Vous vous êtes surement déjà posé la question de savoir comment adapter le temps de cuisson à la taille d’une pièce à rôtir (chapon, gigot), ou adapter les quantités d’une recette à la taille du moule.

Cet article devrait vous aider. Et ne vous laissez pas impressionner par les formules. On n’est pas obligé de tout comprendre !

La version courte


La diffusion de la chaleur dans un aliment ne dépend pas de son poids, mais de son épaisseur ! C’est essentiel à savoir

  • pour adapter les temps de cuisson (pour cuire un chapon par rapport à un poulet),
  • pour adapter les quantités d’une recette (pour cuire un fondant dans un moule de 16 cm au lieu de 24 cm),
  • ou pour estimer le temps de cuisson à basse température (pour le fameux gigot de 11 heures !)

Pas de panique ! La plupart des téléphones portables ont des calculatrices qui vous permettront de faire facilement les calculs.

Que nous dit la science ?


La loi de diffusion thermique

Quel que soit l’objet que l’on chauffe (acier, rôti de bœuf, tarte, huile, eau, etc.), il existe une loi de diffusion thermique qui dit que « le temps nécessaire à la chaleur pour diffuser dans un aliment est égal au carré de la distance parcourue divisé par le coefficient de diffusion thermique de ce corps (on parle parfois de coefficient de diffusivité thermique).

Sous forme d’équation, ça s’écrit t = L2/D 

  • t est le temps de diffusion de la chaleur (en secondes),
  • L est la distance parcourue par la chaleur (en mètres ou centimètres, ou millimètres)
  • D est le coefficient de diffusivité thermique du corps chauffé (en m2 par seconde, ou cm2 par seconde, ou mm2 par seconde).

Donc pour faire chauffer de l’eau plus rapidement, il vaut mieux utiliser une casserole large, dans laquelle la hauteur d’eau sera moins importante.

Quand on cuit un aliment au four (entrecôte, rôti, poulet, dinde, gâteau, etc.), la chaleur se propage par le dessus et le dessous.

Dans ce cas, la distance que doit parcourir la chaleur est la moitié de son épaisseur. La loi de diffusion thermique devient donc t = L2/4D où L est l’épaisseur totale de l’aliment. 

Cette règle est valable aussi quand on cuit à la poêle ou au barbecue, à condition de retourner l’aliment régulièrement pour qu’il soit chauffé des 2 côtés.

Vous remarquerez que cette loi ne parle pas du poids de l’aliment. C’est donc bien l’épaisseur qui est importante !

Mais vous le saviez déjà ! Quand vous cuisez 3 steaks hachés dans une poêle, vous ne les cuisez pas 3 fois plus longtemps qu’un seul steak, n’est ce pas ? (à condition bien sûr de ne pas les empiler les uns sur les autres …) 

Alors la prochaine fois que votre boucher vous dira que le temps de cuisson de votre rôti c’est « un quart d’heure par livre », parlez-lui de la loi de diffusion thermique !

Et expliquez-lui (gentiment) que s’ils ont la même épaisseur, un rôti de 700g et un rôti de 2kg demandent le même temps de cuisson.

Quelles implications en cuisine ?


Adapter le temps de cuisson

Imaginons que vous ayez une recette favorite pour cuire votre poulet dominical de 1.5kg, et que vous ayez l’habitude de le cuire dans un four à 200°C pendant 1h30.

Pour Noël, vous décidez de préparer une dinde ou un chapon qui pèsent 3kg. Quelle devra être le temps de cuisson à 200°C ?

On imagine que le poulet, le chapon ou la dinde sont des sphères (des boules). La distance que devra parcourir la chaleur jusqu’au centre de la volaille est donc le rayon de la sphère.

Et comme un poulet, une dinde ou un chapon ont tous la même masse volumique (en g/m3), alors la distance que devra parcourir la chaleur est proportionnelle au poids de la sphère à cuire. Et finalement, le rapport des temps de cuisson sera également proportionnel au rapport des poids.

schéma d'une volaille dans un four

Pour le calcul, la formule est donc :

pour ceux que ça intéresse, le détail des calculs est présenté à la fin de l’article

Et il vous suffira de remplacer “Chapon” par “Dinde”, ou “Caille”, ou “Dinosaure” dans la formule pour calculer le temps de cuisson correspondant.

En chiffres, le temps de cuisson de la dinde ou du chapon sera de 1.6 fois le temps de cuisson du poulet, soit 2h20mn.

Si vous aviez utilisé le rapport des poids (la dinde ou le chapon pèsent 2 fois plus lourd que votre poulet), vous auriez cuit pendant 3h et votre dinde ou votre chapon aurait été trop cuit !

Et c’est la même chose pour des œufs à la coque ! Si vous avez l’habitude de cuire vos œufs de poule (qui pèsent environ 50g) pendant 3mn pour qu’ils soient « à la coque », alors il faudrait cuire des œufs de cane (qui pèsent environ 70g) pendant 3mn 45s, des œufs d’oie (qui pèsent environ 150g) pendant 6mn 14s, et des œufs d’autruche (qui pèsent 1kg) pendant 22mn !

Si vous aviez considéré le poids de l’œuf d’autruche (qui pèse 20 fois plus que l’œuf de poule) vous l’auriez cuit pendant 1 heure !

Adapter les quantités à la taille du récipient

Imaginons qu’on vous donne une recette pour un délicieux fondant au chocolat.

La personne qui vous l’a donnée utilise un moule à manqué de 24 cm de diamètre, et cuit son fondant dans un four à 180°C pendant 40 minutes.

Malheureusement, vous n’avez qu’un moule de 16 cm de diamètre. Alors, comment adapter les proportions à la taille de votre moule ?

Pour un fondant, le plus important est le temps de cuisson. La loi de diffusion thermique nous dit que si on veut garder le même temps de cuisson, alors il faut garder la même hauteur de l’appareil dans le moule (la chaleur devra parcourir la même distance).

Comme les deux préparations (appareils) contiennent les mêmes ingrédients, ils ont la même masse volumique. Donc finalement, le rapport entre les poids des 2 appareils sera égal au carré du rapport des deux diamètres (16/24).

Pour le calcul, la formule est donc:

pour ceux que ça intéresse, le détail des calculs est présenté à la fin de l’article

En chiffres, le poids du «  petit » gâteau sera donc égal à 0.44 fois le poids du « grand » gâteau. Il faudra donc prendre 44% des quantités de la recette initiale pour chaque ingrédient (ou multiplier toutes les quantités par 0.44).

Si vous aviez fait le rapport entre les diamètres des 2 moules (16/24) vous auriez pris 66%des quantités initiales. Vous auriez eu trop d’appareil, et avec une hauteur plus grande (précisément 1.5 fois plus grande).

Et donc soit votre moule n’aurait pas pu contenir tout l’appareil, soit le fondant n’aurait pas été assez cuit.Le gigot de 11 heures ou la cuisson à basse température

Le gigot de 11 heures ou la cuisson à basse température

Quand on cuit une viande à basse température, on cherche à obtenir une température à cœur de 60°C, qui permet la dissolution du collagène pour attendrir la viande, sans perdre d’eau.

Si on met un gigot d’agneau qui fait environ 16 cm d’épaisseur dans un four à 60°C (ou dans un bac à cuisson sous-vide avec une eau à 60°C), il faudra environ 11h pour que le centre du gigot soit à 60°C.

Il suffira ensuite de le faire revenir quelques minutes dans une poêle ou sous le grill – pour lui donner un bon goût de grillé à l’extérieur- et déguster un gigot ultra fondant et goûteux !

pour les calculs, on considère que le coefficient de diffusion thermique du gigot est le même que celui de l’eau, soit 1.5 x 10-3 cm2 par seconde.

Certaines recettes indiquent des temps de cuisson plus court (souvent 4h), parce que la température du four recommandée est supérieure (souvent 80°C) et que le gigot est d’abord saisi à la poêle pendant 15 à 20 mn, ce qui augmente la température à l’intérieur du gigot.

Mais dans ce cas, la partie extérieure du gigot sera plus cuite et plus sèche. Si vous avez le temps, préférez une cuisson plus longue à plus basse température !

Les références

Les documents suivants m’ont aidé à préparer cet article. Que leurs auteurs en soient remerciés

  1. Wikipedia: diffusivité thermique
  2. Michael Brenner, Harvard. voir la vidéo
  3. Vidéo de démonstration d’une application développée par le MIT (Massachusetts Institute of Technology) pour modéliser la cuisson de la viande voir la vidéo

Détails des calculs

Insert du 11 avril 2018 : il y avait une erreur dans la formule du volume de nos gâteaux. Bravo et merci à G. Michael pour sa vigilance. Heureusement, pas d’incidence sur vos calculs de proportionnalité !