E62 Liquide <> Vapeur Faire bouillir et cuire à la vapeur

Topique

L'ébullition et la cuisson à la vapeur sont les deux méthodes de cuisson les plus courantes dans l'eau. Elles transfèrent la chaleur aux aliments de manières différentes : l'ébullition transfère la chaleur aux aliments immergés par convection, comme décrit dans un autre modèle de cet ensemble, et par contact direct entre les aliments et l'eau bouillante. La cuisson à la vapeur, quant à elle, utilise la chaleur latente de condensation de la vapeur, décrite dans un autre modèle encore. Cuire les aliments à la vapeur, plutôt qu'à l'eau bouillante, signifie que la chaleur les atteint par un mécanisme de transfert différent.

La corrélation de Rohsenow décrit le flux de chaleur lors de cette ébullition nucléée, décrite dans un autre modèle de cet ensemble : ce flux de chaleur augmente considérablement, et bien plus que proportionnellement, avec la surchauffe locale de l'eau au-dessus de son point d'ébullition. Par conséquent, une légère augmentation de la température au fond de la casserole produit une augmentation encore plus importante de ce flux de chaleur. Cette même forte dépendance explique le bouillonnement intense qui apparaît lorsque la puissance du brûleur sous cette casserole est augmentée. La surchauffe locale plus importante du fond de la casserole implique, d'après la corrélation de Rohsenow, que le flux de chaleur lors de cette ébullition nucléée est par conséquent beaucoup plus élevé.

Cependant, le flux de chaleur critique marque la limite supérieure de cette ébullition nucléée : si ce flux dépasse le seuil critique, un film continu de vapeur se forme à la surface, remplaçant les bulles individuelles caractéristiques de l'ébullition nucléée. Cet effet Leidenfrost établit un modèle différent pour ce phénomène, isolant thermiquement la surface et réduisant drastiquement le transfert de chaleur à l'eau. En cuisine, toutefois, cet effet Leidenfrost se produit rarement au fond d'une casserole car ce flux de chaleur critique est trop élevé pour être atteint avec un brûleur domestique ordinaire.

Dans cette méthode de cuisson à la vapeur, la vapeur à son point d'ébullition se condense sur les aliments, qui sont encore plus froids que ces derniers. Pour chaque unité de masse de vapeur condensée, les aliments libèrent la même chaleur latente qui a permis d'établir ce modèle. Le coefficient de condensation de cette vapeur à la surface des aliments est très élevé, ce qui rend la cuisson à la vapeur plus économe en énergie que l'ébullition pour une même différence de température entre le milieu de cuisson et les aliments. Ce coefficient de condensation plus élevé signifie également que la chaleur latente est transférée plus rapidement aux aliments.

Par conséquent, ce modèle, avec son flux de chaleur lors de l'ébullition nucléée et de la condensation de la vapeur, explique qu'un autocuiseur augmente la pression de l'eau au-delà de la pression atmosphérique normale. Ceci, selon l'équation de Clausius-Clapeyron établie par un autre modèle de ce système, élève le point d'ébullition de l'eau bien au-delà de sa valeur à pression atmosphérique normale. La cinétique des réactions de cuisson — le ramollissement des tissus alimentaires et la dénaturation de leurs protéines — est exponentielle à cette température de cuisson. Ces réactions se déroulent beaucoup plus rapidement à l'intérieur de l'autocuiseur qu'au point d'ébullition normal de l'eau. Une augmentation supplémentaire de la pression sur l'eau élève encore davantage son point d'ébullition, accélérant encore les réactions de cuisson.

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