Modèles, explications : les outils pour progresser

 
Dans des cours de Master, je fais valoir que les procédés et leurs effets peuvent s'apprécier de façon macroscopique. Plus exactement, si l'on veut comprendre les possibilités d'amélioration, donc de changement du procédé, et si l'on ne veut pas errer empiriquement dans l'infinité des possibilités, il y a lieu de "comprendre" ce qui se passe dans on effectue les opérations stipulées par le protocole, ou, plus généralement, mises en oeuvre.

Or la première "explication" des transformations macroscopique doit être microscopique.  
Par exemple, quand on coupe une carotte, la racine initiale est divisé en tronçon, par exemple, et cette division est un effet physique. Pour "comprendre" cette division, il y a lieu d'observer que la lame de certais couteaux est en forme de toit de maison renversé, et, pour d'autres, en forme ce V : dans le premier cas, il y a une compression, mais, dans le second, la coupe est plus franche. Et, finalement, dans les deux cas, le tissu végétal est séparé, la lame passant à travers une épaisseur plus ou moins grande de tissu, i.e. à travers un nombre de couches de cellules plus ou moins grand. Et cela s'accompagne d'une quantité plus ou moins grande de contenu cellulaire libéré : le tissu végétal est plus ou moins humide, et il brunit plus ou moins.

Cela étant, cette première explication mérite une explication... moléculaire : comment la lame du couteau divise-t-elle les cellules, et pourquoi la surface brunit-elle ? Là, la physique doit se fonder sur la chimie, sur la considération des molécules qui constituent les parois végétales, les membranes, les cellules.
Par exemple, le brunissement résulte du fait que des composés phénoliques sont libérés au côté d'enzymes catécholases, qui forment des composés mélanoidiques bruns. Bref, il faut de la chimie, pour comprendre les transformations du monde !

Modélisation d'un beignet

Les beignets ? Ce ne sont ni des rissoles ni des pets de putain, ou pets de nonne.
Pour les rissoles, il s'agit de pâte (pensons à de la pâte brisée, par exemple, ou feuilletée) qui enferment  une préparation (un salpicon) et qui était frite, même si, aujourd'hui, elles sont plutôt cuites au four.
Pour les beignets c'est une préparation qui est  trempée dans une pâte liquide, avant que l'ensemble ne soit frit.
Pour les pets de putain, enfin, c'est la pâte elle-même qui est frite directement, ce qui la fait souffler et lui donne d'épaisseur qu'elle n'a pas puisqu'elle n'a pas de farce.

Dans les trois cas, il y a à l'extérieur une pâte, avec de l'amidon, à savoir de petits grains formés de couches concentriques de deux types de molécules : des molécules d'amylose et des molécules d'amylopectine.
es deux types de molécules sont ce que l'on nomme des "polymères" c'est-à-dire des enchaînements de très nombreux motifs élémentaires, en l'occurrence des résidus de D-glucose. Pour les amyloses,l'enchaînement est linéaire, mais pour les amylopectines, les molécules  sont ramifiées.

Lorsque l'on chauffe des  grains (on parle aussi de "granules") d'amidon en présence d'eau, les grains gonflent, libérant de l'amylose et absorbant de l'eau environnante. Leur volume augmente au point que des granules voisins peuvent s'interpénétrer, formant une couche continue d'un "gel" : c'est ce que l'on nommait jadis un empois.
Si l'on sèche ensuite un empois, il s'effondre sur lui-même quand l'eau qui le gonfle s'évapore, et il reste une croûte dure, tout comme les grains secs l'étaient initialement.

Ajoutons que la croûte est cette partie sèche, où la température externe est celle de l'huile, soit environ 180 degrés, et où la température interne n'est que 100 degrés : un milieu où il y a de l'eau ne peut avoir une température supérieure si la pression n'augmente pas. Or, dans les beignets, rissoles ou pets de putain, la pression n'augmente que peu, parce que la vapeur formée à l'intérieur s'élimine sous la forme de ces jets de bulle que l'on voit sortir du produit frit.

Par email, par courrier, par téléphone, par sms, je reçois de très nombreux messages d'étudiants intéressés par la gastronomie moléculaire ou par la cuisine moléculaire, voire la cuisine note à note, ce qui me réjouit évidemment, car cela prouve que je réussis à partager ma passion pour la connaissance et ses applications.

Pourtant j'ai souvent peur que  nos amis soient déçus, notamment quand il s'agit d'étudiants qui me demandent s'ils peuvent venir faire un stage dans notre équipe de recherche. Par exemple, ce matin, une étudiante anglaise me disait s'être amusée beaucoup à faire des chocolats chantilly, des berzélius, des gibbs…  La semaine dernière, c'était un correspondant autrichien qui  faisait un dirac et un gibbs.  Je ne parle pas de ceux qui font des perles d' alginate ou qui utilisent des siphons, car il s'agit là de cuisine moléculaire, telle que je l'ai proposée il y a 35 ans, et ma réponse est alors qu'ils feraient mieux de s'intéresser à la cuisine note à note.
Ce qui me trouble, c'est que mes interlocuteurs me parlent souvent de cuisine, quand je parle moi de gastronomie moléculaire,  et je veux profiter d'un message reçu il y a  quelques instants pour donner deux exemples des travaux que nous faisons au laboratoire afin de donner des explications pour le futur.

Nos jeunes amis sont de deux types principaux : il y a les cuisiniers, et les étudiants en science et en technologie, mais invariablement, je réponds  à tous que, dans notre groupe de recherche, notre travail quotidien consiste à mettre en oeuvre des méthodes d'analyse, telle la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, la fluorimétrie, l'électrophorèse capillaire, la chromatographie en phase gazeuse avec spectrométrie de masse, ou bien,  pour la partie théorique, nous cherchons à résoudre des équations différentielles ou des  équations aux dérivées partielles. Je donne maintenant un exemple de chaque cas.


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