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09/03/09, par Julien

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Règle générale

D’une façon générale, pour minimiser les consommations d’énergie, on doit choisir des appareils bien dimensionnés ayant un rendement élevé.
En ce qui concerne l’optimisation de la pointe quart horaire, on a intérêt à choisir des appareils électriques qui prévoient une puissance spécifique de maintien en température. Il existe, par exemple, des marmites ou des fours qui disposent d’une résistance importante pour la montée en température et une deuxième plus faible pour le maintien en température. Ces appareils coûtent plus cher mais peuvent engendrer une puissance de pointe moindre.
Ce principe n’existe pas sur des appareils tels que les friteuses, grills, sauteuses ou fourneaux car pour de tels équipements, on a besoin de toute la puissance pour remonter en température afin de ne pas risquer d’obtenir une mauvaise cuisson.
Ce système n’est intéressant que s’il existe déjà une grande discipline de la part des cuisiniers pour ne pas enclencher tous les appareils en même temps.

Le rendement des appareils

Le rendement d’un appareil de cuisson représente le rapport entre l’énergie absorbée par la charge (les aliments) et l’énergie totale absorbée. En effet, de l’énergie totale nécessaire à la cuisson des aliments, seule une part parvient finalement sur la table. L’autre part se retrouve dans l’eau utile à la cuisson ou s’échappe par les parois des appareils.
Le rendement d’un appareil dépend avant tout du type de cuisson. Ainsi, dans la gamme des appareils permettant d’arriver au résultat souhaité au niveau du goût, on a intérêt, au niveau énergétique, à utiliser, celui ayant le meilleur rendement. Exemple : il vaut mieux cuire les brocolis au cuiseur à la vapeur (rendement jusque 90 %) plutôt qu’à la marmite (rendement moyen de 50 %).
Pour un même type d’appareil, le rendement dépend principalement des facteurs suivants :

  • la qualité d’isolation pour les enceintes fermées,
  • l’efficacité des dispositifs de réglage,
  • l’inertie de l’élément chauffant.

Une paroi non isolée dégage une puissance calorifique d’environ 1 000 W/m² en moyenne. Tandis qu’une paroi bien isolée dégage environ 100 W/m² en moyenne.

Exemple.

Une marmite de 150 litres a une surface de déperdition de 1,6 m2. Si l’on reprend les chiffres moyens ci-dessus, la puissance perdue est donc de 1 600 W pour une paroi mal isolée et de 160 W pour une paroi bien isolée. Pour une durée de cuisson de 1 heure, l’énergie perdue sera de 1,6 kWh dans le premier cas et de 0,16 kWh. dans le second. Au prix moyen de 0,115 € du kWh la différence dans le coût d’utilisation est de 0,165 €, pour une seule utilisation.

Une bonne régulation des appareils permet de gagner 10 % au niveau de la consommation.
Le rendement d’un appareil est à demander au fabricant. En effet, celui-ci ne se retrouve pas dans la documentation des fabricants qui préfèrent citer des pourcentages d’économie sans préciser l’objet de la comparaison.

Le dimensionnement

Le choix et le dimensionnement des appareils dépendent de nombreux critères :

  • le type de cuisine offerte au consommateur,
  • le type de liaison,
  • le nombre de couverts,
  • le nombre de repas par jour,
  • la variété des plats offerts aux consommateurs,
  • la gamme des produits de base,
  • etc.
Il ne s’agit pas ici de montrer comment dimensionner chaque appareil, mais bien de donner quelques indications !

Équiper rationnellement une cuisine, c’est chercher à faire coïncider la capacité de production réelle des équipements aux besoins de la cuisine. En effet, si un équipement est sous-dimensionné, il ne permettra pas d’offrir le service voulu aux consommateurs. À l’inverse, s’il est sur-dimensionné, le rendement de l’appareil sera mauvais. Il représentera une perte financière à l’achat et à la consommation. Enfin, tout équipement qui n’est pas utilisé représente une perte sèche.
Il est très difficile d’arriver à ce résultat à partir d’abaques de dimensionnement et il vaut mieux choisir et dimensionner les appareils à partir de la situation réelle de la cuisine.
Le choix et le dimensionnement des appareils se fait, si possible, en collaboration étroite avec le chef-coq. Il représente la personne adéquate pour disposer d’une vue d’ensemble de tous les critères dont dépend le choix des appareils et le contexte de production.

Exemple.

Dans une cuisine considérée, on a répertorié les données suivantes pour dimensionner les marmites de manière optimale.

La (les) marmite(s) va(vont) servir à préparer :

  • du potage,
  • des légumes,
  • de la purée, de la compote ou du pudding,
  • des sauces.

Pour le potage, la quantité est de 0,3 litre par potage, il faut compter 65 % de potage par rapport au nombre de repas et le taux de remplissage est de 100 %.

Pour les légumes, il faut prévoir une contenance de 1/4 litre par repas et le taux de remplissage est de 80 %.

Pour la purée, la compote et le pudding, il faut compter 0,15 litre par repas, 50 % d’unités par rapport au nombre de repas et un taux de remplissage de 80 %.

Pour la sauce, il faut compter 0,1 litre par repas et le taux de remplissage est de 80 %.

Ces données vont servir de base pour dimensionner les marmites en fonction de la situation réelle.

On sera peut-être amené à choisir plusieurs petits appareils plutôt qu’un seul gros appareil.
Remarques.
Pour beaucoup d’appareils (exemple : sauteuse, friteuse, etc.), la capacité productive d’un équipement n’est pas égale à sa capacité théorique. La capacité productive s’exprime en produits par unité de temps. Exemple : nombre de grillades à l’heure, nombre de cafés à la minute, etc.
Elle tient compte de l’ensemble des temps nécessaires à l’ensemble d’un cycle de fonctionnement. Pour un équipement de cuisson d’une certaine contenance, on distingue le temps de chargement, de montée en température, de cuisson proprement-dite, de déchargement et de nettoyage.
Par manque d’information sur la manière dont va être utilisé un équipement, un fabricant se contente de donner la capacité théorique d’un équipement qui ne tient compte que des temps actifs (cuisson). La capacité théorique ne tient donc pas compte des différents temps morts nécessaires à la production.
Au risque de surestimer la capacité réelle d’un équipement, il faut donc la calculer à partir de la capacité théorique et du contexte de production.

Choix des plaques de cuisson

On choisit de préférence des foyers infrarouges avec détecteur de casserole ou des plaques à induction. Celles-ci ont un meilleur rendement (induction : 90 %), infrarouges (75 %) qu’une plaque électrique en fonte (60 %).
Le meilleur rendement d’une plaque à induction va permettre de gagner jusqu’à 35 % d’énergie par rapport à une plaque en fonte électrique mais elle va aussi engendrer une économie en supprimant les problèmes de plaques en fonctionnement continu puisque la plaque à induction ne fonctionne qu’en présence d’une casserole. L’économie peut alors être beaucoup plus importante.

Mesures comparatives de la consommation d’énergie pour l’échauffement de 1,5 l d’eau de 20 à 95 °C et pour différentes plaques de cuisson
Induction 162 Wh 100 %
Foyer halogène sous vitrocéramique 220 Wh 136 %
Foyer radiant sous vitrocéramique 233 Wh 144 %
Plaque fonte 252 Wh 155 %

Réchaud à gaz naturel, feu ouvert

295 Wh 182 %
Mesures comparatives de la durée de l’échauffement de 1,5 l d’eau de 20 à 95°C, pour une puissance de 2 kW

Induction

336 sec 100 %

Foyer halogène sous vitrocéramique

399 sec 119 %

Foyer radiant sous vitrocéramique

428 sec 127 %

Plaque fonte

454 sec 135 %

Réchaud à gaz naturel, feu ouvert

532 sec 158 %

Le prix d’une plaque à induction est élevé, rendant son temps de retour proche des 15 ans par rapport à une plaque classique en fonte bien utilisée. Néanmoins, ce temps de retour peut n’être que de 2 ans si la plaque classique est allumée en continu et ce, dès le matin.
De plus, la diminution du dégagement de chaleur va améliorer le confort et diminuer la ventilation si celle-ci est réglée en fonction des besoins.
Si l’on opte pour des plaques au gaz, on les choisit avec un « économiseur sur feu vif », appelé « Top Flam ». Il s’agit d’un détecteur de récipient situé à côté du brûleur, qui permet l’allumage ou l’extinction automatique du brûleur principal par simple contact avec le récipient. Outre les gains énergétiques, ce dispositif a aussi un effet induit favorable sur le confort (pas de dégagement inutile de chaleur), et offre une sécurité accrue (suppression des risques de brûlure quand le feu vif reste découvert).
L’apparition de détecteurs d’ustensiles sur les fourneaux dont l’élément chauffant montre une faible inertie : foyer halogène ou radiant sous plaque vitrocéramique pour l’électricité et feu ouvert pour le gaz, permet dans certains cas d’abaisser la consommation d’énergie de 30 à 50 %.

Choix des fours

Un four à convection forcée est préférable à un four à convection naturelle.
Dans les fours à convection forcée, l’action d’une turbine favorise l’homogénéité de la température et la rapidité de transmission de la chaleur. Cette technique améliore sensiblement le rendement (45 % pour un four statique et 80 % pour un four à convection forcée). L’économie d’énergie est en plus renforcée par une montée en température rapide. Globalement, on parle d’une économie d’énergie de 45 %.
L’économie d’énergie est encore plus grande avec un four combiné air/vapeur. Le transfert calorifique s’effectue par l’intermédiaire de vapeur à pression atmosphérique ou très basse pression. Le rendement est meilleur qu’avec un transfert à air chaud pulsé de l’ordre de 40 % et engendre une plus faible déshydratation des denrées. Néanmoins, la vapeur ne peut pas être utilisée pour toutes les préparations.
La tendance actuelle est d’acheter ces fours comme appareils polyvalents faisant office de four, marmite, sauteuse, voire plaque à snacker ou même friteuse. Une seule électronique gère le tout, avec des programmes faciles à régler (on affiche, par exemple, simplement le nom du produit et parfois sa masse).
Leur gain de consommation est complexe, car il faut comparer à plusieurs autres types de matériels, et pondérer par rapport à leurs fréquences respectives d’utilisation. En moyenne, le bilan est assez bon : des appareils individualisés performants obtiennent les mêmes consommations, et font parfois mieux mais l’appareil polyvalent gagne souvent par son automatisation poussée, et par ses multiples programmes permettant de choisir exactement le plus adapté.
En liaison froide, le choix d’un four combiné air/vapeur est particulièrement intéressant au niveau des consommations énergétiques. En effet, pour profiter de l’avantage du meilleur rendement du four combiné par rapport à celui de la plupart des autres appareils, il doit être utilisé à sa charge nominale. L’économie peut encore être augmentée de 10 à 15 % si le four est utilisé sans interruption entre les cuissons. Ce genre d’organisation est très facile en liaison froide. De plus, dans ce cas, l’utilisation du four combiné peut être synchronisée avec celle de la cellule de refroidissement rapide, rendant inutile l’utilisation du four de maintien en température.
En liaison chaude, cette organisation n’est pas très adaptée. Dans certains cas, le gain énergétique peut même être négatif.
Ces appareils polyvalents ont des limites : on ne peut tout faire simultanément.
Si aucun délestage général de la cuisine n’est prévu, on choisit de préférence un four combiné équipé d’un régulateur électronique qui hache la demande d’énergie et qui assure donc la fonction du délesteur de charge au niveau du four uniquement.

Le cuiseur à vapeur

La cuisson au cuiseur à la vapeur est l’une des plus intéressantes au niveau énergétique. Le rendement de cet appareil atteint les 90 %. Pour autant qu’elle permette d’atteindre les qualités recherchées au niveau résultat de cuisson, on a donc intérêt à la choisir le plus souvent possible.
La basse consommation de la cuisson avec ces appareils est due au confinement (pas d’évaporation de l’aliment), à la durée : cuisson plus rapide au-dessus de 100°C (grâce à la pression, on augmente la température de cuisson de 15°C, ce qui demande plus d’énergie, mais on réduit le temps de moitié), à la taille réduite du matériel (moins de masse inerte et moins d’échange avec l’air ambiant), à la température (qui n’est pas si élevée que cela, comparée à un bain de friture ou à un grill), au bon transfert de chaleur (turbulence de la vapeur et chaleur de recondensation au contact des aliments) et aux moindres quantités d’eau à chauffer (comparer au court bouillon).
Remarque : on peut obtenir des résultats assez comparables (quoiqu’un peu moins bons) avec une cuisson en marmite, bien dimensionnée, avec couvercle et très bien réglée (avec automatisme) ou en cuisson sous vide.

Choix des marmites

Il existe des marmites à chauffage direct ou indirect (ou au bain-marie). Une marmite à chauffage indirect dispose d’une double enveloppe.
Il existe 4 grands types de marmites à chauffage indirect :

  • la double enveloppe est alimentée manuellement avec de l’eau,
  • la double enveloppe contient de l’huile en circuit fermé,
  • la double enveloppe est alimentée avec de la vapeur basse pression en circuit fermé,
  • la double enveloppe est alimentée avec de la vapeur haute pression en circuit fermé.

Les deux dernières sont aussi considérées comme des marmites directes avec la vapeur comme « combustible ».
Le système indirect avec vapeur haute pression a un rendement plus élevé que le système indirect avec vapeur basse pression qui lui-même a un meilleur rendement que le système à alimentation en eau. En effet, avec la vapeur comme alimentation, il y a un meilleur transfert de chaleur. La vapeur est bien répartie dans la double enveloppe et pas uniquement dans le bas comme l’eau. Mais ces appareils reviennent plus chers. En effet, les matériaux et les soudures doivent pouvoir résister à la pression.
Un mélangeur (qui peut être utilisé pour certains aliments) permet d’améliorer le transfert de chaleur. Le mélangeur dans une marmite à chauffage indirect présente un autre avantage : il permet de refroidir rapidement et dans les délais requis une préparation en utilisant soit de l’eau de distribution, soit de l’eau réfrigérée.
En liaison froide, on a intérêt à choisir des marmites permettant de programmer tout un cycle de production : remplissage, cuisson, mélange, refroidissement. Le programme pourra ainsi être enclenché la nuit et on bénéficie ainsi du tarif heures creuses.
Les commandes informatiques permettent non seulement de commander différents processus de fabrication, mais permet aussi d’afficher la température mesurée dans la marmite.

Et en plus….

Les appareils électriques sont choisis, de préférence, avec une connexion prévue pour raccorder un délesteur de charge. Cette connexion permet de s’assurer que l’appareil est prévu pour être délesté et que le délestage se fera sur le bon organe.
Si l’appareil ne possède pas de connexion de délestage, cette connexion peut toujours être réalisée a posteriori mais elle doit alors être décidée et réalisée par une personne ayant une bonne connaissance du cycle de fonctionnement des appareils de manière à ne pas perturber leur fonctionnement.

A propos des appareils au gaz

Il y a eu beaucoup d’améliorations concernant le rendement des appareils au gaz ces dernières années. Outre un bon calorifugeage, ce rendement est obtenu par le brûleur séquentiel, par l’optimisation du transfert de chaleur et par l’allumeur électronique.
Avec un brûleur séquentiel, la diminution de l’apport de chaleur est obtenue par une série d’arrêts et de remises en marche du brûleur plutôt que par une diminution du débit de gaz qui a pour effet de raccourcir la flamme.
Avec un brûleur séquentiel, l’allumage s’effectue toujours à plein débit. Il permet d’augmenter le rendement de l’appareil de 20 points. On choisit donc les appareils (marmites, sauteuses, plaques de cuisson, etc.) avec ce type de brûleur.
Le meilleur transfert de chaleur fait gagner quelques points de rendement (parfois près de 10 points). Il s’obtient par le choix du matérial pour l’échangeur (cuivre bon conducteur) et par le choix de la géométrie des parois d’échange thermique : trajet des gaz chauds plus long, plus turbulent (ailettes, tétons).

L’allumeur électronique est plus facile à manipuler que le piezzo. On arrêtera donc plus volontiers l’appareil.
Grâce à ces techniques, il existe une friteuse au gaz à haut rendement (88 %) fabriquée en Hollande. Ce rendement est à comparer aux 45 % d’une friteuse au gaz classique.

Marquage CE et utilisation rationnelle de l’énergie

Depuis le 1er janvier 1997, les appareils de cuisson professionnels au gaz doivent porter le marquage CE. Pour obtenir ce marquage, ces appareils doivent répondre aux « exigences essentielles » des différentes directives européennes les concernant.
Outre, les aspects « sécurité », cette directive prend en compte les aspects « utilisation rationnelle de l’énergie ». En effet, le point 3.5 des exigences essentielles dit : « Tout appareil doit être construit de telle sorte qu’une utilisation rationnelle de l’énergie soit assurée, répondant à l’état des connaissances et des techniques et en tenant compte des aspects de sécurité ».
Il est essentiel que l’indication BE (abréviation de Belgique) soit reprise sur la plaquette signalétique et sur l’emballage comme pays de destination où l’appareil à gaz peut être commercialisé et installé. En effet, du fait de la pluralité des conditions de distribution des gaz et d’installation des appareils à travers les différents pays d’Europe, la mention des catégories, nécessaire pour identifier les aptitudes de l’appareil, n’est pleinement explicite qu’en liaison avec le pays de destination; cette indication a donc été considérée comme une condition essentielle pour l’utilisation en toute sécurité des appareils à gaz.
Pour les appareils de cuisson professionnels, seules les catégories I2E+, I3+ et II2E+3+ sont admises en Belgique. Pour les appareils de catégorie II2E+3+, l’état de préréglage de l’appareil doit être clairement indiqué sur l’appareil.