كيف يعمل الخلاط الكهربائي؟

إذا أمسكت زجاجة مملوءة بالماء وضربتها براحة يدك بشكل سريع وقوي على فوهتها، سوف يُكسَر قعرها وجزؤها السفلي غالباً، وهذه الفيزياء التي تحصل داخل الزجاجة تفسّر قسماً كبيراً مما يحدث داخل الخلاط الكهربائي عند هرس الطعام. فعملية التقطيع والفرم التي تقوم بها شفرات الخلاط المتحركة هي المرحلة الأولى فقط، أمّا المرحلة الثانية التي يتحول فيها الطعام إلى قطع صغيرة جداً ومهروسة، فثمة قوى أخرى مختلفة تماماً هي المسؤولة عنها. وإليك العلم المسؤول عن تحضير كوكتيل الفواكه الخاص بك.

مَن مخترع الخلاط الكهربائي؟

استغرقت عملية وصول الخلاط إلى الشكل الذي نعرفه اليوم كثيراً من السنوات، وشارك في تصميمه وتعديله كثير من الأشخاص، لكن يمكن القول إن ستيفن بوبلاوسكي (Stephen Poplawski) هو أول مَن وضع سلسلة من الشفرات الصغيرة الدوّارة في وعاء زجاجي ووصّلها مع محرك كهربائي، فحصل على براءة اختراع عام 1922.

ثم في عام 1933، عدّل فريد أوسيس (Fred Osius) تصميم خلاط بوبلاوسكي لجعله أكثر فعالية في المنازل، وحصل أيضاً على براءة اختراع، وقد موّل اختراعه حينها فريد وارنج (Fred Waring) الذي كان المصدر المالي والقوة التسويقية التي دفعت الخلاط إلى دخول السوق بقوة.

ما مكونات الخلاط الكهربائي؟

على الرغم من وجود الأشكال المختلفة للخلاط الكهربائي، فإنه يتكون من عدّة مكونات أساسية، وهي:

الإناء (البرطمان) الزجاجي أو البلاستيكي.
الشفرات.
حلقة لمنع التسرب وقد تُسمَّى حشيّة إحكام أو جوانة.
قاعدة الإناء.
قاعدة الخلاط أو وحدة المحرك.

تحتوي قاعدة الخلاط على محرك كهربائي عالي السرعة، بالإضافة إلى مروحة للتبريد وأدوات التحكم في السرعة. في بعض الأنواع يتم توصيل الشفرة بشكل دائم مع البرطمان، لكن في معظم الحالات تكون الشفرة والحشيّة وقاعدة البرطمان كلها قطع منفصلة تتناسب مع بعضها بعضاً.

كيف يعمل الخلاط الكهربائي؟

قد يظنّ معظم الناس أن الخلاط يقطِّع الطعام ويفرمه بشكل مباشر بواسطة الشفرات الحادّة التي تدور في الأسفل. في الواقع، إن تقطيع الطعام وفرمه مهم جداً لكن للمرحلة الأولى فقط، أي لجعل المزيج يتدفق، لكن وعندما تصبح قطع الطعام صغيرة بما يكفي ليتدفق الخليط، حينها سيعمل مزيج من القوى غير المرئية في الخلاط على تمزيق قطع الطعام إلى أجزاء صغيرة جداً، بحيث تكون النتيجة النهائية طعاماً مهروساً أو مستحلباً غنياً، هذه القوى هي قوى القصّ الضاغطة (Compressive shearing forces) وقوة التكهّف (Cavitation).

تنتج قوى القصّ عادةً عن تأثير قوة خارجية تدفع جزءاً من الجسم في اتجاه ما، وجزءاً آخر من الجسم في اتجاه معاكس، أما عندما تتم محاذاة القوى مع بعضها بعضاً في اتجاه واحد تدعى حينئذ بقوى القص الضاغطة.

يسبب دوران شفرة الخلاط تسارع السائل في الاتجاه المحوري، وهنا ستعمل قوى القص القوية على تدوير تدفق الطعام داخل الخلاط، عن طريق سحب السائل من أعلى البرطمان إلى أسفله، ثم دفعه بعنف إلى الجوانب. تسبب هذه الحركة نشوء إجهاد كبير للقص ما يساعد على تصغير حجم الطعام إلى قطع صغيرة متناثرة في السائل المحيط.

أما القوى الأخرى فهي التكهّف، يمكنك الاستدلال عليها عبر ملاحظة فقاعات صغيرة تتشكل على أطراف وحواف الشفرات، والتكهّف هو تكوين تجاويف بخارية في سائل، بمعنى آخر، هي فقاعات هوائية تتشكّل عندما يتعرض السائل لتغيرات سريعة في الضغط تؤدي إلى تكوين فقاعات في المناطق ذات الضغط المنخفض.

وفقاً لمبدأ "برنولي" (Bernoulli's principle) القائل إن "ضغط المائع ينخفض عندما تزداد سرعته"، وبما أن حركة الشفرات السريعة تؤدي إلى تسريع السائل المتدفق، بالتالي، فإذا وصلت حركة التدفق إلى سرعة عالية بما فيه الكفاية، سيقلّ ضغط السائل في المنطقة حول الشفرات بما يكفي لإحداث التكهّف وتشكيل الفقاعات، وتكون كثافة الفقاعات المتشكّلة أقل بكثير من كثافة السائل المحيط بها، بالتالي وعندما تتوزع في السائل وتصل إلى مناطق لها ضغط أعلى فإنها ستنهار، وعندما تفعل ذلك، تنتج عن تحطمها موجات صدمة قوية يتردد صداها في السائل، ما يسبب تكسر أجزاء الطعام إلى أشلاء.

يشار إلى أن الفقاعات التي تنهار لا تنفجر نحو الخارج، وإنما يحدث لها ما يسمى بالانبجار (Implosion)، وهو انهيار المادة وانفجارها نحو الداخل نتيجة تعرضها لضغط من الخارج نحو الداخل. والتكهّف قوة قوية بشكل مدهش، إذ يمكن للفقاعات التي تنفجر نحو الداخل أن تتسبب في تحطم الزجاج.

هذا ما يحدث عند ضرب زجاجة مملوءة بالماء بسرعة، إذ تؤدي الضربة القوية والسريعة لتحرك الزجاجة سريعاً نحو الأسفل (مع إمساكها بإحكام كي لا تسقط)، فيتحرك السائل الموجود في قعر الزجاجة أولاً استجابة لحركتها، ثم يليه تحرك باقي السائل في أجزاء من الثانية، وعندما يتسارع السائل من منطقة إلى أُخرى، يترك خلفه فراغاً، أي أنّها منطقة ذات ضغط منخفض.

يكون السائل الموجود في قاع الزجاجة هو الجزء الذي ينخفض فيه الضغط بشكل أكبر مقارنة بأي مكان آخر داخل الزجاج، فإذا كان التسارع الذي تمرّ به الزجاجة كافياً، فإن الضغط المنخفض سيتسبب في نشوء التكهّف وبالتالي تشكيل الفقاعات الهوائية، لكن ونظراً لأن ضرب الزجاجة يُسرّعها لفترة وجيزة فقط، فإن الضغط في أسفلها يعود بسرعة إلى طبيعته، ما يسبب انهيار الفقاعات، لكنها تنهار بشكل غامض وأسرع بنحو عشر مرات من السرعة التي تشكّلت فيها. يسبب انهيار الفقاعات وانفجارها نحو الداخل تشكّل موجة صدمة قوية تؤثر على الزجاجة المحيطة، ما يؤدي إلى تحطمها على الفور.

أعطال الخلاط الكهربائي الشائعة

مثل جميع الأجهزة الكهربائية، فإن الخلاط الكهربائي قد يتعرّض للعديد من الأعطال، منها:

تعطُّل الخلاط وعدم القدرة على تشغيله: قد يحدث هذا العطل بسبب العديد من الأسباب مثل مقبس حائط معطل أو كابل تالف أو ماس كهربائي في المحرك أو ماس كهربائي في مفتاح التشغيل والإيقاف وغيرها.
بطء دوران الشفرات: قد لا تتطابق سرعة دوران الشفرات مع درجة السرعة المختارة، وقد تنتج عن وجود مشكلة في محور الدوران.
صوت ضجة عالية مع عدم دوران الشفرات: غالباً ما تنتج عن وجود مشكلات في أجزاء المحرك الكهربائي.
وجود شرارات كهربائية: قد يعمل الخلاط لكن مع ظهور شرارة كهربائية ناتجة غالباً عن وجود دائرة كهربائية قصيرة في أجزاء المحرك المسؤولة عن نقل التيار الكهربائي.
اهتزاز الخلاط وارتجاجه بشكل كبير: يدلّ على وجود مشكلة في النظام الميكانيكي للخلاط.
وجود صوت خشن قوي أثناء عمل الخلاط الكهربائي: قد يدور الخلاط جيداً لكن صوت المحرك يكون مرتفعاً جداً أو خشناً، قد ينتج هذا الصوت عن تآكل وتلف في محامل محور الدوران.
عدم دوران الشفرات مع دوران القرص الدوار: قد ينتج عن مشكلة في أسنان التعشيق.
تسرّب سائل من البرطمان: قد يحدث بسبب ضرر أو تلف في حلقة الحشيّة فلا تعود قادرة على منع تسرب السائل.