Tại sao đồ ăn lại dính vào chảo chống dính?
Đôi khi, các tình huống xảy ra trong gian bếp cũng là những đề tài khá hóc búa cho các nhà khoa học. Và việc giải thích được những hiện tượng tưởng chừng bình thường đó đã giúp mở ra những hiểu biết mới mẻ không ngờ. Đó là điều đã xảy ra với các nhà vật lý Czech, những người không chỉ giải đố cho các bà nội trợ mà còn có hẳn công bố trên tạp chí chuyên ngành và gợi ý ứng dụng trong tương lai.
Bất chấp sự hữu dụng của các loại chảo chống dính, đồ ăn nhiều khi lại có xu hướng bám lấy bề mặt nóng của nó, ngay cả khi dầu đã được rót vào chảo. Kết quả là miếng thịt hoặc cá mà ta đặt lên chảo không còn nguyên vẹn và tệ hơn là tạo cảm giác không ngon nữa.
Đồ ăn thi thoảng bị dính lại trên một bề mặt bị gia nhiệt, ngay cả nếu sử dụng dầu ăn hoặc chảo chống dính. Các nhà khoa học đã tìm hiểu các đặc tính của dầu ăn trên một bề mặt phẳng và chứng tỏ sự đối lưu là nguyên nhân. Trái: điểm khô trên bề mặt chảo chống dính GRANITEC; phải: điểm khô trên chảo phủ lớp TEFLON. Nguồn: Alex Fedorchenko
Các nhà vật lý ở Viện Hàn lâm Khoa học Czech bắt đầu một cuộc “điều tra” về các đặc tính của dòng chảy dầu trong một bề mặt phẳng như một cái chảo dùng để chiên rán. Công trình của họ mang tên “On formation of dry spots in heated liquid films” (Về sự hình thành của các điểm khô trong các màng chất lỏng được gia nhiệt) xuất bản trên tạp chí Physics of Fluids đã chứng tỏ sự đối lưu có thể là nguyên nhân dẫn đến những miếng đồ ăn bị dính lên chảo.
Thực nghiệm mà họ tiến hành là sử dụng một chiếc chảo không dính với bề mặt có các hạt gốm. Một camera đặc biệt được đặt bên trên chiếc chảo khi nó được gia nhiệt. Họ đo đạc tốc độ mà tại đó, một điểm khô hình thành và mở rộng diện tích. Các thực nghiệm tiếp theo với một chiếc chảo phủ Teflon (hay còn gọi là polytetrafloetylen, một chất fluoropolyme tổng hợp của tetrafluoroethylene có nhiều ứng dụng công nghiệp) cũng cho thấy điều tương tự.
“Chúng tôi giải thích bằng thực nghiệm tại sao đồ ăn dính lại ở trung tâm của chảo rán”, Alexander Fedorchenko, tác giả của công trình, cho biết. “Nguyên nhân của hiện tượng này là sự hình thành một điểm khô trên lớp màng mỏng dầu hướng dương như một hệ quả của đối lưu nhiệt mao dẫn”.
Khi chảo được gia nhiệt từ bên dưới, một gradient nhiệt độ được hình thành trên lớp màng dầu. Với các loại chất lỏng thông thường như dầu hướng dương được dùng trong thực ngiệm này, sức căng bề mặt giảm xuống khi nhiệt độ gia tăng. Một gradient sức căng bề mặt đã được tạo ra, ngược hướng với trung tâm khi nhiệt độ tăng lên và hướng về phía rìa chảo.
Chính gradient nhiệt đó đã thiết lập một dạng đối lưu nhiệt mà chúng ta vẫn biết là đối lưu nhiệt mao dẫn khiến dầu di chuyển nhanh hơn ra phía ngoài. Khi lớp màng mỏng dầu ở trung tâm nó trở nên mỏng hơn một giá trị tới hạn, lớp màng đó bị phá vỡ.
Các nhà nghiên cứu đã xác định các điều kiện dẫn đến hình thành các điểm khô cho cả loại màng mỏng tĩnh tại và chuyển động. Các điều kiện đó bao gồm một sự suy giảm tại lớp màng cục bộ dày dưới một kích thước tới hạn cũng như kích thước vùng biến dạng giảm xuống một con số mà chúng ta biết là chiều dài mao dẫn.
“Để tránh những điểm khô không mong muốn, phải thiết lập các đo đạc tiếp theo: tăng độ dày của lớp dầu, điều chỉnh nhiệt, hoàn toàn làm ướt toàn bộ bề mặt chảo bằng dầu, sử dụng một cái chảo có độ dày đáy thích hợp hoặc việc nhớ phải đảo thức ăn thường xuyên”, Fedorchenko nói.
Hiện tượng này xảy ra trong những tình trạng khác nhau như lớp màng chất lỏng rất mỏng được sử dụng trong các cột chưng cất chất lỏng hoặc những thiết bị có các hợp phần điện tử.
“Sự hình thành của các điểm khô hoặc sự phá vỡ của lớp màng dầu cũng có vai trò, kết quả của việc gia nhiệt trên mặt phẳng của các hợp phần điện tử”, Fedorchenko nói. “Các kết quả của nghiên cứu này có thể có một ứng dụng rất rộng rãi”.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2021-02-food-nonstick-pans.html
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0035547
