procédés de cuisson : n'oublions pas les transformations de l'eau.

De nouvelles questions de pâte à choux

Ce matin, ces questions, à propos de pâte à choux :

En quoi consiste réellement  le "dessèchement" de la panade :
correspond-t-il un empesage optimal des grains d’amidon à 95 degrés, à la déshydratation partielle du mélange en vue de rajouter les œufs (eau+protéines), ou bien les deux ?

Au cours du dessèchement de la panade (température montée jusqu’à 95 degrés), les protéines de la farine ainsi que certaines protéines du lactosérum vont dénaturées. Je souhaiterais savoir si cette dénaturation est irréversible ou bien réversible avec l’ajout des l’oeufs (eau)?

Aussi, les protéines des œufs, sont-elles les seules responsables de la formation de la pellicule qui emprisonnera la vapeur d’eau, permettant ainsi le développement du choux?

Essayons de répondre, question après question 

 

1. En quoi consiste réellement  le "dessèchement" de la panade :
correspond-t-il un empesage optimal des grains d’amidon à 95 degrés, à la déshydratation partielle du mélange en vue de rajouter les œufs (eau+protéines), ou bien les deux ?

Avant tout, il faut indiquer à ceux qui ne le savent pas que la première opération de préparation d'une pâte à choux consiste à faire bouillir de l'eau avec sel et beurre, puis à jeter la farine dans ce liquide bouillant, puis à travailler la pâte qui se forme, éventuellement en chauffant ("désséchement"). C'est seulement quand elle a été ainsi travaillée que l'on ajoute des oeufs entiers, en travaillant bien, et jusque la consistance soit un peu molle, mais pas coulante. On cuit alors sur plaque.
 Cela dit, on peut commencer à analyser. Certes, l'opération de "desséchement" fait perdre de l'eau, et la preuve en est que l'on voit une fumée blanche au-dessus de la casserole. Je n'a pas mesuré la perte de masse... mais des amis pourraient le faire facilement.
Un empesage "optimal" des grains d'amidon ? à 95 degrés ? Le terme "optimal" est un adjectif, qui n'a pas de sens, car optimal en vue de quoi  ? Et pourquoi la température serait-elle seulement de 95 degrés, alors que l'on voit des bulles de vapeur se former, indication que la température est au moins de 100 degrés.
Mieux, je crois que le brunissement léger montre que la température est supérieure à 100 degrés, là où la pâte touche le fond de la casserole.
Ce dont on peut être raisonnablement certain, c'est que l'agitation mécanique conduit certainement à des modifications  des grains d'amidon, lesquels sont empesés quand la farine est initialement déposée dans l'eau bouillante, un peu comme quand un risotto devient crémeux parce que le travail a libéré de l'amylose et de l'amylopectine, dans la solution entre les grains de riz.
Oui, aussi, le désséchement permet sans doute d'ajouter plus d'oeufs : il est bon de se souvenir que le blanc d'oeuf apporte 90 pour cent d'eau et 10 pour cent de protéines, et le jaune 50 pour cent d'eau ; d'ailleurs, on voit bien que l'ajout des oeufs conduit à une fluidification de la pâte, et l'on pressent qu'elle ne doit pas finalement être trop liquide, sous peine de s'étaler trop.

2. Au cours du dessèchement de la panade (température montée jusqu’à 95 degrés), les protéines de la farine ainsi que certaines protéines du lactosérum vont dénaturées. Je souhaiterais savoir si cette dénaturation est irréversible ou bien réversible avec l’ajout des l’oeufs (eau) ?
Là encore, mon correspondant signale une température de 95 degrés, que je conteste. 

Les protéines de la farine ou du lactosérum dénaturées ? Tout tient dans le mot "dénaturé" : il s'agit tout aussi bien d'une petite modification des protéines qu'un déroulement complet. Et, pour répondre à la question, je propose de considérer une autre protéines que celles dont on discute ici : la gélatine. Dans l'eau chaude, les brins protéines qui font la gélatine sont certainement "dénaturés", mais c'est sans conséquence. Au contraire de protéines globulaires du blanc d'oeuf qui, elles, quand elles sont déroulées, s'attachent en un réseau  : c'est la coagulation. Pour la gélatine, le réchauffage suffit à dissocier une gelée, à la faire fondre, mais le chauffage de blanc d'oeuf coagulé, lui, ne peut pas défaire le réseau (pour cela, il faut, comme j'ai été le premier à le montrer, ajouter un composé réducteur).
Et pour en revenir aux protéines de la farine ou du beurre, je dois dire que je n'ai pas la réponse. En tout cas, on voit que ce n'est pas une question de plus ou moins d'eau dans la pâte, qui fera le changement.

 3. Aussi, les protéines des œufs, sont-elles les seules responsables de la formation de la pellicule qui emprisonnera la vapeur d’eau, permettant ainsi le développement du choux?

 
Je ne crois pas que la croûte autour des choux qui emprisonne (un peu) la vapeur d'eau soit due aux protéines, mais plutôt au croûtage dû à l'asséchement de la couche de farine superficielle, les grains d'amidon empesés perdant leur eau et se soudant. Les protéines de l'oeuf, elles, me semblent surtout utiles pour la coagulation de l'intérieur, et, surtout, pour le goût.
Et je ne peux m'empêcher de comparer avec les soufflés : là, au contraire, ce sont clairement les protéines qui font la croûte... et cette croûte n'est en tout cas pas imperméable, puisqu'un soufflé de 100 grammes seulement perd 10 grammes d'eau à la cuisson (voir mon livre "Révélations gastronomiques", ainsi que mon calcul plus "universitaire" dans les Cours en ligne d'AgroParisTech.

Questions de croûte et de croustillant

À propos de pain, de gâteaux, de terrines, de soufflés...

Hier, lors de notre séminaire de gastronomie moléculaire (qui, je le répète est une rencontre expérimentale qui a lieu tous les troisièmes lundi du mois, public et gratuite), j'ai été amené à répondre à des questions concernant la croûte des frites.
Car il est vrai que les frites sont des objets qui doivent avoir un extérieur croustillant et un intérieur tendre. C'est la raison pour laquelle on les frit, ce qui signifie qu'on les met dans de l'huile très chaude.

Très chaude mais combien ? Voilà la question que pose la science : Combien ? En l'occurrence, la majorité des ingrédients alimentaires sont fait d'eau, et cette eau s'évapore à 100 degrés, de sorte que, très chaud,  cela signifie par exemple 170 ou 180 degrés, ce qui est bien supérieur aux 100 degrés de l'évaporation de l'eau.
Et c'est la raison pour laquelle, quand on met un bâtonnet de pomme de terre dans de l'huile très chaude, l'eau de la pomme de terre s'évapore. Et c'est la raison pour laquelle on voit des jets de bulles de vapeur sortir des bâtonnets. D'ailleurs, il est intéressant de savoir que les bâtonnets de pomme de terre devenus des   frites perdent jusqu'à presque un tiers de leur poids : c'est une quantité considérable d'eau,  qui engendre  une quantité considérable de vapeur, d'où les bulles, les jets de bulles qui sortent de la pomme de terre.
Quand la frite est dans le bain d'huile, la température à l'extérieur de la frite est la même que celle du bain l'huile : 170 ou 180 degrés par exemple.

Mais il y a une donnée importante, à savoir qu'un ingrédient qui contient de l'eau ne voit pas sa température monter à plus que 100 degrés. De fait,  à l'intérieur des frites, il ne fait pas plus que 100 degrés, disons du cœur jusqu'à la limite interne de la côte. Car oui, la croûte est une partie de pommes de terre asséchée, où il fait 180 degrés à l'extérieur et exactement 100 degrés à l'intérieur. Cette limite des 100 degrés se propage progressivement vers l'intérieur au fur à mesure que la la frite cuit.
Au début, la croûte est très mince, et plus en cuit, plus l'épaisseur de la croûte augmente toujours avec 100 degrés à l'intérieur et 180 extérieur.
Il y a donc une règle facile pour les produits qui ont une croûte  : cuire suffisamment longtemps pour que l'épaisseur de la croûte soit celle que l'on veut  : faible quand on cuit peu de temps et plus épaisse quand on cuit plus longuement.
Par exemple,  pour un pain de campagne, on a intérêt à cuire longtemps si l'on veut une croûte épaisse.  on observera par exemple Pour un soufflé, une  matière qui contient beaucoup d'eau, la croûte est assez mince même après 45 minutes de cuisson. Idem pour un gâteau, par exemple,  où l'on ne cherche pas avoir une grosse épaisseur de croûte.

On a donc là la connaissance nécessaire pour obtenir le résultat que l'on souhaite pour avoir une croûte :  il faut chauffer énergiquement pendant un temps qui correspond à l'épaisseur de croûte que l'on souhaite.

Comment rater un soufflé

Comment rater un soufflé ? Pour savoir comment réussir à souffler, il faut peut-être savoir comment le rater. Et pour cela, il faut analyser l'objectif.
D'abord se demander ce que c'est qu'un soufflé : c'est une préparation qui doit avoir bon goût et qui gonfle à la cuisson, reste stable jusqu'au moment où on l'apporte sur la table, et qui peut retomber pendant qu'on le sert.

Analysons ces caractéristiques.

Tout d'abord, le bon goût  : là, on se souvient que le bon, c'est le beau à manger et que les règles n'existent guère pour parvenir à ce résultat. Évidemment, il y a des limites physiologiques  : le trop salé, le trop piquant.  Mais, en matière artistique, les règles sont de peu d'utilité à part peut-être pour les novices qui découvrent la question technique. Et pour ceux-là, je donne ici la règle que m'a transmise mon ami Émile Jung, cuisinier alsacien étoilé :  dans un plat, il doit y avoir  une partie de violence, trois parties de force et neuf  parties de douceur.
Pour un soufflé fait d'une béchamel au fromage, par exemple,  la douceur est acquise.  La force vient peut-être du fromage que l'on peut renforcer avec de la noix de muscade. La violence ? Je ne suis pas cuisinier mais j'aurais tendance à ne pas oublier le piment de Cayenne.

Le gonflement maintenant ? 

On comprend que si l'on fait en début de cuisson un chapeau qui bloquera le gonflement, alors ce dernier n'aura pas lieu. A contrario, si l'on s'arrange pour que la partie supérieure puisse se détacher des parois, alors ce chapeau pourra se soulever. Et c'est d'ailleurs une des "trois règles de Hervé" : avant la cuisson, faire une croûte en passant la préparation sous le gril, afin que le gonflement se fasse joliment. A la pointe du couteau, une fois la croûte faite, détachons cette croûte des bords.
On comprend aussi qu'un soufflé qui ne gonfle pas est raté, de sorte qu'il faut s'intéresser à ce gonflement. Si l'on chauffe par le haut, de l'eau évaporée part vers le haut. A contrario, si l'on chauffe par le fond (règle 2 de Hervé), alors l'eau s'évapore, et l'on obtiendra le gonflement puisque un gramme d'eau seulement suffit à faire environ un litre de vapeur.
Dans cette analyse, j'oublie qu'il faut que le soufflé puisse gonfler, c'est-à-dire que la préparation ne colle pas aux parois, ce qui justifie qu'on aura amplement beurré les parois. Peut-être aussi fariné et sucré selon qu'on a  un soufflé salé ou sucré.
Le gonflement n'est pas tout, et il faut que notre souffle et se maintienne un peu,  ce que l'on obtient précisément avec la croûte, laquelle s'obtient par une température du four d'environ 180 degrés, mais on peut aussi penser à faire figer l e soufflé, ce qui s'obtient à l'aide de protéines qui coagulent. Ici, on comprend l'intérêt de l’œuf, et l'on devra se souvenir d'ordres de grandeur  : le blanc d’œuf contient environ 10 % de protéines susceptibles de coaguler, alors que le jaune en contient 15 %.
Avec tout ça, il faut préciser que si l'on a des blancs bien battus en neige (troisième règle de Hervé), cela permet d'avoir un soufflé plus gonflé,  avec des protéines mieux réparties dans la masse. La fermeté de la mousse contribue à empêcher les bulles de vapeur de s'échapper par le haut, tout comme la croûte qu'on aura fait en tout début.

Et voila comment éviter de rater permet de réussir !