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

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

de sorte que l'énergie cinétique de l'air dans le four n'est que d'environ 477366 = 1,3 fois plus élevée à 400 F qu'à 200. Pour des cas simples, comme le temps nécessaire à l'évaporation d'une casserole d'eau, 1,3x est probablement assez proche de la droite, mais comme on l'a souligné ci-dessus, il y a toute une série d'autres variables qui entrent en jeu avec de vrais aliments.

Donc …

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

400 Farenheit = 477,594 Kelvin

477,594 x 30 minutes = 14327,82 HeatPoints

450 F = 505,372 K

14327,82 HP 505,372 K = 28,35 ou 28 minutes 21 secondes

Beaucoup de “choses” se produisent dans la préparation d'un plat particulier. Ces processus physiques et chimiques (même biologiques) nécessitent une certaine plage optimale de température (et d'humidité) et prennent un certain temps pour s'accomplir.

Par exemple, lorsque vous faites cuire du pain, la levure contenue dans la pâte reste vivante jusqu'à ce que la température monte suffisamment pour la tuer. Elle continue à produire du gaz lorsque la chaleur commence à faire prendre la pâte. La pâte doit durcir juste au moment où les bulles sont à leur plus grande taille pour un pain moelleux. Si la production de gaz atteint son maximum avant que la température ne 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 dur, je peux le faire cuire pendant 12 heures à basse température et à forte humidité pour l'attendrir (et peut-être dans un liquide de braisage pour ajouter de la saveur). Ensuite, je peux la faire cuire pendant deux minutes à très haute température pour faire dorer la surface sans augmenter la température générale, afin que l'intérieur reste saignant. En général, quand on fait cuire de la viande à sec, on veut souvent que l'intérieur atteigne une certaine température, sans que l'extérieur ne sèche trop. Il s'agit donc d'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 alors vous perdez beaucoup d'humidité. Vous pouvez monter jusqu'à 500 et espérer que l'intérieur chauffe plus vite, mais le temps que l'intérieur soit prêt, la viande à l'extérieur devient bien trop chaude et commence peut-être même à noircir. Quelque part entre les deux, l'intérieur est bien fait, l'extérieur est juste un peu bruni et croustillant.

Si vous faites cuire des graines comme du riz ou des haricots, il faut un certain temps pour que les graines absorbent l'eau et deviennent assez molles pour être mangées, et cela se produit plus rapidement si la température est élevée. Lorsque vous cuisinez 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 intuition éduquée) pour permettre aux différents processus chimiques et physiques de se produire dans les conditions qui produisent la meilleure saveur et texture.

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 elle est très non linéaire. Même si vous teniez compte du fait que la température est mesurée sur une échelle de rapport, et non d'intervalle où le zéro réel est à 0 Kelvin, cela ne vous aidera pas du tout.

Température interne

Considérez d'abord la partie la plus facile du processus : la relation entre la température interne de l'aliment et la cuisson de l'aliment. La cuisson des aliments à la chaleur attend certains changements thermodynamiques, par exemple dans le cas de la viande, on attend que les protéines se dénaturent. Cela signifie que vous commencez avec la molécule de protéine plutôt frisée, et après qu'elle ait subi suffisamment de mouvement brownien, elle se défait un peu, perdant certaines des liaisons les plus faibles entre les atomes. La probabilité qu'une molécule soit dénaturée après un temps constant, disons 1 seconde, devrait suivre approximativement une distribution gaussienne, en fonction de la température de l'aliment (température plus élevée - la molécule tremble et bouge plus, et se heurte davantage à d'autres molécules, ce qui fait rompre les faibles liaisons ternaires et quaternaires) : Selon le théorème de la limite centrale , sur les millions de molécules présentes dans votre nourriture, la distribution ci-dessus vous indique également quel pourcentage d'entre elles sera converti à l'état cuit après une seconde. Cela 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 le sucre très longtemps à des températures plus basses, il caramélisera également . En effet, si une molécule sur dix mille est caramélisée par seconde pendant suffisamment de secondes, c'est tout le morceau de sucre qui est caramélisé. D'autre part, la température ambiante est si basse que seule une molécule sur un milliard se transformera en sucre stocké à température ambiante et il faudra attendre des siècles pour que tout le sucre se caramélise. C'est parce que vous êtes à un point presque plat à l'extrême gauche de la courbe.

Ainsi, le temps et ["internal food temperature"] sont reliés de manière très non linéaire. Vous pourriez théoriquement faire quelques prédictions, si vous connaissiez les paramètres mu et sigma de la courbe gaussienne ; cependant, ils changeront en fonction de l'aliment et du processus que vous souhaitez voir se produire. La dénaturation des protéines illustrée ci-dessus est un de ces processus, la caramélisation en est un autre, mais régi par la même relation générale. C'est le cas de la plupart d'entre elles. (Une exception serait la fusion de substances cristallines comme le beurre de cacao, qui ont un point de fusion bien défini).

Le calcul réel pourrait se dérouler comme suit : à 56 degrés Celsius, il faut 1 seconde pour cuire un steak (techniquement, pour qu'au moins 99% de la myosine qu'il contient soit dénaturée). A 55°C, cela peut prendre une demi-minute, à 54°C, 3 minutes, à 50°C, 15 minutes, et ainsi de suite. J'utilise des nombres aléatoires ici, vous pouvez trouver les vrais chiffres pour la viande si vous cherchez des courbes sous vide, je doute qu'il y ait des sources facilement accessibles pour d'autres procédés comme la caramélisation ou la gélification de l'amidon. Le fait est qu'il y a une dépendance, mais vous ne pouvez pas la prédire intuitivement, parce qu'elle s'écarte beaucoup d'une relation linéaire, et la plupart des gens ne peuvent prédire qu'intuitivement les 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, elles ne vous aident pas beaucoup, et elles n'ont pas de réglages de température de toute façon. Ce que vous avez, c'est une source de chaleur, comme une cuisinière, un four ou un feu ouvert, et vous voulez transférer de la chaleur aux aliments. La chaleur est transférée par convection, conduction et rayonnement à la surface des aliments, et se propage 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 de l'aliment à 100 °C, l'intérieur est beaucoup plus froid.

Et combien de temps faut-il pour chauffer l'intérieur de l'aliment ? Eh bien, cela dépend principalement de la géométrie de votre nourriture et de sa composition chimique. Ce qui explique pourquoi les recettes qui vous disent de faire cuire les aliments pendant un temps donné par poids (par exemple, “faites rôtir la viande pendant 10 minutes par 250 g”) sont si mauvaises. Selon la forme de votre viande, elle sera beaucoup plus longue ou plus courte que cela. D'autres facteurs, par exemple le fait de traiter une viande âgée de haute qualité avec des parois cellulaires serrées et une faible teneur en eau par opposition à la viande PSE avec sa teneur en eau plus élevée, modifieront également le temps nécessaire.

La formule réelle pour calculer le temps nécessaire pour rôtir la viande à une température donnée est décrite par ces équations différentielles :

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, je suis heureux de ne pas avoir à le faire, d'autres procédés de cuisson comme la caramélisation ou le Maillard (le procédé qui crée les croûtes) auront un système d'équations différent, tout aussi compliqué.

Changements indésirables

Il y a parfois des procédés de cuisson que l'on ne veut pas voir se produire. C'est le cas, par exemple, des aliments qui se brûlent. Un autre exemple typique est la viande. Elle est composée, en gros, de deux types de protéines, l'actine et la myosine. Elles se dénaturent à des températures différentes - chacune d'entre elles a sa propre courbe, et celle de l'actine est décalée vers la droite. Lorsque la myosine se dénature, la viande est ["medium"], molle et juteuse. Lorsque l'actine se dénature également, la viande est ["well done"], ou dure et sèche. La plupart des gens essaient de dénaturer la myosine, mais sans changer l'actine.

Il y a aussi d'autres changements non désirés, comme brûler la nourriture ou chauffer l'huile au point de la décomposer. Vous voulez donc généralement faire chauffer vos aliments, mais il y a souvent une limite que vous ne voulez pas atteindre.

En pratique

En pratique, vous devez juste vivre en sachant qu'en abaissant la température, vos aliments mettront plus de temps à cuire. Si vous la faites plus chaude, elle prendra moins de temps, mais vous risquez d'atteindre une température non désirée. Vous laissez également moins de temps aux saveurs pour se développer, ce qui est important dans certains cas (par exemple les ragoûts) mais pas dans d'autres (par exemple les crêpes).

Toute tentative d'obtenir un peu plus de précision que ce qui précède n'est pas pratique. Les relations réelles sont beaucoup trop compliquées. Il est théoriquement possible d'ajuster une approximation polynomiale dont les valeurs sont beaucoup plus faciles à calculer (je pense que Douglas Baldwin l'avait fait une fois pour une coupe de viande spécifique), mais comme vous ne connaissez pas les paramètres spécifiques à utiliser pour chaque aliment, ce n'est pas une proposition pratique même si vous gardez une calculatrice dans votre cuisine.

Le résultat : ne pas cuire à temps.

Il n'est pas possible de calculer de manière fiable quand un aliment sera cuit à une température donnée. Si l'auteur d'une recette vous donne une approximation, celle-ci sera assez imprécise, car elle dépendra de la forme de vos aliments, du matériau et de l'épaisseur de votre casserole, des écarts de température de votre four, etc. Vous ne pouvez donc même pas dire quelque chose comme “Je sais qu'il faut 30 min à 300 Fahrenheit, je veux savoir combien de temps il faut à 350 Fahrenheit”. Cela ne prend que 30 min dans des conditions très particulières, que vous reproduisez peut-être sans le savoir à chaque fois que vous rôtissez, en utilisant le même four, la même poêle et de la viande provenant 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 la sortir, et bien que le temps soit plutôt inutile pour cette décision, il y a beaucoup d'autres signes, bien meilleurs, qui le justifient. Un thermomètre est la méthode la plus simple, et l'expérience vous apprendra à reconnaître la cuisson parfaite même sans thermomètre, à l'odeur et aux indices visibles comme la couleur, la texture, la quantité de vapeur, etc.

Michael de Herbivoracious a souligné que le fait de doubler la température ne double pas la chaleur. C'est une partie du problème, mais vous pouvez corriger cela, et vous n'obtiendrez toujours pas de nourriture correctement cuite.

kiamlaluno a souligné que vous brûlerez l'extérieur avant de cuire l'intérieur, ce qui, je pense, est plus pertinent pour vous. La raison en est que la chaleur met un certain temps à atteindre l'intérieur de la nourriture. Si vous deviez avoir une sorte de four théorique qui pourrait chauffer tous vos aliments exactement à la même vitesse, alors la cuisson à une température plus élevée pendant une période plus courte vous donnerait les résultats que vous recherchez. Malheureusement, un tel appareil n'existe pas. Le transfert de chaleur est décrit par la loi de Newton sur le refroidissement (dQdt = -h-AΔT)

Passer à une température plus élevée (et cuire moins longtemps) a pour effet général de brûler l'extérieur de la viande, et de faire en sorte que l'intérieur ne soit pas parfaitement cuit. Une cuisson plus longue 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 le simple fait de cuire moins n'est pas la seule chose à faire ; il y a autre chose qui doit être corrigée, ou quelque chose qui doit être fait et qui n'était pas nécessaire si vous aviez cuit à une température plus basse.

Voici la question :

En parlant 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, n'est-ce pas ?

Pour montrer que les deux sont différents, il suffit d'un seul contre-exemple.

Considérons l'ébullition d'un oeuf. Si vous faites bouillir l'œuf à 105 Fahrenheit (40 Celsius) pendant une période prolongée, ni le jaune ni le blanc d'œuf ne se figeront.

Si vous le faites cuire à, disons 160 Fahrenheit (70 Celsius), vous obtiendrez finalement un œuf à la coque.

Le blanc et le jaune d'œuf 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 tout simplement pas activée à des températures plus basses.

plus simplement, si vous faites cuire quelque chose à 400 degrés, il cuira plus vite à l'extérieur, donc il sera trop cuit à l'extérieur et pas assez à l'intérieur ; si vous faites cuire à une température plus basse, il cuira plus uniformément et si vous amenez l'objet que vous faites cuire (s'il s'agissait de viande ou de quelque chose de froid) à température ambiante avant de le faire cuire, il cuira plus uniformément et plus rapidement aussi.