À l’approche de l’été et avec la multiplication des épisodes de canicule, avez-vous déjà remarqué un changement dans la qualité de votre baguette ou de votre miche de pain ?
Si la mie vous semble parfois trop alvéolée (pleine de trous) ou, au contraire, anormalement dense, ce n’est pas une illusion. Les fortes chaleurs représentent un véritable défi technique pour les boulangeries.
Dans cet article, nous plongeons au cœur de la science de la panification et découvrons comment les nouvelles technologies de modélisation tentent de sauver notre pain des effets du réchauffement climatique.
🌡️ L’impact redoutable de la canicule sur la pâte à pain
En période estivale, la température ambiante dans l’arrière-boutique des boulangeries grimpe en flèche. Cette chaleur impacte directement l’étape la plus cruciale de la fabrication : le pétrissage.
Lorsque la pâte a trop chaud, les levures s’activent prématurément et se sur-multiplient. Le résultat à la cuisson est sans appel : on obtient soit un pain contenant beaucoup trop d’air, soit un pain extrêmement dense et lourd, car la levure a épuisé son potentiel avant même d’arriver dans le four.
📉 Un défi écologique et un gaspillage massif
Si les clients d’une boulangerie artisanale peuvent se montrer indulgents face à un pain imparfait, il n’en va pas de même pour le secteur industriel et semi-industriel. Lorsqu’une pâte ne répond pas au cahier des charges à cause de la chaleur, ce sont des lots entiers (parfois près d’une tonne) qui finissent à la poubelle.
Ce gaspillage alimentaire est énorme : on l’estime à environ 17,5 kg de pain jeté par personne et par an en France. De plus, dans un contexte de crise énergétique, faire cuire une pâte ratée représente un gouffre financier et écologique que les industriels préfèrent éviter, quitte à arrêter la production.
💻 La modélisation numérique : Quand l’informatique aide les boulangers
Les systèmes de refroidissement des cuves existent depuis des décennies, mais avec les changements climatiques actuels, ils atteignent leurs limites.
Plutôt que de construire de multiples prototypes de cuves coûteux et gourmands en ressources pour trouver la meilleure méthode de refroidissement, l’industrie s’est tournée vers des solutions de pointe : la modélisation numérique par ordinateur.
Des chercheurs et physiciens ont été mandatés pour développer des logiciels capables de simuler la réaction de la pâte selon différentes méthodes de refroidissement (ajout d’ingrédients froids, injection d’air, modification des mélangeurs).
🔬 La pâte à pain : Le casse-tête du fluide non newtonien
Mais pourquoi est-il si difficile de créer un logiciel de simulation pour du pain, alors que nous savons simuler l’aérodynamisme des fusées ? La réponse se trouve dans la physique complexe de la pâte. La pâte à pain est un fluide non newtonien.
Contrairement à l’eau, sa viscosité change selon la façon dont on la manipule : elle est presque solide lorsqu’elle est au repos, et devient plus fluide lorsqu’elle est sollicitée (étirée ou mélangée). Dans une cuve de pétrissage, certaines zones sont donc très visqueuses et d’autres très fluides, le tout changeant constamment. Ajoutez à cela le fait que la pâte conduit très mal la chaleur (créant des poches chaudes et des poches froides), et vous obtenez un véritable cauchemar mathématique.
⚙️ Une thermodynamique complexe traduite en logiciel open source
Pour réussir cette modélisation, les scientifiques ont dû faire cohabiter des mathématiques très différentes : la physique des fluides complexes et la thermodynamique (l’évolution de la température). Ces deux éléments n’évoluent d’ailleurs pas à la même vitesse, rendant les calculs informatiques extrêmement lourds.
Malgré ces défis, des physiciens ont récemment réussi à développer un logiciel Open Source inédit. Cet outil informatique novateur permet aujourd’hui à l’industrie d’optimiser le refroidissement de ses cuves de manière virtuelle, économique et ciblée.
Note : Le logiciel mentionné ici open source est développé grâce entre autre au travail de la chercheuse en physique (Jeanne Joachim). Il s’appelle Lethe (ou Lethe-CFD).
C’est un solveur de mécanique des fluides numérique (CFD) très pointu. Il est spécialement conçu pour simuler la dynamique des fluides complexes, comme les fluides non newtoniens (la fameuse pâte à pain dont on parlait, mais aussi d’autres matériaux industriels).
Il est hébergé publiquement sur GitHub : https://github.com/lethe-cfd/lethe.
C’est ce fameux code qui permet de faire cohabiter des équations mathématiques de thermique et de mécanique des fluides pour comprendre, virtuellement, comment refroidir la pâte de manière optimale !
Conclusion
La prochaine fois que vous dégusterez un morceau de pain frais en plein mois d’août, souvenez-vous du tour de force qu’il représente.
Face aux défis imposés par le réchauffement climatique, les méthodes traditionnelles rencontrent parfois leurs limites. C’est à la croisée des avancées scientifiques, de la physique des fluides et des nouvelles technologies informatiques que se trouvent les solutions pour préserver notre gastronomie tout en limitant drastiquement le gaspillage alimentaire et énergétique.
Un bel exemple de la science au service de notre quotidien !
