Impingement e vaporizzazione di una goccia d'acqua di 5 millimetri su una pellicola di 3 millimetri di olio di colza caldo. L'immagine a destra, sparato solo mezzo secondo dopo che l'acqua ha prima toccato l'olio, mostra una pletora di goccioline che vengono rilasciate. Alcune goccioline sono submicroniche e possono rimanere nell'aria per più di 30 minuti. Credito:Marston Research Group, Università tecnologica del Texas
La cottura in padella con olio può diventare rapidamente pericolosa se dalla padella fuoriescono gocce di olio bollente "esplosive", portando a dolorose ustioni. Ma queste goccioline potrebbero fare qualcosa di ancora più dannoso:contribuire all'inquinamento dell'aria interna.
Un gruppo di ricercatori della Texas Tech University e della Utah State University che esplorano queste "goccioline esplosive" presenterà il loro lavoro per scoprire la fluidodinamica dietro questo fenomeno durante il 70° meeting annuale della Divisione di Fluidodinamica dell'American Physical Society, che si terrà dal 19 al 21 novembre, 2017, a Denver, Colorado.
"Abbiamo scoperto che un numero molto elevato di piccole goccioline d'olio viene rilasciato quando anche una sola, una piccola goccia d'acqua entra in contatto con l'olio caldo, " ha detto Jeremy Marston, un assistente professore alla Texas Tech University.
Per eseguire esperimenti modello della dinamica esplosiva, la squadra ha iniziato con un sottile strato di olio:colza, arachidi o semi di soia e ho misurato la temperatura con una termocoppia. "Quindi, iniettiamo una piccola goccia d'acqua e registriamo l'evento con una videocamera ad alta velocità, " Ha detto Marston. "Il fenomeno risultante è drammatico:puoi vedere il rilascio dell'esplosivo quando l'acqua, intrappolato sotto l'olio, vaporizza all'improvviso. Questo provoca la rottura del film d'olio e fa volare le goccioline d'olio".
Cucinare alcuni cibi comuni, come un petto di pollo, comporta una notevole quantità di acqua contenuta. Maggiore è il contenuto di acqua, maggiore è il numero di questi eventi di goccioline esplosive, il che significa che verranno inviate in volo ancora più gocce d'olio.
"La nostra ricerca potrebbe essere particolarmente rilevante per i metodi di cottura cinesi in cui l'acqua viene aggiunta ai wok caldi, " ha detto Marston.
Tra le loro scoperte più sorprendenti, secondo Marston, è che le goccioline di olio rilasciate possono essere di dimensioni inferiori al micron, rendendoli potenzialmente pericolosi perché possono essere inalati. Il gruppo sta attualmente valutando la reale distribuzione dimensionale delle goccioline di olio rilasciate e fino a che punto possono raggiungere l'ambiente con o senza un'adeguata ventilazione.
"È noto che milioni di morti in tutto il mondo si verificano a causa dell'inquinamento dell'aria interna, ma non sappiamo ancora quanto vi contribuisca la cottura in cucine poco ventilate, " Marston ha detto. "Stiamo progettando di condurre uno studio dettagliato per quantificare l'impatto che gli aerosol a base di cucina hanno sull'inquinamento dell'aria interna. In definitiva, speriamo che la nostra ricerca possa guidare la progettazione di sistemi di ventilazione migliorati per rimuovere questi aerosol ultrafini".
Marston e il suo gruppo si stanno concentrando su immagini più dettagliate con video ad alta velocità. "Per esplorare la scienza fondamentale, effettueremo l'imaging volumetrico tridimensionale e l'imaging termico per valutare la dispersione degli aerosol rilasciati in cottura, ", ha detto. "Effettueremo anche alcune prove preliminari utilizzando una nuova cortina d'aria che potrebbe essere integrata negli attuali sistemi di ventilazione. E poiché alcune delle goccioline sono inalabili e potenzialmente pericolose, stiamo anche progettando di utilizzare un "misuratore di particelle di aerosol" in grado di misurare fino a dimensioni nanometriche per vedere quanto possono essere piccole queste particelle".