WHY 健力士世涛生啤酒的气泡会下沉和层层叠叠

早在1959年，健力士公司的酿酒师就开发了一个系统，从根本上改变了生啤酒的口感。现在，来自日本的研究人员已经解决了健力士气泡的级联流动的物理学问题，这将在生命和环境科学领域里产生广泛的应用。

在最近发表在《物理评论E》上的一项研究中，来自大阪大学的研究人员揭示了为什么健力士生啤酒的氮气气泡会像流体一样流动。

许多刚开封的碳酸饮料的气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点就在于气泡会下沉和集体流动，后者即所谓的 "气泡层叠"。酿酒师和研究人员认为，这种集体流动一定与健力士啤酒的生啤分配方式有关。之前，集体流动的物理学机制仍未清楚，这也是大阪大学的研究人员旨在解决的问题。

"广泛的实验室工作和计算模拟对估计单个和集体的气泡运动很有帮助，但仅限于流动发生之后，"该研究的主要和高级作者、大阪大学的Tomoaki Watamura说，"我们感兴趣的是通过数学建模来预测流动，而不是事后的实验或模拟结果。"

为了做到这一点，研究人员使用数值模拟来近似模拟层叠的生啤酒的流体和气泡颗粒。台架实验包括测试透明的 "伪健力士流体"，这是自来水中超小的空心颗粒的混合物，以及实际的健力士啤酒。

"模拟结果与实验数据相匹配，在广泛的杯子尺寸和其他条件下，我们开发了迄今为止最成功的健力士啤酒的级联流动模型。"

耐人寻味的是，层叠式气泡可能就不需要氮化的黑啤酒。

"碳酸水中的气泡直径和气泡体积分数，以近似入杯的角度倒入普通的200升桶里，有利于气泡的串联，"Hideyuki Wakabayashi说。"此外，倾斜的容器壁附近的相关流体运动与酿造过程中的产品质量维护有关，这表明我们的发现可以立即应用。”

除了对优化酿造条件的洞察力外，这项研究对任何涉及发酵罐或细胞培养的工作都有明确的应用。因此，大阪大学和Kirin HD的研究人员的发现可能会被用来满足不同的需求，例如从工业规模的细胞培养中进行制药，以及城市水净化。

https://phys.org/news/2021-06-cascades-glass-guinness-beer.html

关于健力士啤酒气泡下沉的特点，之前有爱尔兰的数学家解释说，氮气气泡小，二氧化碳气泡大，所以氮气气泡上升的速度慢，二氧化碳气泡上升快。杯子中央快速上升的二氧化碳带动了啤酒向上流动，而杯子周围的啤酒被迫向下流动，氮气气泡被迫形成向下的环流。因此，我们便看到了白色的氮气泡在深色的世涛中向下翻滚。

据说经多次实验，科学家发现这种逆向流动气泡只有在英式品脱杯中才会出现。

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