Les cuisiniers expérimentés peuvent savoir quand l'huile de cuisson est à la bonne température grâce au grésillement produit par l'insertion de baguettes humides.
Des baguettes humidifiées, des gouttelettes d'eau dans de l'huile de cuisson chaude révèlent une dynamique de bulles et des caractéristiques sonores complexes.
Comme son nom l'indique, la mécanique des fluides est une branche de la physique qui s'intéresse à la mécanique des fluides (liquides, gaz et plasmas) et aux forces qui s'exercent sur eux. Il peut être divisé en deux domaines d'étude :la statique des fluides et la dynamique des fluides.
Alors que de nombreux chercheurs en dynamique des fluides s'intéressent à l'écoulement des fluides, une équipe de scientifiques s'est récemment penchée sur quelque chose d'un peu plus explosif :que se passe-t-il lorsqu'une goutte d'eau ou une goutte de pâte touche de l'huile chaude ?
Les cuisiniers expérimentés peuvent déterminer quand l'huile de cuisson a atteint la bonne température pour la friture en insérant des baguettes humidifiées dans l'huile chaude. Des bulles se forment sur les bâtonnets et le grésillement qu'elles produisent peut indiquer au cuisinier qu'il est temps d'ajouter de la nourriture dans la poêle.
Dans la revue Physique des fluides , par AIP Publishing, des chercheurs des États-Unis, du Canada et d'Arabie saoudite ont soigneusement étudié les bulles qui se forment lorsque des gouttelettes d'eau entrent en contact avec de l'huile de cuisson chauffée. Lorsque les enquêteurs ont inséré des baguettes humidifiées dans de l'huile chaude, ils ont découvert que le type et le nombre de bulles formées dépendaient de la quantité d'eau absorbée par les baguettes ainsi que du matériau des baguettes.
Cavité d'explosion qui se forme lorsqu'une goutte d'eau frappe l'huile chaude. Crédit :Tadd T. Truscott
Ils ont expérimenté des gouttelettes d'eau et des gouttelettes de pâte suspendues au bout d'une baguette. La goutte d'eau a explosé lorsqu'elle a touché l'huile chaude, où la goutte de pâte a formé des bulles à sa surface.
Pour étudier plus en détail ce qui se passe lorsque des aliments sont placés dans de l'huile chaude, les chercheurs ont utilisé un petit morceau de papier humidifié avec de l'eau comme modèle. Ils ont constaté que la quantité et le type de bouillonnement dans ce cas dépendaient à la fois de la quantité d'eau et de la température. Ils ont observé que différents types de cavités de vapeur se formaient dans l'huile chaude lorsque l'eau la rencontrait.
Ces expériences initiales ont conduit à une série d'études plus contrôlées utilisant une configuration qui permettait d'ajouter des gouttelettes d'eau à l'huile chaude à partir d'un fil aérien sur une scène mobile. Une caméra à haute vitesse et un microphone sensible ont été utilisés pour recueillir des données détaillées sur la forme des bulles qui se forment lorsque la gouttelette d'eau frappe l'huile chaude et le grésillement qu'elles émettent lorsqu'elles éclatent.
Vidéo de la cavité d'explosion qui se forme lorsqu'une goutte d'eau frappe de l'huile chaude. Crédit :Tadd T. Truscott
"Nous avons trouvé trois types d'événements de bulles dans nos expériences :une cavité d'explosion, une cavité allongée et une cavité oscillante", a déclaré l'auteur Tadd Truscott.
La cavité d'explosion se forme lorsqu'une goutte d'eau pénètre dans l'huile chaude et subit une microexplosion due à l'augmentation soudaine de la température, formant une bulle de vapeur qui peut rompre la surface. La cavité allongée implique une goutte d'eau qui explose sans rompre la surface.
La cavité oscillante se produit lorsque la goutte glisse du fil et est rapidement submergée. Il subit un processus d'explosion en plusieurs étapes et commence à osciller avant de se briser en de nombreuses petites bulles.
Les signaux audio du microphone ont révélé que les trois types de cavité produisaient des caractéristiques acoustiques ou sonores différentes.
"Nous pouvons distinguer différentes caractéristiques de signal acoustique pour chaque type de cavité", a déclaré Truscott. "Le déchiffrement des signaux sonores pourrait conduire à de futures applications, telles que la détection acoustique de la génération d'aérosols."
Référence :"Morphologie de la dynamique des bulles et du son dans l'huile chauffée" par Akihito Kiyama, Rafsan Rabbi, Zhao Pan, Som Dutta, John S. Allen et Tadd T. Truscott, 7 juin 2022, Physique des fluides .
DOI :10.1063/5.0088065
