Evenwicht

Elk bier bevat koolzuurgas (kooldioxide of CO₂) dat bij het gistingsproces gevormd wordt. Als het bier niet in een gesloten flesje zou zitten, zou het gas ontsnappen en krijgt men “plat” bier, dus zonder koolzuurprikkeling. Omdat het bier in een flesje zit opgesloten is er sprake van een evenwicht. Er komt voortdurend koolzuurgas uit het bier vrij en dat verzamelt zich onder de dop. Maar evenveel koolzuurdioxidemoleculen duiken weer terug het bier in.

Temperatuurdaling

Pas als de kroonkurk van de fles wordt gehaald wordt het evenwicht verbroken. Het koolzuurgas onder de dop schiet naar buiten en door de plotselinge uitzetting van het gas ontstaat een temperatuurdaling. Volgens een natuurwet wordt namelijk de energie die ergens voor nodig is (in dit geval het uitzetten van het gas) ergens anders vandaan gehaald (in dit geval temperatuurdaling van het gas). Bij een gekoeld bier van 8 °C kan de temperatuur van het gas  gedurende een fractie van een seconde dalen tot ongeveer 35 °C onder nul. Door de plotselinge temperatuurdaling wordt de aanwezige waterdamp in het gas gecondenseerd tot druppeltjes. Daardoor een fijne, witte mist uit de halsopening van het flesje.

Belletjes

Ook onder in het flesje vinden veranderingen plaats als de kroonkurk van het flesje wordt getrokken. Allereerst ontstaan er belletjes. Door de overdruk bleef het koolzuurgas in het bier opgelost. Nu de fles open is valt de druk terug tot de normale waarde en kunnen de gasbelletjes ontsnappen. Omdat het gas lichter is dan het bier stijgen de belletjes naar de oppervlakte en vormen daar de schuimkraag.

Weg schuim

Zoals je weet zakt de schuimkraag na verloop van tijd in. Dit komt doordat de koolzuurbelletjes aan de oppervlakte komen waar door het drukverschil het koolzuur door de belwand ontsnapt. Dit proces heet gasdiffusie. Bovendien zal door de zwaartekracht biervloeistof uit de wanden van de bellen naar beneden sijpelen. Hierdoor wordt de celwand dunner en zal knappen. Dit verschijnsel heet drainage.

Bierschuim in drie dimensies doorgrond

Drie Amerikaanse wiskundigen hebben nu een formule gevonden die verandering van bellen exact beschrijft. De wanden daarvan herschikken zich voortdurend, met een grover schuim als gevolg. Het resultaat, dat ze in Nature publiceren, is een uitbreiding van de theorie die het wiskundige genie John von Neumann in de jaren vijftig voor het platte vlak opstelde.

De auteurs denken dat hun 3D-versie in de materiaalwetenschappen breed gebruikt gaat worden.

Evenwicht

Elk bier bevat koolzuurgas (kooldioxide of CO₂) dat bij het gistingsproces gevormd wordt. Als het bier niet in een gesloten flesje zou zitten, zou het gas ontsnappen en krijgt men “plat” bier, dus zonder koolzuurprikkeling. Omdat het bier in een flesje zit opgesloten is er sprake van een evenwicht. Er komt voortdurend koolzuurgas uit het bier vrij en dat verzamelt zich onder de dop. Maar evenveel koolzuurdioxidemoleculen duiken weer terug het bier in.

Temperatuurdaling

Pas als de kroonkurk van de fles wordt gehaald wordt het evenwicht verbroken. Het koolzuurgas onder de dop schiet naar buiten en door de plotselinge uitzetting van het gas ontstaat een temperatuurdaling. Volgens een natuurwet wordt namelijk de energie die ergens voor nodig is (in dit geval het uitzetten van het gas) ergens anders vandaan gehaald (in dit geval temperatuurdaling van het gas). Bij een gekoeld bier van 8 °C kan de temperatuur van het gas  gedurende een fractie van een seconde dalen tot ongeveer 35 °C onder nul. Door de plotselinge temperatuurdaling wordt de aanwezige waterdamp in het gas gecondenseerd tot druppeltjes. Daardoor een fijne, witte mist uit de halsopening van het flesje.

Belletje

Ook onder in het flesje vinden veranderingen plaats als de kroonkurk van het flesje wordt getrokken. Allereerst ontstaan er belletjes. Door de overdruk bleef het koolzuurgas in het bier opgelost. Nu de fles open is valt de druk terug tot de normale waarde en kunnen de gasbelletjes ontsnappen. Omdat het gas lichter is dan het bier stijgen de belletjes naar de oppervlakte en vormen daar de schuimkraag.

Weg schuim

Zoals je weet zakt de schuimkraag na verloop van tijd in. Dit komt doordat de koolzuurbelletjes aan de oppervlakte komen waar door het drukverschil het koolzuur door de belwand ontsnapt. Dit proces heet gasdiffusie. Bovendien zal door de zwaartekracht biervloeistof uit de wanden van de bellen naar beneden sijpelen. Hierdoor wordt de celwand dunner en zal knappen. Dit verschijnsel heet drainage.

Bierschuim in drie dimensies doorgrond

Drie Amerikaanse wiskundigen hebben nu een formule gevonden die verandering van bellen exact beschrijft. De wanden daarvan herschikken zich voortdurend, met een grover schuim als gevolg. Het resultaat, dat ze in Nature publiceren, is een uitbreiding van de theorie die het wiskundige genie John von Neumann in de jaren vijftig voor het platte vlak opstelde.

De auteurs denken dat hun 3D-versie in de materiaalwetenschappen breed gebruikt gaat worden.

Frits Haen