La conception de base des fours de brique à bois n’a pas beaucoup changé au cours des 2000 dernières années. Depuis l’Antiquité, les fabricants de fours savent qu’un four en brique, chauffé au bois, produit un environnement optimal pour la cuisson d’une grande variété d’aliments. A tel point que les fours à bois mis au jour à Pompéi sont extraordinairement similaires aux fours encore en service à Naples (et pas seulement à Naples, bien sûr).
Comment fonctionne le four à bois ?
Aujourd’hui encore, un four à bois reste le meilleur moyen de cuire pizza, pain et rôtis, grâce aussi à sa capacité unique de chauffer et de cuire simultanément de trois façons, un résultat qu’aucun four moderne ne peut atteindre :
- conduction
- convection
- rayonnement.
Conduction
La conduction thermique se produit lorsqu’un objet chaud est placé en contact avec un objet froid, ou lorsque la chaleur est appliquée à une extrémité d’un objet et circule à l’autre extrémité.
La quantité de chaleur transférée d’un objet à un autre par conduction dans une unité de temps donnée dépend des températures relatives des deux objets, de la largeur de la surface de contact et des qualités thermiques des matériaux dont les objets sont faits. Différents matériaux ont des capacités thermiques différentes, tout comme ils ont, par exemple, des densités différentes.
Un matériau avec une chaleur spécifique élevée est capable de libérer une grande quantité de chaleur avant que sa température ne baisse de manière significative, mais peut ne pas être capable de la libérer rapidement.
Par exemple, les briques, surtout les briques réfractaires, emmagasinent très bien la chaleur, mais ne la transmettent pas rapidement. L’aluminium sous forme métallique n’emmagasine pas beaucoup de chaleur, mais c’est un excellent conducteur, l’acier et la fonte peuvent emmagasiner une grande quantité de chaleur, et ils sont aussi d’excellents conducteurs, tandis que l’eau absorbe et maintient des quantités énormes de chaleur, l’air presque rien, etc.
Convection.
La convection se produit lorsqu’un fluide, liquide ou gazeux, absorbe la chaleur d’une source chaude et la transporte vers un objet froid. Le fluide est un intermédiaire dans le transfert de chaleur et son mouvement peut être dû soit à des changements de densité dus au chauffage et au refroidissement (convection naturelle), soit à un certain type de pompe, comme les ventilateurs dans un four électrique (convection forcée).
Le transfert de chaleur par convection dépend de la qualité du fluide, notamment de sa capacité à retenir la chaleur, et de la vitesse de circulation. Si la vitesse de circulation est très lente et que l’écoulement du fluide est laminaire en permanence, certaines couches du fluide peuvent agir comme isolants, réduisant ainsi le transfert thermique.
Rayonnement
Le rayonnement (ou irradiation) est la transmission directe de la chaleur sous forme d’onde électromagnétique et ne nécessite ni contact, ni fluide intermédiaire. L’irradiation est la façon dont le soleil chauffe la terre. La quantité et la qualité du transfert de chaleur, dans ce cas, dépendent, encore une fois, de la différence de température entre les deux objets, de la surface des surfaces d’émission et de réception et de leurs qualités (couleur, structure, texture), ainsi que de la distance entre les deux objets.
Le transfert de chaleur n’est pas aussi visible que celui de la lumière, car la plupart des ondes électromagnétiques, dans ce cas, se situent dans le spectre infrarouge. Cependant, le rayonnement peut transférer une énorme quantité de chaleur en peu de temps.
Les trois procédés de transfert de chaleur sont à l’œuvre dans un four à bois, et tous les trois en même temps.
Description du fonctionnement d’un four à bois
Une grande quantité de chaleur est libérée par conduction directement à partir du plan de base du four lorsqu’il est placé pour y cuire. La grande capacité d’absorption et de maintien de la chaleur des fours de brique et des fours réfractaires signifie que le sol du four ne refroidira pas trop rapidement pendant que les aliments absorbent la chaleur.
Les courants de convection à l’intérieur du four transportent la chaleur des parois du four aux aliments. Bien que la capacité de l’air à stocker la chaleur soit limitée, le mouvement continu des courants de convection aide à maintenir une température de cuisson uniforme dans tout le four. De plus, les mouvements de convection naturels et non forcés empêchent les aliments de sécher trop rapidement, ce qui permet de les cuire dans un environnement humide, ce qui n’est pas toujours possible dans les fours modernes à convection forcée.
Mais ce qui fait la vraie différence entre un four à bois et d’autres types de fours électriques ou à gaz est la grande quantité de chaleur transférée par rayonnement. La masse de réfractaire ou de brique absorbe et stocke d’énormes quantités de chaleur, qui est ensuite libérée de toute la surface interne du four sous la forme d’un rayonnement direct.
Même si le four est ouvert pour ajouter ou retirer des aliments et que la température de l’air dans le four baisse, la quantité de chaleur transférée par rayonnement assure toujours la capacité de cuire complètement et pendant plusieurs heures.
Cuisiner dans un environnement humide
Comme nous l’avons dit, un environnement humide est essentiel pour la cuisson correcte de la plupart des produits de boulangerie, tels que le pain, la pizza, les rôtis, etc. Une fois le four chauffé au bois et les cendres résiduelles enlevées, le four est fermé au moyen d’une porte spéciale pour préserver l’environnement humide à l’intérieur. Le four à bois maintient un environnement de cuisson humide en extrayant l’eau des aliments cuits et en la gardant à l’intérieur du four. L’humidité dans le four vous permet de cuire à haute température et en moins de temps, sans risque de brûler ou de sécher les aliments, et finalement d’obtenir des aliments croustillants à l’extérieur et mous à l’intérieur.
Un four à gaz ou électrique conventionnel ne fonctionne pas aussi bien, surtout lorsqu’il s’agit de faire du pain. Les parois métalliques de ces fours sont trop minces pour fournir un rayonnement adéquat. Un four à convection fonctionne mieux, mais l’air est très chaud, et son mouvement trop rapide finit par sécher la surface de la pâte trop rapidement. Certains fours sont modifiés pour pulvériser de l’eau supplémentaire pendant la cuisson.
La meilleure façon de cuire du pain dans un four domestique conventionnel est de placer la pâte sur une pierre préchauffée ou réfractaire, et d’ajouter un récipient avec une certaine quantité d’eau dans le four.
La forme du four
La meilleure forme pour un four de maçonnerie est la forme classique du dôme, avec une base ronde ou ovale, pour diverses raisons. Les formes courbes permettent aux mouvements convectifs de l’air d’atteindre tous les points du four, sans laisser d’espaces froids. De plus, la forme incurvée du dôme assure que la chaleur absorbée par la maçonnerie et réfléchie par le feu de bois est diffusée par irradiation uniformément sur toute la surface de cuisson et sur toute la nourriture présente dans le four. Les fours à fond carré ou rectangulaire et à parois verticales (comme les fours en briques le sont souvent) sont moins efficaces de ce point de vue.
Bien sûr, il y a des proportions à respecter. En général, l’expérience montre, par exemple, que la hauteur de la bouche du four doit être d’environ 63 % de la hauteur maximale du dôme.
Un four dont l’ouverture est trop haute par rapport à la hauteur du dôme (c’est-à-dire dont le dôme est trop bas par rapport à la hauteur de l’ouverture) perdra trop de chaleur par l’ouverture s’il est ouvert.
Un four avec un dôme trop haut par rapport à l’ouverture du four, au contraire, risque d’avoir des points en haut du dôme, qui ne seront jamais complètement chauffés à la même température que le reste du four.
Cependant, il existe une variabilité acceptable dans la hauteur de la voûte du four. Les fours à voûte basse chauffent plus rapidement, et cuisent encore plus vite, également en raison de la distance plus courte entre les aliments et la source de rayonnement que constitue la voûte. Les fours à voûte élevée nécessitent plus de temps et de combustible pour être chauffés, mais ils restent chauds plus longtemps.
Un point important est que chaque ouverture dans les parois du four est une voie d’évacuation de la chaleur, qui doit être maintenue à l’intérieur le plus longtemps possible. C’est pourquoi les fours à bois n’ont généralement qu’une seule ouverture, qui doit être utilisée à la fois pour l’introduction de l’air de combustion et pour l’expulsion des gaz d’échappement, et que le tube funéraire, une fois installé, doit être placé à l’extérieur, directement au-dessus de l’ouverture du four. C’est pourquoi la proportion de la bouche doit être calculée avec précision.