S12 Riz - Absorption et diffusion

Topique

La cuisson de ce riz combine trois processus physiques simultanés et interdépendants : l’absorption d’eau par chaque grain, la gélatinisation de l’amidon (qui établit un autre modèle pour ce processus, dépendant à la fois de la température et de l’eau elle-même), et le bilan énergétique au sein de la casserole, qui détermine en définitive la température de cuisson et la quantité d’eau restante. Si l’un de ces trois processus s’accélère, les deux autres progressent également plus rapidement, car ils partagent la même température de la casserole.

L’absorption d’eau par chaque grain de riz, au début de la cuisson, obéit à la deuxième loi de Fick, qui établit un autre modèle pour ce processus. Le coefficient de diffusion effectif de l’eau au sein du grain augmente fortement dès que la température de cuisson dépasse la plage de température de gélatinisation spécifique à cette variété de riz. Par conséquent, un même grain, plongé dans de l’eau froide, absorbe l’eau très lentement, tandis que le même grain, plongé dans de l’eau bouillante, est entièrement hydraté en un temps de cuisson beaucoup plus court. Le fait que la température de cuisson dépasse plus rapidement la plage de température de gélatinisation entraîne une augmentation plus rapide du coefficient de diffusion effectif de l'eau au sein du grain, et par conséquent, une hydratation plus rapide de ce dernier.

C'est pourquoi la température de cuisson dépasse plus rapidement la plage de température de gélatinisation. Cette gélatinisation de l'amidon dans le grain, transformation structurale déjà décrite plus en détail dans un autre modèle de cet ensemble, est l'étape clé de la cuisson du riz : les granules d'amidon, encore cristallins au début de la cuisson, absorbent l'eau, gonflent et finissent par se rompre, libérant ainsi les composants de l'amidon dans l'eau, qui forment alors un gel au sein du grain. Cette transformation est irréversible et c'est précisément elle qui définit le riz comme cuit. De plus, elle suit une cinétique de premier ordre, la même que celle déjà établie dans un autre modèle de cet ensemble, dont la vitesse est très sensible à la température de cuisson en raison d'une énergie d'activation considérable – la même notion d'énergie d'activation déjà établie dans cet autre modèle. La température de cuisson plus élevée, du fait de cette même énergie d'activation considérable, entraîne une augmentation significative de la vitesse de gélatinisation de l'amidon.

Le modèle de Peleg, celui-là même qui établit déjà un autre modèle de cet ensemble, décrit empiriquement cette absorption d'eau par le grain sans supposer de forme géométrique particulière : son premier paramètre contrôle la vitesse d'absorption d'eau par le grain en début de cuisson, tandis que son second paramètre définit la capacité d'absorption d'eau maximale atteinte par le grain en fin de cuisson. Pour le riz à grains longs, cette capacité d'absorption maximale correspond, en pratique culinaire, à un rapport de cuisson d'environ deux fois le volume de riz. Un second paramètre plus faible dans le modèle de Peleg signifie que la capacité d'absorption d'eau maximale du grain est par conséquent plus grande, et donc que le rapport de cuisson riz/eau doit également être plus élevé pour atteindre cette capacité maximale.

Ainsi, ce modèle, avec son processus d'absorption d'eau et de gélatinisation de l'amidon, explique également, par ce bilan énergétique au sein de la casserole, la technique traditionnelle de cuisson du riz : la cuisson à couvert réduit l'évaporation de l'eau, comme l'a établi un autre modèle de cet ensemble. Une chaleur intense en début de cuisson accélère le processus jusqu'à ébullition, puis une chaleur plus douce limite l'évaporation au minimum nécessaire pour maintenir cette température d'ébullition sans gaspiller d'eau. Une fois l'eau complètement absorbée par les grains de riz, la température à l'intérieur de la casserole, en l'absence d'eau pour maintenir l'ébullition, recommence à augmenter. Cette hausse de température indique que le riz est cuit.

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