Mardi 18 juin 2013. La connaissance par la gourmandise : Histoire de soufflé

Quels rapports peuvent exister entre la science quantitatives et les techniques et sciences ? Je ne me prends pas pour Jésus qui parlait en paraboles, car ce serait blasphéme, mais l'histoire de l'étude des soufflés répond bien à la question posée.

Partons de la cuisine et demandons nous pourquoi les soufflé gonflent ? Dans les années 1980, la théorie était que les soufflé gonflent, parce que les bulles d'air qui sont présentes (apportées lors du battage des blancs en neige) se dilatent à la chaleur, faisant augmenter le volume du soufflé. Voilà une « théorie » ; or les sciencitifique savent que toutes les théories sont fausses, disons insuffisantes.

En quoi cette théorie était-elle fausse ? Pour le savoir, il fallait mettre en oeuvre la méthode scientifique classique, qui consiste à chercher une conlusion de la théorie, une conséquences, puis à la tester expérimentalement. Pour chercher cettte conséquences, il suffit de penser à cette merveilleuse particularité de la méthode des sciences quantitatives, qui veut que tous les phénomènes soient nombrés, quantifiés, mesurés. En l'occurence, la théorie considérait l'expansion thermique, la dilatation d'un de l'air. Pour décrire ce phénomène, il existe des lois plus ou moins approchées, mais qui, quand même, donnent des résultats merveilleusement proches du résultat réel, pratique. L'une des lois élémentaires qui décrivent le résultat est ce que l'on nomme la « loi les gaz parfaits ». Elle stipule le produit de la pression par le volume est proportionnel à la température. Je vous épargne les calculs (ils sont amusants, mais leur exposé nous ralentirait dans la discussion ici proposée) : ils conduisent à prévoir une augmentation de volume de 20 à 30 pour cent seulement... alors que les soufflés peuvent gonfler de 200 pour cent... Si l'on améliore les calculs en tenant compte de la pression, c'est plutôt pire, ce qui signifie que les meilleures lois conduiraient à penser que le gonflement des soufflés est très faible par rapport à celui qui est dû à la dilatation thermique.

Il fallait donc en conclure qu la théorie était très insuffisante, très fausse.

Mais alors, pourquoi les soufflés gonflent-ils ? C'est une chose amusante, rétrospectivement, que d'observer que, à l'époque, on en avait aucune idée ! Il a fallu en des centaines de mesures de pressions ou de la température dans des soufflés pour finalement arriver à la conclusion qu'un autre phénomène que la dilatation thermique était à l'oeuvre.

Ce phénomène est apparu parce que des soufflés avaient été pesés avant et après la cuisson. Pesés ! Là encore, il s'agissait de suivre les traces des grands anciens, en l'occurence Antoine Laurent de Lavoisier, pour qui la balance était l'outil essentiel. Or quand on pèse un soufflé, avant et après cuisson, on découvre qu'il perd environ 10 grammes. Dix grammes ? Dix grammes de quoi ? Analysons : un soufflé est fait majoritairement de farine, d'eau, de protéines, de graisses. De sorte que, puisque les protéines, la graisse et la farine ne sont pas évaporables à la chaleur, c'est l'eau qui est perdue. Et, effectivement, c'est naturel, car la température dans le four, environ 200 °C, est supérieure à la température d'ébullition de l'eau.

Il faut donc conclure que c'est l'eau qui fait gonfler les soufflés, parce qu'elle s'évapore. Tout s'éclaire alors : la présence de la croûte, qui est une partie sans eau, les bulles que l'on voit monter et crever à la surface, si l'on regarde dans un four dont la porte est transparente...

Et puis, il y a le fait que 10 grammes d'eau font environ 10 litres de vapeur ! Pourquoi n'obtient-on alors pas des soufflés de dix litres ? Parce que les bulles sont perdues à la surface.

Au total, on n'aura pas de prix Nobel avec cette découverte, mais on aura la satisfaction de voir une saine application de la méthode de sciences quantitatives conduire à une bonne compréhension des phénomènes.

Mais je n'oublie pas que ce billet particulier est destiné à parler de gourmandise, c'est-à-dire de soufflés plutôt que des mécanismes de son gonflement. Et, là, le résultat scientifique a des implications immédiates. Puisque c'est l'évaporation de l'eau, et non la dilatation des bulles d'air, qui est le mécanismes essentiel de gonflement, pourquoi battre des blancs neiges ? De fait, dans un séminaire de gastronomie moléculaire, nous avons comparé un soufflé avec des blancs battus et un soufflés avec des blancs qui n'étaient pas battus mais qui était chauffé par le fond. A la stupéfaction de tous les participants du séminaire, les deux soufflés ont gonflé de la même manière ! Et c'est ainsi que la gourmandise éclairée des travaux scientifiques.

Lundi 17 juin 2013 : à venir cette semaine

Cette semaine, le billet du lundi est facile à faire, parce qu'il faut annoncer :
- le séminaire de gastronomie moléculaire : cet après midi, à 16 heures, sur le thème des bouillons et de la qualité de l'eau utilisée pour les faire

- une conférence à l'Ecole des Mines, 60 boulevard St Michel, 75005, demain à 19.00, dans le cadre de ParisTech

- une conférence jeudi, à 18.00, dans l'Ecole doctorale de François Taddei et M. Waquet, à

Faculté de Médecine Paris Descartes
24 rue du faubourg Saint Jacques
75014 Paris

Bonne semaine à tous

Dimanche 16 juin 2013 : Vive la technologie ! Les crêpières ont-elles raison de dire que la pâte à galette doit être bien battue ?

La technologie ? C'est souvent une étape intermédiaire entre la technique et la science : c'est en posant des questions technologiques que l'on fait surgir des phénomènes scientifiques que la science quantitative peut ensuite explorer.
Les crêpières disent que la pâte à galette doit être bien battue, parce que, alors, les crêpes collent moins au bilic. Vrai ou faux ?
J'ai rencontré cette question il y a bien longtemps, alors que je travaillais dans une créperie bretonne. Je faisais la pâte à galette. J'utilisais  alors une grande bassine en plastique bien propre, j'y mettais de la farine de blé noir, du lait, du sel. Pas d'oeufs, car la tradition bretonne n'utilise pas d'oeufs dans la pâte à galette (elle en met dans la pâte à crêpes).
Je mélangeais donc les ingrédients, à la main (propre), et les crêpières me disaient que ma pâte à galette collait moins au bilic  quand la pâte était bien battue.
Battue ? Nous avions identifié que le geste à faire  pour obtenir des galettes qui ne collaient pas consistait a soulever la pâte à pleines mains, et à la jeter  dans la bassine, répétitivement.

Personnellement, j'avais  observé que ce geste qu'on me prescrivait de faire conduisait à l'apparition de bulles d'air, de grosses bulles d'air.  De sorte que je me posais la question depuis longtemps : l'introduction d'air dans une pâte à galette a-t-il un effet sur la confection des galettes de blé noir ? Passons sur le pléonasme « galettes de blé noir », car il est vrai que les galettes sont  toujours obligatoirement de blé noir, sans quoi ce sont des crêpes. Ce qui restait, c'est la question : l'introduction d'air dans la pâte change-t-il quelque chose aux résultats ?

Il m'a fallu des années, des décennies mêmes !,  pour avoir l'occasion de faire l'expérience correctement. Cela s'est fait au Salon de l'agriculture, en public, où nous avons introduit de l'air non pas la main, mais avec un batteur électrique. Une pâte à galette été divisée en deux moitiés, une moitié fortement aérée et l'autre moitié non. Puis des galettes ont été produites à partir de ces deux par dans la même poêle, sur le même feu...
Le résultat a été spectaculaire : oui il y a une différence considérable entre les galettes dont la pâte a été bien aérée et les galettes qui n'ont pas été battues. Pourquoi ? Je n'en sais toujours rien, mais je sais que l'expérience nous a fait progresser ; après des décennies d'incertitude, nous avons maintenant un résultat assez bien établi : il y a une différence entre des galettes à la pâte bien aérée, et des galettes dont la pâte n'a pas été battue. Je compte sur ceux  qui me suivront pour faire le travail d'analyse de ces deux résultats, et mieux comprendre le phénomène d'adhérence au bilic, pour des galettes bien aérées.
À vous...

Samedi 15 juin 2013 : Les beautés du calcul (suite et pas fin)

On n'a pas assez dit combien l'outil informatique était merveilleux, pour les sciences et pour l'enseignement des sciences.
Ici je voudrais faire état d'un  constat et d'une proposition.

Le constat, d'abord : il y a une trentaine d'années, des calculettes sont apparues ; à l'époque elles coûtaient le prix d'une mobylette, elles étaient grosses comme un téléphone, et faisaient seulement les quatre opérations : addition, soustraction, multiplication, division. Les  quatre opérations avec une dizaine de chiffres significatifs et en un clin d'oeil, alors que jusqu'à présent, on était réduit à poser l'opération sur une feuille de papier, à se tromper souvent,  à utiliser une règle à  calcul un ou une table logarithme... Les opérations à la main étaient laborieuses, et sans beaucoup d'intérêt, passé celui de la découverte du principe de la règle à calcul ou de la table  de logarithme.  Les calculettes furent un progrès immense !

Toutefois, je me souviens qu'à l'époque certains enseignants se lamentaient, disant que les étudiants qui utiliseraient des calculettes deviendraient incapables de calculer. L'expérience a prouvé qu'il n'en a  rien été.
Puis, quand la fonction « extraction de racines carrées » est apparue sur ces calculatrices, les enseignants ont à nouveau redouté la disparition des capacités de calcul des étudiants, quand on a supprimé l'enseignement à la main de ces extractions de racines carrées. Pourtant, avec le recul, je ne vois pas pourquoi, le jeu étant un peu sans intérêt.

En physico-chimie, nous sommes aujourd'hui dans le même type de  transition, avec des logiciels de calcul formel comme Maple (mon préféré), Mathematica, Matlab, etc. Quand on utilise de tels logiciels, les calculs sont justes, et le nombre de décimales affichées est aussi grand que l'on veut : 50, 100, 1000...  Dans ces conditions  je crois qu'il est utile de reprendre  l'enseignement du calcul, et notamment le calcul du pH des solutions aqueuses.

Pour faire de tels calculs,  il y a des faits chimiques qu'il faut connaître.

Par exemple,  la conservation de la masse dans un équilibre chimique : si on ajoute, par exemple, de l'acide acétique à de l'eau, certaines molécules d'acide acétique perdront un proton, formant un ion acétate ; la quantité totale ajoutée est alors égale à la quantité dissociée et à la quantité non dissociée.
D'autre part,  il y a la conservation de la charge électrique, c'est-à-dire que la solution est à tout moment  électriquement neutre. Là encore, cela conduit à une équation qu'il n'est pas difficile d'écrire.
Et puis il y a  la conservation de l'énergie, que j'aurais dû indiquer  en premier, parce que  l'énergie est la notion essentielle pour décrire les transformations du monde.  Là encore, on obtient une équation.
Et c'est ainsi que, dans les cas les plus simples, l'analyse chimique du problème conduit à trois ou quatre équations. Pour des cas plus compliqués, on a plus d'équations.

Vient donc le moment où il faut quitter l'analyse des phénomènes pour faire les calculs, résoudre les équations.
Jusqu'à présent, l'enseignement de cette chimie des solution était laborieux, les étudiants avaient du mal... parce qu'ils étaient gênés par les calculs. Les enseignants passaient l'essentiel du temps à enseigner à résoudre les équations, ce qui était du calcul, pas de la compréhension des phénomènes chimiques. Aujourd'hui, les logiciels de calcul formel font les résolutions en moins de temps qu'il n'en faut pour le dire, de sorte que ce qui était laborieux est supprimé !

Il faut donc, sans doute, modifier profondément l'enseignement des calculs de pH.

Les étudiants perdront-ils des compétences ? Je crois que non, et, de toutes  façons,  il faut vivre avec son temps. Profitons-en donc pour considérer des notions plus modernes : la chimie quantique, par exemple, puisqu'elle est la clé de la compréhension des nouveautés conceptuelles des sciences quantitatives !

Luttons contre les indications déloyales sur les emballages des aliments

Je viens de finir la lecture des inscriptions qui figuraient sur un paquet contenant un produit alimentaire. C'est un immense baratin !

On y parle de nature, de produit naturel, alors que le produit contenu dans le paquet a été fabriqué, et que le naturel, c'est ce qui n'a pas fait l'objet d'une intervention par l'être humain. Rien de ce qui sort des mains de l'industrie alimentaire n'est naturel, et je propose que nous militions contre l'usage déloyal de ce mot par l'industrie alimentaire. Pas seulement par elle, d'ailleurs : il faut ajouter que rien de ce qui sort de la casserole d'un cuisinier domestique ou de restaurant n'est naturel, puisque, là encore, les ingrédients ont été transformés : chauffés, coupés, broyés... On ne fera pas croire que cela est naturel, et j'ai invite tous mes amis honnêtes à militer très activement contre l'usage du mot « naturel » quand il est mal approprié. Il en va de l'honnêteté !

Tant que nous y sommes, sur ce paquet, il y avait bien des inscriptions confuses, et là, deux possibilités : soit l'être humain qui les a proposées pensait mal, soit il avait la volonté de tromper. Prenons, par exemple, les mots que j'ai vus sur ce paquet : goût, saveurs, arômes... Dans les textes qui figuraient, à vrai dire très métaphoriques, tout était confus, mélangé : le goût, les goûts, la saveur, les saveurs, l'arôme, les arômes... Quel charabia ! Là, faut-il que le législateur y mettre bon ordre ?

C'est évidemment ce que je propose, car à laisser écrire des âneries ou des tromperies, on n'aide guère la communauté à grandir. J'invite donc des amis des associations de consommateurs, mes amis industriels, mes amis des ministères, en charge des produits alimentaires, mes amis engagés dans l'action politique, mes amis engagés dans l'éducation, à revendiquer plus de loyauté dans les paquets de produits alimentaires, sinon pour nous-mêmes au moins pour nos enfants. Il faut un grand ménage.

Le goût ? Il n'est pas nécessaire d'avoir fait de longues études pour être en mesure de dire que quand on mange un aliment, il a du goût. Par exemple, quand on mange une banane, on perçoit un goût de banane. Voilà pour le groupe : une sensation synthétique, qui englobe la perception de la consistance, les saveurs, des odeurs... Les saveurs ? Ce sont les sensations qui sont données par les cellules réceptrices dans les papilles, réparties sur la langue.

C'est un autre débat que de dire que ces saveurs ne sont pas au nombre de quatre, mais sans doute en nombre infini. Je préfère me consacrer ici à l'emploi du mot « arômes ». L'arôme, cela a toujours été l'odeur d'un aromate, d'une plante aromatique. Une viande n'a donc pas d'arôme, pas plus qu'un fromage... Qu'ont-ils ? Une odeur, tout simplement. Il y a l'odeur de la viande, il y a l'odeur des fromages, mais il y a l'arôme de la ciboulette et... le bouquet du vin, car pour certains produits alimentaires, un mot existe, et c'est ce mot que je propose utiliser justement, parce qu'il n'est pas trompeur, parce qu'il est loyal. Non pas pour nous-mêmes, mais pour nos enfants, je propose que le législateur fasse un grand ménage, et interdise l'emploi du mot arômes pour tout autre produit que ceux qui sont qui contiennent des plantes aromatiques.

Et c'est ainsi que la cuisine peut grandir, honnêtement, sans mensonge, sans confusion...

Viande pour végétariens

Je dois à un correspondant  la possibilité de répondre à la question :

En tant que végétarien récent ex amateur de bonnes viandes, je voudrais vous demander s'il y a des recherches de substituts au niveau du goût dans ce domaine.

La question est passionnante, car :

1. Si l'on est végétarien (récent ou ancien, quel qu'en soit la raison), pourquoi veut-on manger de la (bonne) viande ?
Notons que cette question a deux facettes : manger de la viande, et bonne viande.

2. Evoquons d'abord le "bonne" viande : qu'est-ce que le bon ? L'être humain est codé pour reconnaître comme bon ce qu'il a appris à manger quand il était jeune. D'ailleurs, j'ai écrit "reconnaître".
En effet, dans l'immensité des comestibles (boeuf, carotte, escargot, grenouilles, criquets, cervelle de singe, durian, munster...), nous sélectionnons généralement ce qui appartient à notre culture.
Le bon en soi n'existe sans doute pas : il y a ce que nous aimons.
 De ce fait, il n'est pas certain qu'un substitut de viande sera considéré comme "bon", puisque ce ne sera pas l'objet auquel nous sommes acculturé. A preuve que les substituts sont souvent nommés des ersatz, avec un relent de privations, de guerres, de mauvaise reproduction.

3. Ce qui nous conduit à la reproduction de la viande. C'est une question terrible, car que veut-on reproduire, d'une part, et, d'autre part, une reproduction n'est pas l'original.
Par exemple, aucune copie de la Joconde ne vaudra le prix de la Joconde... parce que les reproductions ne sont pas l'original. Imaginons même que la Joconde soit un tableau minable, la copie ne serait pas "aussi bien" que l'original.
Or si nous reproduisons de la viande, notre produit sera toujours comparé à la viande.

4. Au fond, pourquoi manger de la (bonne) viande ?
D'abord, il y a la question des "beaux produits", pour laquelle nous avons tenu un débat public, filmé, en podcast sur le site d'AgroParisTech. Il semble que, en partie au moins, un beau produit alimentaire est un produit adapté à son usage. Une viande à griller est "bonne à griller", et mauvaise à braiser, et vice versa.

5. Que serait de la viande "artificielle" ? La viande, c'est majoritairement de l'eau et des protéines, comme du blanc d'oeuf concentré. On peut donc faire de la viande artificielle avec de l'eau et des protéines végétales, par exemple.
OK, cela n'a pas le "goût de la viande". Mais alors, on peut très facilement acheter une composition odoriférante viande, et l'ajouter.
Cela dit, la viande, c'est aussi un paquet de fibres alignées : c'est cette observation qui a conduit à mon invention ancienne des "fibrés". Et cela, on peut le reproduire de mille façons différentes. L'intérêt, c'est alors la "jutosité" : les fibres résistent quand on mastique, puis, quand elles cèdent, elles libèrent du jus. Cela n'est pas difficile à reproduire : n'est-ce pas un peu ce que l'on a avec le surimi (sauf que c'est du poisson, pas de la viande) ?
On peut aussi faire des fibrés avec du goût viande. On peut aussi cultiver des cellules musculaires, on peut aussi... faire mille choses !

6. Mais pourquoi le faire ? Il faut d'abord se demander ce qui nous plaît dans les viandes, puis on cherchera le moyen de le reproduire. Mais j'ai bien peur que la question ne puisse pas être bien posée... de sorte que la réponse ne pourra pas être donnée, non pas par insuffisance de la technique, mais plutôt parce que la question n'est pas posée.

7. Au fait, pourquoi manger de la viande, ou ne pas manger de la viande ? Dans les discussions qui entourent la "cuisine note à note" (voir La cuisine note à note en 12 questions souriantes, Editions Belin), chaque fois que j'évoque la suppression du poulet rôti (par exemple), je reçois la même réponse "Pourquoi supprimer le poulet rôti"... à laquelle j'oppose un "mais pourquoi manger du poulet rôti ?", question à laquelle je n'ai qu'un "j'aime cela". Ce n'est pas avec des arguments si faibles que l'on fera avancer la discussion. J'aime, je n'aime pas... Et alors ? 

Jeudi 13 juin 2013 : Nous sommes ce que nous faisons.

Dans la règle que je me suis fixée, la rubrique « nous sommes ce que nous faisons » arrive le lundi. Et nous sommes jeudi !  Suffit-il de dire que les règles sont faites pour être violées ? C'est ce que fit Michel de Montaigne quand il évoquait ses contradictions,  mais pour moi qui me passionne pour la mauvaise foi, ce serait trop facile. Il vaut mieux admettre  que le week-end dernier a été troublé par des événements familiaux, qui ont dérangé ma stricte et belle organisation de labeur. Et donc, je me rattrape, ou, du moins, j'essaye de me rattraper.

Le lundi, donc, début de la semaine officielle de travail pour le reste du monde, je dois donc afficher les travaux à venir. Il se trouve que, cette semaine, les travaux ont lieu principalement au laboratoire, à l'exception de quelques réunions privées, telle la réunion de la Section « alimentation humaine » de l'Académie d'agriculture de France, dont il n'est pas utile de faire étalage ici, du moins aujourd'hui. Autrement dit, je suis toute la semaine au laboratoire, de 7h30 à 19h00 environ.

Quel bonheur ! Oui, quel bonheur, car il y a du travail : des étudiants en stage à accompagner sur le chemin de l'autonomie, de la réflexion méthodologique, laquelle, dans un stage, est fondée sur un travail de recherche scientifique.
Quel bonheur,  que la rédaction de publications, qui permettent de diffuser au monde  les quelques résultats que nous avons obtenus.
Quel bonheur, et quel confort :  rester dans le laboratoire, sans devoir prendre le vélo, le train, l'avion, pour aller à l'autre bout du monde... faire tourner des ballons sur son nez. Non,  il faut que je me reprenne, car précisément,  comme je n'aime guère faire tourner des ballons sur mon nez, je profite de toutes les conférences à l'extérieur du laboratoire pour partager des idées, susciter des collaborations, transmettre l'enthousiasme, puisque, selon le mot de Voltaire, l'enthousiasme est une maladie qui se gagne.

Toutefois, cette semaine, la transmission de l'enthousiasme se fera d'une autre façon : par des articles, par des billets, par des notes...  Et puis, il y aura aussi le bonheur immense des calculs, le vrai travail, cette exploration du monde qui n'est pas d'abord une communication, mais une véritable exploration où le calcul remplace les outils de l'explorateur : bottes, machettes, sac à dos...
J'invite tous ceux qui ont la chance  de rester à travailler tranquilles de profiter de cette chance. Aucun travail (honnête) n'est meilleur qu'un autre ; n'est-ce pas à nous d'avoir l'intelligence d'y mettre... de l'intelligence ?