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Ou y a-t-il le plus de chaleur dans un four ? Et comment réussir la cuisson de votre quiche.



Vous êtes-vous déjà posé la question de savoir où il y a le plus de chaleur dans votre four ? En haut, en bas, au milieu ?

C’est en cherchant à maîtriser la cuisson des quiches que je me suis posé la question, et que j’ai trouvé la réponse. J’espère que cet article vous aidera mieux utiliser votre four pour réussir la cuisson de vos tartes, quiches et gratins.

La version courte
Contrairement à ce que beaucoup de gens pensent, ce n’est pas l’air chaud du four qui transmet le plus d’énergie. La preuve : quand vous mettez votre main dans un four préchauffé à 200°C, vous ne vous brûlez pas, car l’air transmet mal l’énergie (c’est même un isolant dans les doubles vitrages).

La principale source de chaleur dans un four, c’est le rayonnement de ses parois.

Les parois emmagasinent de la chaleur pendant le préchauffage, et la transmettent par rayonnement au plat ou à la surface du gratin ou du rôti.

D’où l’importance de préchauffer le four très longtemps, pour que les parois aient le temps d’emmagasiner beaucoup de chaleur.

La position dans le four est très importante : en bas, le fond de tarte cuira plus et plus vite, en haut le gruyère des lasagnes gratinera plus et plus vite.

C’est grâce à une recette publiée par Valérie sur son blog C'est ma fournée que j’ai étudié le fonctionnement du four, et que je réussis (enfin) désormais la cuisson de mes quiches.

Valérie recommande de cuire la quiche à 160°C en chaleur tournante, sur le gradin du bas pendant 1h10. Vous verrez, c’est parfait pour une pâte croustillante et un appareil qui reste moelleux ! C'est un peu long, mais votre patience sera récompensée !

Que nous dit la science ?
Quand on cuit des aliments par la chaleur, on transfère de l’énergie d’un élément chaud (flamme, grill, poêle, casserole, etc.) vers l’aliment à cuire.

Il existe 3 modes de transfert de chaleur (on parle de transfert thermique) : la conduction, la convection et le rayonnement. Ces trois modes interviennent dans la cuisson d’une quiche au four.




La conduction :
c’est le transfert direct d’énergie d’un élément chaud vers un élément froid. C’est ce qui se passe quand on pose un steak dans une poêle chaude, quand on laisse la louche dans la soupière, ou quand le plat à tarte chauffe et transfère son énergie à la pâte.

C’est aussi ce qui arrive quand on marche pied nu sur un carrelage froid : la chaleur de nos pieds est transmise directement au carrelage, et on a froid aux pieds.

La convection :
c’est le transfert d’énergie par le mouvement de fluides comme l’air, l’eau ou l’huile.

L’air chaud transmet son énergie au plat ou à la surface du rôti ou du gratin et se refroidit. Il est remplacé par de l’air plus chaud et ainsi de suite. 

C'est la même chose qui de passe quand on souffle sur son bol de soupe ou sa tasse de thé pour les refroidir : l'air que l'on souffle "vole" de la chaleur au liquide chaud dont la surface refroidit.

Convection naturelle, chaleur pulsée ou chaleur tournante ?

Dans le four, l’air est chauffé par les parois et il monte car il est plus léger (pensez au gonflage d’une montgolfière). L’air chaud « pousse » l’air froid, ce qui crée un mouvement d’air dans le four. C'est ce qu'on appelle la convection naturelle ou la chaleur statique.

Mais il y a un équilibre qui s’installe entre la température de l’air et celle de la surface de l’aliment. L'air se comporte comme un isolant et les transferts d’énergie sont réduits.

C’est pour cette raison que les fours modernes ont soit une fonction "chaleur brassée" (un ventilateur à l’intérieur du four va forcer les mouvements de l’air et améliorer les échanges thermiques), soit une fonction "chaleur tournante", (le ventilateur est situé derrière une résistance au fond du four, et fait circuler de l'air chauffé par la résistance).


Si la recette ne précise pas le mode de cuisson, réduisez de 20°C la chaleur du four si vous utilisez la chaleur tournante. Car ce mode de cuisson est beaucoup plus efficace pour transmettre l'énergie !

Le rayonnement :
c’est le transfert d’énergie par des ondes électromagnétiques émises par un corps chaud.

Les plus visibles et les plus connues sont les ondes infra-rouges émises par les résistances du grill du four, du charbon de bois, ou du grill pain.

C’est par rayonnement que les tartines dorent, que les poulets cuisent dans une rôtissoire, et que la viande grille dans une machine à kebab.

Dans un four, les rayonnements sont émis par les parois : celles du haut (la voûte) et du bas (la sole) sont chauffées par les résistances du four. Celles des côtés sont chauffées par l’air qui circule.




Une étude réalisée par le CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) a montré que lors d’échanges thermiques entre un solide (notre four) et un gaz (l’air à l’intérieur), 70% était dus au rayonnement et 30% à la convection.

Plus on s’éloigne, moins il y a de rayonnement
Il existe une loi de la physique découverte par Isaac Newton (appelée loi en carré inverse) qui démontre que la quantité d’énergie émise par rayonnement est inversement proportionnelle au carré de la distance avec la source de rayonnement.

En clair, cela signifie qu’un plat situé à 6 cm de la sole du four (gradin du bas dans mon four) recevra 4 fois plus d’énergie que s’il est situé à 12 cm (avant dernier gradin). Et comme vous le verrez dans la recette, ça fait toute la différence !

Pour la même raison, on perd vite le bénéfice d’un feu de camp ou de cheminée : à 1 mètre, on reçoit 4 fois moins de rayonnement – et donc de chaleur – qu’à 50 cm !

Quelles implications en cuisine
Préchauffez très longtemps
Comme vous l’aurez compris, le rayonnement par les parois du four joue un rôle très important dans la cuisson au four. Il faut donc que les parois emmagasinent beaucoup d’énergie pendant le préchauffage pour ensuite émettre ces rayonnements qui vont chauffer le plat et l’aliment.

Malheureusement, les thermostats des fours sont réglés sur la température de l’air à l’intérieur du four, et non pas sur la température des parois. Quand le thermostat s’arrête, cela signifie que l’air est à la température désirée. Mais les parois n’auront pas emmagasiné beaucoup de chaleur, et auront un rayonnement faible.

N’hésitez pas à laisser le four chauffer le plus longtemps possible avant d’enfourner. Ainsi, les parois emmagasineront beaucoup de chaleur et émettront plus de rayonnement pendant la cuisson.

Et ceci est d’autant plus important que lorsque vous ouvrirez la porte pour enfourner votre plat, une grande quantité d’air chaud sortira (la plus grande quantité d’air chaud est en haut du four). Il faudra du temps pour produire à nouveau de l’air chaud !

Avec des parois bien chaudes, la cuisson pourra commencer grâce au rayonnement, et l’air chauffera plus rapidement.

Montez et descendez
Rappelez-vous que plus le plat sera proche d'une paroi, plus il recevra d’énergie par rayonnement.

Donc choisissez bien les gradins sur lesquels vous positionnerez la grille :
  • en bas pour cuire le fond de tarte
  • en haut pour gratiner.
Dans une expérience, Kenji Lopez-Alt a mesuré la température d’une pierre à pizza en fonction de sa position dans le four pendant son chauffage. La pierre était beaucoup plus chaude quand elle était posée sur la sole ou le gradin en bas du four. Cela est dû au rayonnement de la sole et également à une meilleure convection de l’air sous la pierre.

C'est la même chose pour notre quiche : positionnée sur le gradin le plus bas, le fond de tarte recevra un maximum de rayonnement, et bénéficiera d'une meilleure convection de l'air qui restera bloqué sous le plat. Et le dessus cuira doucement grâce à la convection de l'air au dessus du plat.


positionnez la grille sur le gradin le plus bas pour bénéficier d'un maximum de rayonnement
et d'une meilleure convection de l'air.

Une personne pour qui j'ai beaucoup d'affection pose le plat directement sur la sole du four : le fond de tarte cuit trop vite et brûle presque, et le mélange liquide n'a pas le temps de cuire. Mais je sens que ça va être dur de la faire changer d'avis ...

La recette
Pour illustrer cet article, je vous propose une recette de quiche. Au delà des ingrédients et des proportions, c'est surtout le mode de cuisson qui est important.

Je vous propose d'ailleurs de découvrir une recette de quiche aux épinards frais, chicorée rouge et gorgonzola publiée par Valérie sur son blog C'est ma fournée.

Cette recette a été une véritable révélation pour moi : en effet, Valérie y recommande de cuire la quiche à 160°C en chaleur tournante sur le gradin du bas. Je ne comprenais pas le lien entre la chaleur tournante (la température de l’air est identique dans tout le four) et la position sur le gradin du bas. Jusqu’à ce que je découvre et comprenne le rôle du rayonnement des parois et de la convection sous le plat à tarte !

Ma recette de quiche lorraine
Ingrédients pour un plat de 26 cm de diamètre
  • 1 pâte feuilletée ou brisée (250g). Voir cet article pour une recette de pâte brisée maison. C'est simple et tellement meilleur!
  • 2 œufs
  • 150ml de crème liquide + 150ml de lait
  • Lardons grillés ou morceaux de jambon
  • 1 boite de champignons émincés (100g égouttés)
  • Gruyère râpé (il parait que les vraies quiches lorraines se font sans fromage)
  • Sel, poivre, muscade.
Préparation
  • Préchauffez votre four à la température de 160°C (thermostat entre 5 et 6) en chaleur tournante, et positionnez la grille sur le gradin le plus bas.
  • Étalez la pâte dans le moule en insistant bien sur les angles pour que toute la pâte soit en contact avec le moule. Conservez au réfrigérateur.
  • Dans un récipient, mélangez les 2 œufs, le lait, la crème, et le fromage râpé. Salez, poivrez et ajoutez une pincée de noix de muscade.
  • Égouttez bien les champignons.
  • Sortez le moule du réfrigérateur. Déposez les lardons grillés ou les morceaux de jambon ainsi que les champignons égouttés sur le fond de tarte.
  • Versez doucement le mélange œufs – lait – crème - gruyère.
  • Enfournez sur le gradin du bas et cuisez pendant 1h10 environ (surveillez à la fin de la cuisson).

Les Références
les documents suivants m'ont aidé à préparer cet article. Que leurs auteurs en soient remerciés.
1) Kenji Lopez; Serious Eats; The Pizza Lab: Which Rack Should I Put My Stone On?
2) Wikipedia: la loi en carré inverse
3) CNES: 5 expériences embarquées en impesanteur à bord de l'airbus zero G.
4) C'est ma fournée : La quiche aux épinards frais, chicorée rouge, gorgonzola



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