211service.com
Matematiker återuppfinna ölwidgeten
Många öldrickare kommer att ha undrat över följande: varför, när en burk öl öppnas, bildas koldioxidbubblor så långsamt. Varför inte allt på en gång?
Studiet av bubbelbildning i kolsyrade drycker är en relativt ny vetenskap. Faktum är att det bara är tio år sedan forskare avgjorde denna fråga. En grupp beräknade utifrån de första principerna den hastighet med vilken koldioxid läcker från lösningen till en bubbla. Svaret är långsamt. Dessutom kan den inte starta utan någon form av kärnbildningsplats.
Sedan upptäckte en annan grupp att de primära källorna till kärnbildning är fickor av gas som fångas i cellulosafibrer i drycken. Nyheten möttes av ljudet av klirrande glasögon världen över. Problemet löst, eller hur?
Inte riktigt. Medan de flesta öl och lager är trycksatta med koldioxid, trycksätts vissa stouts, mörka öl som Guinness, av en blandning av koldioxid och kväve.
De gör detta eftersom kväve bildar mindre bubblor som ger drycken en mjukare, krämigare munkänsla. Men det förändrar också bubblans dynamik avsevärt. Frågan är varför.
Idag utökar William Lee, en matematiker vid University of Limerick i Irland, och några kompisar teorin om bubbelbildning till att inkludera kväve i blandningen. Visst, kväve läcker ut ur lösningen långsammare och säkerställer att dess bubblor är mindre. Ingen överraskning där.
Men Lee och cos formulering av problemet leder till en intressant idé – möjligheten till en helt ny typ av widget.
Om du inte är bekant med widgets, här är lite bakgrund. Ett problem med kvävetrycksatta stouts som säljs i burkar är att öppna burken, trycksänka ölen och hälla upp den i ett glas inte skapar tillräckligt med bubblor för att bilda ett huvud.
På 70-, 80- och 90-talen löste ett team av forskare vid Guinness detta problem med en enhet som har kommit att kallas en widget. I sin nuvarande form är en widget en ihålig boll med ett litet hål i fylld med kväve och koldioxid under tryck.
Att öppna burken gör att gasen sprutar ut i stouten, vilket skapar många miljoner bubblor i mycket snabbare takt än vanligt. Dessa bubblor stiger sedan till toppen och bildar ett huvud. Denna fantastiska uppfinning (somliga säger att den är den största) gör det möjligt för drinkare att njuta av så kallad 'dragguinness' hemma, utan burk.
Lee och co studerade problemet genom att skapa en matematisk modell av en liten kväve/koldioxidbubbla fångad i en cellulosafiber och räkna ut hur snabbt den skulle växa.
Och i ett modigt drag för matematiker har de till och med bekräftat sina numeriska resultat genom att se riktiga bubblor bildas i cellulosafibrerna i kaffefilterpapper. En enda fiber producerar en bubbla var 1,28:e sekund, säger de.
Det låter inte tillräckligt för att göra någon skillnad för en burk stout, som kräver cirka 10^8 bubblor för att bilda ett huvud. Men om en drink tar 30 sekunder att hälla upp, beräknar Lee och co att detta skulle kräva 4,3x10^6 fibrer, ungefär lika många som du får i ett ark kaffefilterpapper på cirka 3 cm i kvadrat.
Så deras idé är att ersätta den älskade widgeten med ett pappersark i kreditkortsstorlek. Jag antar att öldrickare inte har något emot om det nya tillvägagångssättet håller nere priset på en pint. Dags för några seriösa tester.
Ref: arxiv.org/abs/1103.0508 : Bubble Nucleation In Stout Beers
Du kan nu följa The Physics arXiv Blog på Twitter