Notion TECHNOLOGIQUE — L’ÉQUILIBRE EAU / SUCRE

Introduction

L’équilibre eau / sucre est l’un des fondamentaux de la confiserie.

Dans une préparation sucrée, l’eau et les sucres déterminent une grande partie du comportement du produit :

• texture ;
• conservation ;
• activité de l’eau (Aw) ;
• cristallisation ;
• viscosité ;
• température de cuisson ;
• extrait sec.

Comprendre cet équilibre permet notamment de mieux maîtriser les caramels, pâtes de fruits, guimauves, fondants, nougats et confitures.

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Le principe de base

Dans une recette de confiserie, l’eau est généralement le milieu dans lequel les sucres sont dissous.

Lors de la cuisson :

eau + sucre → chauffage → évaporation de l’eau → concentration des sucres

Plus l’eau s’évapore, plus la concentration en matières sèches augmente.

On peut donc retenir :

eau ↓ → matière sèche ↑ → concentration en sucre ↑

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Tableau technologique

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Pourquoi l’eau est-elle importante ?

L’eau joue plusieurs rôles.

Elle permet :

• de dissoudre le sucre ;
• de faciliter le mélange des ingrédients ;
• de permettre les réactions chimiques ;
• de contrôler la cuisson ;
• de déterminer la concentration finale.

Mais dans beaucoup de confiseries, l’eau présente au départ n’est pas destinée à rester en grande quantité dans le produit final.

Elle est progressivement éliminée par évaporation.

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Le rôle du sucre

Le sucre influence fortement la disponibilité de l’eau.

Une partie de l’eau est associée aux molécules de sucre.

Plus la concentration en sucre augmente, moins une partie de l’eau est disponible pour participer à certaines réactions ou au développement des micro-organismes.

C’est l’une des raisons pour lesquelles les produits très concentrés en sucre peuvent avoir une bonne stabilité microbiologique.

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Eau totale et eau disponible

Il est important de distinguer deux notions :

Eau totale

C’est la quantité totale d’eau présente dans le produit.

Eau disponible

C’est la fraction de cette eau qui est réellement disponible pour participer aux réactions et au développement microbien.

C’est cette notion que l’on retrouve avec l’activité de l’eau, ou Aw.

Deux produits peuvent donc avoir une quantité d’eau totale différente mais une Aw relativement proche.

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L’Aw et le sucre

Lorsque l’on concentre une solution sucrée, l’Aw diminue généralement.

On peut simplifier :

cuisson → évaporation de l’eau → concentration du sucre → diminution de l’Aw

Mais la relation n’est pas simplement proportionnelle.

Elle dépend également :

• du type de sucre ;
• de la quantité de sucre ;
• des autres matières premières ;
• de la température ;
• des sels et acides présents ;
• de la structure du produit.

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Le rôle de l’extrait sec

L’extrait sec correspond à tout ce qui reste lorsque l’on retire l’eau.

Dans un sirop simple composé de sucre et d’eau :

matière sèche = sucre

Par exemple :

1 000 g de sirop

• 700 g de sucre
• 300 g d’eau

→ extrait sec = 70 %

Si l’on évapore 100 g d’eau :

• 700 g de sucre
• 200 g d’eau

→ poids final = 900 g

→ extrait sec = 77,8 %

La quantité de sucre n’a pas changé.

C’est l’eau qui a diminué.

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Calcul de l’extrait sec

La formule de base est :

Extrait sec (%) = masse de matière sèche ÷ masse totale × 100

Pour un sirop composé uniquement de sucre et d’eau :

Extrait sec (%) = masse de sucre ÷ masse totale × 100

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Exemple pratique

On prépare :

• 600 g de sucre ;
• 400 g d’eau.

Poids initial :

1 000 g

Extrait sec initial :

600 ÷ 1 000 × 100 = 60 %

Si la cuisson permet d’éliminer 200 g d’eau :

• sucre = 600 g ;
• eau restante = 200 g ;
• poids final = 800 g.

L’extrait sec devient :

600 ÷ 800 × 100 = 75 %

La concentration en sucre a donc fortement augmenté.

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Eau / sucre et température d’ébullition

Plus un sirop est concentré, plus sa température d’ébullition augmente.

Au départ, une solution très diluée bout proche de la température de l’eau.

Puis, à mesure que l’eau s’évapore :

concentration ↑ → température d’ébullition ↑

C’est pourquoi la température d’une cuisson peut servir d’indicateur indirect de la concentration du sirop.

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Les températures de cuisson

En confiserie, certaines températures sont traditionnellement associées à différents niveaux de concentration.

Ces valeurs sont indicatives : elles dépendent notamment de la pression atmosphérique, de la composition du sirop et des autres ingrédients.

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Pourquoi la température n’est-elle pas suffisante ?

Une température donnée ne permet pas toujours de connaître exactement l’extrait sec.

Par exemple, un sirop contenant :

• saccharose ;
• glucose ;
• sucre inverti ;

ne se comporte pas exactement comme un sirop composé uniquement de saccharose et d’eau.

La composition influence :

• la température d’ébullition ;
• la viscosité ;
• la cristallisation ;
• l’hygroscopicité.

C’est pourquoi le réfractomètre et la mesure du Brix peuvent être très utiles.

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Brix et équilibre eau / sucre

Le degré Brix est généralement utilisé pour exprimer la quantité de matières solubles dans une solution.

Dans une solution simple de saccharose :

°Brix ≈ % de saccharose en masse

Par exemple :

70 °Brix ≈ 70 g de matières solubles pour 100 g de solution.

Mais dans une recette contenant plusieurs matières solubles, le Brix ne représente pas nécessairement uniquement le saccharose.

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Eau / sucre et cristallisation

L’équilibre eau / sucre joue un rôle majeur dans la cristallisation.

Une solution sucrée très concentrée peut devenir sursaturée lorsque suffisamment d’eau a été éliminée.

Le sucre peut alors chercher à recristalliser.

C’est particulièrement important pour :

• fondants ;
• bonbons ;
• caramels ;
• pralines ;
• certains sirops.

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Pourquoi ajoute-t-on du glucose ?

Le glucose permet notamment de perturber la cristallisation du saccharose.

Il agit comme un sucre différent du saccharose dans la solution.

Il permet ainsi de limiter la formation de gros cristaux de saccharose.

On obtient généralement une texture plus :

• souple ;
• homogène ;
• stable.

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Le sucre inverti

Le sucre inverti possède également un rôle important dans l’équilibre eau / sucre.

Il est constitué principalement de :

• glucose ;
• fructose.

Il est plus hygroscopique que le saccharose.

Il peut donc :

• retenir davantage d’humidité ;
• limiter certaines cristallisations ;
• modifier la texture ;
• améliorer le moelleux.

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Eau / sucre et texture

La quantité d’eau restante influence fortement la texture.

Beaucoup d’eau

→ produit plus fluide
→ moins concentré
→ généralement plus sensible à la conservation

Peu d’eau

→ produit plus concentré
→ plus visqueux ou plus ferme
→ Aw généralement plus faible

Mais attention : le type de sucre utilisé peut modifier considérablement ce comportement.

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Exemple en confiserie

Prenons trois préparations contenant la même quantité de sucre.

Préparation A

600 g sucre + 400 g eau

→ beaucoup d’eau
→ sirop relativement fluide.

Préparation B

600 g sucre + 200 g eau

→ concentration plus importante
→ sirop plus épais.

Préparation C

600 g sucre + 100 g eau

→ concentration très importante
→ viscosité élevée et risque de cristallisation plus important selon la formulation.

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Équilibre eau / sucre et guimauve

Dans la guimauve, cet équilibre est particulièrement important.

La cuisson permet de concentrer le sirop.

Puis le foisonnement introduit de l’air.

Enfin, le gélifiant stabilise la structure.

On peut donc résumer :

eau + sucre → cuisson → concentration → foisonnement → gélification → guimauve

Une cuisson insuffisante peut donner une guimauve trop humide.

Une cuisson excessive peut donner une guimauve trop ferme ou sèche.

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Équilibre eau / sucre et pâte de fruit

Dans une pâte de fruit, l’objectif est également de trouver un équilibre précis entre :

• sucre ;
• glucose ;
• purée de fruit ;
• pectine ;
• acide ;
• eau.

La cuisson permet d’atteindre un extrait sec suffisamment élevé pour obtenir la texture recherchée.

L’équilibre avec la pectine et le pH devient alors essentiel.

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Équilibre eau / sucre et caramel

Dans un caramel, l’eau permet au départ de dissoudre le sucre.

Puis elle s’évapore.

Lorsque l’eau est suffisamment éliminée, la température du sucre augmente fortement.

On arrive alors dans les phénomènes de caramélisation.

Le schéma devient :

eau + sucre → évaporation → concentration → température ↑ → caramélisation

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Équilibre eau / sucre et conservation

Une forte concentration en sucres peut contribuer à limiter le développement de nombreux micro-organismes grâce à une diminution de l’eau disponible.

Mais sucre élevé ≠ conservation garantie.

Il faut prendre en compte :

• Aw ;
• pH ;
• température ;
• hygiène ;
• conditionnement ;
• présence d’autres ingrédients.

Pour une production professionnelle, l’Aw du produit fini reste le meilleur indicateur pour évaluer la disponibilité réelle de l’eau.

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Les erreurs fréquentes

« Plus je mets de sucre, moins j’ai d’eau »

Pas nécessairement.

Ajouter du sucre augmente la matière sèche, mais ne retire pas l’eau déjà présente.

C’est principalement l’évaporation pendant la cuisson qui réduit la quantité d’eau.

« Une cuisson à 120 °C signifie toujours le même extrait sec »

Non.

La composition du sirop influence la relation entre température et concentration.

« 70 °Brix signifie toujours 70 % de sucre »

Non.

Le Brix mesure les matières solubles et non nécessairement uniquement le saccharose.

« Un produit très sucré ne contient plus d’eau disponible »

Non.

Il peut toujours contenir une quantité significative d’eau disponible. L’Aw doit être mesurée pour le déterminer.

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Conseil du chocolatier

En confiserie, il est intéressant de ne pas considérer l’eau comme un simple ingrédient que l’on cherche à éliminer.

L’eau est un véritable outil technologique.

Elle permet de :

• dissoudre ;
• cuire ;
• concentrer ;
• contrôler la cristallisation ;
• gérer la texture.

La cuisson consiste finalement à piloter la quantité d’eau restante pour atteindre l’état physique recherché.

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À retenir

L’équilibre eau / sucre est au cœur de nombreuses transformations en confiserie.

La cuisson entraîne :

évaporation de l’eau → augmentation de l’extrait sec → concentration des sucres → augmentation de la température d’ébullition → modification de la texture et de l’Aw.

Mais le résultat dépend également du type de sucre utilisé.

Saccharose, glucose, sucre inverti, fructose et autres sucres ne se comportent pas exactement de la même manière.

La notion essentielle à retenir est :

En confiserie, maîtriser l’eau, c’est maîtriser la concentration des sucres, la texture, la cristallisation et une grande partie de la conservation du produit.

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Questions fréquentes

Pourquoi fait-on cuire un sirop de sucre ?

Pour évaporer une partie de l’eau et augmenter la concentration en matières sèches.

Pourquoi la température augmente-t-elle pendant la cuisson ?

Parce que l’eau s’évapore progressivement et que le sirop devient de plus en plus concentré.

Plus un sirop est chaud, plus il contient de sucre ?

À composition comparable, une température d’ébullition plus élevée indique généralement une concentration plus importante, mais ce n’est pas une relation universelle.

Qu’est-ce que l’extrait sec ?

C’est l’ensemble des matières qui restent après élimination de l’eau.

Qu’est-ce que l’Aw ?

C’est une mesure de la disponibilité de l’eau dans un produit.

Pourquoi utilise-t-on du glucose ?

Notamment pour limiter la cristallisation du saccharose et modifier la texture.

Pourquoi utilise-t-on du sucre inverti ?

Il est hygroscopique et peut contribuer au moelleux, à la rétention d’humidité et au contrôle de la cristallisation.

Pourquoi une confiserie devient-elle dure ?

Une perte d’eau importante peut augmenter fortement l’extrait sec et modifier la structure du produit.

Pourquoi une confiserie devient-elle collante ?

Une reprise d’humidité peut augmenter l’eau disponible à la surface et modifier la texture.

Le Brix mesure-t-il uniquement le sucre ?

Non. Il donne une indication sur la concentration en matières solubles.