Les frites à Eugène

29 05 2014

La papa de Snoopy, Charles Monroe Schultz aimait à dire que « Le bonheur c’est un plat de frite supplémentaire. »

Frites

Qu’est ce qui rend les frites si appréciée par tous les gourmands de la planète ?

Pour le savoir, passons une frite au scalpel. Une frite est composée d’une croûte qui croustille sous la dent et d’un coeur à la texture tendre.

Qu’est ce qui distingue la croûte d’une frite de son coeur ?

Les pommes de terres sont principalement composées d’eau et de grains d’amidons. Lorsqu’on chauffe une pomme de terre, on casse les molécules constituants les grains d’amidon. Ce phénomène la rend plus digeste pour notre estomac. Les grains d’amidons « cassés » se remplissent d’eau et forment une purée. En continuant à chauffer cette purée, l’eau s’évapore et on obtient alors une croûte dure. C’est la différence de teneur en eau entre la croûte et le coeur d’une frite qui explique son aspect.

Dans un bain d’huile, dont la température est bien supérieure à 100°C, les grains d’amidons de l’extérieur de la frite se cassent rapidement. Dans cette zone, l’eau s’évapore vite et on observe la formation d’une croûte. En revanche le transfert de l’énergie thermique du bain d’huile jusqu’au coeur de la frite met plus de temps à s’établir et les grains d’amidon y sont brisés plus lentement. Le plus souvent, l’eau présente à l’intérieur de la frite n’a pas le temps de s’évaporer complètement et cette région garde la texture d’une purée. Une bonne cuisson consiste à attendre le temps optimal pour que le coeur de la frite soit cuit sans que la croûte ne soit brûlée.

Une cuisson soumise à des règles strictes

Dans les friteries du Nord de la France et de Belgique, les frites sont cuites deux fois. On les plonge d’abord dans un premier bain d’huile entre 150°C et 160°C pendant 5 à 8 minutes. Après les avoir refroidies, on leur fait subir un second bain à 180-190°C pendant environ deux minutes. Ce procédé permet de cuire les frites jusqu’au coeur dans un premier temps puis de bien les dorer dans un second temps. Si on ne procède qu’à un seul bain à haute température on risque de ne pas cuire convenablement de coeur des frites ou de brûler l’extérieur.

On comprend que la cuisson des frites est très sensible à la température du bain. Il faut donc faire attention à ce que l’huile en contact avec les frites reste bien chaude pendant toute la cuisson. Et cela n’est pas simple car la cuisson de la frite prélève de l’énergie thermique à l’huile et la refroidie. Généralement cette diminution de température à proximité de la frite entraîne des mouvements de convection dans le bain (l’huile froide plus dense tombe au fond du bain) qui permettent à l’huile au contact de se renouveler. De même, l’évaporation de l’eau contenue dans les frites produit des bulles qui agitent le bain et homogénéise sa température. Ces raisons expliquent pourquoi les professionnels cuisent les frites en petite quantité dans un grand bain d’huile. Dans le cas inverse, l’immersion d’une grande quantité de pomme de terre abaisserait la température du bain et diminuerait la qualité de la cuisson.

La conséquence de ces explications est qu’il est impossible pour les astronautes de se faire cuire de bonnes frites dans l’espace. En effet, en absence de gravité, le mouvement de convection de l’huile reste limité. La température de l’huile autour des frites sera inférieure à celle optimale pour obtenir une frite bien croustillante.

A l’inverse, une étude a montré que la cuisson des frites dans une gravité supérieure à celle terrestre donne une croute plus épaisse. En effet, l’augmentation des mouvements de convection dans le bain permet aux transferts thermiques entre l’huile et les frites de se faire plus efficacement.

Des frites light ?

Il faut savoir que lorsque l’on sort les frites du bain, les frites ne sont peu imbibées d’huile. En effet, l’évaporation de l’eau contenue dans la pomme de terre sous forme de vapeur empêche l’huile de pénétrer pendant la cuisson. Ce n’est qu’une fois sortie du bain que l’huile présente à la surface pénètre dans les frites. Cette pénétration est accrue avec la condensation de la vapeur d’eau encore présente dans la frite qui cause une forte dépression intérieure et « pompe » l’huile. C’est pourquoi il est généralement bon de déposer les frites sur un papier absorbant dès la sortie du bain.

Puisque la cuisson des frites n’absorbe pas de grandes quantités d’huile, cela explique l’existence des friteuses nécessitant une seule cuillère d’huile. Afin d’assurer que le peu d’huile présent dans ces friteuses demeure à la bonne température, le bain est constamment agité et de l’air chaud est soufflé en permanence.

On retiendra que l’obtention d’une frite croquante en surface et moelleuse à l’intérieur requiert un contrôle précis des conditions de cuisson et explique la présence des chefs friturier dans les grands restaurants.

Sources :
Wikipédia – Frite (#).
Je veux apprendre à faire des frites – Hervé This (#).
Effect of increased gravitational acceleration in potato deep-fat frying – J-S. Lioumbas & T. D. Karapantsios (#).




La pâte feuilletée

11 12 2012

La pâte feuilletée est incontournable en boulangerie. Depuis le croissant au millefeuille en passant par le palmier, elle nous régale par sa légèreté, son fondant et sa friabilité. Mais comment fabrique t-on une pâte feuilletée ?

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La pâte feuilletée est une pâte simple (composée de farine et d’eau) dans laquelle on intercale des couches de  beurre. Pour cela on réalise un pliage successif de la pâte autour d’une plaquette de beurre. La pâte est souvent mise au frais entre deux étapes de pliage.
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La question qui se pose est de savoir pourquoi une pâte feuilletée gonfle au four alors qu’une pâte simple n’y fait que cuire ?

C’est que en fondant le beurre imperméabilise les couches de pâte. Ainsi la vapeur d’eau produite dans chacune de ces couches ne peut s’échapper et les espacent. C’est cette superposition régulière de feuille de pâte et d’air qui donne tout sa légèreté. Une bonne pâte feuilletée possède plusieurs centaines de couches et voit son volume augmenter d’un facteur 8 lors de la cuisson.

L’explication de ce phénomène permet de comprendre la difficulté de la fabrication de la pâte feuilletée. Le point clé est de ne pas faire fondre la matière grasse (du beurre en général) lors de l’étalement de la pâte. Dans le cas contraire elle se mélangerait à la pâte et ne jouerait plus sont rôle de paroi vis-à-vis de la vapeur d’eau. C’est pour prévenir la fonte du beurre lors de la réalisation de la pâte que celle ci est mise au frais entre les étapes de pliage.

Prêt à se plier en mille pour un millefeuille ?

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La cafetière Moka

20 10 2012

L’emblématique cafetière Moka figurée ci dessous a démocratisé l’expresso en permettant à chacun de le déguster à la maison et non plus uniquement dans les cafés. On peut se poser la question du fonctionnement de la cafetière Moka et de ces différences avec les encombrantes machines à expresso des cafés ?

La cafetière Moka est composée de deux étages séparés par un filtre. Pour la préparation du café le réservoir du bas est rempli d’eau puis bouché par le filtre. Ensuite le filtre est rempli de café moulu et la partie supérieure visée à la base. La cafetière est placée sur le feu jusqu’à ébullition de l’eau et après quelques minutes le café est prêt dans le compartiment supérieur !

Comment expliquer la montée de l’eau dans le compartiment supérieur ? Lorsque l’eau est chauffée elle s’évapore dans le compartiment inférieur. Celui ci étant isolé, le passage de l’eau sous forme vapeur fait augmenter la pression en son sein. Cette augmentation permet à l’eau bouillante de remonter le long de la colonne centrale en se frayant un chemin à travers la café moulu. L’eau se charge des arômes de café et atteint le haut de la colonne avant de s’écouler dans l’étage supérieur de la cafetière. Le chercheur italien Concetto Gianino a étudié en détail les propriétés de ces cafetières Moka. Il a observé que la pression de la vapeur dans le compartiment du bas était supérieure  d’environ 3% à celle de l’atmosphère qui nous entoure. Cette mesure de la surpression complétée par celle du temps de passage de l’eau de l’étage inférieur à celui supérieur lui a permis de caractériser la porosité du café. Celle ci est proche d’un sable fin.

Dans son étude, Concetto Gianino met aussi fin à des idées reçues. L’augmentation de la pression dans l’étage inférieur n’est pas suffisant pour provoquer un effet « cocotte minute » selon lequel la température d’ébullition de l’eau peut largement dépasser 100°C. Tout au plus cette température d’ébullition sera augmentée d’un degré dans le cas de la cafetière Moka. Ce café n’est donc pas meilleur car il permettrait d’extraire les arômes du café à des températures supérieures à 100°C ! D’ailleurs les arômes du café sont brulés au delà de 100°C comme a pu le remarqué Brillat-Savarin aux cours de ces expériences pour  la physiologie du goût :

« J’ai essayé entre autres de faire du café dans une bouilloire à haute pression ; mais j’ai eu pour résultat un café chargé d’extractif et d’amertume, bon tout au plus à gratter le gosier d’un Cosaque. »

Mieux vallait ne pas être invité chez Brillat-Savarin à l’heure du café !

Dans le cas de la cafetière Moka, l’eau qui filtre à travers le café est à sa température d’ébullition (proche de 100°C).  Ceci la différencie de la machine à expresso où l’eau est moins chaude (environ 90°C) et traverse la poudre de café grâce à la forte pression qu’on lui applique. Le café extrait de la cafetière Moka sera donc un peu plus amer et contiendra plus de caféine que celui issu d’une machine à expresso.

La température de préparation du café moka étant plus élevée, la café risque plus facilement d’être brulé et requiert une plus grande attention lors de sa préparation. Il faut particulièrement prendre garde à ne pas laisser la cafetière Moka sur le feu une fois que toute l’eau est passée dans le compartiment du haut. Certain laisse même le couvercle supérieur ouvert pendant la préparation du café afin que la vapeur ne le brûle pas. Cependant la Moka a un ratio d’extraction du café similaire à celui d’une machine à expresso et peut produire des cafés de qualité tout à fait comparable.

Source :

Gianino C. Experimental analysis of the Italian coffee pot « moka », American Journal of Physics, 75, 43, 2007.

Wikipédia – Moka. (#)

Procrastin – Pépé le moka. (#)





Les poêles en Télfon

26 08 2012

Il est loin le temps où il fallait être un expert pour ne pas accrocher ses oeufs au plat au fond de la poêle. La plupart des poêles sont aujourd’hui recouvertes d’un revêtement en Téflon qui empêche les aliments d’y adhérer. Mais d’où viennent les propriétés anti-adhésives du Téflon et alors comment fait-on pour le fixer au fond de la poêle ?

Le Téflon est un fluoropolymère, c’est-à-dire que c’est une longue molécule faite de la répétition d’un motif de base. Sa dénomination scientifique est le polytétrafluoroéthylène, est sa représentation moléculaire est la suivante :

Si le Téflon possède ces propriétés c’est grâce aux atomes de fluor. Ceux ci repoussent la plupart des autres atomes. Ainsi les molécules alimentaires, aussi bien hydrophiles que lipophiles, n’accrochent pas à ce matériau et glissent dessus. De plus la liaison fluor carbone est une liaison chimique extrêmement forte qu’il est très difficile de casser pour donner lieu à une réaction chimique. Ceci explique pourquoi le Téflon ne réagit avec presque rien et peut être qualifié de chimiquement inerte.

C’est en 1938 que le jeune chimiste Roy Plunkett découvre cette molécule. Il travaillait alors sur la mise au point d’un nouveau réfrigérant et avait voulu refroidir du tétrafluoroéthylène gazeux dans de la neige carbonique. C’est par hasard qu’il remarqua que ce gaz polymérise en une poudre soluble dans quasiment aucun solvant. Cette poudre sera brevetée en 1945 sous le nom de Téflon avec pour avantage de résister à des températures de 260°C, d’être inerte chimiquement et de posséder un fort pouvoir anti-adhésif.

Lé téflon fut d’abord utilisé pour réaliser des joints étanches dans le système de production de l’uranium 235. Il était le seul matériau capable de résister aux acides corrosifs nécessaire à la production du combustible nucléaire. L’utilisation du Téflon comme revêtement pour les ustensiles de cuisine est plus tardif. Il débute en 1951 aux Etats Unis et en 1956 en France avec la marque Tefal.

Ce retard s’explique par des difficultés techniques pour employer le Téflon dans une chaîne de production. En effet ce matériaux est tellement anti-adhésif qu’il est extrêmement difficile à déposer sur la plupart des supports. Les ingénieurs ont donc du rivaliser d’ingéniosité pour attacher le Téflon au fond des poêles de cuisine. Le procédé actuel est évidemment gardé secret mais l’idée générale est que la surface de la poêle (souvent an aluminium) est rendue rugueuse par la pulvérisation de sable chaud sous haute pression. Une première couche de Téflon est appliquée sur cette surface rugueuse où il va s’insérer dans les cavités de la surface. Le refroidissement de la poêle va resserrer ces cavités qui emprisonnent ainsi du Téflon. Ces dépôts vont servir de fixation aux couches de Téflon appliquées ultérieurement. Au final on obtient un revêtement lisse de Téflon à la surface de la poêle.

Les poêles au Téflon ont la réputation d’être cancérigène. Ceci est vrai mais ce n’est pas le Téflon qui est cancérigène mais l’acide perfluorooctanoïque et ses dérivés qui entrent dans le procédé de fabrication des poêles. De nombreuses marques proposent aujourd’hui des poêles anti adhésives sans ces composés cancérigènes aussi appelés PFOA.

Aujourd’hui les propriétés anti-adhésives du Téflon sont employées partout, de la carrosserie de nos voitures au toit du Centre George Pompidou de Metz, afin de limiter la salissure de ces surfaces… ou de permettre aux conducteurs de nouvelles expériences culinaires!

Sources :

Les Echos – Et dire qu’on a failli raté le Téflon… #

Axiome Café. Pourquoi le Téflon ne colle t-il pas? #

Wikipédia – Le Téflon. #





Un congélateur sous verrou

29 05 2012

Mieux vaut ne pas hésiter sur son parfum de glace préféré en la sortant du congélateur. Une fois ce dernier refermé, avez vous déjà remarqué à quel point il est difficile de le réouvrir ? Comment comprendre cet effet qui s’estompe quelques minutes plus tard ?

Lorsque l’on ouvre le congélateur, l’air ambiant s’y engouffre. Cet air est alors à température et pression atmosphérique. Une fois le congélateur refermé ce volume d’air reste à pression extérieure mais se retrouve en contact avec les parois froides (à environ -20°C). Les joints empêchant l’échange avec l’extérieur, l’air se refroidit dans un volume fermé. Lorsqu’un gaz se refroidit à volume constant, sa pression diminue avec la température. En considérant l’air comme un gaz parfait il est possible d’estimer la diminution de pression correspondant à un passage de 20°C à -20°C.  Celle-ci s’abaisse de 1,0150.10Pa à 1,0075.105 Pa. Cette différence de pression de 7500 Pa peut paraître faible par rapport à le pression atmosphérique. Cependant elle représente en théorie une force de 120 kg à exercer pour ouvrir une porte de congélateur de 40cm sur 40 cm ! En pratique cette force n’est pas aussi élevée car le refroidissement de l’air à -20°C n’est pas instantané et les joints de la porte ne sont pas parfaits. Cependant la force nécessaire pour ouvrir un congélateur juste refermé peut atteindre plusieurs dizaines de kilogrammes ce qui explique sa difficile réouverture.

Par ailleurs, c’est la non étanchéité des joints de la porte qui explique que l’équilibre des pressions entre intérieur et extérieur du congélateur soit rétabli au bout de quelques minutes. Dès lors l’ouverture de la porte redevient possible.

Cet effet est aussi présent pour la porte d’un frigidaire mais son intensité est plus faible en raison de la plus faible différence de température entre celui ci et l’extérieur.

Sources :

La main à la pâte – La porte du congélateur.  #

Wikipédia – Air. #





L’azote liquide

20 05 2012

L’azote liquide est un liquide transparent qui a la particularité de bouillir à  -196°C à pression atmosphérique. Dans les conditions usuelles, le diazote sous forme liquide est donc nécessairement plus froid que cette température. Cette propriété fait de lui un fluide cryogénique très utilisé en biologie pour refroidir rapidement les tissus vivants.

Un liquide si froid s’évapore très rapidement à température ambiante, c’est pourquoi nous n’y sommes pas habitué. Afin de le conserver quelques heures, on le stock dans des récipients calorifugés (sur le principe des thermos à café). Ce liquide exceptionnellement froid permet d’imaginer une multitude d’expériences surprenantes. La première expérience que l’on a envie d’essayer avec l’azote liquide est celle qui consiste à plonger un solide à l’intérieur. Commençons avec une pièce de monnaie :

On remarque que les solides ont des propriétés bien différentes à cette température de -196°C. Ici une pièce de monnaie se brise facilement à l’aide d’un simple coup de marteau ce qui serait impossible habituellement. Ce phénomène est aussi vrai pour d’autres objets comme les gommes, les tickets de métro ou encore les fleurs.

Continuons en plongeant des ballons de baudruches dans un bain d’azote liquide :

Contrairement à l’intuition le ballon n’éclate pas mais rapetisse. En effet l’air qu’il contient (principalement de l’azote gazeux) se liquéfie au contact de l’azote liquide et occupe un volume bien inférieur. D’ailleurs lorsqu’on relâche des ballons noyés dans l’azote à l’air libre ils se réchauffent et retrouvent leurs tailles originelles :

L’expérience suivante consiste à jeter de l’eau chaude sur de l’azote liquide :

Cette explosion est bien inoffensive car elle ne fait que produire un nuage ! En effet au contact d’un environnement si froid, l’eau se condense en fine gouttelettes qui peuvent même congeler en minuscules cristaux. C’est exactement la composition de la brume ou d’un nuage que l’on peut observer dans la nature. Ce qui est impressionnant ici c’est la rapidité avec laquelle il se forme.

Enfin une expérience déconcertante est de tremper sa propre main dans l’azote liquide. Quoi mais vous êtes fou ? Transformer sa main en glaçon à -196°C, non merci ! Il se trouve que cette expérience est possible pendant une poignée de secondes. En effet la différence de température est telle entre notre main et l’azote liquide que lorsqu’on la plonge à l’intérieur, l’évaporation du liquide est telle qu’elle créer un fin film de vapeur qui isole notre main du liquide. Ainsi notre main ressort non mouillée et pas à -196°C. Ouf cet individu n’a pas connu une fin terrible :

Et pour finir par une note gourmande, l’azote liquide est aussi utilisé en cuisine afin de créer des glaces en quelques minutes. Et ce sans danger puisque l’azote liquide s’évapore ensuite dans l’atmosphère pour laisser de superbes crèmes glacées :

Source : Wikipédia – Azote liquide. #





Comment ne pas renverser son café ?

9 05 2012

Tâche difficile que de transporter sa tasse pleine de café depuis la machine jusqu’à son bureau sans la faire déborder. Cette tendance au débordement ne semble en revanche jamais inquiéter les garçons de café. On peut alors se demander si il existe des techniques pour éviter de renverser son café ?

Il nous faut dans un premier temps comprendre pourquoi le café déborde de la tasse lorsqu’on le transporte. L’origine du problème est intrinsèque aux propriétés de la démarche humaine. Afin de marcher en ligne droite, un individu effectue une série complexe de mouvement. C’est la transmission de ces mouvements à la tasse qui agite la surface du café et tend à la faire déborder.

Deux chercheurs de l’université de Californie ont réalisés plusieurs expériences afin de caractériser cette agitation. Ils ont demandé à un individu d’adopter une vitesse de marche constante. L’individu accélère avant d’atteindre la vitesse souhaitée. Cette accélération en début de marche est transférée à la tasse et perturbe la surface du café. Il se trouve que plus la vitesse à atteindre est élevée, plus l’accélération initiale du marcheur est importante et plus le café sera mis en mouvement.

Par ailleurs, ces chercheurs ont montré que la fréquence des foulées du marcheur est proche de la fréquence naturelle d’oscillation d’un liquide peu visqueux dans un récipient cylindrique de la taille d’une tasse à café. Ainsi les mouvements du marcheur vont amplifier la perturbation initiale jusqu’à faire déborder le café de la tasse. Ce n’est pas tant le mouvement de gauche à droite de la tasse, ni celui d’avant en arrière qui amplifie les oscillations du liquide mais plutôt celui vertical.

Le mouvement de va-et-vient d’un liquide dans un contenant cylindrique lui même soumis à des oscillations est visible dans l’expérience suivante  :

Comme le montre l’image suivante, le ballotement de la surface liquide est identique dans le cas d’une tasse de café soumis aux mouvement de son porteur.

Pour résumer, l’accélération initiale du marcheur impulse une large déformation à la surface du liquide. Cette déformation sera ensuite entretenue et amplifiée par le mouvement qu’il transmet à la tasse.

Il existe une accélération critique à partir de laquelle le liquide déborde de la tasse. Si l’accélération initiale imposée par le marcheur à la tasse dépasse ce seuil, la tasse déborde immédiatement. Sinon c’est l’amplification du mouvement du café par les pas du marcheur qui va le faire déborder. Dans ce cas, il est naturel de se demander au bout de combien de pas le débordement du café va intervenir.

Le plus souvent, le café déborde au bout de 7 à 10 pas, soit environ 4 à 5 mètres. Ce nombre de pas avant débordement décroît lorsque l’accélération initiale augmente (c’est-à-dire si le marcheur cherche à aller plus vite) et lorsque le niveau de café augmente.

Un point intéressant est que le nombre de pas avant débordement dépend de l’attention du marcheur. Un individu qui ne prend pas garde à sa tasse la verra déborder plus rapidement qu’un autre qui y focalise son attention. Cependant il n’est pas encore clairement déterminé si cet effet est du à une modération de l’accélération du marcheur ou à un amortissement des vibrations au niveau due son poignet.

Pour conclure, il est nécessaire de ne pas courir avec sa tasse de café afin de ne pas transmettre au liquide une trop grande déformation initiale. Une allure modérée excite aussi plus faiblement la surface du liquide et retarde son débordement. Conformément à l’intuition, une tasse trop remplie sera plus facilement sujet au débordement. Enfin, la focalisation de l’attention du buveur de café sur sa tasse permet d’atténuer le mouvement qu’il lui transmet et donc d’éviter l’incident.

Cette étude nous a permis de s’intéresser aux caractéristiques de la marche humaine et de découvrir comment une surface liquide agitée peut se déformer. Ce dernier sujet est une problématique essentielle pour les constructeurs automobiles. En effet le comportement du carburant dans le réservoir des voitures est similaire à du café dans une tasse agitée et conditionne les performances du véhicule. Un exemple où le ballottement d’un liquide soumis à des vibrations doit être étudié en détail est celui du transport d’essence dans les tankers comme le montre la simulation suivante :

Sources :

H. C. Mayer and R. Krechetnikov, Walking with coffee : Why does it spill ? Phys. Rev. E 85, 046117 (2012). #

Huffington Post Science. #

Science Now. #