Vraiment la question de base qui me dérange ...

Parler mathématiquement, 200 degrés de chaleur pendant 10 minutes devraient être identiques à 400 degrés de chaleur pendant 5 minutes, mais ce n'est pas le cas, non?

Alors, quelle est la différence si je cuisine quelque chose pendant 5 minutes à 450 vs 350, par opposition à quelque chose à 350 pendant 3 ou 7 minutes?

Quel "cadran" (heure / température) modifie le résultat de quelle manière? Pourquoi est-ce?

Une erreur fondamentale dans cette question: 400 degrés est ne pas deux fois plus chaud que 200 degrés. La température est une mesure de l'énergie cinétique des particules impliquées. La seule échelle sur laquelle vous pouvez faire le type de rapport que vous imaginez est Kelvins - vous devez mesurer à partir du zéro absolu.

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

l’énergie cinétique de l’air dans le four n’est que d’environ 477/366 = 1,3 fois plus élevée à 400 F qu’à 200 ° C. Dans les cas simples, comme le temps qu’il faut à l’évaporation d’une casserole d’eau, 1,3 x est probablement assez près de la droite, mais comme indiqué plus haut, de nombreuses autres variables entrent en jeu avec la vraie nourriture.

Alors ...

Variations du temps de cuisson pour une recette nécessitant 400 degrés pendant 30 minutes, converties en un temps de cuisson de 450 minutes et un temps de cuisson de 350 minutes:

400 Fahrenheit = 477,594 Kelvin

477,594 x 30 minutes = 14327,82 points de chaleur

450 F = 505,372 K

14327.82 HP / 505.372 K = 28,35 ou 28 minutes 21 secondes

De nombreuses "choses" se produisent lors de la cuisson d'un plat particulier. Ces processus physiques et chimiques (voire biologiques) nécessitent une certaine plage optimale de température (et d'humidité) et prennent un certain temps à compléter.

Par exemple, lorsque vous faites du pain, la levure dans la pâte reste vivante jusqu'à ce que la température monte suffisamment pour la tuer. Il continue à produire du gaz lorsque la chaleur commence à fixer la pâte. La pâte doit prendre comme les bulles sont à leur plus grande taille pour un pain moelleux. Si la production de gaz atteint un pic avant que la température soit suffisamment élevée, les bulles peuvent s'effondrer; si la température monte trop vite, la pâte durcira trop tôt.

Si j'ai un morceau de viande coriace, je pourrais le cuire pendant 12 heures à basse température et avec une humidité élevée pour l'attendrir (et peut-être dans un liquide à braiser pour ajouter de la saveur). Ensuite, je peux le cuire pendant deux minutes à une température très élevée pour faire dorer la surface sans augmenter la température globale, de sorte que l'intérieur reste rare. En général, lors de la cuisson à sec de la viande, vous souhaitez souvent que l'intérieur atteigne une certaine température sans que l'extérieur ne se dessèche trop. C'est donc un équilibre entre deux extrêmes. Si vous voulez une température interne de 150 pour tuer les bactéries ou les parasites, vous pouvez imaginer une cuisson de 12 heures jusqu'à ce que la pièce entière atteigne cette température, mais vous perdez alors beaucoup d'humidité. Vous pouvez le monter à 500 et espérer que l'intérieur se réchauffe plus vite, mais lorsque l'intérieur est prêt, la viande à l'extérieur devient trop chaude et peut-être même commence à noircir. Quelque part entre les deux, l'intérieur est bien fini, l'extérieur juste un peu bruni et croustillant.

Si vous cuisinez des graines comme du riz ou des haricots, il faut un certain temps pour que les graines absorbent l'eau et deviennent suffisamment molles pour être mangées, et cela se produit plus rapidement si la température est élevée. En cuisinant dans l'eau, vous avez une limite de température maximale, au point d'ébullition.

Ainsi, les instructions de cuisson sont calibrées par essais et erreurs (et une intuition éclairée) pour permettre aux différents processus chimiques et physiques de se dérouler dans des conditions produisant les meilleures saveurs et textures.

Il est vrai qu'il existe une corrélation négative entre le temps de cuisson et la température: plus la température est élevée, plus le temps de cuisson est court. Mais c'est hautement non linéaire. Même si vous deviez tenir compte du fait que la température est mesurée sur une ratio, pas d'intervalle où le vrai zéro est à 0 Kelvin, cela ne vous aidera toujours pas du tout.

Température interne

Considérons d’abord la partie la plus facile du processus: la relation entre la température interne de l’aliment et la cuisson de celui-ci. Cuire des aliments avec de la chaleur est en attente de certains changements thermodynamiques. Par exemple, dans le cas de la viande, vous attendez que les protéines se dénaturent. Cela signifie que vous commencez avec la molécule de protéine plutôt frisée, et après avoir subi suffisamment de mouvements browniens, elle se déroule un peu, perdant certaines des liaisons les plus faibles entre atomes.

La probabilité qu'une molécule soit dénaturée après un laps de temps constant, par exemple 1 seconde, devrait suivre grosso modo une distribution gaussienne, en fonction de la température de l'aliment (température plus élevée -> la molécule tremble et se déplace davantage autres molécules, ce qui provoque la rupture des liens ternaires et quaternaires faibles):

Par le théorème limite centrale , parmi les millions de molécules de votre aliment, la distribution ci-dessus vous indique également quel pourcentage d’entre elles sera converti à l’état cuit au bout d’une seconde. Ceci explique pourquoi, si vous chauffez du sirop de sucre, vous obtenez du caramel à une température donnée presque instantanément - vous avez atteint la température à laquelle plus de 99% de vos molécules se convertiront à l'état caramélisé après une seconde - mais si vous laissez du sucre très longtemps à des températures plus basses, il va aussi caraméliser . En effet, après suffisamment de secondes d'une molécule sur dix mille caramélisée par seconde, vous obtenez la masse de sucre entière caramélisée. D'autre part, la température de votre pièce est si basse qu'une seule molécule sur un milliard se convertira en sucre stocké à la température de la pièce et qu'il faudra attendre des siècles pour que tout se caramélise. C'est parce que vous êtes presque à plat à l'extrême gauche de la courbe.

Donc, le temps et internal food temperature sont connectés de manière très non linéaire. Vous pouvez théoriquement faire des prédictions si vous connaissez les paramètres mu et sigma de la courbe de Gauss; Cependant, ils changeront avec l'aliment et le processus que vous souhaitez utiliser. La dénaturation des protéines illustrée ci-dessus en est un exemple, la caramélisation en est un autre, mais elle est régie par la même relation générale. La plupart d'entre eux sont. (Une exception serait la fonte de substances cristallines comme le beurre de cacao, qui ont un point de fusion nettement défini).

Le calcul réel pourrait ressembler à ceci: à 56 degrés Celsius, il faut 1 seconde pour qu'un steak soit cuit (techniquement, au moins 99% de la myosine qui s'y trouve doit être dénaturée). À 55 degrés Celsius, cela peut prendre une demi-minute, à 54 degrés Celsius, 3 minutes, à 50 degrés Celsius, 15 minutes, etc. J'utilise des nombres aléatoires ici, vous pouvez trouver les vrais chiffres pour la viande si vous regardez autour de vous pour voir les courbes sous vide. Je doute qu'il existe des sources facilement accessibles pour d'autres processus tels que la caramélisation ou la gélification de l'amidon. Le fait est qu'il existe une dépendance, mais vous ne pouvez pas la prédire intuitivement, car elle s'écarte beaucoup d'une linéaire, et la plupart des gens ne peuvent prédire intuitivement que des connexions linéaires.

Transfert de chaleur

Mais cela devient encore plus compliqué. Vous ne pouvez pas chauffer chaque molécule individuellement. Oublions les micro-ondes pendant un moment, ils ne vous aident pas beaucoup, et ils n'ont pas de réglage de température de toute façon. Ce que vous avez est une source de chaleur, comme une cuisinière, un four ou un feu ouvert, et vous souhaitez transférer de la chaleur dans les aliments. La chaleur est transférée à la surface de la nourriture par convection, conduction et rayonnement, et se diffuse à l'intérieur principalement par conduction pour les aliments solides et par une combinaison de convection et de conduction pour les fluides. Ainsi, lorsque vous avez chauffé la surface des aliments à 100 degrés Celsius, l'intérieur est beaucoup plus froid.

Et combien de temps faut-il pour chauffer l'intérieur de la nourriture? Cela dépend principalement de la géométrie de votre aliment et de sa composition chimique. Ce qui explique pourquoi les recettes qui vous demandent de cuire des aliments à un moment donné par poids (par exemple, "faites rôtir la viande 10 minutes par 250 g) sont si mauvaises. Selon la forme de votre viande, elle prendra beaucoup plus Autres facteurs, par exemple le fait de traiter avec de la viande vieillie de haute qualité avec des parois de cellules serrées et une faible teneur en eau par opposition à Viande de PSE avec sa teneur en eau plus élevée changera également le temps nécessaire.

La formule actuelle permettant de calculer le temps nécessaire pour rôtir de la viande à une température donnée est décrite par les équations différentielles suivantes:

Je ne sais pas ce que signifient la plupart de ces variables et je suis heureux de ne pas avoir à le faire. Et bien sûr, d'autres procédés de cuisson tels que la caramélisation ou Maillard (le processus qui crée des croûtes) auront un système d'équations différent, tout aussi compliqué.

Changements indésirables

Il y a parfois des processus en cuisine que vous ne voulez pas voir se produire. Un exemple est la nourriture se brûler. Un autre exemple typique est la viande. Il est composé de deux types de protéines, l'actine et la myosine. Ils se dénaturent à différentes températures - chacun d'eux a sa propre courbe et l'actine est décalée vers la droite. Lorsque la myosine se dénature, la viande est mediumdoux et juteux. Quand l'actine se dénature aussi, la viande est well done, ou dur et sec. Ce que la plupart des gens essaient de réaliser, c'est de dénaturer la myosine, mais sans changer l'actine.

Il y a aussi d'autres changements indésirables, comme brûler vos aliments ou chauffer votre huile jusqu'à la décomposition. Donc, vous voulez généralement chauffer vos aliments, mais il y a souvent une limite que vous ne voulez pas atteindre.

En pratique

Concrètement, vous devez simplement savoir que réduire la température rendra vos aliments plus longs à cuire. Si vous le réchauffez, le temps sera plus court, mais vous risquez d’atteindre une température indésirable. Vous laissez également moins de temps pour que les arômes se développent, ce qui est important dans certains cas (par exemple, les ragoûts) mais pas dans d'autres (par exemple, les crêpes).

Essayer de gagner un peu plus de précision que ce qui précède n’est pas pratique. Les relations actuelles sont trop compliquées. Il est théoriquement possible d’approcher une approximation polynomiale dont les valeurs sont beaucoup plus faciles à calculer (je pense que Douglas Baldwin l’a déjà fait une fois pour une coupe de viande spécifique), mais comme vous ne connaissez pas les paramètres spécifiques à utiliser pour chaque aliment, n’est pas pratique, même si vous avez une calculatrice dans votre cuisine.

La ligne du bas: ne cuisine pas par le temps.

Il n'est pas possible de calculer de manière fiable quand les aliments seront préparés à une température donnée. Si un auteur de recette vous donne une approximation, ce sera assez imprécis, car cela dépendra de la forme de votre nourriture, du matériau et de l’épaisseur de votre plat, des écarts de température de votre four, etc. quelque chose comme "Je sais que cela prend 30 min à 300 Fahrenheit, je veux savoir combien de temps cela prend à 350 Fahrenheit". Cela ne prend que 30 minutes dans des conditions très particulières, que vous pouvez reproduire sans le savoir à chaque fois que vous rôtissez, en utilisant le même four, la même poêle et la viande du même boucher.

La bonne nouvelle est que vous n'avez pas besoin de ce qui précède pour bien cuisiner . Votre viande est cuite au four même si vous ne pouvez pas calculer ce qui précède. Vous devez juste juger quand le retirer, et bien que le temps soit plutôt inutile pour prendre cette décision, il existe de nombreux autres signes, beaucoup mieux, pour cela. Un thermomètre est la méthode la plus simple, et l'expérience vous apprendra à reconnaître la cuisson parfaite, même sans elle, à l'aide d'odeurs et d'indices visibles comme la couleur, la texture, la quantité de vapeur, etc.

Le fait de passer à une température plus élevée (et de cuire moins longtemps) a pour effet général de brûler l'extérieur de la viande et d'obtenir un intérieur pas parfaitement cuit. Cuire plus longtemps a alors pour effet de mieux mélanger les saveurs et de garder certains types de viandes tendres.

Dans des cas spécifiques, il est probablement possible d’utiliser une température plus élevée, mais cuire moins avec moins n’est pas la seule chose à faire; il y a quelque chose qui doit être corrigé, ou quelque chose qui doit être fait et ce n'était pas nécessaire si vous aviez cuisiné à une température plus basse.

Michael at Herbivoracious a fait remarquer que doubler la température ne doublait pas la chaleur. Cela fait partie du problème, mais vous pouvez le corriger et vous n'obtiendrez toujours pas de nourriture bien cuite.

Kiamlaluno a fait remarquer que vous brûlerez l'extérieur avant de cuire l'intérieur, ce qui, je pense, vous convient davantage. La raison en est que la chaleur met un certain temps à pénétrer à l'intérieur de la nourriture. Si vous disposiez d'une sorte de four théorique capable de chauffer tous vos aliments exactement au même taux, la cuisson à une température plus élevée pendant une période plus courte donnerait les résultats que vous recherchiez. Malheureusement, un tel dispositif n'existe pas. Le transfert de chaleur est décrit par la loi de Newton sur le refroidissement (dQ / dt = -h · AΔT)

Ceci nous la question:

Parlant mathématiquement, 200 degrés de chaleur pendant 10 minutes devraient être identiques à 400   degrés de chaleur pour 5, mais ce n'est pas le cas, non?

Pour montrer que les deux sont différents, il suffit d'un exemple de compteur unique.

Considérez l'ébullition d'un oeuf. Si vous faites bouillir l'œuf à 40 degrés Celsius pendant une période prolongée, ni le jaune d'oeuf ni le blanc d'oeuf ne seront fixés.

Si vous le faites cuire à, par exemple 160 Fahrenheit (70 Celsius), vous obtiendrez éventuellement un œuf dur.

Le blanc et le jaune d'oeuf sont constitués de protéines. Lorsque les protéines sont chauffées à une certaine température, elles se dénaturent. Dans le cas de l'œuf, la réaction chimique (dénaturation) ne sera simplement pas activée à des températures plus basses.

plus simplement, si vous faites cuire quelque chose à 400 degrés, il cuit plus vite à l'extérieur, donc il sera trop cuit à l'extérieur et moins cuit à l'intérieur si vous cuisinez à une température plus basse, la cuisson sera plus uniforme et si vous apportez le produit de votre cuisine (si c'était de la viande ou quelque chose de froid) à la température ambiante avant la cuisson, la cuisson sera plus uniforme et plus rapide.