Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Технического университета Эйндховена изучили стабильность пены разных видов пива на разных этапах брожения. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physics of Fluids.
Как и любая пена, пивная состоит из множества пузырьков газа, отделённых друг от друга тонкой плёнкой жидкости. Чтобы пена была стойкой, эта тонкая плёнка должна быть стабильной. Удерживать покрытые плёнкой пузырьки могут различные факторы — конгломераты белков, вязкость поверхности или присутствие поверхностно-активных веществ, которые уменьшают поверхностное натяжение.
— Мы решили непосредственно изучить, что происходит в тонкой плёнке, разделяющей пузырьки. И первое, что приходит на ум при разговоре о пене и пузырьках — конечно, пиво, — сказал один из авторов работы Эммануил Хацияннакис.
Объектами исследования стали два лагера (швейцарские Feldschlösschen и Chopfab), а также бельгийские сорта — Westmalle Dubbel, Westmalle Extra, Westmalle Tripel и Tripel Karmeliet. Учёные определили их как пиво однократного, двойного и тройного брожения.
При помощи микрофотографии и реометрии учёные смогли определить, как именно тонкие плёнки удерживаются вместе, позволяя пузырькам составлять стабильную пену
— Мы смогли напрямую визуализировать, что происходит, когда два пузырька находятся в непосредственной близости, и увидеть, как связываются между собой белки, — рассказал Эммануил Хацияннакис.
Учёные установили, что в пиве, подвергшемся менее длительному брожению, пузырьки держатся в основном за счёт поверхностной вязкости пива. Но после двойного брожения белки образуют двухмерную структуру, что придаёт тонкой плёнке эластичность и позволяет ей сохраняться дольше. В пиве тройного брожения развивается эффект Марангони — явление переноса вещества вдоль границы раздела двух сред.
Также роль играют липид-транспортирующие белки, денатурация которых в ходе длительного брожения способствует созданию более стойкой пены.
Исследование факторов формирования пивной пены поможет учёным получить новые сведения о стабильности пены в целом — их можно будет применить в самых разных сферах, от сепарации нефти до химических средств пожаротушения и лечения варикозного расширения вен.
— Это станет источником вдохновения для разработки других материалов и поможет найти более эффективные способы создания стабильной пены. Если нельзя использовать обычные поверхностно активные вещества, можно ли имитировать двухмерную сеть, которая формируется в пиве двойного брожения? — добавил соавтор работы Ян Вермант.
Вопросы образования пены в пиве давно занимают учёных. Ранее испанские физики изучили, почему, если постучать по горлышку бутылки друга донышком своей бутылки, пиво в руках товарища внезапно взорвётся пеной, а датские учёные проверили, может ли постукивание по банке предотвратить избыточное вспенивание пива при открытии. Их французские коллеги подсчитали, сколько пузырьков образуется в бокале пива, американцы просчитали модель образования пены при помощи многофазного вычисления, британцы нашли способ повысить стойкость пивной (и любой другой) пены, а немцы, наоборот, изучили влияние суперамфифобных поверхностей на пену с целью сократить вспенивание при розливе в бутылки.