L’une des branches de recherche les plus négligées est la science du tournage des hamburgers. Pendant les mois de barbecue, une énigme clé pour les gourmets est de savoir si un hamburger qui a été retourné plusieurs fois cuira plus rapidement qu’un autre qui n’a été retourné qu’une seule fois. Et si oui, combien de flips sont idéaux ?
Aujourd’hui, nous obtenons une réponse à cette importante question grâce aux travaux de Jean-Luc Thiffeault, mathématicien à l’Université du Wisconsin à Madison. Thiffeault a créé un modèle mathématique pour retourner les hamburgers qui mène à une découverte clé qui devrait vous permettre de cuire des hamburgers 29 % plus rapidement.
Le modèle de Thiffeault est relativement simple. Il suppose un hamburger plat d’un centimètre d’épaisseur mais infiniment grand (en mathématiques, les rêves peuvent devenir réalité). Le modèle comprend un élément chauffant d’un côté du burger avec de l’air frais de l’autre côté.
La chaleur pénètre dans le hamburger par contact direct avec l’élément chauffant à 200°C, avec un coefficient de transfert de chaleur par contact de 900 watts par mètre carré par degré Celsius, une valeur expérimentale apparemment raisonnable.
échapper à la chaleur
La chaleur s’échappe du hamburger côté air à 25⁰C, avec une transmission radiante et thermique de 60 watts par mètre carré par degré Celsius.
La viande est considérée comme cuite lorsqu’elle a atteint une température de 70⁰C, donc une partie importante du calcul consiste à déterminer la température de la viande au centre de la galette. Notez que l’historique de la température à chaque point du hamburger est important. Comme le souligne Thiffeault, la viande cuite peut refroidir, mais elle ne peut pas rester « crue ».
Tout cela permet à Thiffeault de calculer le temps de cuisson d’un burger. Il commence par ne pas retourner le hamburger, un processus qui, selon lui, peut prendre une éternité.
Que se passe-t-il lorsque le burger est retourné ? Une idée avancée par le célèbre auteur scientifique Harold McGee est que plus un hamburger est retourné rapidement, plus les conditions de cuisson seront proches d’un hamburger qui est chauffé des deux côtés en même temps. Retourner un hamburger plusieurs fois, a suggéré McGee, devrait accélérer le processus de cuisson. Mais est-ce vrai ?
Thiffeault met cette théorie à l’épreuve en simulant la vitesse de cuisson pour différents nombres d’essorages, en faisant varier l’intervalle entre les essorages. Il utilise ensuite le logiciel mathématique MATLAB pour rationaliser le processus.
Il s’avère qu’avec un seul retournement, le temps optimal pour le premier intervalle n’est que de 45 % du temps total et de seulement 29 % du processus de cuisson. Le repos se produit pendant le deuxième intervalle, surtout vers la fin lorsque le pourcentage de viande cuite augmente brusquement. Cela est probablement dû au temps qu’il faut pour que la chaleur des deux intervalles se diffuse à travers la viande.
Cette diffusion a des implications importantes pour un plus grand nombre de retournements. Il s’avère que pour des temps de cuisson optimaux, les intervalles de retournement doivent être à peu près de la même longueur, sauf pour le dernier intervalle, qui doit être plus long pour permettre la diffusion.
Mais à mesure que le nombre d’essorages augmente, les améliorations du temps de cuisson deviennent plus faibles. En fait, Thiffeault dit qu’ils approchent d’une asymptote, suggérant que plusieurs essorages peuvent, au mieux, cuire des hamburgers 29 % plus rapidement qu’un seul essorage. « Après quelques tours, l’amélioration du temps de cuisson optimal est plutôt marginale », précise-t-il, dédiant son travail au mathématicien Charlie Doering, décédé en 2021.
La réponse à la question « A quelle fréquence faut-il retourner un burger pour optimiser son temps de cuisson ? » est : quelques fois !
Améliorations du retournement
Pour les nombreuses personnes qui ne tournent que deux ou trois fois, Thiffeault a un conseil supplémentaire : « La forme de la fonction de temps de cuisson pour deux et trois tours suggère qu’il vaut mieux cuire un peu plus longtemps par tour, car il y a un intervalle plus court à un temps de cuisson plus long.
C’est un travail intéressant, mais il y a plusieurs façons d’améliorer le modèle. Pendant la cuisson, la teneur en humidité et en graisse du hamburger changera – un modèle plus avancé pourrait en tenir compte.
Ensuite, il y a la possibilité d’introduire une température maximale et comment cela modifierait les calculs. Pour de nombreux patty flippers, un résultat malheureux qui devrait être évité à tout prix est un hamburger qui est brûlé à l’extérieur mais cru à l’intérieur.
Est-ce que plusieurs tours aident? Probablement. Mais pour être sûr, Thiffeault a clairement plus de travail de retournement à faire.
Ref: Les maths du Burger Flipping: arxiv.org/abs/2206.13900
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