Aquí hay algunos hallazgos científicos dignos de un brindis: Investigadores de la Universidad de Brown y la Universidad de Toulouse en Francia han explicado por qué las burbujas en el champán burbujean en línea recta mientras que las burbujas en otras bebidas carbonatadas, como la cerveza o los refrescos, no lo hacen.

Los hallazgos, descritos en un nuevo estudio de Physical Review Fluids, se basan en una serie de experimentos numéricos y físicos, que incluyen, por supuesto, servir copas de champán, cerveza, agua con gas y vino espumoso. Los resultados no solo explican qué le da a Champagne su línea de burbujas, sino que también pueden tener implicaciones importantes para comprender los flujos burbujeantes en el campo de la mecánica de fluidos.

« Este es el tipo de investigación en el que he estado trabajando durante años », dijo el profesor de ingeniería de Brown, Roberto Zenit, quien fue uno de los autores del artículo. « La mayoría de la gente nunca ha visto una filtración en el océano o un tanque de aireación, pero la mayoría ha bebido un refresco, una cerveza o una copa de champán. Al hablar de champán y cerveza, nuestro plan maestro es hacer que la gente entienda que la mecánica de fluidos es importante. en su vida diaria ».

El objetivo del equipo era investigar la estabilidad de las cadenas de burbujas en las bebidas carbonatadas. Parte de la experiencia exclusiva de disfrutar de estas bebidas son las burbujas pequeñas o grandes que se forman cuando se vierte la bebida, creando una cadena visible de burbujas y efervescencia. Dependiendo de la bebida y sus ingredientes, la mecánica de fluidos involucrada es diferente.

Cuando se trata de champán y vino espumoso, por ejemplo, las burbujas de gas que aparecen continuamente suben rápidamente a la parte superior en una sola fila y continúan haciéndolo durante algún tiempo. Esto se conoce como una cadena de burbujas estable. Con otras bebidas carbonatadas, como la cerveza, muchas burbujas se desvían hacia un lado, lo que hace que parezca que están surgiendo varias burbujas a la vez. Esto significa que la cadena de burbujas no es estable.

Los investigadores se propusieron explorar la mecánica de lo que hace que las cadenas de burbujas sean estables y si podían recrearlas, haciendo que las cadenas inestables fueran tan estables como lo son en el champán o el prosecco.

Los resultados de sus experimentos indican que las cadenas de burbujas estables en el champán y otros vinos espumosos ocurren debido a ingredientes que actúan como compuestos similares al jabón llamados tensioactivos. Estas moléculas similares a los tensioactivos ayudan a reducir las tensiones entre el líquido y las burbujas de gas, lo que permite un ascenso suave hasta la superficie.

« La teoría es que en el champán estos contaminantes que actúan como tensioactivos son lo bueno », dijo Zenit, autor principal del artículo. « Estas moléculas de proteína que dan sabor y singularidad al líquido son las que hacen que las cadenas de burbujas que producen sean estables ».

Los experimentos también mostraron que la estabilidad de las burbujas se ve afectada por el tamaño de las propias burbujas. Descubrieron que las cadenas con burbujas grandes tienen una estela similar a la de las burbujas con contaminantes, lo que lleva a un ascenso suave y cadenas estables.

En las bebidas, sin embargo, las burbujas son siempre pequeñas. Hace que los tensioactivos sean el ingrediente clave para producir cadenas rectas y estables. La cerveza, por ejemplo, también contiene moléculas similares a los tensioactivos pero, dependiendo del tipo de cerveza, las burbujas pueden ascender en cadenas lineales o no. Por el contrario, las burbujas en el agua carbonatada siempre son inestables ya que no hay contaminantes que ayuden a que las burbujas se muevan suavemente a través de los flujos de estela que dejan las otras burbujas en la cadena.

« Esta estela, esta alteración de la velocidad, hace que las burbujas se eliminen », dijo Zenit. « En lugar de tener una línea, las burbujas terminan subiendo en más de un cono ».

Los resultados del nuevo estudio van mucho más allá de la comprensión de la ciencia que se dedica a los brindis de celebración, dijeron los investigadores. Los hallazgos proporcionan un marco general en mecánica de fluidos para comprender la formación de grupos en flujos burbujeantes, que tienen valor económico y social.

Las tecnologías que utilizan la mezcla inducida por burbujas, como los tanques de aireación en las instalaciones de tratamiento de agua, por ejemplo, se beneficiarían enormemente si los investigadores tuvieran una comprensión más clara de cómo se agrupan las burbujas, sus orígenes y cómo predecir su apariencia. En la naturaleza, comprender estos flujos puede ayudar a explicar mejor las filtraciones oceánicas en las que el metano y el dióxido de carbono emergen del fondo del océano.

Los experimentos que realizó el equipo de investigación fueron relativamente sencillos, y algunos incluso podrían realizarse en cualquier pub local. Para observar las cadenas de burbujas, los investigadores sirvieron vasos de bebidas carbonatadas que incluían agua con gas Pellegrino, cerveza Tecate, champán Charles de Cazanove y un brut al estilo español.

Para estudiar las cadenas de burbujas y lo que implica hacerlas estables, llenaron un pequeño recipiente rectangular de plexiglás con líquido e insertaron una aguja en la parte inferior para poder bombear gas para crear diferentes tipos de cadenas de burbujas.

Luego, los investigadores agregaron gradualmente surfactantes o aumentaron el tamaño de las burbujas. Descubrieron que cuando hacían las burbujas más grandes, podían hacer que las cadenas de burbujas inestables se estabilizaran, incluso sin tensioactivos. Cuando mantuvieron un tamaño de burbuja fijo y solo agregaron surfactantes, descubrieron que también podían pasar de cadenas inestables a cadenas estables.

Los dos experimentos indican que hay dos posibilidades distintas para estabilizar una cadena de burbujas: agregar surfactantes y hacer que las burbujas sean más grandes, explican los investigadores en el artículo.

Los investigadores realizaron simulaciones numéricas en una computadora para explicar algunas de las preguntas que no pudieron explicar a través de los experimentos físicos, como calcular la cantidad de surfactantes que entran en las burbujas de gas, el peso de las burbujas y su velocidad precisa.

Planean seguir investigando la mecánica de las cadenas de burbujas estables en un esfuerzo por aplicarlas a diferentes aspectos de la mecánica de fluidos, especialmente en los flujos burbujeantes.

« Estamos interesados ​​en cómo se mueven estas burbujas y su relación con las aplicaciones industriales y la naturaleza », dijo Zenit.