Les cuisiniers expérimentés peuvent savoir si l’huile de cuisson est à la bonne température grâce au grésillement produit par l’insertion de baguettes humides.
Des baguettes humides et 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. Elle peut être divisée 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 un sujet un peu plus explosif : que se passe-t-il lorsqu’une goutte d’eau ou une goutte de pâte à frire 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 humides dans l’huile chaude. Des bulles se forment sur les baguettes et le grésillement qu’elles produisent indique au cuisinier qu’il est temps d’ajouter des aliments dans la poêle.
Dans le journal Physique des fluidespar AIP Publishing, des chercheurs des États-Unis, du Canada et d’Arabie Saoudite ont étudié attentivement les bulles qui se forment lorsque des gouttelettes d’eau entrent en contact avec de l’huile de cuisson chauffée. Lorsque les chercheurs ont inséré des baguettes humides dans l’huile chaude, ils ont constaté 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 de l’huile chaude. Crédit : Tadd T. Truscott
Ils ont fait des expériences avec des gouttelettes d’eau et des gouttelettes de pâte à modeler suspendues au bout d’une baguette. La gouttelette d’eau a explosé lorsqu’elle a touché l’huile chaude, tandis que la gouttelette de pâte à frire a formé des bulles à sa surface.
Pour étudier plus avant 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 bulles 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 premières expériences ont conduit à une série d’études plus contrôlées utilisant une installation 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 touche l’huile chaude et sur le son grésillant qu’elles produisent lorsqu’elles éclatent.
Vidéo de la cavité explosive qui se forme lorsqu’une gouttelette d’eau frappe 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 gouttelette d’eau pénètre dans l’huile chaude et subit une micro-explosion due à l’augmentation soudaine de la température, formant une bulle de vapeur qui peut rompre la surface. La cavité allongée implique une gouttelette d’eau qui explose sans rompre la surface.
La cavité oscillante se produit lorsque la gouttelette glisse du fil et est rapidement submergée. Elle subit un processus d’explosion en plusieurs étapes et commence à osciller avant de se briser en de nombreuses petites bulles.
Les signaux audio émis par le microphone ont révélé que les trois types de cavités produisaient des caractéristiques acoustiques, ou sonores, différentes.
“Nous pouvons distinguer différentes caractéristiques de signaux acoustiques pour chaque type de cavité”, a déclaré Truscott. “Le décryptage des signaux sonores pourrait conduire à des applications futures, 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
