Naukowcy symulują proces powstawania piwnej piany

Złożona zależność między składnikami piwa, naczyniem, z którego jest ono nalewane - a szklanką, do której trafia, przyciąga od lat uwagę badaczy, piwowarów i piwoszy. Nowe badanie ma na celu dostarczenie najdokładniejszych prognoz dotyczących tego, jak piwo będzie się pienić.

Piana na wierzchu piwa jest wytwarzana przez pęcherzyki gazu - głównie dwutlenku węgla, unoszące się na powierzchnię. Składnikami chemicznymi tworzącymi pianę są białko, brzeczki, drożdże i chmiel. Zjawisko powstawania piany wiąże się z dużą liczbą składników chemicznych i licznymi interakcjami fizycznymi. Piana, a zwłaszcza jej stabilność, jest istotną cechą jakościową piwa. Konsument określa pianę na podstawie jej stabilności, ilości, lakowania (przywierania do szkła), bieli i mocy. Badania pian można prowadzić analitycznie, numerycznie i eksperymentalnie, w zależności od celu badań. Aby przewidzieć szereg cech piany tego trunku, naukowcy przeanalizowali warzenie piwa za pomocą symulacji numerycznych. Ich model może określić wzory piany, wysokości, stabilność, stosunek piwa do piany. W badaniu przedstawiono pierwsze zastosowanie podejścia obliczeniowego zwanego solwerem wielofazowym do radzenia sobie z pianą piwną.

"Symulacja procesu nalewania, przeprowadzona 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. Dzięki zastosowaniu solwera wielofazowego możliwe jest dokładne przewidywanie zachowania systemu i optymalizacja konstrukcji wylotów dysz i geometrii kubka, aby zapewnić najszybsze możliwe nalewanie w różnych warunkach, takich jak ciśnienie, temperatura i nasycenie dwutlenkiem węgla" – powiedział autor projektu Wenjing Lyu.

W realizacji badań grupa nawiązała współpracę z Einsteinem 1, startupem opracowującym nowy system spustowy, w którym dysza popycha ruchomy magnes na dnie szklanki, tworząc tymczasowy wlot. Gdy szklanka się napełnia, magnes wraca na swoje miejsce i napój jest gotowy do picia. Po przeprowadzeniu badań powtarzalności w celu ustalenia stabilnych warunków nalewania, 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. Następnie włączyła się faza płynna piwa. W dużej mierze zdeterminowana rozmiarem bąbelków, faza piankowa piwa powoli zanikała, a pełne musowanie trwało około 25 razy dłużej, niż tworzenie się piany.

"Dokładnie symulując proces spieniania, nasz model może pomóc poprawić jakość produktu końcowego, obniżyć koszty i zwiększyć wydajność w branżach spożywczych" – powiedział Lyu.(PAP)

Tomasz Szczerbicki

szt/ zan/