Para peneliti dari Tu/E dan ETH Zurich telah menemukan Cawan Suci dari Pembuatan Bir: Formula untuk Busa Bir yang Stabil, dan itu tergantung pada struktur protein.
Para peneliti telah mempelajari busa dari enam bir komersial: dua bir Belgia yang difermentasi tiga kali lipat, dua lager Swiss, satu bir Belgia tunggal, dan satu bir Belgia yang fermentasi ganda. Mereka menemukan bahwa busa bir yang difermentasi tiga kali terakhir, sedangkan busa bir yang difermentasi tunggal adalah yang paling tidak stabil. Dan semuanya bermuara pada struktur protein yang terletak di permukaan gelembung.
Sumber: ETH Zurich
Musim panas adalah waktu bir di banyak negara – bahkan jika konsumsi bir beralkohol menurun di Belanda, Swiss, dan negara -negara lain di seluruh Eropa.
Bagi banyak pecinta bir, tidak ada yang lebih baik dari kepala busa yang menduduki segelas jus barley keemasan dan berkilau. Namun, dengan banyak bir, mimpi itu dengan cepat hancur ketika busa runtuh sebelum sejenisnya. Namun, ada juga jenis bir, di mana kepala bertahan lama.
Busa bir terbuat dari gelembung kecil udara yang dipisahkan oleh film tipis cairan, tidak seperti gelembung sabun. Saat gelembung muncul, busa runtuh, dan dalam kasus bir ini dapat mempengaruhi rasa secara negatif.
Menonton busa
Para peneliti dari Eindhoven University of Technology Manolis Chatzigiannakis en Alexandra Alicke (keduanya dari Departemen Teknik Mesin) bekerja sama dengan para peneliti di ETH Zurich sekarang telah menemukan mengapa busa runtuh. Pekerjaan dimulai tujuh tahun yang lalu sementara Chatzigiannakis dan Alicke adalah mahasiswa PhD dalam kelompok Jan Vermant di ETH Zurich.
“Ini dimulai sebagai proyek sampingan yang menyenangkan dari PhD saya”, kenang Chatzigiannakis, “Alexandra, yang pada waktu itu seorang PhD dengan pengalaman lebih dari saya, membantu dengan beberapa pengukuran tambahan dan diskusi yang menarik.”
Studi penelitian dimulai dan dipimpin oleh Jan Vermant, Profesor Bahan Soft di ETH Zurich, dan baru saja diterbitkan dalam jurnal Physics of Fluids. Semuanya dimulai dengan pertanyaan sederhana yang diajukan ke pembuat bir Belgia (Vermant berasal dari Belgia): Bagaimana Anda mengendalikan fermentasi? “Dengan menonton busa,” adalah balasan singkat dari pembuat bir yang dimaksud.
Berkat studi penelitian ini, para ilmuwan memahami mekanisme yang bekerja di balik busa bir yang sempurna. Berkat pekerjaan ini, mungkin peminum bir di masa depan akan dapat mengagumi kepala busa di gelas mereka sedikit lebih lama sebelum memuaskan dahaga mereka. Untuk pembuat bir sendiri, mengetahui lebih banyak tentang mekanisme yang tepat dapat membantu mereka meningkatkan proses pembuatan bir mereka.
Bir bir memiliki busa yang paling cepat berlalu
Dalam penelitian ini, para ilmuwan material menunjukkan bahwa bir Belgia yang telah difermentasi tiga memiliki busa yang paling stabil, diikuti oleh bir fermentasi ganda. Kepala paling tidak stabil dalam bir bir fermentasi tunggal.
Bir tiga yang difermentasi termasuk bir Trappist, spesialisasi dari tatanan monastik eponymous. Bir dari tempat pembuatan bir Swiss besar juga di antara bir bir yang diperiksa para peneliti. “Masih ada ruang untuk perbaikan. Kami senang membantu,” kata Vermant sambil tersenyum.
Sampai saat ini, para peneliti berasumsi bahwa stabilitas busa bir terutama bergantung pada lapisan yang kaya protein pada permukaan gelembung: protein berasal dari jelai malt dan mempengaruhi viskositas permukaan, yaitu lengket permukaan, dan tegangan permukaan.
Tegangan permukaan, bukan viskositas
Eksperimen baru, bagaimanapun, menunjukkan bahwa mekanisme yang menentukan lebih kompleks dan tergantung secara signifikan pada jenis bir.
“Tujuan kami adalah mempelajari apa yang terjadi dalam film tipis yang memisahkan dua gelembung tetangga dalam busa bir,” kata peneliti TU/E Chatzigiannakis, yang juga penulis utama untuk makalah ilmiah baru.
Untuk mempelajari bagaimana gelembung berinteraksi satu sama lain, tim menggunakan berbagai metode pencitraan dan rheometry. “Kami dapat memvisualisasikan apa yang terjadi ketika dua gelembung mendekati,” kata Chatzigiannakis. “Dan kita dapat secara langsung menyelesaikan agregat protein gelembung, antarmuka mereka, dan strukturnya.”
Dalam bir bir fermentasi tunggal, viskositas permukaan adalah faktor penentu. Ini dipengaruhi oleh protein yang ada dalam bir: semakin banyak protein yang mengandung bir, semakin kental film di sekitar gelembung menjadi dan semakin stabil busa.
Situasinya berbeda dengan bir trappist multi-fermentasi, di mana viskositas permukaan sebenarnya minimal. Stabilitas dicapai melalui apa yang disebut tekanan marangoni – kekuatan yang muncul dari perbedaan tegangan permukaan.
Efek ini dapat dengan mudah diamati dengan menempatkan daun teh hancur di permukaan air. Awalnya, fragmen menyebar secara merata. Jika setetes sabun ditambahkan, daun teh tiba -tiba ditarik ke tepi, menyebabkan arus bersirkulasi di permukaan. Jika arus ini bertahan untuk waktu yang lama, mereka menstabilkan gelembung dalam busa bir.
Protein menentukan untuk kualitas busa
Protein LTP1 (protein transfer lipid 1) memainkan peran yang menentukan dalam menstabilkan busa bir. Tim peneliti dari TU/E dan ETH Zurich dapat mengkonfirmasi ini dengan menganalisis kandungan protein bir yang mereka pelajari.
Dalam bir fermentasi tunggal, seperti bir lager, yang disebut protein LPT1 hadir dalam bentuk aslinya. Mereka bertindak seperti partikel kecil, bola yang mengatur diri mereka sendiri dengan padat di permukaan gelembung. Ini sesuai dengan suspensi dua dimensi, yaitu campuran padatan cairan dan yang didistribusikan halus, yang pada gilirannya menstabilkan gelembung-gelembung ini.
Selama fermentasi kedua, protein sedikit didenaturasi oleh sel ragi, yang berarti bahwa struktur alami mereka sedikit diubah. Mereka kemudian membentuk struktur seperti jaring, sejenis membran, membuat gelembung lebih stabil.
Selama fermentasi ketiga, protein LPT1 yang sudah diubah didenaturasi sedemikian rupa sehingga fragmen-fragmen dengan penghindaran air dan ujung yang 'mencintai air' terbentuk.
Fragmen -fragmen ini mengurangi ketegangan antarmuka dan permukaan dan menstabilkan gelembung hingga tingkat maksimum yang mungkin. “Fragmen protein ini berfungsi seperti surfaktan, yang menstabilkan busa dalam banyak aplikasi sehari -hari seperti deterjen,” jelas Vermant.
Kolaborasi dengan tempat pembuatan bir besar
Seperti yang ditekankan Vermant: “Stabilitas busa tidak bergantung pada faktor -faktor individu secara linier. Anda tidak bisa hanya mengubah 'sesuatu' dan mendapatkannya 'benar'.”
Misalnya, meningkatkan viskositas dengan surfaktan tambahan sebenarnya dapat membuat busa lebih tidak stabil karena memperlambat efek marangoni terlalu kuat. Vermant: “Kuncinya adalah bekerja pada satu mekanisme pada satu waktu – dan tidak pada beberapa sekaligus. Bir jelas melakukan hal ini dengan baik secara alami!”
Selama penelitian ini, tim berkolaborasi dengan salah satu pabrik terbesar di dunia yang bekerja pada stabilitas busa bir mereka dan ingin memahami apa yang menstabilkan busa bir. “Kami sekarang tahu mekanismenya dengan tepat dan dapat membantu tempat pembuatan bir meningkatkan busa bir mereka,” kata Vermant.
Aplikasi di luar bir
Temuan dari penelitian busa bir ini juga penting bagi masyarakat di luar bir.
Pada kendaraan listrik, pelumas dapat busa, dan itu menghadirkan masalah berbahaya karena busa mengurangi kemampuan pelumas untuk menghilangkan panas dari bantalan, roda gigi, dan baterai. Para peneliti sekarang bekerja dengan perusahaan pelumas besar untuk menyelidiki bagaimana busa tersebut dapat dihancurkan dengan cara yang ditargetkan.
Tujuan lain adalah mengembangkan surfaktan berkelanjutan yang bebas dari fluor atau silikon. Selain itu, para peneliti juga mengerjakan busa sebagai pembawa untuk sistem bakteri sebagai bagian yang merupakan proyek yang sedang berlangsung. Akhirnya, wawasan tentang busa bir dapat memiliki implikasi untuk menstabilkan busa susu menggunakan protein.
Untuk konsumen bir Belgia, serta yang ada di Belanda, kepala busa penting karena dapat mempengaruhi rasanya. Namun, busa tidak begitu penting di mana -mana bir disajikan, dan itu bisa tergantung pada hubungan budaya suatu negara dengan bir.
Judul artikel
Kehalusan tersembunyi stabilitas busa bir: cetak biru untuk formulasi busa canggih
Fisika cairan
Bar Lucas
