Pour moi, l’incarnation de l’alchimie sur la cuisinière est la fabrication de caramel à partir de sucre de table. Vous commencez avec du saccharose raffiné, une pure douceur cristalline, vous le mettez dans une casserole tout seul, et vous allumez le feu. Lorsque le sucre dépasse 320°F/160°C, les cristaux solides commencent à fondre ensemble pour former un sirop incolore. Puis, 10 ou 20 degrés de plus, le sirop commence à devenir brun, émet un arôme riche et alléchant, et ajoute de l’acide, du salé et de l’amer à son goût sucré d’origine.
C’est la magie de la cuisson qui est à l’avant-plan : à partir d’une molécule inodore, incolore et simplement sucrée, la chaleur crée des centaines de molécules différentes, certaines aromatiques, d’autres savoureuses et d’autres encore colorées.
Comment la chaleur transforme-t-elle le sucre en caramel ? La chaleur est une sorte d’énergie qui fait bouger plus rapidement les atomes et les molécules. Dans le sucre de table à température ambiante, les molécules de saccharose sont agitées mais restent sur place, maintenues immobiles par les forces d’attraction de leurs voisines. Au fur et à mesure que le sucre se réchauffe dans la casserole, ses molécules deviennent de plus en plus agitées, au point que leur agitation dépasse les forces d’attraction et qu’elles peuvent sauter d’un groupe de voisins à un autre. Les cristaux solides deviennent ainsi un liquide fluide. Puis, alors que la température des molécules de sucre continue d’augmenter, la force de leur agitation et de leurs sauts devient plus forte que les forces qui maintiennent leurs propres atomes ensemble. Les molécules se brisent en fragments, et les fragments claquent les uns sur les autres assez fort pour former de nouvelles molécules.
C’est ce que je pense depuis de nombreuses années, ainsi que la plupart des cuisiniers et des confiseurs et des chimistes des glucides : la chaleur fait fondre le sucre, puis commence à le briser et à créer le délicieux mélange que nous appelons caramel.
Et nous avons tous eu tort.
Il s’avère que, à proprement parler, le sucre ne fond pas vraiment. Et il peut caraméliser alors qu’il est encore solide. C’est ce qu’ont prouvé la chimiste Shelly Schmidt et ses collègues de l’université de l’Illinois dans des études publiées l’an dernier.
C’est consternant de penser que tant de gens ont pu se tromper pendant si longtemps sur un ingrédient et un procédé aussi basiques ! Mais c’est aussi une rare occasion de repenser les possibilités du basique. Voici une assiette de possibilités ; faites défiler pour en savoir plus.
Le groupe du professeur Schmidt a fait sa découverte en essayant de clouer le point de fusion précis du saccharose. Les chiffres rapportés dans la littérature technique varient considérablement, et on ne savait pas pourquoi.
Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle elle passe de l’état solide à l’état liquide tout en conservant son identité chimique. Lorsque la glace solide se transforme en eau liquide, par exemple, les molécules de H2O se déplacent assez rapidement pour échapper aux forces d’attraction de leurs voisines, mais elles sont toujours H2O. Et peu importe la vitesse à laquelle la substance se réchauffe : le point de fusion reste le même. La glace fond à 32°F/0°C. Toujours.
Après une analyse minutieuse, le professeur Schmidt a découvert que chaque fois que le sucre se réchauffe suffisamment pour passer de l’état solide à l’état liquide, certaines de ses molécules se brisent également. Le saccharose n’a donc pas de véritable point de fusion. Au lieu de cela, il a une plage de températures dans laquelle ses molécules sont suffisamment énergiques pour se détacher de leurs voisines, et une plage dans laquelle les molécules se séparent et en forment de nouvelles. Et ces deux plages se chevauchent. Lorsque le sucre est suffisamment chaud pour se liquéfier, il se décompose également et se transforme en caramel. Mais il commence à se décomposer avant même de se liquéfier. Et plus le sucre se décompose alors qu’il est encore solide, plus la température à laquelle il se liquéfie est basse.
Lorsque nous faisons du caramel debout à la cuisinière, nous utilisons une chaleur élevée pour liquéfier puis faire brunir le sucre en quelques minutes, et la température de liquéfaction peut atteindre plus de 380°F/190°C. Mais le groupe du professeur Schmidt a constaté que lorsqu’il augmentait lentement la chaleur, pendant une heure, de manière à ce qu’une dégradation chimique importante ait lieu avant que la structure solide ne cède, le sucre se liquéfiait à 290°F/145°C.
J’ai réalisé les sucres caramélisés sur ces photos en mettant des cristaux et des cubes dans mon four à gaz à environ 250°F/125°C, en les protégeant avec une feuille d’aluminium au-dessus et en dessous pour éviter les extrêmes de température de l’élément chauffant à cycle, et en les laissant là toute la nuit et plus longtemps. Dans les gros cristaux de sucre, que j’ai achetés dans un marché chinois, il est clair que la décomposition et la caramélisation sont plus rapides au centre. Cela peut s’expliquer par le fait que le centre est l’endroit où les impuretés se concentrent au fur et à mesure de la fabrication des cristaux, et que les impuretés donnent ensuite le coup d’envoi du processus de dégradation.
Les fabricants de caramel savent depuis longtemps que, comme c’est le cas dans la plupart des types de cuisson, la clé de la caramélisation est la combinaison de la température de cuisson et du temps de cuisson. Mais les températures ont généralement été très élevées, les temps mesurés en minutes. Nous savons maintenant que l’on peut caraméliser à basse et très lente température et obtenir quelque chose de différent. La dégradation du sucre se produit même à des températures de stockage ambiantes, bien qu’il faille des mois pour que la décoloration et le changement de saveur deviennent perceptibles. Pour un fabricant, il s’agit d’une détérioration indésirable. Mais pour un cuisinier à la recherche d’ingrédients intéressants, il pourrait s’agir d’un vieillissement souhaitable.
Dans le prolongement de ses premiers rapports scientifiques, le professeur Schmidt a écrit dans Manufacturing Confectioner que
d’un point de vue pratique, la caramélisation peut être considérée comme le brunissement du saccharose par application de chaleur pendant un certain temps. Ainsi, il peut être possible de mieux contrôler la réaction de caramélisation en identifiant les conditions temps-température qui optimisent la production de composés aromatiques de caramel souhaitables, tout en minimisant les indésirables. Les fabricants de confiseries et les artisans du sucre, armés de ces nouvelles connaissances scientifiques, pourraient être en mesure de pousser leur métier dans des directions imprévisibles.
Par exemple : sucre vieilli, sucre torréfié, cristaux au centre du caramel. Que la poussée commence !
Schmidt, S.J. Exploration du diagramme d’état sucrose-eau. Manufacturing Confectioner, janvier 2012, 79-89.
Lee, J. W. et al. Investigation of the heating rate dependency associated with the loss of crystalline structure in sucrose, glucose, and fructose using a thermal analysis approach (Part I). J Agric. Food Chemistry 2011, 59 : 684-701.
Lee, J. W. et al. Investigation de la décomposition thermique comme processus cinétique à l’origine de la perte de structure cristalline dans le saccharose à l’aide d’une approche d’analyse chimique (partie II). J. Agric. Food Chemistry 2011, 59 : 702-12.