Upływ czasu powstawania suchej plamy na patelni. Źródło:Alex Fedorchenko
Pomimo użycia patelni z powłoką zapobiegającą przywieraniu, potrawy czasami przyklejają się do rozgrzanej powierzchni, nawet jeśli używa się oleju. Wyniki mogą być bardzo niechlujne i nieapetyczne.
Naukowcy z Czeskiej Akademii Nauk rozpoczęli badanie właściwości płynnych oleju na płaskiej powierzchni, takiej jak patelnia. Ich praca, opisana w Fizyce płynów , przez AIP Publishing, pokazuje, że konwekcja może być przyczyną naszego przyklejonego jedzenia.
W badaniach eksperymentalnych użyto nieprzywierającej patelni z powierzchnią złożoną z cząstek ceramicznych. Kamera wideo została umieszczona nad podgrzewaną patelnią i użyta do pomiaru prędkości, z jaką tworzy się i rośnie sucha plama. Dalsze eksperymenty z patelnią pokrytą teflonem wykazały to samo.
„Eksperymentalnie wyjaśniliśmy, dlaczego jedzenie przykleja się do środka patelni” – powiedział autor Alexander Fedorchenko. „Jest to spowodowane tworzeniem się suchej plamy w cienkiej warstwie oleju słonecznikowego w wyniku konwekcji termokapilarnej”.
Potrawy czasami przyklejają się do rozgrzanej powierzchni, nawet jeśli używa się oleju lub patelni z powłoką zapobiegającą przywieraniu. Naukowcy zbadali płynne właściwości oleju na płaskiej powierzchni, a ich prace, opisane w Physics of Fluids, pokazują, że winna może być konwekcja. Po lewej:suche miejsce na nieprzywierającej patelni GRANITEC; po prawej:suche miejsce na patelni pokrytej TEFLONEM. Źródło:Alex Fedorchenko
Gdy patelnia jest podgrzewana od dołu, w filmie olejowym powstaje gradient temperatury. W przypadku typowych cieczy, takich jak olej słonecznikowy użyty w eksperymencie, napięcie powierzchniowe spada wraz ze wzrostem temperatury. Powstaje gradient napięcia powierzchniowego, skierowany od środka, gdzie temperatura jest wyższa, w kierunku obrzeża naczynia.
Ten gradient tworzy rodzaj konwekcji znanej jako konwekcja termokapilarna, która przenosi olej na zewnątrz. Kiedy film olejowy w środku staje się cieńszy niż wartość krytyczna, film pęka.
Naukowcy określili warunki, które prowadzą do suchych miejsc zarówno w przypadku filmów nieruchomych, jak i płynących. Warunki te obejmują zmniejszenie lokalnej grubości warstwy poniżej krytycznego rozmiaru, a także rozmiar zdeformowanego obszaru spada poniżej liczby zwanej długością kapilary.
Żywność czasami przywiera do rozgrzanej powierzchni, nawet jeśli używa się oleju lub patelni z powłoką zapobiegającą przywieraniu. Naukowcy zbadali płynne właściwości oleju na płaskiej powierzchni, a ich prace, opisane w Physics of Fluids, pokazują, że winna może być konwekcja. Upływ czasu powstawania suchej plamy. Źródło:Alex Fedorchenko
„Aby uniknąć niechcianych suchych plam, należy zastosować następujący zestaw środków:zwiększenie grubości filmu olejowego, umiarkowane ogrzewanie, całkowite zwilżenie powierzchni patelni olejem, używanie patelni z grubym dnem lub regularne mieszanie potraw podczas gotowania, ” powiedział Fedorchenko.
Zjawisko to występuje również w innych sytuacjach, takich jak cienkie warstwy cieczy stosowane w kolumnach do destylacji płynów lub innych urządzeniach, które mogą mieć elementy elektroniczne.
„Tworzenie suchych plam lub pękanie filmu odgrywa negatywną rolę, powodując gwałtowne przegrzanie elementów elektronicznych” – powiedział Fedorchenko. „Wyniki tego badania mogą zatem mieć szersze zastosowanie”.
Odniesienie:„O tworzeniu suchych plam w podgrzanych filmach cieczy” Alexander Fedorchenko i Jan Hruby, 2 lutego 2021, Fizyka płynów .
DOI:10.1063/5.0035547
