Peut-on cuire une saucisse sur le secteur (220/230 V)?

Introduction

Lorsqu'un corps ayant une certaine résistance électrique est traversé par un courant, de l'énergie électrique est convertie en chaleur par effet Joule. Est-il possible de cuire des aliments ainsi?

Considérations préliminaires

L'idée du montage est simple: planter deux électrodes dans le plat à chauffer, brancher la prise, et regarder ce qu'il se passe. Essayons d'estimer la puissance dissipée. Si celle-ci est trop faible, disons inférieure à 50 W (watts), la cuisson va être lente, rendant ainsi cette méthode peu intéressante par rapport aux plaques de cuisson ou aux micro-ondes. Si elle est trop grande, elle serait inadaptée à l'installation électrique d'un foyer. Mettons la limite supérieure à 5000 W (le disjoncteur sur lequel les plaques de cuisson sont branchées est généralement de 32 A, correspondant à une puissance de $32\,\text A \times 230\,V = 7360\,\text W$).

La puissance dissipée $P$ à travers un objet résistif s'exprime en fonction de la tension à ses bornes $U = 230\,\text V$ et du courant qui le traverse $I$:

$$P = U \, I$$

Par la loi d'Ohm, on a également la relation

$$U = R \, I$$

avec $R$ la résistance de l'aliment. On obtient donc:

$$P = \frac{U^2}{R}$$

Pour se placer dans une géométrie simple, prenons une saucisse (merguez) approximée par un cylindre de longueur $\ell = 15\,\text{cm}$ et de rayon $r = 1\,\text{cm}$:

La résistance entre les deux électrodes est alors proportionnelle à la longueur de la saucisse $\ell$ et inversement proportionnelle à l'aire de la section, ici $\pi r^2$:

$$R = \rho \frac{\ell}{\pi r^2}$$

L'inconnue restante est le facteur de proportionnalité $\rho$. C'est la résistivité, qui est une caractéristique du milieu traversé par le courant. La valeur typique pour le sang humain est de $\rho = 1,\!5\,\Omega\cdot \text m$ [1]. La saucisse est principalement constitué de muscle, qui a une résistivité plus élevée en moyenne. Cependant, la saucisse est salée, ce qui diminue la résistivité, car les ions transportent des charges électriques en se déplaçant. Le sang étant également salé (environ 7 g/L) la résistivité de la saucisse est probablement plus proche de celle du sang que du muscle. En utilisant donc pour $\rho$ la valeur de la résistivité du sang, on trouve une puissance dissipée dans notre saucisse de

$$P = 70\,\text W$$

C'est au-dessus de la limite de 50 W, mais pas loin. La cuisson risque donc d'être un peu poussive.

Expérience

Les deux électrodes ci-dessous sont des serre-joints de tuyau d'arrosage fixés sur une planche et soudés à des fils électriques. Ce montage permet de maintenir fermement la saucisse en place.

Le tout est relié à un panneau de contrôle équipé d'un interrupteur et d'un disjoncteur 2 A pour éviter toute dissipation trop importante d'énergie en cas de pépin. Il est important de noter que l'interrupteur à zéro ne signifie pas qu'il est sûr de toucher les électrodes ou la merguez, celui-ci n'ouvrant qu'un des deux fils. Avant de toucher un élément nu, il faut désenclencher le disjoncteur, ou mieux, débrancher la prise.

Lors de l'installation de la saucisse, ne pas oublier de la percer avec une fourchette pour éviter les explosions! Il ne reste alors plus qu'à brancher la prise et à allumer l'interrupteur:

Ouh là là! Il y a eu quelques explosions imprévues. La séquence de cuisson observée est la suivante:

• Très faible changement de couleur de la merguez entre 0 et 40 s.

• A partir de 40 s, de la vapeur d'eau commence à s'échapper des trous de la merguez. La couleur continue de changer.

• A 60 s, la merguez gonfle et se courbe.

• Entre 60 s et 80 s, une explosion se produit.

• Deuxième explosion entre 80 et 100 s. Au niveau des parties ouvertes de la merguez, le jus bout rapidement.

• Au delà de 100 s, l'ébullition faiblit.

Analyse de l'expérience

Le temps de cuisson d'une merguez branchée sur le secteur est d'environ 2 min 30 s. C'est un temps qui bat la cuisson à la poêle et celle au barbecue! La cuisson est tellement rapide que les vapeurs qui se dilatent dans la saucisse par ébullition n'ont pas le temps de s'échapper, ce qui conduit à l'éclatement de la peau. Néanmoins, le résultat est assez probant: La cuisson est uniforme à l'intérieur comme le montre l'image ci-dessous, ainsi que le test gustatif final:

Au niveau des contacts, la cuisson n'est par contre pas optimale: Certaines zones sont noircies et grillées, alors que quelques millimètres plus loin, la chair est encore crue:

Vu la vitesse de cuisson, l'estimation de 70 W de puissance dissipée semblait suggérer une cuisson plus douce, car une plaque de cuisson usuelle en fonte consomme de l'ordre de 1000 W. En mesurant la résistance entre les deux extrémités de la saucisse, j'ai obtenu 750 ohms. Comme le calcul en début de page prédit 720 ohms, le problème ne vient donc pas de l'estimation de la résistance. La cuisson est explosive probablement pour les deux raisons suivantes:

• 100 % de l'énergie électrique est convertie en chaleur à l'intérieur de la merguez. Dans le cas d'une plaque de cuisson, beaucoup d'énergie rayonne autour de la plaque, et seulement une fraction atteint l'aliment à chauffer.

• La cuisson est uniforme (excepté près des contacts). Une cuisson uniforme signifie que l'eau contenue dans la saucisse se met à bouillir en tout endroit à peu près au même moment, ce qui engendre un gonflement rapide dès que l'ébullition commence. Sur un gril ou un barbecue, la chaleur apportée par la poêle diffuse de la surface de la saucisse vers le centre. L'eau bout donc d'abord en surface, puis de plus en plus au centre. Comme il faut attendre quelques minutes pour que la chaleur diffuse jusqu'au centre de la merguez, toute la merguez ne bout pas d'un coup. Pour vérifier cette hypothèse, il suffirait de voir comment cuit une merguez au micro-ondes, dont les ondes pénètrent jusqu'au centre (pour une saucisse de diamètre faible). Si une merguez percée explose au micro-ondes comme dans cette expérience, l'hypothèse serait validée. Malheureusement, je n'avais plus de merguez en stock pour tester.

L'effet Joule: méthode de cuisson du futur?

La cuisson d'une saucisse par effet Joule a deux intérêts:

• Elle est rapide.

• Elle a un rendement (rapport entre l'énergie utile sur l'énergie consommée) proche de 100 %, c'est-à-dire que presque toute l'énergie apportée par l'électricité est convertie dans la cuisson de l'aliment! Ce n'est pas exactement 100 %, car un peu de chaleur s'échappe de la saucisse avant que la cuisson ne soit terminée; mais les pertes sont faibles. En comparaison, les rendements des modes de cuisson habituels (plaques de cuisson, micro-ondes) sont tous très en dessous de 100 %.

Pour ces deux raisons, la cuisson par effet Joule est une technique utilisée dans l'industrie [2], notamment pour stériliser ou pasteuriser des aliments.

Conclusion

Oui, on peut cuire une merguez sur le secteur. Mais attention aux explosions! Il vaut peut-être mieux réserver ce traitement à d'autres aliments, comme c'est déjà fait dans l'industrie alimentaire.

Références

• [1] Resistivity of Body Tissues at Low Frequencies, Circulation Research, 12: 40-50 (1963)

• [2] Innovation: Secrets of ohm cooking: Heating with electric current offers alternative to freezing food, The Independant, 3 juillet 1994.