2. Cuisson des aliments à l’aide du four.

Lorsque les aliments sont soumis à un rayonnement de micro-ondes, ces dernières sont transformés en énergie à l’intérieur de l’aliment, ce qui, par conduction, permet de faire chauffer ou cuire l’aliment.

 

1. L’effet des micro-ondes sur la molécule d’eau.

 

Cette énergie est due particulièrement à la réaction de la molécule d’eau en présence des micro-ondes.Pour quoi l’eau réagit-elle au micro-ondes et comment ce fait-il qu’il y est un dégagement de chaleur ?

 

La molécule d’eau, H₂O, est formée d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène. Elle est dipolaire, elle possède deux pôles, le barycentre des charges négatives se trouve du côté des deux hydrogènes et le barycentre des charges positives du côté de l‘oxygène.

 



La molécule d’eau, soumise à un rayonnement, absorbe l’énergie des ondes électromagnétiques si ces dernières ont une fréquence avoisinant celle des micro-ondes ( 2450 Giga hertz ). Cette absorption se traduit par une vibration de la molécule d’eau .

En présence de micro-ondes la molécule d’eau tend à réagir, elle s’oriente . En effet les molécules d’eau d’un aliment à l’Etat normal, c’est à dire dans la nature, sont dans le désordre et ne respectent donc aucun ordre d’orientation particulier. Lorsqu’on leur applique un champ électrique continu, les pôles négatifs des molécules d’eau ont tendance à s’orienter en direction de ce dernier . Lorsqu’elles sont soumises au champ électromagnétique, les pôles négatifs, des molécules de l’aliment, s’orientent en direction du champ électrique qui compose les micro-ondes. Ce champ étant alternatif les pôles s’orientent en fonction du courant, ce qui résulte de plusieurs rotations environ 245 107 fois en une seconde comme le champ électrique qui lui aussi change 245 107 fois pendant une seconde.

Durant le passage de l’ondes la molécule d’eau se tourne d’un cote et puis de l’autre au rythme de l’onde un peu comme une vague ferait monte et descendre un bouchon .

De ces suites de rotations se dégage de la chaleur à cause, d’une part liaison avec les molécules voisines et d’autre part les forces de frottements qui tendent à s’opposer aux mouvements rotatifs de la molécules. Suite à la production de cette chaleur, elle se transmet de couches en couches par conduction et réchauffe ainsi une partie de l’aliment.

A ceci s’ajoute l’homogénéité de l’aliment car tous les aliments ne possèdent pas la même quantité d’eau repartie de la même façon dans l’aliment. C’est pour cela que certaines parties des aliments sont soit plus chaudes ou plus froides que d’autres après un rayonnement.

De plus lorsqu’il y a dégagement de chaleur les molécules d’eau ont tendances à passer de l’état liquide à l’état de gaz, le volume de vapeur ainsi produit ne trouve pas forcement sa place dans l’aliment, c’est pour cela que certains aliments peuvent imploser. Comme les tomates qui contiennent beaucoup d’eau et qui éclatent car leur enveloppe ne peuvent pas supporter le volume de vapeur (pour cela il suffit de les troue avant de les mettre). C’est pour cela que les être vivants de doivent pas être mis dans un four, car il risquerait tout simplement d’éclater. (c’ est pour cela que le séchage, d’être vivant, par micro-ondes reste cependant dangereux ).

Cependant la molécule d’eau n’est pas la seule à réagir en présence de micro-ondes il y a aussi les sucres, les graisses …Mais ce qui fait que la molécule soit la seule à jouer un rôle dans le dégagement de chaleur soit sa taille. En effet c’est la seule qui soit dipolaire et qui puisse tourner grâce à sa petite taille.

Une onde est associée à un champ magnétique changeant de sens périodiquement. Une fréquence de 1 hertz signifie que le champ s’inverse une fois par seconde. Les micro-ondes à 2,450 Giga Hz conduisent à une inversion du champ 2,45 milliard de fois par seconde. Cette rotation de la molécule d’eau crée ainsi de la chaleur ce qui permet la cuisson des aliments..

2. La pénétration des ondes à l’intérieur de l’aliment.

Une fois distribuées à l’intérieur du four, grâce au brasseur d’ondes, ces dernières vont-elle vraiment à l’intérieur de l’aliment ?

Le principal but des micro-ondes est de pénétrer l’aliment de façon à le réchauffer ou le cuisiner. La pénétration des ondes à l’intérieur des aliments diffère en fonction de la nature de ce dernier, à savoir sa concentration, sa composition et d’autres facteurs qui varient selon les matériaux utiliser. En bref les micro-ondes ne pénètrent pas de la même façon selon l’aliment et ceci pose problème lorsque le concept de cuisson par micro-ondes est utiliser à des fins domestiques.

Suite à des expériences, menées sur l’utilisation des micro-ondes pour le réchauffement ou la cuisson de nourriture, il a était constater que la pénétration était d’environ 5 cm et que cette dernière diminue au fur et à mesure qu’elle s’avance dans l’aliment. L’une des principales raisons de ce phénomène est due à l’onde réfléchie. En réalité lorsqu’un aliment est soumis à un rayonnement de micro-ondes, il a tendance à rejeter une partie et à emmagasiner l’autre. La partie absorbée est appelée énergie calorifique et c’est grâce à elle que l’aliment réagit, alors que la partie rejetée, l’onde réfléchie, augmente en fonction de l’intensité du rayonnement c’est pour cela qu’un aliment mit au four à micro-ondes a de faibles chances de brûler à cause du rayonnement lui-même.

Cela dit si un aliment reste trop longtemps sous un rayonnement électromagnétique, il peut tout de même brûler .Ceci dépend du dégagement de chaleur qui peut à son tour brûler l’intérieur de l’aliment ou le faire imploser en raison de l’accumulation de vapeur d’eau. Ceci dit lorsqu’un aliment est soumis à un rayonnement trop élevé ce dernier peut atteindre l’état d’inertie. Cet Etat est du au fait que les molécules d’eau désirent suivre les ondes, s’agitent trop, et vont donc à l’encontre de leur liaison chimique qui les empêche de . C’est pour cela que la distribution des ondes doit être la même à tous les endroits de l’aliment pour éviter les brûlures locales ou autres problèmes. Pour ce faire les parois de la cavité font rebondir les ondes, le brasseur d’ondes distribue de façon assez analogue les ondes dans toute la cavité et un plateau tournant, souvent dans le sens inverse au brasseur, fait de même.

Ceci joue un rôle important lors de l’utilisation d’un produit surgelé le distributeur se doit d’afficher la durée de rayonnement, ou le temps qu’il faut régler sur la minuterie, sur le produit de façon à ce que le consommateur n’est pas de problème lors du réchauffement. Pour cela les producteurs doivent définir un temps t de cuisson en fonction donc de la profondeur de pénétration de la chaleur du corps et d’autres détails qui varient en fonction des résultats attendus par le producteur.

 

3. La cuisson d’un aliment par rapport au magnétron.

Comme nous l’avons observé dans les deux paragraphes précédents la cuisson d’un aliment nécessite une réaction grâce au micro-ondes mais que ces dernières avait certain mal à pénétrer. C’est pour cela qu’on se propose dans ce paragraphe de vous explique concrètement comment un four fait t-il cuire un aliment.

 

1. Cuisson par cycles alternés.

Lors du rayonnement par micro-ondes les molécules d’eau bougent et créent un dégagement de chaleur, mais ce dégagement de chaleur n’est ressentit qu’à la fin du rayonnement. C’est à dire que durant le rayonnement la chaleur se crée grâce aux frottements et aux résistances des liaisons entre les molécules mais ce dégagement n’est jamais éparpillé dans l’aliment. Par contre si le rayonnement est interrompu quelques instants et repris, on constate un dégagement de chaleur durant l’interruption qui dure encore quelques instants après la reprise. C’est pour cela que dans un four à micro-ondes le magnétron ne fonctionne que par cycles. En bref il produit assez de micro-ondes pour agiter les molécules durant un certain temps, un arrêt durant le quel l’aliment est chauffer, et puis il continue ainsi jusqu'à la fin du temps programmé. En général sur une durée d’une minute le magnétron travaille pendant 7,5 secondes et se repose pendant autant de temps, puis il reprend ce cycle trois fois encore pour compléter une minute.

La méthode de fonctionnement du four à micro-ondes.

 

Les différents cycles de rayonnements
Travail 7,5	Repos 7,5	Travail 7,5	Repos 7,5	Travail 7,5	Repos 7,5	Travail 7,5	Repos 7,5	Les différents états du magnétron
Premier cycle de 15 secondes		Second cycle de 15 secondes		Troisième cycle de 15 secondes		Quatrième cycle de 15 secondes		Travail total de 60 secondes

Ce qui fait par ailleurs la qualité d’un four à micro-ondes c’ est sa capacité à enchaîner le maximum de cycles d'affilée, c’est ce qui fait que l’aliment est mieux chauffé car cela favorise le dégagement de chaleur .

                                 b) Autres méthodes de cuisson.

A ce système s’ajoute souvent d’autre technique pour obtenir une bonne qualité de cuisson :

- La cuisson par convection : une réserve d’eau située sous le rayonnement de micro-ondes s’ évapore . On obtient alors de la vapeur d’eau très chaude. Cette dernière est utiliser pour créer de l’air chaud qui tourne autour de l’aliment et chauffe ainsi la couche externe.

- Lors d’une décongélation le rayonnement est appliqué par intervalles de façons à décongeler souches par souches ( les différentes parties de l’aliment congelé). Un traitement continu risquerait de chauffer l’eau présente sur la couche externe de l’aliment et finirait par cuire ce dernier et on risquerait aussi de créer un changement soudain de température au sein de l’aliment ce qui aurait de conséquences irrémédiables sur les matériaux donc une coupure entre deux rayonnements est donc très importante.

- La cuisson par conduction : le bas du four (plateau tournant ) peut être à son tour chauffé et faire cuire ou chauffer ainsi le bas de l’aliment.

Tout ceci joue un rôle important dans la qualité de l’aliment et c’est ce qui fait les différences entre les différents fabricants de fours à micro-ondes.