اكتشف علماء في ETH Zurich الآليات الفيزيائية التي تحدد استقرار رغوة البيرة بعد دراسة استمرت سبع سنوات. تفسر أبحاثهم الاختلافات بين أنماط البيرة، من الألي البلجيكية إلى اللا جر السويسرية. النتائج، المنشورة في Physics of Fluids، تقدم رؤى لصانعي البيرة وتطبيقات أوسع.
بدأت البحث عن فهم رغوة البيرة بتبادل بسيط بين باحثي ETH Zurich وصانع بيرة بلجيكي. عندما سُئل عن كيفية التحكم في صناعة البيرة، أجاب الصانع: «بمشاهدة الرغوة». هذا دفع إلى تحقيق استمر سبع سنوات بقيادة Jan Vermant، أستاذ مواد ناعمة، في القوى التي تحافظ على رأس البيرة.
المنشورة في مجلة Physics of Fluids، درست الدراسة الألي البلجيكية واللا جر السويسرية. من بين الأنماط البلجيكية، أظهرت بيرات Tripel أكثر الرغاوى استقرارًا، تلتها Dubbel، بينما أظهر Singel أقل متانة بسبب تخمير أخف ومحتوى كحول أقل. اختبر الباحثون لا جرين من مصانع سويسرية كبرى، ووجدوا أن واحدة أدت بشكل سيء. قال Vermant: «لا يزال هناك مجال للتحسين — نحن سعداء بتقديم المساعدة».
كانت الآراء التقليدية تعتقد أن استقرار الرغوة ينبع من طبقات غنية بالبروتينات من الشعير المحمص تؤثر على لزوجة السطح وتوتره. ومع ذلك، كشفت التجارب عن تعقيد أكبر مرتبط بنوع البيرة. في اللا جر، يحكم الليظائية السطحية الاستقرار، متأثرًا بكمية البروتينات وانحلالها، مما يخلق أغشية فقاعات أكثر صلابة. أما بيرات Tripel، فتعتمد على إجهادات Marangoni، حيث تسبب تغيرات في توتر السطح تيارات مستقرة، مشابهة لكيفية تشتيت الصبون أوراق الشاي على الماء.
برزت البروتين LTP1 كعنصر رئيسي، متغيرة في الهيكل والتركيز عبر العينات. أغلفة الفقاعات في بيرات Singel تشبه الجسيمات المكدسة، Dubbel تشكل أغشية شبكية، وTripel تتصرف كمغطفات سطحية بسيطة.
يثبت استقرار الرغوة عدم خطية، كما شرح Vermant: «لا يعتمد استقرار الرغوة على عوامل فردية بشكل خطي. لا يمكنك تغيير شيء واحد فقط ونجاح الأمر». تعاون الفريق مع مصنع بيرة عالمي كبير لتحسين جودة الرغوة، مشددًا على الأهمية الثقافية في أماكن مثل بلجيكا.
خارج صناعة البيرة، تساعد البحوث في إدارة رغاوي الزيوت المزلقة في السيارات الكهربائية، تطوير مغطفات سطحية صديقة للبيئة بدون فلور أو سيليكون، واستقرار رغوة الحليب. أبرز Vermant: «البيرة تفعل ذلك جيدًا بطبيعتها بالتأكيد!».