Yaz zamanı bira zamanıdır – İsviçre’de alkollü bira tüketimi azalsa bile. Ve bira severler için, altın, köpüklü arpa suyunu dolduran bir köpük kafasından daha iyi bir şey yoktur. Ancak birçok birayla, rüya hızla paramparça olur ve ilk yudumunuzu almadan önce köpük çöker. Bununla birlikte, kafanın uzun süre dayandığı bira türleri de vardır.
Yumuşak malzemeler profesörü Jan Verment liderliğindeki ETH araştırmacıları, şimdi neden böyle olduğunu keşfettiler. Çalışmaları dergide yayınlandı Sıvı Fiziği. Belçikalı araştırmacı ve ekibi bu konulara yedi yıllık iş yaptı. Her şey Belçikalı bir bira fabrikasına yapılan basit bir soru ile başladı: “Fermantasyonu nasıl kontrol ediyorsunuz? – köpüğü izleyerek” özlü cevaptı.
Bugün, et bilim adamları mükemmel bira köpüğünün arkasındaki işteki mekanizmaları anlıyorlar. Ve belki de gelecekteki bira içenler, susuzluklarını söndürmeden önce köpük kafasına gözlüklerinde hayran kalabilecekler.
Lager biraları en kısa süreli köpüğe sahiptir
Bu çalışmada, malzeme bilim adamları üçlü fermente olan Belçika biralarının en kararlı köpüğe sahip olduğunu ve ardından çift fermente biralar izlediğini gösterdiler. Kafa, tek fermente lager biralarında en az stabildir.
Üç fermente biralar, isimsiz manastır düzeninin bir uzmanlığı olan Trappist bira içerir. Büyük bir İsviçre bira fabrikasından bir bira da ETH araştırmacılarının incelediği lager biraları arasındaydı. “Hala iyileştirme için yer var – yardım etmekten mutluluk duyuyoruz” diyor Verment.
Bugüne kadar, araştırmacılar bira köpüğünün stabilitesinin öncelikle kabarcıkların yüzeyinde protein açısından zengin tabakalara bağlı olduğunu varsaydılar (bkz. ETH haberleri): Proteinler arpa maltından gelir ve yüzey viskozitesini, yani yüzeyin yapışkanlığını ve yüzey gerilimini etkiler.
Viskozite yerine yüzey stresi
Bununla birlikte, yeni deneyler, belirleyici mekanizmanın daha karmaşık olduğunu ve bira türüne önemli ölçüde bağlı olduğunu göstermektedir. Tek fermantasyon lager biralarında, yüzey viskozitesi belirleyici faktördür. Bu, birada bulunan proteinlerden etkilenir: bira ne kadar fazla protein içeriyorsa, kabarcıkların etrafındaki film o kadar viskoz olur ve köpük o kadar kararır.
Durum, yüzey viskozitesinin aslında minimal olduğu çok fermantasyon trappist biraları ile farklıdır. Kararlılık, Sözde Marangoni stresleri ile elde edilir-yüzey gerilimindeki farklılıklardan kaynaklanan zorluklar.
Bu etki, su yüzeyine ezilmiş çay yaprakları yerleştirilerek kolayca gözlemlenebilir. Başlangıçta, parçalar eşit olarak yayıldı. Bir damla sabun eklenirse, çay yaprakları aniden kenara çekilir ve akımların yüzeyde dolaşmasına neden olur. Bu akımlar uzun süre devam ederse, bira köpüğündeki kabarcıkları stabilize ederler.
Bir protein köpük kalitesi için belirleyicidir
Bununla birlikte, protein LTP1 (lipit transfer proteini 1) bira köpüğünün stabilize edilmesinde belirleyici bir rol oynar. ETH araştırmacıları, çalıştıkları biraların protein içeriğini analiz ederek bunu doğrulayabildiler.
Lager biraları gibi tek fermantasyon biralarında, sözde LPT1 proteinleri orijinal formlarında bulunur. Kendilerini yoğun bir şekilde kabarcıkların yüzeyinde düzenleyen küçük, küresel parçacıklar gibi davranırlar. Bu, iki boyutlu bir süspansiyona, yani bir sıvı ve ince dağılmış katıların bir karışımına karşılık gelir, bu da bu kabarcıkları stabilize eder.
İkinci fermantasyon sırasında, proteinler maya hücreleri tarafından hafifçe denatüre edilir, yani doğal yapıları biraz değişir. Daha sonra net benzeri bir yapı, bir tür membran oluştururlar, bu da kabarcıkları daha da kararlı hale getirir.
Üçüncü fermantasyon sırasında, halihazırda değiştirilmiş LPT1 proteinleri, bir su itici ve “su seven” ucu olan fragmanların oluştuğu ölçüde denatüre edilir. Bu fragmanlar arayüzey ve yüzey gerilimlerini azaltır ve kabarcıkları mümkün olan maksimum dereceye kadar stabilize eder.
Verment, “Bu protein fragmanları, deterjanlar gibi birçok günlük uygulamada köpükleri stabilize eden yüzey aktif cisimleri gibi işlev görüyor” diye açıklıyor.
Büyük bir bira fabrikasıyla işbirliği
Vurguladığı gibi, “Köpüğün stabilitesi bireysel faktörlere doğrusal olarak bağlı değildir. Sadece ‘bir şeyi’ değiştiremezsiniz ve ‘doğru’ ‘” Örneğin, ek yüzey aktif cisimlerle viskoziteyi arttırmak, köpüğü gerçekten daha dengesiz hale getirebilir çünkü Marangoni etkilerini çok güçlü bir şekilde yavaşlatabilir.
“Anahtar, bir seferde bir mekanizma üzerinde çalışmaktır – ve aynı anda birkaç tane değil. Bira bunu açıkça doğaya iyi yapıyor!” Diyor Verment.
Bu çalışmayı yürütürken, ETH profesörü, biraların köpük stabilitesi üzerinde çalışan ve bira köpüğünü gerçekten stabilize eden neyin stabilize ettiğini anlamak isteyen dünyanın en büyük bira fabrikalarından biriyle işbirliği yaptı. “Artık mekanizmayı tam olarak biliyoruz ve bira fabrikasının biralarının köpüğünü iyileştirmesine yardımcı olabiliriz” diyor Verment.
Belçikalı bira tüketicileri için, Materyal Araştırmacısının ilişkilendirildiği gibi, tadı ve “deneyimin bir parçası” olarak önemlidir. “Ama köpük o kadar önemli değil her yerde biranın servis edildiği – temelde kültürel bir şey.”
Teknoloji ve ortamda da potansiyel uygulamalar
Bira köpüğü araştırmalarından elde edilen bulgular da demleme sanatının üzerinde ve ötesinde önemlidir. Örneğin elektrikli araçlarda, yağlayıcılar köpükleyebilir – tehlikeli bir sorun yaratabilir. Verment’in ekibi, bu tür köpüklerin hedefli bir şekilde nasıl yok edilebileceğini araştırmak için Shell ile birlikte çalışıyor.
Başka bir amaç, flor veya silikon içermeyen sürdürülebilir yüzey aktif maddeleri geliştirmektir. “Çalışmamız bu yönde önemli bir adımdır.”
Devam eden bir AB projesinde, araştırmacılar da bakteriyel sistemler için taşıyıcılar olarak köpükler üzerinde çalışıyorlar. Ve Eth Zürih’ten gıda araştırmacısı Peter Fischer ile işbirliği içinde, proteinler aracılığıyla süt köpüğünü stabilize etmek için çalışıyorlar.
“Yani biradan kazandığımız bilginin yararlı olduğunu kanıtladığı birçok alan var.”
