WHY 健力士世濤生啤酒的氣泡會下沉和層層疊疊

早在1959年，健力士公司的釀酒師就開發了一個系統，從根本上改變了生啤酒的口感。現在，來自日本的研究人員已經解決了健力士氣泡的級聯流動的物理學問題，這將在生命和環境科學領域裡產生廣泛的應用。

在最近發表在《物理評論E》上的一項研究中，來自大阪大學的研究人員揭示了為什麼健力士生啤酒的氮氣氣泡會像流體一樣流動。

許多剛開封的碳酸飲料的氣泡只是按照阿基米德的原理向上浮起。健力士啤酒的最有名的特點就在於氣泡會下沉和集體流動，後者即所謂的 “氣泡層疊”。釀酒師和研究人員認為，這種集體流動一定與健力士啤酒的生啤分配方式有關。之前，集體流動的物理學機制仍未清楚，這也是大阪大學的研究人員旨在解決的問題。

“廣泛的實驗室工作和計算模擬對估計單個和集體的氣泡運動很有幫助，但僅限於流動發生之後，”該研究的主要和高階作者、大阪大學的Tomoaki Watamura說，“我們感興趣的是透過數學建模來預測流動，而不是事後的實驗或模擬結果。”

為了做到這一點，研究人員使用數值模擬來近似模擬層疊的生啤酒的流體和氣泡顆粒。臺架實驗包括測試透明的 “偽健力士流體”，這是自來水中超小的空心顆粒的混合物，以及實際的健力士啤酒。

“模擬結果與實驗資料相匹配，在廣泛的杯子尺寸和其他條件下，我們開發了迄今為止最成功的健力士啤酒的級聯流動模型。”

耐人尋味的是，層疊式氣泡可能就不需要氮化的黑啤酒。

“碳酸水中的氣泡直徑和氣泡體積分數，以近似入杯的角度倒入普通的200升桶裡，有利於氣泡的串聯，”Hideyuki Wakabayashi說。“此外，傾斜的容器壁附近的相關流體運動與釀造過程中的產品質量維護有關，這表明我們的發現可以立即應用。”

除了對最佳化釀造條件的洞察力外，這項研究對任何涉及發酵罐或細胞培養的工作都有明確的應用。因此，大阪大學和Kirin HD的研究人員的發現可能會被用來滿足不同的需求，例如從工業規模的細胞培養中進行製藥，以及城市水淨化。

關於健力士啤酒氣泡下沉的特點，之前有愛爾蘭的數學家解釋說，氮氣氣泡小，二氧化碳氣泡大，所以氮氣氣泡上升的速度慢，二氧化碳氣泡上升快。杯子中央快速上升的二氧化碳帶動了啤酒向上流動，而杯子周圍的啤酒被迫向下流動，氮氣氣泡被迫形成向下的環流。因此，我們便看到了白色的氮氣泡在深色的世濤中向下翻滾。

據說經多次實驗，科學家發現這種逆向流動氣泡只有在英式品脫杯中才會出現。