Så långt tillbaka som 1959, bryggare på Guinness utvecklade ett system som i grunden förändrade texturen på deras fatöl. Nu, forskare från Japan har löst fysiken i Guinness kaskadflöde, som kommer att ha omfattande tillämpningar för teknik inom livs- och miljövetenskap.

I en studie som nyligen publicerades i Fysisk granskning E , forskare från Osaka University har avslöjat varför kvävebubblorna i Guinness fatöl flyter på liknande sätt som en vätska.

Bubblorna från många nyöppnade kolsyrade drycker rör sig helt enkelt uppåt, enligt Arkimedes princip. Mycket av det som lockar utkastet från Guinness öl är att bubblorna sjunker och flödar kollektivt, känd som "bubbelkaskad". Bryggare och forskare tror att detta kollektiva flödesbeteende måste ha något att göra med hur Guinness fatöl serveras. För närvarande, det kollektiva flödets fysik förblir olöst, något som forskarna vid Osaka University hade som mål att ta upp.

"Ett brett utbud av labbarbete och beräkningssimuleringar har varit användbart för att uppskatta individuella och kollektiva bubbelrörelser, men först efter att flödet har inträffat, " säger huvudförfattaren och seniorförfattaren till studien Tomoaki Watamura, Osaka universitet. "Vi är intresserade av att förutsäga kaskadflöde via matematisk modellering, snarare än resultat från experiment eller simuleringar i efterhand."

Att göra detta, forskarna använde numeriska simuleringar för att approximera vätskan och bubbelpartiklarna i kaskadande fatöl. Bänkarbetsexperiment bestod av att testa en transparent "pseudo-Guinness-vätska, "som är en blandning av ultrasmå ihåliga partiklar i kranvatten, och riktig Guinness-öl.

"Simuleringsresultaten matchade experimentella data, över ett brett utbud av glasstorlekar och andra förhållanden, " förklarar Watamura. "Vi har utvecklat den mest framgångsrika simuleringen av kaskadflöde i Guinness-öl hittills."

Spännande nog, kaskadbubblor kanske inte kräver en kvävehaltig stoutöl trots allt.

"Bubblans diameter och bubbelvolymfraktionen i kolsyrat vatten, hälls i de ungefärliga måtten av en vanlig 200-liters fat med lutningsvinkel, underlätta forsande bubblor, " säger Hideyuki Wakabayashi, Kirin HD. "Vidare, den tillhörande vätskerörelsen nära en lutande behållarvägg hänför sig till bibehållande av produktkvalitet under bryggning, föreslår en omedelbar tillämpning av våra resultat."

Förutom att bevisa insikt i att optimera bryggförhållanden, denna forskning har tydliga tillämpningar för allt arbete som involverar fermentorer eller cellinkubation. Som sådan, forskarnas resultat från Osaka University och Kirin HD kan användas för att möta olika behov, såsom läkemedelstillverkning från cellkulturer i industriell skala, och stadsvattenrening.