Pourquoi les boulangers pétrissent-ils avec de l'eau glacée en été ?
― La température de l'eau se calcule « à rebours » depuis la température ambiante
Dans les boulangeries, on utilise de l'eau avec des glaçons en été, et de l'eau tiède en hiver. Ce n'est pas la température de l'eau qui compte. Le but est que la pâte, une fois pétrie, soit toujours à la même température, quelle que soit la saison. Pour cela, l'artisan calcule à rebours la température de l'eau à partir de la température ambiante et de celle de la farine.
Un matin d'été, encore sombre, dans la cuisine d'une boulangerie. L'artisan mesure de l'eau dans un bol, puis y ajoute des glaçons de la machine à glace, à pleines poignées.
Une fois le pétrissage terminé, il plonge un thermomètre dans la pâte, regarde l'affichage et acquiesce. Il note le chiffre dans son carnet, puis emporte la pâte pour la laisser reposer.
En hiver, le même artisan ajoute cette fois de l'eau chaude puisée dans une bouilloire. Il fait exactement l'inverse selon la saison, et pourtant le chiffre sur le thermomètre est presque identique à celui de l'été.
Il n'y a que deux raisons
La levure qui fait lever la pâte est un être vivant. Sa vitesse de travail change beaucoup pour quelques degrés d'écart. Si la température de la pâte varie, la façon dont elle lève et son goût changent chaque jour.
La température de la pâte résulte de la « somme » de la farine, de l'eau et de la chaleur du pétrissage. Ni la température de la farine ni celle de la pièce ne peuvent changer rapidement. Le seul bouton qu'on peut tourner librement, c'est l'eau.
En somme, l'eau glacée est un outil qui annule à l'avance par le froid de l'eau ce que la chaleur de l'été fait monter. Voyons cela point par point.
La levure travaille tout à fait différemment selon la température
Le pain lève parce que la levure présente dans la pâte décompose les sucres et libère du dioxyde de carbone. Cette activité s'accélère quand la température monte. Pour de nombreuses réactions chimiques du vivant, on estime que la vitesse double environ tous les 10 °C.
On pourrait croire que « plus vite, c'est mieux », mais ce n'est pas le cas. Dans la pâte, en même temps qu'elle lève, les précurseurs du goût et de l'arôme se forment lentement. Si la température est trop élevée, seule la levée avance plus vite. La pâte s'étire jusqu'à sa limite avant que l'arôme n'ait eu le temps de se développer, ce qui donne une odeur acide ou fait retomber la pâte à la cuisson.
À l'inverse, si la température est trop basse, la pâte ne lève pas, même après des heures d'attente. C'est pourquoi la plupart des pains ont une température de référence juste après le pétrissage. On l'appelle la « température de fin de pétrissage », et pour le pain de mie par exemple, on vise souvent entre 26 et 28 °C.
C'est pour vérifier ce seul point que l'artisan plante son thermomètre dans la pâte. Si cette température de fin de pétrissage est toujours la même, le temps de fermentation qui suit reste lui aussi quasiment identique chaque jour. Uniformiser la température, c'est le raccourci pour uniformiser le goût.
Le seul ingrédient dont on peut facilement changer la température, c'est l'eau
Alors, qu'est-ce qui détermine la température de fin de pétrissage ? Plusieurs éléments à des températures différentes entrent dans la pâte.
- La farine : stockée en sac dans la cuisine, elle est quasiment à la température ambiante.
- Le bol et l'air environnant : pendant le pétrissage, ils échangent de la chaleur avec la pâte.
- La chaleur du pétrissage : une partie de la force utilisée pour étirer la pâte des centaines de fois se transforme en chaleur. Avec un pétrin mécanique, on estime une hausse de quelques degrés à une dizaine de degrés.
- L'eau : le seul ingrédient qu'on peut amener à la température voulue, avec des glaçons ou de l'eau chaude.
Si la cuisine est à 30 °C en été, la farine et le bol sont aussi à 30 °C. En y ajoutant la chaleur du pétrissage, la pâte dépasse nettement 30 °C si on ne fait rien. Pour revenir à l'objectif de 27 °C, il n'y a pas d'autre solution que de rendre l'eau très froide. Essayez de faire varier la température ambiante avec le curseur de la figure 1.
La figure 1 montre que, chaque fois que la température ambiante augmente de 1 °C, l'eau doit être refroidie de 2 °C. C'est parce qu'on annule deux facteurs (la farine et l'air ambiant) avec un seul : l'eau. Au-delà de 32 °C de température ambiante, la température d'eau calculée devient négative. C'est pour cette raison qu'en plein été, certains artisans mettent même la farine au réfrigérateur.
La chaleur nécessaire pour élever d'1 °C un même gramme de matière serait plus de deux fois supérieure pour l'eau que pour la farine de blé. C'est pourquoi l'eau, même en quantité moindre que la farine, peut tirer fermement la température de toute la pâte. L'eau est un bouton de réglage remarquablement efficace.
L'ampleur de la hausse due à la chaleur du pétrissage varie selon le type de machine, le temps de pétrissage et la quantité de pâte. L'artisan note donc chaque jour la température de fin de pétrissage. À partir de l'écart avec ses prévisions, il détermine « l'amplitude de hausse » propre à sa cuisine. C'est ce chiffre qu'il notait dans son carnet, dans la scène du début.
En résumé
Si les boulangers utilisent de l'eau glacée en été, ce n'est pas parce qu'ils veulent refroidir l'eau. C'est parce qu'ils veulent que la pâte, une fois pétrie, soit toujours à la même température. Comme on ne peut changer ni la farine ni la température ambiante, c'est par la température de l'eau, seule variable ajustable, qu'on annule globalement les écarts dus aux saisons.
Ce que l'artisan ajuste, ce n'est pas la température de l'eau.
C'est la température de la pâte une fois pétrie.
Le mécanisme même de la levée du pain est présenté en détail dans « Pourquoi le pain lève-t-il ? », et la transformation de la force de pétrissage en chaleur dans « Pourquoi se frotter les mains au chaud ? ». Sur le fait que la glace absorbe de la chaleur « en fondant », voir aussi « Pourquoi la glace refroidit-elle bien mieux que l'eau à 0 °C ? ».
- Préparez 100 grammes de farine de blé et 70 grammes d'eau, et mesurez la température de chacun avec un thermomètre de cuisine.
- Avec la formule de « la température après mélange » du menu déroulant ci-dessous, prévoyez par écrit la température après mélange.
- Mélangez rapidement pendant environ une minute dans un bol, puis mesurez immédiatement la température au centre de la pâte et comparez à votre prévision. Pétrissez encore 5 minutes, puis mesurez à nouveau.
La température après pétrissage devrait être légèrement plus élevée. Cette hausse, c'est la « chaleur de pétrissage » de vos mains. Ne consommez pas la farine crue.
Pour en savoir plus ― vocabulaire, formules, liens avec les manuelsDu niveau collège au niveau universitaire spécialisé, le niveau de chaque notion est précisé
- CollègeNiveau du programme de sciences au collège
- LycéeNiveau des matières « Physique de base » et « Biologie de base » au lycée
- Lycée+Approfondissement du lycée, ou contenu traité en encadré dans les manuels
- UniversitéContenu non vu au lycée, relevant de matières universitaires spécialisées (thermodynamique, génie alimentaire, microbiologie)
- RechercheSujet qui n'est pas encore enseigné comme « établi » même à l'université, et que les chercheurs étudient actuellement
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Température de fin de pétrissage : la température de la pâte juste après le pétrissage. C'est l'un des repères les plus importants en boulangerie.
- Eau de coulage : l'eau ajoutée à la pâte. C'est en ajustant sa température qu'on règle la température de fin de pétrissage.
- Chaleur spécifique (ou capacité thermique massique) : la quantité de chaleur nécessaire pour élever d'1 °C la température d'1 gramme de matière. L'eau est connue pour avoir une valeur particulièrement élevée parmi les matières courantes.
CollègeLycéeVérification par le calcul : à quelle température faut-il l'eau de coulage en plein été et en plein hiver ?
Il existe une formule largement utilisée sur le terrain, en boulangerie, pour déterminer la température de l'eau de coulage. Calculons-la pour une cuisine en plein été et en plein hiver.
| En notation symbolique | T_eau = 3 × (T_objectif − ΔT) − (T_air + T_farine) |
| En mots | Température de l'eau = 3 × (objectif de fin de pétrissage − hausse due à la chaleur du pétrissage) − température ambiante − température de la farine |
| D'où vient cette formule | C'est une formule empirique, résolue pour l'eau, basée sur l'idée que « la moyenne des trois températures de l'eau, de la farine et de l'environnement (air ambiant) donne la température de la pâte avant pétrissage ». C'est une simplification, facile à utiliser sur le terrain, de l'équilibre des échanges de chaleur (la conservation de la quantité de chaleur). |
| Objectif de fin de pétrissage | 27 °C |
| Hausse due à la chaleur du pétrissage mécanique (exemple) | 6 °C |
| Cuisine en plein été (air et farine) | 30 °C |
| Cuisine en plein hiver (air, farine) | air 15 °C, farine 12 °C |
| Chaleur spécifique de l'eau | environ 4,2 J/(g·°C) |
| Chaleur spécifique de la farine de blé | estimée à environ 1,7 J/(g·°C) |
| Température requise avant pétrissage | 27 − 6 = 21 °C |
| Multiplier par 3 | 21 × 3 = 63 |
| Été : somme air + farine | 30 + 30 = 60 |
| Eau de coulage en été | 63 − 60 = 3 °C |
| Hiver : somme air + farine | 15 + 12 = 27 |
| Eau de coulage en hiver | 63 − 27 = 36 °C |
| Chaleur contenue par 70 g d'eau pour 1 °C | 70 × 4,2 = 294 J |
| Chaleur contenue par 100 g de farine pour 1 °C | 100 × 1,7 = 170 J |
| Combien de fois l'eau peut-elle tirer la température par rapport à la farine | 294 ÷ 170 ≈ 1,7 fois |
Pour obtenir la même pâte à 27 °C, il faut de l'eau à 3 °C en été et de l'eau tiède à 36 °C en hiver. La température de l'eau varie de plus de 30 °C selon la saison. Cet ajustement fonctionne parce que l'eau, bien que moins abondante que la farine, peut tirer la température environ 1,7 fois plus fortement que celle-ci.
LycéeLycée+Le véritable équilibre thermique, et le sens du « fois 3 »
LycéeQuand on mélange des matières à des températures différentes, la chaleur perdue par le côté chaud est égale à la chaleur gagnée par le côté froid. C'est ce qu'on appelle la conservation de la quantité de chaleur. Avec seulement de l'eau et de la farine, on a : « masse de l'eau × chaleur spécifique de l'eau × (température de l'eau − température du mélange) = masse de la farine × chaleur spécifique de la farine × (température du mélange − température de la farine) ». La température du mélange est une moyenne pondérée par la capacité thermique (masse × chaleur spécifique).
Lycée+La formule utilisée sur le terrain donne le même poids aux trois éléments, en comptant le bol et l'air ambiant comme un facteur supplémentaire. Le véritable poids diffère entre la farine et l'eau, donc ce n'est pas une formule rigoureusement théorique. On pense qu'elle reste utilisée parce que l'écart dû au rapprochement progressif de la pâte vers la température ambiante pendant le pétrissage est absorbé, jour après jour, dans la « valeur de hausse » enregistrée. C'est une formule qui privilégie la possibilité de corriger chaque jour avec la même méthode plutôt que la précision.
UniversitéLe travail du pétrissage et la vitesse de fermentation
La chaleur du pétrissage provient du travail effectué par le pétrin sur la pâte, converti en chaleur par friction interne. En génie alimentaire, on gère parfois l'état de la pâte à partir de la quantité de travail apportée pendant le pétrissage. Par ailleurs, la façon dont la vitesse de fermentation varie avec la température s'exprime par l'équation d'Arrhenius, qui relie la vitesse d'une réaction chimique à la température, ou par le coefficient de température (Q10), qui exprime le rapport des vitesses pour 10 °C d'écart. C'est en raison de cette dépendance exponentielle qu'un simple écart de 1 à 2 °C sur la température de fin de pétrissage modifie visiblement le temps de fermentation.
📖 Pour la dérivation des formules et pour aller plus loin : Équation d'Arrhenius (Wikipédia japonais) / Capacité thermique (Wikipédia japonais)
RechercheCe qui n'est pas encore clairement établi
- Peut-on prévoir à l'avance, précisément, la chaleur du pétrissage ? La façon dont la chaleur apparaît varie fortement selon l'humidité de la pâte, le type de farine et la méthode de pétrissage. Des recherches se poursuivent pour prévoir la hausse de température de la pâte à partir de la consommation électrique de la machine.
- Pourquoi une fermentation longue à basse température améliore-t-elle l'arôme ? La méthode consistant à faire fermenter une nuit au réfrigérateur est appréciée. On ne sait pas encore précisément quels composés aromatiques augmentent par quelles réactions.
- Dans quelle mesure la réponse de la levure à la température varie-t-elle selon les souches ? On sélectionne des levures aux propriétés différentes, par exemple résistantes au froid pour une pâte réfrigérée. L'origine génétique de ces différences est encore en cours d'étude.
Autrement dit, le contenu de cet article n'est lui aussi qu'« une explication dans la limite de ce qu'on sait aujourd'hui ». Les formules utilisées sur le terrain sont nées de l'expérience avant la science, et la théorie les a rattrapées après coup.
Liens avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Où dans cet article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences (transmission de la chaleur, conversion de l'énergie) | Transformation de la force de pétrissage en chaleur, mélange des températures de la farine et de l'eau |
| Lycée | Physique de base (conservation de la quantité de chaleur, chaleur spécifique), Biologie de base (enzymes et respiration) | Formule d'équilibre thermique, activité de la levure et température |
| Lycée+ | Physique (moyenne pondérée par la capacité thermique) | Le fait que la formule du « fois 3 » utilisée sur le terrain est une simplification |
| Université | Thermodynamique, génie alimentaire, microbiologie | Travail du pétrissage et hausse de température, équation d'Arrhenius et coefficient de température |
| Recherche | Science de la boulangerie, science de la fermentation | Prévision de la chaleur du pétrissage, arôme de la fermentation à froid, différences entre souches de levure |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Pourquoi on change la température de l'eau selon la saison quand on fait son pain à la maison |
- Koji Taketani, « Nouvelles connaissances de base en boulangerie » (新しい製パン基礎知識), Pan News Sha (パンニュース社)
- Seiichi Yoshino, « La science des « tours de main » du pain » (パン「こつ」の科学), Shibata Shoten (柴田書店)
- Observatoire astronomique national du Japon (éd.), « Rika Nenpyō » (理科年表), Maruzen Publishing (丸善出版) (chaleur spécifique de l'eau)
- Chaleur spécifique massique (Wikipédia japonais)
- Fermentation (Wikipédia japonais)
※ Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Les valeurs indiquées sont des repères et des approximations destinés à faciliter la compréhension du mécanisme. La température de fin de pétrissage et l'amplitude de la hausse varient selon le type de pain, la machine et la recette.