沸溢层中气泡直径的表达式为：
式中，Du为气泡直径，m；σ为表面张力，N/m；PB为气泡压力，Pa；Px为混合液体的压力，Pa。
表面张力和气泡压力与油温直接相关：较高的油温对应低的表面张力和高的气泡压力。因此，在冷却的第一阶段，气泡很小或根本不能形成气泡，在实验中也没有观察到沸腾和气泡出现的现象。随着冷却的进行，进入第二阶段，出现气泡和沸腾现象。方程（7．7）同时表明，气泡会随着气泡压的降低和表面张力的增加而迅速增大。但是，如果油温过低，气泡内的压力不够支持气泡生长，导致气泡消失。因此，理论上存在一个能够让气泡迅速成长的最佳温度区间。
图7．21 沸溢层简图
沸溢层最初形成于油面之上，厚度HB随细水雾的施加而增大。图7．21为沸溢层的简图。
沸溢层厚度的增加有两个方向。当油中的细水雾液滴没有完全蒸发时，液滴与油继续混合，沸溢层向油盘底部（油深方向）发展，发展速率dHBD/dt取决于油和水的能量平衡：
或
式中，m为质量，kg；cp为定压比热容，J·kg-1·K-1；Lv为蒸发潜热，kJ·kg-1；ρ为密度，kg·m-3；A为面积，m2；HBD为沸溢层向油深方向发展的厚度，m；下标w表示水，oil表示油，bl表示沸溢层。
沸溢层向容器上部扩展的速率dHBU/dt主要取决于气泡的增长速率及水和油在沸溢层的量的多少，表达式为：
(www.xing528.com)
式中，HBU为沸溢层向油盘外部方向发展的厚度，m。沸溢层中水的质量mwbl可表示为：
式中，mwt为细水雾施放的总水量，kg；mwe为在油中蒸发的水量，kg。
方程（7．10）中沸溢层中食用油的量moilbl取决于沸溢层向油盘底部的发展情况，可由方程（7．9）进行计算。气泡增长速率drb/dt的表达式为：
式中：k 为导热系数，W·m-1·K-1；ΔH 为蒸发焓；α 为热扩散系数；t 为时间，s；下标v表示水蒸气，b表示沸腾。
式（7．8）～式（7．12）表明，在细水雾对油面的冷却过程中，沸溢层的发展主要取决于油温和水量的多少。
为明确油温对沸溢层的影响，在细水雾停止施加后，分两次在无火条件下再次启动细水雾，施加时间确定为5 s：第一次为示波器记录的1 号热电偶温度为230 ℃时启动，第二次为1 号热电偶记录的温度为200 ℃时启动。细水雾的施加压力保持0．4 MPa 不变。230 ℃为花生油的发烟点，而200 ℃略高于正常烹饪过程中的油温190 ℃。油温随时间的变化如图7．22所示。
图7．22 火焰熄灭后热电偶的温度变化
当大量的食用油冷却至230 ℃时，油表面无火焰，随着细水雾的施加，3 号热电偶温度下降最快，2 号热电偶次之，1 号最慢。当细水雾施加结束后，3支热电偶所测温度下降减缓。当油温冷却至200 ℃时，油表面无火焰，随着细水雾的施加，水接触热油的瞬间就出现剧烈的沸腾现象，几乎所有的油都参与到沸腾中，3 支热电偶温度瞬间趋于一致。沸溢层迅速上升到油盘边缘，导致大量食用油溢出油盘。当细水雾施加完毕后，依然有大量食用油溢出至油盘以外。由于接触油面的水剧烈沸腾，产生大量水蒸气阻挡镜头，很难通过视频设备拍摄油品溢出画面，但从油面的下降过程可以清楚地看出油面经历了上涨的过程，如图7．23所示。随着温度的降低，油面逐渐回落到油盘底部，并且产生的气泡也随着油面的下降而消失。
由方程（7．9）可知，随着细水雾的施加，油的定压比热容减小，当油层中水的质量增加速率为常数时，由于蒸发的水量减小，使更多的水存在于油中，油温越低，则沸溢层的形成越快。由式（7．10）～式（7．12）可知，对于沸溢层向油盘外部的扩展，在高油温条件下，气泡增长速率快，但此时大量的水被蒸发掉，沸溢层中水量较少，沸溢层不能向上扩展或速率较慢；低油温条件下，气泡增长速率慢，但随着水蒸发量的减小，沸溢层中水量增多，使沸溢层向上的扩展速率增加。实验中，230 ℃油温条件下，沸溢层没有向上扩展至2 号热电偶位置，即使有微小的向上扩展，也随着细水雾施加完毕而很快消退；200 ℃油温条件下，沸溢层迅速向上扩展并浸没2号和3号热电偶，随着细水雾施加完毕而消退较慢，导致大量食用油外溢出油盘。
图7．23 食用油面下降过程
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
