Ученые раскрыли секрет пузырьков в пиве Guinness
В исследовании, недавно опубликованном в Physical Review E, исследователи из Университета Осаки выяснили, почему пузырьки азота в разливном пиве Guinness текут подобно жидкости
Если открыть емкость с большинством газированных напитков, то пузырьки газа будут просто двигаться вверх, следуя принципу Архимеда. Большая часть привлекательности разливного пива Guinness заключается в том, что пузырьки «тонут» и текут вместе с самим напитком, что известно как «каскад пузырьков». Пивовары и исследователи давно выдвигали предположения, что такое поведение частичек газа должно иметь какое-то отношение к тому, как разливается пиво. До недавнего времени физика коллективного потока оставалась нерешенной, и исследователи из Университета Осаки стремились решить эту проблему.
«Широкий спектр лабораторных работ и компьютерного моделирования был полезен для оценки индивидуального и коллективного движения пузырьков, но только после того, как поток уже возник в жидкости», — пояснил ведущий и старший автор исследования Томоаки Ватамура из Университета Осаки. «Мы же заинтересованы в прогнозировании каскадных потоков с помощью математического моделирования, а не результатов экспериментов или моделирования постфактум».
Для решения задачи исследователи использовали численное моделирование поведения частиц жидкости и пузырьков каскадного разливного пива. Стендовые лабораторные эксперименты состояли из тестирования прозрачной жидкости — «псевдогиннесса», — которая представляет собой смесь сверхмалых полых частиц в водопроводной воде и настоящего пива Guinness.
«Результаты моделирования совпали с экспериментальными данными для широкого диапазона размеров стекла и других условий», — объясняет Ватамура. «Мы разработали самую успешную на сегодняшний день симуляцию каскадного потока пива Guinness».
Любопытно, что для появления каскадных пузырьков наличие азотированного стаута и вовсе не является обязательным.
«Диаметр пузырьков и их объемная доля в газированной воде, налитой примерно до размеров обычной 200-литровой бочки с углом наклона, уже способствуют образованию каскадных пузырьков», — дополняет Хидеюки Вакабаяши, один из авторов исследования.
Это исследование не только дает представление об оптимизации условий пивоварения, но позволяет применять данную технологию в любой работе, связанной с ферментерами или инкубацией клеток. Таким образом, результаты исследователей Университета Осаки и Kirin HD могут быть использованы для удовлетворения различных потребностей, таких как производство фармацевтических препаратов из клеточных культур в промышленных масштабах и даже очистки городской воды.