Quelle quantité d'eau pour saturer un four à pain?

[belphegor]

Bonjour,
Je cherche à calculer de manière sérieuse la quantité d'eau à vaporiser pour saturer de vapeur la surface du pain à cuire dans mon four à bois de 280 litre (chauffé à bois). C'est un véritable serpent de mer qui revient régulièrement. On ajoute de la vapeur en début de cuisson du pain pour 2 raisons:
1) Permettre à la croûte de rester assez molle pour ne pas restreindre le gonflement du pain
2) Améliorer la qualité de la croûte par dissolution des sucres et gélatinisation

Les méthodes utilisées dans des fours artisanaux sont
1) Vaporiser des gouttelettes d'eau contre les parois avant de fermer la porte
2) Verser de l'eau dans un récipient en fonte chauffé, il existe même des "torpilles à buée" construites exprès à cet effet.

J'arrive à calculer le poids de métal à chauffer à 240C pour permettre de vaporiser l'eau.

Par contre mes capacités en Thermodynamiques couplées aux outrages du temps brouillent mon raisonnement quand il s'agit de calculer quelle quantité d'eau est nécessaire.

A 240C je lis que 1m3 d'eau peut prendre 16.76kg de vapeur d'eau. Ca me parait une énorme quantité d'eau qui nécessiterait une grande quantité de chaleur pour vaporiser et refroidirait le four considérablement, tout en créant une forte pression de vapeur vers l'extérieur, les portes n'étant jamais vraiment étanche. Empiriquement cette quantité paraît disproportionnée.

Si l'eau prend 2600 x plus de volume quand elle devient vapeur, alors 107gr d'eau vaporisée suffirait à remplir mon four de 280 litres?

La surface du pain commence à 25C et finit la cuisson vers 200C, mais l'intérieur ne dépasse jamais 98-100C (température thermomètre humide car il reste de l'eau).

Sauriez-vous m'orienter sur le raisonnement correct pour calculer quelle quantité d'eau vaporiser?

Un grand merci d'avance
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[LPFR]

Bonjour.
Vous ne pouvez pas saturer l’air ou la surface à la pression atmosphérique et à plus de 100°C.
Vous pourriez avoir une atmosphère formée exclusivement de la vapeur d’eau, sans qu’il y ait de l’eau qui se condense.
Vous ne pouvez que choisir la fraction de l’atmosphère du four qui sera de la vapeur d’eau, en ajoutant de la vapeur d’eau en permanence suivant la quantité qui se perd avec l’aération.
Et si cette atmosphère se renouvelle en permanence avec l’aération du feu de bois, c’est plus difficile à calculer.
Au revoir.

[LPFR]

Re.
Dit autrement : même avec une atmosphère à 100% de vapeur, il y aura de l’eau qui s’évaporera de la croûte du pain (à plus de 100°C).
A+

[belphegor]

Un grand merci pour ces clarifications qui me font entrevoir la lumière par delà la fumée.

1) Le pain est cuit à chaleur descendante, il n'y a plus de feu dans le four, on ferme une porte et hormis les fuites il n'y a plus rien qui entre ni sort à ce moment. Les fours à pains dits noirs ressemblent à des fours à pizzas, imaginer un four à pizza qu'on chauffe très fort, ensuite on évacue braise et cendre, on ferme la porte pour laisser les températures s'égaliser, puis quand on arrive vers 240C on enfourne.

2) Ce qui compte c'est surtout la condendation à la surface du pain quand celle-ci est entre 25C et 100C. En deuxième partie de cuisson on renouvelle l'air pour évacuer la vapeur afin d'obtenir une croûte épaisse, colorée et croustillante. La vapeur ne sert qu'au tout début.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Re.
Merci pour les explications (on ne sait jamais si on doit changer de profession ). Donc, à l’introduction de la pâte froide, toute l’eau (ou presque) va se condenser sur la pâte. Et ceci va continuer tant qu’il y a de l’eau dans l’atmosphère et tant que la surface de la pâte est en dessous de 100°C.
A+

[belphegor]

Ah oui les joies de la physique du pain.
Je ne crois pas que le pain se mouille de larmes lorsqu'on l'introduit, il me semble qu'il reste peut-être un peu humide. A voir dans le four toute l'humidité ne condense pas instantanément sur le pain. La question est de savoir combien de grammes d'eau introduire. Auriez-vous une piste pour calculer le maximum nécessaire ou le minimum?

[RomVi]

Bonjour

Dans un four à pain à température normale de fonctionnement la vapeur est surchauffée. A 240°C et pression atmosphérique normale la vapeur a une masse volumique de 0,42kg/m3.
Toutefois il ne suffit pas d'introduire 0,42kg d'eau dans un four pour saturer son atmosphère en eau, car une partie va s'échapper, et une autre va se condenser sur le pain.

Il se trouve que je fais moi même cuire du pain de temps en temps, d'après les infos que j'ai pu collecter en échangeant auprès d'autres amateurs plus ou moins éclairés il faut surtout que le four soit saturé en humidité les 5 premières minutes de la cuisson. Pour y parvenir je place une écuelle en métal dans le four lors de la mise en chauffe. Une fois que je suis en température je verse un volume d'environ 1 bol d'eau bouillante dans le récipient (qui est donc déjà brulant) et j'enfourne. Attention à la bouffée de vapeur qui sort par la porte, il vaut mieux verser à distance.
Ce volume s'évapore environ en 5 minutes, mais dans un autre four il faudra peut être en mettre plus, ou moins...

[belphegor]

Merci, j'avance avec ces informations!

Bon disons que je maitrise la technique pour créer de la vapeur, soit en sprayant les parois avec un brumisateur de jardin, soit en chauffant un plat en fonte et versant de l'eau dedans. Mais la question est vraiment la quantité nécessaire.

Si la masse volumique de l'eau à 240C est de 0.42kg/m3 et que mon four fait environ 280 litre, il suffirait donc de 0.28 x 420gr = 117gr pour remplir intégralement le four de vapeur et en chasser tout l'air (nonobstant pour l'instant les fuites)? Là cela paraît peu de vapeur mais relativement proportionné à ce qui s'utilise. Ai-je bien compris que on aurait 100% de vapeur d'eau sans présence d'air dans le four dans ces circonstances? Si c'est le cas alors on peut imaginer que quelques décilitres d'eau suffiraient.

La force qui poussera la vapeur présente dans le four à vouloir sortir vers l'air relativement plus sec de la cuisine est-elle très forte? Est-il possible de la quantifier si on part de l'idée que la cuisine aurait un air à 25C et 45% humidité relative?

[LPFR]

Bonjour.
L’air et/ou la vapeur dans le four a tendance à s’échapper par la poussée d’Archimède car il est moins dense que l’air de la cuisine. Mais cela n’a rien à voir avec l’humidité de celle-ci.
Au revoir.

[RomVi]

Attention, ce n'est pas parce que le four rempli de vapeur d'eau contient 117g qu'il suffit d'évaporer cette quantité pour en chasser l'air.
En réalité l'eau va s'évaporer, chasser un peu d'air à l'extérieur, et une partie de la vapeur s'échappera avec. Pour avoir une atmosphère majoritairement composée d'eau il faudrait évaporer peut être 5 ou 10 fois cette quantité, mais je ne suis pas sur que ce soit utile.
A mon avis il suffit simplement d'avoir un peu de vapeur d'eau pour faire le job, et surtout de conserver de l'eau liquide dans le récipient pendant 5 minutes pour être certain de continuer à former de la vapeur sur cet espace de temps. C'est ce que j'ai cherché à faire en ajustant la quantité.

[belphegor]

Nous voilà arrivé au coeur du problème. Actuellement je chauffe un gros plat en fonte toute la nuit dans le four pour qu'il soit intégralement à 245C le matin pour la cuite. En versant de l'eau, même chaude, dedans, jamais toute l'eau ne s'évapore. Il ne suffit pas d'avoir de l'eau liquide dans le four (je crois!) pour mécaniquement avoir plein de vapeur à foison. En fait j'essaie de calculer la quantité de vapeur car vu l'énergie énorme nécessaire au changement de phase de l'eau en vapeur et la chaleur spécifique de la fonte il me fait de l'ordre de 36x le poids d'eau à vaporiser en fonte. Et donc je dois fabriquer une torpille à buée pleine de boulons pour cet usage. Et le poids est important, je peux pas juste dire, à l'aise Blaise, tant qu'il reste de l'eau dans la plat, tout baigne.

[RomVi]

Oui il ne suffit pas que le four soit chaud pour que l'eau s'évapore facilement, c'est pour cette raison qu'il faut que le récipient soit bien chaud, et qu'il faut y verser de l'eau bouillante (accessoirement ça évitera de casser la fonte avec un choc thermique). Par ailleurs il faut que la surface de l'eau soit bien dégagée (raison pour laquelle j'utilise une écuelle), si on fait l’expérience avec une bouteille en verre par exemple il n'y a presque rien qui s'évaporera.
Il faut aussi que le récipient soit bien en contact avec la sole pour prélever la chaleur nécessaire pour évaporer l'eau.
Si il reste quelque chose en fin de cuisson c'est probablement parce que tu en met trop. Il faudrait que tu vérifie de combien le niveau est descendu pour remonter au volume perdu.