p Oktoberfest é um evento cultural emocionante, mas também é uma fonte de inspiração para cientistas e engenheiros de materiais. Não a cerveja em si, mas sim a espuma da cerveja é uma fonte de inspiração. p Uma boa cabeça de espuma - geralmente medindo cerca de 1,5 cm e contendo um impressionante 1, 500, 000 bolhas - é suposto ser um sinal de qualidade e frescura. Idealmente, esta cabeça espumosa permanece estável, mas vários processos atuam para desestabilizar as bolhas:por exemplo, drenagem líquida da espuma, fusão de bolhas, ou estourar tudo pode causar desestabilização rápida. Esses são problemas genéricos comuns a todos os tipos de espuma, seja em alimentos e bebidas ou em materiais tecnologicamente avançados.

p Mudança indesejável na textura

p Um processo de desestabilização, em que bolhas grandes se tornam maiores e menores, as menores encolhem e, eventualmente, desaparecem, é particularmente difícil de parar. Os especialistas chamam esse processo de "amadurecimento de Ostwald, "nomeado em homenagem ao químico alemão e vencedor do Prêmio Nobel de 1909 Wilhelm Ostwald, que descreveu este fenômeno pela primeira vez há mais de 100 anos.

p O amadurecimento de Ostwald causa uma mudança indesejável na textura da espuma da cerveja e dos produtos alimentícios espumosos, e enfraquece o desempenho do produto em muitas outras situações também. Alcançar a estabilidade da espuma e da emulsão, portanto, apresenta um desafio em uma ampla gama de aplicações da ciência dos materiais, de produtos de higiene pessoal a materiais funcionais avançados. "Espumas - seja espuma de cerveja, sorvete ou espuma para isolamento - tendem a ficar mais grossos devido à fusão ou maturação de suas bolhas, "explica Jan Vermant, Professor de Materiais Suaves na ETH Zurique.

p Componentes tensoativos, como certas proteínas em espumas de cerveja, pode normalmente prevenir ou pelo menos retardar o amadurecimento, reduzindo a tensão superficial, pelo menos no curto prazo. Mas esses componentes não podem garantir a estabilidade a longo prazo das espumas, já que eles apenas retardam o processo de amadurecimento, mas não pode pará-lo depois de ter começado.

p Vermant e seu grupo agora adotaram uma nova abordagem para este problema de estabilidade da espuma e publicaram recentemente no jornal PNAS .

p "Pela primeira vez, conseguimos controlar quantitativamente a interrupção da dissolução de bolhas de espuma e formular novos, ainda estratégias universalmente válidas. Isso ajudará as indústrias de alimentos e materiais a desenvolver estabilizadores controlados e mais eficazes, a fim de prevenir ou interromper o amadurecimento de Ostwald, "diz Vermant.

p Rede de partículas estabiliza bolhas

p Em seu estudo, os pesquisadores de materiais ETH mostraram como partículas específicas atuam como estabilizadores e protegem pequenas bolhas contra o encolhimento. Para fins de teste, os cientistas usaram partículas de látex do tamanho de um micrômetro e partículas em forma de grãos de arroz. Essas partículas foram escolhidas para formar uma estrutura de rede irregular na interface da bolha.

p Os pesquisadores testaram se esta rede suporta suficientemente as bolhas em um arranjo microfluídico especial. Eles foram capazes de revestir bolhas individuais com uma quantidade controlada de estabilizador de partículas e, em seguida, expô-las gradualmente às condições de mudança de pressão em uma mini câmara de pressão, simulando assim o amadurecimento de Ostwald.

p "Isso nos permitiu determinar com precisão a pressão na qual a bolha começa a encolher e finalmente desmorona, "diz Peter Beltramo, um pós-doutorado no grupo de Vermant. Este projeto experimental específico permitiu-lhes variar o número e a natureza das partículas que revestem a bolha. Assim, eles poderiam relacionar o número de partículas às propriedades reológicas da superfície. Uma tensão de escoamento superficial foi identificada como o parâmetro principal que precisa ser controlado.

p Eles descobriram que mesmo bolhas parcialmente cobertas podem ser tão estáveis ​​quanto aquelas completamente cobertas por partículas. Como resultado, a quantidade necessária de estabilizador pode ser prevista com precisão. "Nossas descobertas vão economizar muitos materiais e, assim, reduzir custos, "enfatiza a Beltramo. Além disso, os pesquisadores descobriram que uma bolha revestida pode suportar uma pressão muito maior do que uma não revestida.

p Universalmente válido

p As descobertas sobre o papel da mecânica interfacial são universalmente válidas para todos os materiais com grandes superfícies ou para aplicações nas quais as superfícies desempenham um papel importante, diz Vermant. Por exemplo, as idéias e técnicas de medição desenvolvidas são aplicadas a outros casos de estabilidade de película fina, por exemplo, em aplicações biomédicas, como os filmes que revestem os alvéolos nos pulmões ou os filmes lacrimais nos olhos. "Esses filmes são muito estáveis, com a estabilidade sendo transmitida por mecanismos semelhantes - desenvolvidos pela natureza, "diz Vermant.

p Embora as descobertas sejam gerais, eles também trazem benefícios específicos para a indústria de alimentos. Os cientistas agora podem pesquisar estabilizadores comestíveis para fazer alimentos espumosos, como sorvete ou até mesmo massa de pão, durar mais tempo. "Fornecemos à indústria de alimentos e a outras empresas diretrizes de desenvolvimento e ferramentas de quantificação que podem usar para desenvolver novos produtos, "diz Vermant. E de fato o sorvete ajudou a iniciar essa pesquisa, que foi cofinanciado pela Nestlé. Ainda, o que é bom para espuma de cerveja ou sorvete também pode ser bom para fazer concreto melhor. Incorporando pequenos, bolhas estáveis ​​fazem com que ele resista melhor aos ciclos de degelo-congelamento e o torna mais leve. Ou como pensar em cerveja pode orientar o design de novos materiais. Saúde!