Identifier les phénomènes physico-chimiques à la base des transformations culinaires.⚓
Complément :
Changements d'état de l'eau⚓
Définition : Les noms des changement d'état
« En thermodynamique, un changement d'état est une transition de phase lors du passage d'un état de la matière à un autre. Les trois principaux états de la matière sont : solide, liquide et gazeux, mais il existe plusieurs autres états moins courants : plasma, fluide supercritique, mésophase… »
« Le changement d'état d'un corps pur est provoqué par une modification de sa pression, de sa température et/ou de son volume. »
« Le passage de l'état solide à liquide, solide à gaz ou encore liquide à gaz nécessite un apport d'énergie, par exemple de la chaleur. »
« Le changement d'état physique correspondant à la fusion absorbe donc de l'énergie mais la solidification, par contre, en libère. »
Boisson fraîche en été
Question⚓
Dans la rubrique trucs et astuces d'un magazine : « Pour maintenir sa boisson au frais par une chaude journée d'été : l'envelopper de papier journal mouillé. »
C'est la même méthode que celle utilisée 400 ans avant J.- C pour construire des «réfrigérateurs» dans le désert iranien.
Justifier cette méthode.
Exemple : Changements d'états de l'eau en fonction de la température
« À pression atmosphérique normale (1013,25 hPa), l'eau pure, distillée, est solide (glace) pour une température inférieure à 0 °C, liquide pour une température comprise entre 0 °C et 100 °C, et à l'état gazeux (vapeur d'eau) pour des températures supérieures. »
« À pression plus faible, le changement d'état se produit pour des températures plus basses. Ainsi, l'eau bout à une température inférieure à 100 °C en montagne car la pression diminue avec l'altitude. »
Un exemple à retenir : on sale la chaussée en hiver pour faire fondre la glace/neige ; le sel abaisse la température de fusion et la glace ainsi enrichie fondra à une température bien inférieure au 0°C habituel.
Que dit le thermomètre ?
Question⚓
Lorsque je place un thermomètre dans de la glace fondante (mélange eau + glace), le thermomètre affiche 0°C, mais pendant combien de temps ?
Lorsque je place un thermomètre dans de l'eau bouillante, le thermomètre affiche 100°C, mais pendant combien de temps ?
Des pâtes trop longues... à cuire !
Question⚓
Lors de son ascension du Mont-Blanc (4807 m), un alpiniste passe une nuit au refuge des Grands Mulets à 3057 m d'altitude. Le gardien du refuge propose, entre autres, des pâtes pour le dîner. Notre alpiniste en trouve la préparation bien longue. Justifier.
Et si on augmente la pression...
Question⚓
Un appareil de cuisson est très souvent présent dans les cuisines domestiques et nettement moins dans les cuisines professionnelles. Cet appareil permet d'augmenter la pression en son sein pour dépasser les 1,8 bars (la pression atmosphérique étant de 1 bar). Cette augmentation de pression permet d'augmenter la température d'ébullition de l'eau jusqu'à 118°C.
Des pommes de terre à la cocotte-minute
Question⚓
La cuisson de pommes de terre en robe des champs, qui prendrait environ 40 minutes dans une marmite normale, ne prend que 12 minutes dans une cocotte-minute. Justifier.
Changement d'état des lipides alimentaires⚓
Composition des lipides alimentaires
Les lipides alimentaires sont très variés. Majoritairement ils sont sous la forme de triglycérides (acides gras). Ce sont des molécules organiques qui ne réagissent pas comme une molécule simple telle que l'eau. Ainsi nous auront essentiellement deux états huileux (huile) et graisseux (graisse). La forme gazeuse n'existe pas en tant que telle car il y aura combustion des lipides au delà d'une température appelée point de fumée. Des formes cristallines peuvent exister notamment dans le cas du chocolat (beurre de cacao).
Définition : Huiles et graisses
« Une huile est un corps gras qui est à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélange pas à l'eau. »
Les huiles alimentaires sont des liquides gras, visqueux, d'origine animale ou végétale.
« Elles se différencient des graisses qui sont pâteuses dans les conditions normales d'utilisation. Le beurre n'est pas considéré comme une huile bien qu'il soit liquide dans certains pays chauds. Dans les pays tempérés, certaines huiles, normalement liquides, peuvent se figer par temps froid. »
Exemple : Point de fusion du beurre
Le beurre obtenu à partir de matière grasse laitière renferme entre 200 et 300 acides gras différents dont la plage de fusion s'étend de -50°C à +40°C. « À 4°C 70% de la matière grasse est sous forme solide alors qu'à 30°C 90% de la matière grasse est sous forme liquide. »
Définition : Point de fumée
« Pour chaque huile, il existe un point de fumée (ou température critique) qu'il ne faut pas atteindre ou dépasser. Quand l'huile atteint le point de fumée, ses composants se dégradent, forment des composés toxiques (benzopyrène, acroléine) et l'huile fume. C'est pour cela que certaines huiles comme l'huile de noix dont le point de fumée est bas sont déconseillées pour la cuisson. Il est préférable de jeter une huile qui a fumé, ou même moussé. »
Origine | Température critique en °C |
|---|---|
arachide | 232 (raffiné), 160 (non-raffiné) |
avocat | 271 |
carthame | 200 |
colza | 204 (raffiné), 177 (semi-raffiné), 107 (vierge) |
olive | 242 (raffiné), 216 (vierge), 191 (vierge-extra) |
tournesol | 232 (raffiné ou semi-raffiné), 107 (non-raffiné) |
pépin de raisin | 216 (raffiné) |
sésame | 232 (semi-raffiné), 177 (non-raffiné) |
soja | 232 (raffiné), 177 (semi-raffiné), 160 (non-raffiné) |
germe de maïs | 232 (raffiné), 160 (non-raffiné) |
noix | 204 (semi-raffiné), 160 (non-raffiné) |
pépin de courge | 140 |
palme | 240 à 260 |
« Pour comparaison, le beurre a un point de fumée de 150 °C. »
« La friture est une cuisson par immersion totale ou partielle dans un bain d'huile alimentaire porté à une température d'environ 150 °C variable selon le résultat souhaité : pour les pommes de terre frites, il faut atteindre et ne pas dépasser 180 °C. L'huile utilisée (le plus souvent des huiles d'arachide, de palme, de tournesol et/ou de soja, parfois hydrogénée, souvent en mélange) doit être surveillée car les triglycérides se dégradent au long des cycles d'utilisation. Dans l'industrie et la restauration, on mesure le taux de composés polaires qui doit rester inférieur à 25 % selon la réglementation. Un filtrage continu du bain d'huile permet de ralentir la dégradation. »
Attention : Rancissement des huiles
« Les huiles doivent être protégées de l'air et de la lumière (à cause de l'oxydation), ainsi que de la chaleur. La réaction d'oxydation ou rancissement se produit lorsque les acides gras insaturés fixent l'oxygène de l'air. »
« Les huiles pressées à froid contiennent naturellement plus de substances antioxydantes que les huiles raffinées. Lorsque les antioxydants contenus dans l'huile sont épuisés, elle commence à rancir : elle prend un goût âcre et une odeur désagréable (elle n'est alors plus consommable). »
Dangerosité de l'huile bouillante
Question⚓
« Dans de nombreux films mettant en scène des sièges de châteaux-forts, l'on voit le défenseur faire chauffer de l'huile bouillante, afin de la jeter sur les assaillants. Or il s'agit en réalité d'une contrevérité historique. »
« Si divers objets et liquides étaient bel et bien lancés du haut du château, il ne s'agissait en aucun cas d'huile. »
« En effet, à cette époque, l'huile est bien trop précieuse et onéreuse pour la déverser sur la tête de l'ennemi. Le liquide jeté est en fait de la poix, un mélange assez mou et collant, confectionné à base de goudrons végétaux et de résine. »
Justifier le fait que l'huile bouillante soit particulièrement dangereuse pour l'individu qui en reçoit sur le corps (en cuisine notamment car ce ne fut pas le cas dans les châteaux forts au Moyen-Âge).
Exemple : Cristallisation
Qui n'a jamais placé au réfrigérateur une plaquette de chocolat ayant souffert d'une forte chaleur dans la voiture ? À cause de ce refroidissement rapide il va y avoir cristallisation de la matière grasse en surface (blooming) entraînant l'apparition d'une coloration grise ou blanchâtre en surface.
Le tempérage est très important pour assurer la meilleure qualité au chocolat.