Figura 1. Texture a bolle di birra Guinness in un bicchiere da pinta, caratterizzato dal gusto cremoso delle bollicine e dall'affascinante movimento della trama. Credito:Università di Osaka
Già nel 1959, i birrai della Guinness hanno sviluppato un sistema che ha modificato radicalmente la consistenza della loro birra alla spina. Ora, ricercatori dal Giappone hanno risolto la fisica del flusso a cascata della Guinness, che avrà applicazioni diffuse alla tecnologia nelle scienze della vita e dell'ambiente.
In uno studio recentemente pubblicato su Revisione fisica E , i ricercatori dell'Università di Osaka hanno rivelato perché le bolle di azoto della birra alla spina Guinness scorrono in modo simile a un fluido.
Le bolle di molte bevande gassate appena aperte si muovono semplicemente verso l'alto, secondo il principio di Archimede. Gran parte dell'attrattiva del progetto della birra Guinness è che le bolle affondano e scorrono collettivamente, noto come "cascata di bolle". I birrai e i ricercatori ritengono che questo comportamento del flusso collettivo debba avere qualcosa a che fare con il modo in cui viene erogata la birra alla spina Guinness. Attualmente, la fisica del flusso collettivo rimane irrisolta, qualcosa che i ricercatori dell'Università di Osaka intendevano affrontare.
"Un'ampia gamma di lavori di laboratorio e simulazioni computazionali è stata utile per stimare il movimento delle bolle individuali e collettive, ma solo dopo che il flusso si è verificato, " dice il capo e autore senior dello studio Tomoaki Watamura, Università di Osaka. "Siamo interessati a prevedere il flusso a cascata tramite modelli matematici, piuttosto che risultati di esperimenti o simulazioni a posteriori".
Figura 2 Movimento della bolla in un bicchiere trapezio:ogni bevanda (da sinistra a destra in ogni pannello, birra Guinness; birra Heineken; Champagne; Coca Cola; Acqua gassata) è stata versata in un vetro trapezoidale. Credito:Università di Osaka
Per fare questo, i ricercatori hanno utilizzato simulazioni numeriche per approssimare il fluido e le particelle di bolle della birra alla spina a cascata. Gli esperimenti di lavoro al banco consistevano nel testare un "fluido pseudo-Guinness" trasparente, " che è una miscela di particelle cave ultra-piccole in acqua di rubinetto, e vera birra Guinness.
"I risultati della simulazione corrispondevano ai dati sperimentali, su un'ampia gamma di dimensioni del vetro e altre condizioni, " spiega Watamura. "Abbiamo sviluppato la simulazione di maggior successo del flusso a cascata nella birra Guinness fino ad oggi."
intrigante, le bolle a cascata potrebbero non richiedere una birra stout azotata, dopotutto.
Figura 3 (a) Configurazione e istantanea della distribuzione della concentrazione di particelle. (b) Confronto della distribuzione delle particelle simulate (a sinistra) e delle bolle di birra Guinness (a destra) nel punto medio. (c) Istantanee di un'onda di concentrazione di bolle che si forma in:un bicchiere da una pinta (in alto a sinistra), un bicchiere da cocktail (in alto al centro), e un bicchierino da 1 oncia (30 ml) (in alto a destra). Diagrammi di fase della fluttuazione della velocità in scala (in basso). Le zone in ombra corrispondono alle dimensioni tipiche dei vetri. Credito:Università di Osaka
"Il diametro della bolla e la frazione del volume della bolla in acqua gassata, versato nelle dimensioni approssimative di un comune fusto da 200 litri con angolo di inclinazione, facilitare la cascata di bolle, "dice Hideyuki Wakabayashi, Kirin HD. "Per di più, il movimento del fluido associato vicino a una parete inclinata del contenitore riguarda il mantenimento della qualità del prodotto durante la preparazione, suggerendo un'applicazione immediata dei nostri risultati."
Oltre a fornire informazioni sull'ottimizzazione delle condizioni di produzione della birra, questa ricerca ha chiare applicazioni a qualsiasi lavoro che coinvolga i fermentatori o l'incubazione cellulare. Come tale, i risultati dei ricercatori dell'Università di Osaka e Kirin HD possono essere utilizzati per soddisfare esigenze diverse, come la produzione farmaceutica da colture cellulari su scala industriale, e depurazione delle acque cittadine.
