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 Множество переломов костей у средневекового скелета, захороненного в замке Стерлинг, позволили предположить, что мужчина погиб в результате прямого попадания снаряда, выпущенного из осадного орудия. Не исключено, что это был гигантский требушет «Боевой Волк», построенный по приказу короля Англии Эдуарда I.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Остров Пекан недалеко от Мексиканского залива в Луизиане вскоре перейдет в собственность компании Илона Маска. Здесь будет новый космодром для Starship, почти в 20 раз больше, чем в Бока-Чике, где уже стоят две стартовых площадки. Уникальное местоположение позволит компании попытаться реализовать амбициозную цель о запуске миллиона низкоорбитальных спутников на орбиты, где сегодня находится подавляющее меньшинство спутников Земли.
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