Пузырьки на поверхности мескаля указали на концентрацию этанола

Gibran Rage et al. / Scientific Reports, 2020
Ученые научно обосновали традиционный способ определения концентрации этанола при перегонке мескаля по времени жизни пузырьков. Наличие поверхностно-активных веществ, нужной степени вязкости и содержание этанола около 55 процентов позволяло пузырькам не лопаться в течении десятков секунд. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Во многих культурах мира есть свой традиционный алкогольный напиток. В Мексике это текила — дистиллят, который получают из сока агавы. Менее известным, но особенно популярным в деревнях штата Оахака напитком из сока агавы является мескаль. Хотя производство этого напитка нормировано, в основном его получают кустарными методами. Традиционный способ определения содержания спирта в получаемом дистилляте основан на отслеживании времени жизни пузырьков, которые образуются при попадании струи напитка в небольшую емкость. Если содержание этанола подходящее (около 55 объемных процентов), жемчужные пузырьки остаются на поверхности долго — десятки секунд.
На время жизни пузырьков на поверхности мескаля также влияет содержание спирта и поверхностно-активных веществ (ПАВ) в жидкости. Основными компонентами напитка являются этанол и вода, однако в малых количествах присутствуют соединения, которые могут играть роль ПАВ. Метанол, этилацетат, высшие спирты, эфиры, кетоны, фураны и другие простые органические соединения, а также белки могут значительно удерживать жидкость в пленке пузырьков, аналогично тому, как это происходит в пивной пене.
Для проверки того, насколько хорошо работает традиционный способ определения содержания этанола в мескале и объяснения зависимости времени жизни пузырьков от концентрации спирта, ученые под руководством Роберто Зенита (Roberto Zenit) из Университета Брауна исследовали семь мескалей разных типов и водно-спиртовые смеси, а также провели численные расчеты. Исследователи создавали аналогично традиционному методу отдельные пузырьки в небольшой емкости и фиксировали время с момента касания пузырька поверхности жидкости до момента, когда он лопнет.
Расчеты исследователей указали на то, что жидкость в пузырьках задерживается благодаря эффекту Марангони, который возникает при движении потоков жидкости между областями с различающимися значениями поверхностного натяжения. За появление этого различия отвечали три физических механизма: перенос ПАВ, испарение и локальные изменения температуры. Пузырек имел большее поверхностное натяжение, чем жидкость под ним, в результате чего ПАВ стремились в пузырек, чтобы уменьшить эту разницу.
Очевидно, традиции производства мескаля — результат наблюдений и эмпирических выводов. Но, как утверждают авторы, понимание механизмов, которые позволяют определять содержание спирта, будет полезно и в контексте других смесей. Время жизни пузырьков на поверхности различных жидкостей может указывать на наличие или отсутствие ПАВ в них и быть индикатором чистоты смеси.
Побочные компоненты алкогольных напитков могут много о них рассказать. Весной этого года американские ученые сообщили о возможности определять марку американского виски по следам от высохших капель, и даже предложили это делать с помощью смартфона.
Алина Кротова