Time-lapse av torr fläckbildning på en stekpanna. Kredit:Alex Fedorchenko
Trots användningen av nonstick stekpannor, kommer mat ibland att fastna på en uppvärmd yta, även om olja används. Resultaten kan bli mycket röriga och oaptitliga.
Forskare vid den tjeckiska vetenskapsakademin påbörjade en undersökning av oljans flytande egenskaper på en plan yta, till exempel en stekpanna. Deras arbete, rapporterat i Physics of Fluids , av AIP Publishing, visar att konvektion kan vara skyldig till vår fasta mat.
Den experimentella undersökningen använde en nonstick-panna med en yta bestående av keramiska partiklar. En videokamera placerades ovanför pannan när den värmdes upp och användes för att mäta hastigheten med vilken en torr fläck bildades och växte. Ytterligare experiment med en teflonbelagd panna visade detsamma.
"Vi förklarade experimentellt varför mat fastnar i mitten av stekpannan", säger författaren Alexander Fedorchenko. "Detta orsakas av bildandet av en torr fläck i den tunna solrosoljefilmen som ett resultat av termokapillär konvektion."
Mat kommer ibland att fastna på en uppvärmd yta, även om olja eller en nonstick stekpanna används. Forskare har undersökt oljans flytande egenskaper på en plan yta och deras arbete, rapporterat i Physics of Fluids, visar att konvektion kan vara skyldig. Vänster:Torr plats på nonstick GRANITEC panna; höger:torr plats på TEFLON-belagd panna. Kredit:Alex Fedorchenko
När pannan värms upp underifrån etableras en temperaturgradient i oljefilmen. För vanliga vätskor, som solrosoljan som används i experimentet, minskar ytspänningen när temperaturen ökar. En ytspänningsgradient upprättas, riktad bort från mitten där temperaturen är högre och mot kastrullens periferi.
Denna gradient skapar en typ av konvektion som kallas termokapillär konvektion, som för olja utåt. När oljefilmen i mitten blir tunnare än ett kritiskt värde spricker filmen.
Forskarna fastställde de förhållanden som leder till torra fläckar för både stationära och flytande filmer. Dessa förhållanden inkluderar en minskning av den lokala filmtjockleken under en kritisk storlek samt storleken på det deformerade området som faller under ett tal som kallas kapillärlängden.
Livsmedel kommer ibland att fastna på en uppvärmd yta, även om olja eller en stekpanna med nonstick används. Forskare har undersökt oljans flytande egenskaper på en plan yta och deras arbete, rapporterat i Physics of Fluids, visar att konvektion kan vara skyldig. Tidsförlopp för bildning av torra fläckar. Kredit:Alex Fedorchenko
"För att undvika oönskade torra fläckar bör följande åtgärder vidtas:öka oljefilmtjockleken, måttlig uppvärmning, väta ytan av pannan helt med olja, använda en kastrull med tjock botten eller röra maten regelbundet under tillagningen, ” sa Fedorchenko.
Fenomenet uppstår även i andra situationer, såsom de tunna vätskefilmerna som används i vätskedestillationskolonner eller andra enheter som kan ha elektroniska komponenter.
"Torrfläcksbildning eller filmbrott spelar en negativ roll, vilket resulterar i kraftig överhettning av de elektroniska komponenterna", sa Fedorchenko. "Resultaten av denna studie kan därför ha en bredare tillämpning."
Referens:"Om bildning av torra fläckar i upphettade flytande filmer" av Alexander Fedorchenko och Jan Hruby, 2 februari 2021, Physics of Fluids .
DOI:10.1063/5.0035547
