La pulizia e la sanificazione delle attrezzature per la lavorazione degli alimenti richiedono l'uso di sostanze chimiche e abbondanti quantità di acqua per sciacquare via tali sostanze chimiche. È possibile, se può essere fatto correttamente, che la creazione di bolle microscopiche nell'acqua possa ridurre o eliminare la necessità di tali sostanze chimiche.

Uno studio della Purdue University potrebbe essere la chiave per produrre in modo accurato e coerente microbolle che potrebbero essere utilizzate per la pulizia, così come le schiume utilizzate negli alimenti, valutazioni rapide del DNA e delle proteine, distruggere batteri pericolosi e altro ancora. Nel diario Rapporti scientifici , Carlos Corvalan, professore associato di scienze dell'alimentazione, e Jiakai Lu, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Corvalan, descrivere le velocità con cui i pori formati nei film si chiudono, che è paragonabile a processi simili quando si formano le bolle.

"Quando si inietta aria da un ago in una bolla, il collo della bolla continua ad assottigliarsi e la bolla si forma, " disse Lu, che ora è assistente professore di scienze alimentari presso l'Università del Massachusetts Amherst. "Comprendere il collasso di un poro ci aiuterà a capire il punto di rottura della generazione di bolle".

Quando si forma un poro o un foro in un fluido, ha due opzioni e tenderà verso quella che utilizza la minor quantità di energia. Se il buco è grande, continua ad espandersi. I fori più piccoli collassano, chiudendosi.

Capire la velocità con cui quei pori si chiudono è stato elusivo perché, mentre un buco crolla, la sua curvatura diventa infinita e si forma una singolarità.

"Questo tocca un problema profondo in fisica, " disse Corvalan. "Quando si forma quella singolarità, le equazioni che governano il processo non funzionano più. Abbiamo trovato modi per aggirare questo problema per prevedere quando il buco sta per collassare e usarlo per prevedere il volume delle microbolle e il tempo necessario per formarle".

Nei fluidi viscosi, i pori si chiudono a velocità costante. Ma nell'acqua, mentre un poro si chiude, la velocità con cui si chiude continua ad accelerare. Per fluidi con viscosità intermedia, il poro inizia a chiudersi a una velocità sempre crescente, ma ad un certo punto quella velocità diventa costante finché il poro non si chiude.

Utilizzando modelli computazionali ad alta fedeltà, Corvalan e Lu hanno previsto il punto in cui la velocità cambia da sempre crescente a costante. Utilizzando tali informazioni, Corvalan e Lu possono informare la progettazione di pompe che creeranno la giusta dimensione delle bolle.

"Anche se abbiamo una singolarità, la velocità per il crollo diventa sostanzialmente costante, " disse Corvalan. "Se vogliamo controllare il volume delle microbolle, dovremmo determinare quando il collo della bolla crollerebbe. Ora siamo in grado di prevedere quando crollerà, e possiamo controllare la loro formazione."