Idealna piwna pianka? Albert Einstein przychodzi z pomocą
Od tworzenia wyglądu piwa po dostarczanie aromatów koneserom. Piwna pianka jest równie istotna, co złoty płyt, który pod nią się znajduje. Zależność między składnikami piwa, naczyniem, z którego jest nalewane i szklanką, do której trafia, od dawna przyciąga uwagę naukowców, piwowarów i samych piwoszy. Najnowsze badanie dotyczy tego, jak będzie się ono pienić.
Naukowcy, wykorzystując symulacje komputerowe, przeanalizowali proces warzenia piwa. Określili wzór piany, jej wysokość, stabilność czy stosunek piwa do piany.
Piana, która tworzy się na wierzchu piwa, wytwarzana jest przez pęcherzyki gazu, głównie dwutlenek węgla, które unoszą się na powierzchnię. W jej skład wchodzą: białka brzeczki, drożdże i chmiel. Przewidzenie dokładnego zachowania jest trudne, ponieważ należy uwzględnić wszystkie elementy, jak np. lacing (koronkowanie, czyli pozostawanie na ściankach szklanki lub kufla), biel, kremowość i trwałość. Podejście obliczeniowe, które zastosowano w badaniu nazwano solwerem wielofazowym.
Symulacja tworzenia się piany jest trudne, po co to badać?
— Symulacja procesu wylewania z dołu do góry za pomocą wielofazowego solwera to złożone zadanie, które obejmuje modelowanie fizycznych i chemicznych interakcji zachodzących podczas procesu, takich jak dynamika płynów, przenoszenie ciepła i masy oraz reakcje chemiczne — wyjaśnia autor badania Wenjing Lyu — Dzięki zastosowaniu solwera wielofazowego możliwe jest dokładne przewidywanie zachowania systemu i optymalizacja konstrukcji wylotów dysz oraz geometrii kubka, aby zapewnić najszybsze możliwe nalewanie od dołu do góry w różnych warunkach, takich jak ciśnienie, temperatura i nasycenie dwutlenkiem węgla.
Aby zasymulować proces powstawania piany, badacze podjęli współpracę z... Ensteinem. Dokładnie Einsteinem 1 - start-upem, który opracował nowy system spustowy, który pozwala nalewać piwo od dołu. Po przeprowadzeniu badań powtarzalności w celu ustalenia stabilnych warunków odlewania złożyli model, który następnie zweryfikowano za pomocą eksperymentów. Grupa odkryła, że piana z systemu nalewania Einsteina 1 jest generowana tylko w pierwszych chwilach nalewania. Wyższe temperatury i ciśnienia dały więcej piany.
Później włączała się płynna faza, natomiast zdeterminowana rozmiarami bąbelków faza piany zanikała. Pełne musowanie trwało 25 razy dłużej niż tworzenie się piany. Naukowcy w dalszych badaniach chcą zbadać również wpływ kształtu dysz.
— Pomoże to w kontrolowaniu tworzenia się piany, zmniejszeniu zużycia i czasu nalewania oraz poprawie ogólnej wydajności procesu nalewania — powiedział Lyu — Dokładnie symulując proces spieniania, nasz model może pomóc w poprawie jakości produktu końcowego, obniżeniu kosztów i zwiększeniu produktywności w wielu branżach.
