Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики разобрались в стабильности пивной пены
Пиво — важный для человеческой цивилизации продукт. Помимо питательной и культурной ценности, оно позволяет исследовать многие химические, физические и биологические процессы. Европейские ученые провели семилетнее исследование пенных шапок напитка и нашли причину различий во времени жизни пузырькового покрытия.
Для ценителей пива очень важна пышная пенная шапка, однако у многих сортов пена оседает еще до первого глотка. Хотя существуют и сорта, на которых она сохраняется долго. Производители пива и ученые столетиями работают вместе, чтобы сделать этот продукт лучше и оптимизировать его производство.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) под руководством Яна Верманта (Jan Vermant), профессора наук о мягкой материи, выяснили причину стабильности пивной пены. Статья об этом опубликована в журнале Physics of Fluids.
Ученые анализировали свойства пены семь лет. Во время исследования материаловеды показали, что наибольшей стабильностью пены обладают бельгийские сорта тройного брожения, траппистские. За ними следуют сорта двойного брожения. Наименее стабильна пена у лагеров — сортов одинарного брожения.
Считалось, что стабильность пены в основном зависит от богатых белками слоев на поверхности пузырьков. Белки из ячменного солода влияют на поверхностную вязкость, то есть липкость поверхности, и на поверхностное натяжение. Чем больше белков, тем более вязкой становится пленка вокруг пузырьков и тем стабильнее пена.
Однако новые эксперименты показали, что решающий механизм сложнее и значительно зависит от типа пива. В лагерах одинарного брожения ключевым фактором действительно выступает поверхностная вязкость. У самых стабильных тройных сортов поверхностная вязкость минимальна, а стойкость пены обеспечивает эффект Марангони. Из-за разницы в поверхностных натяжениях на границе сред вещества могут самостоятельно перемещаться в пленке.
Решающую роль в стабилизации пены играет белок LTP1 (белок переноса липидов 1). В сортах одинарного брожения LPT1 присутствуют в своей исходной форме. Они плотно покрывают поверхность пузырька и выглядят как сферы. Пузырьки в пене окружены двухмерной суспензией — смесью жидкости и мелкодисперсных твердых частиц. Это стабилизирует пузырьки.
При втором брожении белки частично денатурируют под действием дрожжевых клеток, и их естественная структура претерпевает незначительные изменения. Модифицированные белки формируют сетчатую структуру, дополнительно стабилизирующую пузырьки.
При третьем брожении уже измененные белки LPT1 денатурируют настолько, что образуются фрагменты с гидрофобным и гидрофильным концом: одни отталкивают воду, а другие хорошо с ней соединяются. Эти фрагменты снижают межфазное и поверхностное натяжение и максимально стабилизируют пузырьки. Они работают как поверхностно-активные вещества, стабилизирующие пену в шампунях и гелях для душа.
«Стабильность пены не зависит линейно от отдельных факторов. Нельзя просто изменить „что-то одно“ и получить „идеальный результат“. Например, повышение вязкости с помощью дополнительных ПАВ может сделать пену менее стабильной, поскольку слишком сильно замедляет эффект Марангони. Ключ в том, чтобы работать над одним механизмом за раз, а не над несколькими сразу. Пиво, очевидно, делает это превосходно естественным путем», — рассказал Вермант.
Во время исследования профессор ETH сотрудничал с одной из крупнейших мировых пивоварен, которая работала над стабильностью пены своих сортов и хотела понять, что именно ее стабилизирует.
«Теперь мы точно знаем механизм и можем помочь пивоварням улучшить пену своих сортов», — отметил Вермант.
Выводы исследования пивной пены значимы не только для пивоварения. Например, в электромобилях смазочные материалы могут вспениваться, что представляет серьезную проблему. Команда Верманта уже работает с компанией Shell над изучением методов целенаправленного разрушения таких пен.
Исследователи также трудятся над использованием пен как носителей для бактериальных систем.А в сотрудничестве с пищевым исследователем Петером Фишером (Peter Fischer) из ETH Zurich они работают над стабилизацией молочной пены с помощью белков.
Telegram 
Дзен 
VK Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Представления о политическом устройстве древних майя долгое время сводились к образу всемогущего обожествленного царя. Однако новые находки археологов в джунглях Гватемалы показали, что на смену абсолютной монархии там пришла куда более открытая форма власти — с советами, открытыми заседаниями и коллективной ответственностью.
Изучая остатки корабля, затонувшего примерно 2600 лет тому назад у побережья современного Израиля, морские археологи обнаружили, что он перевозил необработанные железные слитки, заключенные в защитный шлак. Эта находка опровергает предположения о том, что железо в древности ковали сразу после плавки — видимо, его транспортировали в виде сырья, и только потом оно попадало к кузнецам.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Международная команда палеонтологов развенчала статус окаменелости Pohlsepia mazonensis, которая с 2000 года считалась древнейшим осьминогом на земле. Сканирование выявило внутри породы скрытый зубчатый аппарат (радулу). Его строение показывает, что перед учеными не осьминог, а окаменевшие остатки сгнившего наутилуса. Это открытие сдвигает появление первых осьминогов на 150 миллионов лет вперед и заставляет пересмотреть молекулярные часы эволюции головоногих.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии