Пузырьки в пиве что это
Химики посчитали пузырьки в бокале пива
Gérard Liger-Belair & Clara Cilindre / ACS Omega, 2021
Химики теоретически и экспериментально проанализировали образование пузырьков углекислого газа в пиве при параметрах, типичных для коммерческих марок напитка. Оказалось, что в бокале, который заполнен 250 миллилитрами лагера с пятипроцентным содержанием спирта, охлажденного до шести градусов Цельсия, образуется порядка сотен тысяч пузырьков CO2 при уровне жидкости около 10 сантиметров. Статья опубликована в журнале ASC Omega.
На сегодняшний день лагер (пиво низового брожения) — наиболее доступный и широко потребляемый вид пива. Как правило, бутылочные и баночные напитки такого типа находятся под давлением газообразного CO2, а значит (за счет обмена молекулами между жидкой и газообразной фазой) содержат и некое количество этого вещества, растворенного в самой жидкости.
Присутствие CO2 влияет на темпы образования и роста пузырьков газа в жидкости, а вместе с этим — на вкусовые и ароматические качества пива. За последние годы ученые уже исследовали подобные эффекты для других напитков — например, оценивали число пузырьков в бокале шампанского, выясняли, как они помогают раскрыть аромат последнего, и определяли минимальную концентрацию CO2, при которой еще можно различить его привкус в игристом вине. Тем не менее, детали поведения углекислого газа в пиве до недавнего времени оставались неизученными.
Жерар Лигер-Белер (Gérard Liger-Belair) и Клара Цилиндре (Clara Cilindre) из Университета Шампань — Арденны теоретически связали количество пузырьков в коммерческом бутылочном пиве с параметрами напитка, а затем оценили эту величину, используя экспериментальные измерения.
Авторы воспользовались тем, что в закрытой бутылке коммерческого пива углекислый газ сосредоточен в сравнительно небольшом объеме (около пяти миллилитров по сравнению с 250 миллилитрами самого пива) и может быть описан уравнением состояния идеального газа, а равновесная концентрация растворенного CO2 в напитке прямо пропорциональна его парциальному давлению над жидкостью в соответствии с законом Генри. Выяснилось, что при температуре в 0–20 градусов Цельсия равновесное парциальное давление в закрытой бутылке составляет около 2–3 бар, в то время как при снятии крышки оно (вместе с равновесной концентрацией) падает почти в десять тысяч раз — до типичных атмосферных значений (около 0,4 миллибар).
Резкое изменение равновесной концентрации приводит к тому, что растворенный CO2 стремится покинуть напиток — он диффундирует через поверхность раздела с воздухом, а в объеме жидкости образуются пузырьки. При этом реальная концентрация стремится к равновесной с запозданием — образование пузырьков подавлено энергетическим барьером. Чтобы преодолеть этот барьер, в жидкой фазе должны заранее существовать газовые полости (например, у стенок сосуда) с радиусом кривизны больше критического значения, которое растет с падением концентрации CO2 в жидкости. Из-за этого со временем пузырькам становится тяжелее сформироваться, и процесс ослабевает до тех пор, пока образование пузырьков окончательно не перестанет быть термодинамически возможным.
Изображение микроскопических неровностей на поверхности стекла, которые помогают в формировании пузырьков. Длина масштабного отрезка — 100 микрометров
Gérard Liger-Belair & Clara Cilindre / ACS Omega, 2021
Что такое пивная пена и как она появляется?
Любите или ненавидьте её — но пену, образующуюся на поверхности большинства сортов пива, игнорировать просто невозможно. Но что же она собой представляет? Как пена может меняться в зависимости от бокала или напитка? Почему вам подали пиво с пышной пенной шапкой, а в стакане сидящего рядом она полностью отсутствует? На эти вопросы в статье на CraftBeer.com отвечает Аллан Волф. Перевод материала публикует Pivo.by.
Фото: Independent
Базовые законы образования пены
Появление пены на пиве, очевидно, происходит за счёт появления пузырьков. Это явление называется нуклеацией.
Процесс нуклеации в целом пока не полностью изучен, и существует широкая группа белков и более мелких полипептидов (дополнительных белков), которые могут действовать как совместно, так и по отдельности, в качестве пенообразующих соединений. В ячмене содержится белок переноса липидов под названием LTP1, который играет важнейшую роль в процессе образования пены.
LTP1 обладает высокой гидрофобностью (то есть «не любит» воду), в связи с чем он, стремясь избежать контакта с водой, направляется вверх, прихватив с собой молекулы CO2, образовавшиеся в процессе брожения, а также добавленные при розливе в бутылки или кеги (или молекулы N2 в случае с азотным пивом, но об этом позже).
Оказавшись наверху, белок LTP1 образует плёнку на поверхности пузырьков, придающую пене устойчивость. Хмель также важен, так как гидрофобные полипептиды, содержащиеся в зерне, соединяются с горькими изо-альфа-кислотами, содержащимися в хмеле, что делает пену более рельефной, стабильной и липкой.
На качество пены, её текстуру и стойкость влияет множество переменных, однако по содержанию LTP1 в конкретной партии пива можно определить, насколько влажным или жарким является климат той местности, в которой был выращен ячмень.
Фото: BeerToday
Влияние пены на вкус
Из-за густой пенной шапки вкус пива зачастую меняется, и происходит это из-за поверхностно активных соединений, контактирующих с пузырьками по мере того, как последние продвигаются в верхнюю часть бокала. Кроме того, пена даёт нам мощное тройничное ощущение, то есть вкусовой эффект, который мы чувствуем физически. В качестве других примеров можно привести ощущение «холода» от мяты или «жжения» от перца чили. Фактически и первая, и второй вызывают не термическое воздействие, а скорее его физическое восприятие. Ощущение кремовости и воздушности, придаваемое пеной, может кардинально изменить восприятие любого вкуса, смягчив его.
Также важно помнить, что наше вкусовое восприятие и обоняние очень тесно связаны. Многие описываемые нами вкусовые характеристики на самом деле улавливаются рецепторами, расположенными в носовом проходе. Вместе с пеной на поверхность попадает больше ароматических соединений, что позволяет сполна насладиться широкой гаммой запахов.
Что такое «пивное кружево»?
Упомянутые нами ранее белки LTP1, образующие плёнку на каждом пузырьке пены, взаимодействуют с другими соединениями, которые также поднимаются к поверхности напитка.
Как только эти белки и соединения начинают взаимодействовать друг с другом, они становятся плотнее, их структура меняется, и они начинают прилипать к стенкам бокала при недолгом соприкосновении с ними. Именно поэтому, если пиво пить медленно, то на стенках останется намного больше «кружева», чем если выпить его за пару присестов.
Фото: Braun, Stefan/Getty Images
Почему в моём пиве больше пены?
На этот вопрос существует множество ответов, однако есть несколько наиболее вероятных (и интересных!) факторов, которые следует учитывать:
Как видите, с пеной не все так просто, как кажется на первый взгляд. То же самое можно сказать и о других аспектах пива. Все эти факторы могут как усилить, так и ослабить впечатление от вашей следующей пинты.
Домашнее пивоварение: как добиться хорошей пены
Пена состоит из пузырьков углекислого газа, заключенных в оболочку с содержанием поверхностно-активных веществ. Процесс образования и исчезновения пены проходит в несколько этапов. Напиток в кеге или бутылке содержит углекислый газ, находится в состоянии избыточного давления. При наливе в бокал давление понижается до уровня атмосферного, в результате углекислота стремится к поверхности, образуя пузырьки. При движении вверх они увеличиваются в объеме, а также захватывают формирующие пленку поверхностно-активные вещества. Ими являются средне-, высокомолекулярные белки и изо-альфа-кислоты хмеля.
Сразу после розлива пива в бокал пена представляет собой взвесь из пузырьков углекислоты в напитке. Через некоторое время жидкость под воздействием силы тяжести стекают вниз, пена становится более «сухой» и плотной. Осушение пены приводит к утончению пленки пузырьков, что приводит к их объединению (коалесценции). В итоге пузырьки получаются более крупными, но менее стабильными.
Увеличение карбонизации
Изменение схемы затирания
Формирующие пленку пузырьков пены вещества в большинстве своем являются белками с большой молекулярной массой. При применении высоко-модифицированных типов солода продолжительные паузы (более 15-20 минут) в условиях температуры ниже 60 градусов (особенно в диапазоне от 45 до 55 градусов) приводят к повышенному расщеплению таких белков, что может плохо сказаться на устойчивости пены. Пауза в условиях 45 градусов и ниже становится причиной высвобождения жирных кислот, что в свою очередь активизирует ускорение распада пены.
Обратите внимание, чтобы бета- глюканы и белки также являются причиной помутнения пива. Их повышенное содержание улучшает качество пены, однако негативно сказывается на ее прозрачности. Связи с этим желательны короткие белковые паузы.
Снижение концентрации негативных веществ
В составе пива содержатся вещества, негативно влияющие на состояние пены. К таковым относятся жиры и компоненты дезинфицирующих и моющих средств. При попадании в плёнку пузырьков они активизируют коалесценцию, из-за чего пенная шапка быстро опадает. В небольшом объеме жиры попадают в сусло из солода. Однако при правильном соблюдении технологии приготовления и брожения их объем в готовом напитке крайне мал. Воздействие жиров следует учитывать при применении различных добавок, например, орехов.
Остатки моющих средств могут попадать пиво в процессе приготовления (из шлангов, бутылок или емкостей для брожения) или уже в бокале, если он недостаточно качественно был вымыт.
Изменение рецептуры
Поскольку главным источником белков в пиве является несоложенные зерновые и солод, для повышения качества пены при пивоварении стоит использовать засыпи компонентов с высокой концентрацией белка. Применение низкобелковых добавок, например, сахара, также стоит ограничить.
Прочие факторы пенообразования :
В итоге стоит отметить, что большинство факторов, за исключением попадания жиров или моющих средств в напиток, не оказывают катастрофического воздействия на характеристики пены. В большинстве своём негативное влияние факторов будет скомпенсировано положительным воздействием других.
Открыт секрет пузырьков Guinness
По случаю дня Святого Патрика ученые обнародовали свои исследования круговорота пузырьков в пиве Guinness. Пузырьки в пиве действительно опускаются вниз, а не вверх вопреки всем законам природы. Это «нетипичное поведение» пива – давний секрет Guinness.
Налейте в прозрачный стакан любое другое пиво, и пузыри, подчиняясь законам физики, как тела, заполненные газом, поднимаются на поверхность и образуют пенистую шапку.
Но в Guinness, сваренном в лучших ирландских традициях, эти пузыри «скатываются» в пиве сверху вниз в сторону дна.
Ученые воспользовались мощными камерами, которые детально фиксируют и увеличивают процесс «падения» пузырьков 10 раз. Исследование показало, что пузырьки Guinness двигаются вниз в результате циркуляции в кружке. А в центре восходящий поток эти пузырьки все-таки поднимает, вытесняя жидкость с пузырями на поверхности обратно вниз вдоль стеклянных стенок бокала. То есть циркулирующая жидкость в бокале вынуждает и пузырьки двигаться в своем направлении, выхватывая их из пены в «шапке» пива.
Доктор Эндрю Александр, старший преподаватель в области химической физики в университете Эдинбурга, который курировал исследователей, в интервью The Daily Telegraph сказал: «’Меня очень заинтересовал этот секрет Guinness. Я загорелся идеей выяснить, действительно ли имеет место отклонение от норм физики или это все-таки оптическая иллюзия. Удивительно, что никто до меня такое исследование не проводил.
Для снимков мы использовали камеру, которая делает 4500 кадров в секунду и 10-кратное увеличение. Когда мы увидели, что пузыри действительно шли вниз, мы были очень озадачены. Создавалось впечатление, что мы перевернули изображение вверх ногами. Циркуляция пузырьков в стакане выглядела как мощное торнадо в океане».
Секрет пива Guinness, как шутят ученые, помог разгадать сам Святой Патрик, который не прочь благословить на кружку-другую всех почитателей этого праздника.
Пузырьки в пиве что это
Многие ценители пива знают, что косвенно судить о качестве напитка можно, оценивая размеры и цвет пенной шапки над ним. Иногда она не только «вытягивается» на несколько сантиметров, но и не опадает в течение нескольких минут. В зависимости от сорта и качества, его цвет может варьироваться от белого до кремового. Пенистость же – следствие содержания диоксида углерода (в данном случае – углекислого газа). Этот химический элемент не только дает всем известную пену, но и существенно раскрывает вкус напитка, позволяя его ценителям полностью насладиться характеристиками пива.
А должен ли напиток вообще пениться?
Да, качественный напиток и в самом деле должен пениться. Все дело в сахаре, содержащемся в солоде – при его брожении и выделяется углекислый газ. Его пузырьки легче воздуха. Поднимаясь наверх, они и образуют пенную шапку. Кроме того, продукт зачастую дополнительно «прокачивают» углекислотой, причем во многих случаях к нему добавляют азот. Делается это не просто так, а для комплексного решения сразу двух задач:
Пена при разливе – от чего она появляется?
Пенится пиво во всех случаях, но в некоторых ситуациях количество образующейся пены чрезмерно. Соответственно, последняя заполняет большую часть стакана или бутылки. Это не в интересах продавца, так как приходится ждать, пока она полностью не осядет. Всего существует две причины ее образования:
Всех этих проблем позволяет полностью избежать редуктор, поддерживающий оптимальное давление, и охладитель, предотвращающий чрезмерный нагрев напитка. При разливании же пива в пластиковую бутылку обязательно необходим пеногаситель. Этим нехитрым устройством в последние 15 лет массово пользуются во всех магазинах разливного пива по всему миру.
Суть его действия чрезвычайно проста: перед тем как наполнить бутылку пивом, в нее закачивают чистый углекислый газ. Благодаря повышению давления пузырьки углекислого газа не поднимаются на поверхность, отчего и пены практически не образуется. Отметим, что она все-таки бывает, но в совершенно незначительном количестве. По логичным причинам пеногаситель не используется при разливании пива в бокалы (давление в них поддерживать не выйдет). В этом случае используют простейший прием: наливают пиво по стенке сосуда.
Телефон: +7 (495) 727-56-93
г. Москва, Пресненская набережная, д. 8, офис 571