Erfahrene Köche können feststellen, wann das Frittieröl die richtige Temperatur zum Frittieren erreicht hat, indem sie angefeuchtete Essstäbchen in das heiße Öl stecken. An den Stäbchen bilden sich Blasen und das brutzelnde Geräusch, das sie erzeugen, kann dem Koch sagen, wann es Zeit ist, Lebensmittel in die Pfanne zu geben.
Im Physik der Flüssigkeitenhaben Forscher aus den Vereinigten Staaten, Kanada und Saudi-Arabien sorgfältig Blasen untersucht, die sich bilden, wenn Wassertropfen mit erhitztem Speiseöl in Kontakt kommen. Als die Ermittler angefeuchtete Essstäbchen in heißes Öl steckten, stellten sie fest, dass die Art und Anzahl der gebildeten Blasen von der Menge des von den Essstäbchen aufgenommenen Wassers sowie vom Material der Essstäbchen abhängt.
Sie experimentierten mit Wassertropfen und Teigtröpfchen, die an der Spitze eines Essstäbchens hingen. Der Wassertropfen explodierte, als er auf das heiße Öl traf, wo der Teigtropfen auf seiner Oberfläche Blasen entwickelte.
Um weiter zu untersuchen, was passiert, wenn Lebensmittel in heißes Öl gelegt werden, verwendeten die Forscher ein kleines, mit Wasser befeuchtetes Stück Papier als Modell. Sie fanden heraus, dass die Menge und Art der Blasenbildung in diesem Fall sowohl von der Wassermenge als auch von der Temperatur abhängt. Sie beobachteten, dass sich im heißen Öl verschiedene Arten von Dampfhohlräumen bildeten, wenn Wasser darauf traf.
Diese ersten Experimente führten zu einer Reihe kontrollierterer Studien mit einem Aufbau, der es ermöglichte, heißem Öl Wassertropfen von einem Oberleitungsdraht auf einer beweglichen Bühne zuzusetzen. Eine Hochgeschwindigkeitskamera und ein empfindliches Mikrofon wurden verwendet, um detaillierte Daten über die Form der Blasen zu sammeln, die sich bilden, wenn der Wassertropfen auf das heiße Öl trifft, und das zischende Geräusch, das sie machen, wenn sie platzen.
„Wir haben in unseren Experimenten drei Arten von Blasenereignissen gefunden: einen Explosionshohlraum, einen länglichen Hohlraum und einen oszillierenden Hohlraum“, sagte der Autor Tadd Truscott.
Der Explosionshohlraum entsteht, wenn ein Wassertropfen in das heiße Öl eintritt und aufgrund des plötzlichen Temperaturanstiegs eine Mikroexplosion erfährt, wodurch eine Dampfblase entsteht, die die Oberfläche aufreißen kann. Der längliche Hohlraum beinhaltet einen Wassertropfen, der explodiert, ohne die Oberfläche zu zerreißen.
Video des Explosionshohlraums, der entsteht, wenn ein Wassertropfen auf heißes Öl trifft. Bildnachweis: Tadd T. Truscott
Der oszillierende Hohlraum entsteht, wenn das Tröpfchen vom Draht rutscht und schnell untergetaucht wird. Es durchläuft einen mehrstufigen Explosionsprozess und beginnt zu schwingen, bevor es in zahlreiche kleine Bläschen zerfällt.
Audiosignale vom Mikrofon zeigten, dass die drei Hohlraumtypen unterschiedliche akustische oder klangliche Eigenschaften erzeugten.
„Wir können für jeden Hohlraumtyp unterschiedliche akustische Signaleigenschaften unterscheiden“, sagte Truscott. „Die Entschlüsselung der Tonsignale könnte zu zukünftigen Anwendungen führen, wie zum Beispiel der akustischen Erfassung der Aerosolerzeugung.“
Der Artikel trägt den Titel „Morphologie der Blasendynamik und des Klangs in erhitztem Öl“.
Morphologie von Blasendynamik und Schall in erhitztem Öl, Physik der Flüssigkeiten (2022). DOI: 10.1063/5.0088065