Учёные раскрыли секрет стабильной пивной пены

Интерференционные изображения пивных пузырьков, наложенные на стакан пенистого пива. Автор: AIP/Chatzigiannakis et al.

Пиво — один из самых популярных напитков в мире, и один из явных признаков хорошего напитка — обильная пена после наливания в бокал. Даже пивовары используют качество пены как индикатор завершения процесса ферментации. Однако, несмотря на её важность, что именно делает пену большой и стабильной, до конца не изучено.

В журнале Physics of Fluids исследователи из ETH Zurich и Технологического университета Эйндховена изучили стабильность пивной пены, исследовав различные виды пива на разных стадиях процесса ферментации.

Как и любая другая пена, пивная пена состоит из множества мелких пузырьков воздуха, разделённых тонкими плёнками жидкости. Эти тонкие плёнки должны оставаться стабильными, иначе пузырьки лопнут, и пена осядет. Удерживать эти тонкие плёнки могут конгломераты белков, поверхностная вязкость или наличие поверхностно-активных веществ — молекул, способных снижать поверхностное натяжение и содержащихся в мыле и моющих средствах.

Хотя исследователи годами изучали образование пен, они поняли, что пиво может стать идеальным испытательным полигоном.

«Идея заключалась в том, чтобы напрямую изучить, что происходит в тонкой плёнке, разделяющей два соседних пузырька, — сказал автор Эммануил Хатзигианнакис. — И первое, что приходит на ум, когда думаешь о пузырьках и пене, это пиво».

Обратившись к набору методов научной визуализации и реометрии, команда смогла определить, как эти тонкие плёнки могут удерживаться вместе, образуя стабильную пену.

«Мы можем напрямую визуализировать, что происходит, когда два пузырька сближаются, — сказал Хатзигианнакис. — Мы можем непосредственно видеть белковые агрегаты пузырька, их границу раздела и структуру».

Они обнаружили, что для пива однократной ферментации пена удерживается в основном за счёт поверхностной вязкости напитка. Однако для пива двойной ферментации белки в пиве объединяются, образуя двумерную структуру, придающую тонким плёнкам эластичность, которая дольше сохраняет их целостность.

Учитывая множество различных способов, которыми удерживается пивная пена, исследователи считают, что пиво предоставляет отличную платформу для изучения стабильности пен в целом, с применениями в самых разных областях — от разделения нефти до противопожарных химикатов и лечения варикозного расширения вен.

«Это вдохновляет на разработку других типов материалов, где мы можем начать думать о наиболее материалоэффективных способах [создания стабильных пен], — сказал автор Ян Вермант. — Если мы не можем использовать классические поверхностно-активные вещества, можем ли мы имитировать 2D-сети, которые есть у пива двойной ферментации?»

Авторы также надеются, что их работа найдёт путь к пивоварам, которые вдохновили их, и что в будущем команда определит способы увеличения или уменьшения количества пены, чтобы каждый мог наливать идеальный бокал пива каждый раз.