Para muitas pessoas, um copo de cerveja parece incompleto sem uma camada espessa e cremosa de espuma por cima. Mas quem gosta de cerveja sabe que essa espuma muitas vezes desaparece rapidamente, quebrando-se antes do primeiro gole. Algumas variedades, no entanto, conseguem reter a espuma por períodos de tempo surpreendentemente longos.
Pesquisadores da ETH Zurique, liderados por Jan Vermant, professor de materiais macios, descobriram uma explicação científica para essas diferenças. Seu trabalho, publicado na revista Física dos FluidosResultados de sete anos de investigação detalhada. A ideia do estudo começou com uma pergunta simples feita a um cervejeiro belga: “Como você controla a produção de cerveja?” A resposta do cervejeiro foi breve, mas reveladora: “Vendo espuma”.
A equipe de pesquisa agora tem um conhecimento sólido das forças e estruturas responsáveis pela espuma duradoura da cerveja, fornecendo novos insights sobre o que mantém intacta a cabeça da cerveja.
Triplo, duplo e simples: quais espumas resistem melhor
Na análise das cervejas belgas, os cientistas encontraram uma classificação clara. As cervejas “triplas” produziram a espuma mais estável, seguidas pelas cervejas “duplas”, enquanto as cervejas “simples” tiveram a espuma menos persistente devido à fermentação mais leve e ao menor teor alcoólico.
A equipe também avaliou duas cervejas de grandes cervejarias suíças. Embora essas cervejas possam atingir a mesma estabilidade de espuma que as cervejas belgas, a física por trás delas varia significativamente. Uma cerveja teve um desempenho significativamente pior do que o esperado. Como observa Vermont: “Ainda há espaço para melhorias – estamos felizes em ajudar”.
Durante muitos anos, os cientistas acreditaram que a espuma da cerveja permanecia intacta principalmente por causa das camadas ricas em proteínas que se formavam em torno de cada bolha. Essas proteínas do malte de cevada podem afetar a facilidade com que a superfície da bolha flui (sua viscosidade superficial) e sua tensão superficial.
No entanto, novos testes mostram que a estabilidade da espuma é mais complexa do que se pensava e altamente dependente do estilo da cerveja.
Como as proteínas e as forças superficiais moldam a estabilidade da espuma
Nos rolamentos a laser, a estabilidade da espuma é controlada pela viscoelasticidade da superfície. Essa característica depende da quantidade de proteína presente na cerveja e de como essas proteínas são desnaturadas. O alto nível de proteína resulta em uma película resistente ao redor das bolhas, o que ajuda a durabilidade da espuma.
Em contraste, as cervejas “triplas” dependem muito pouco da viscoelasticidade superficial. Em vez disso, mantêm a espuma através do estresse de Marangoni – a força criada quando variações na tensão superficial criam movimento através de uma superfície líquida.
Uma demonstração comum desse efeito envolve colocar folhas de chá trituradas sobre a água. No início as peças flutuam uniformemente. Quando uma gota de sabão atinge a superfície, as folhas são subitamente puxadas para fora e uma corrente rodopiante começa. Quando essas correntes persistem, ajudam a estabilizar as bolhas, que ocorrem em espuma “tripla”.
Dentro das cápsulas de bolhas: por que diferentes cervejas se comportam de maneira diferente
Os pesquisadores descobriram que a estabilidade da espuma depende da estrutura e do comportamento das conchas ricas em proteínas que circundam cada bolha. Nas cervejas “simples” belgas, essas cascas se comportam como se muitas partículas pequenas e esféricas estivessem compactadas na superfície da bolha. Assemelha-se a uma suspensão bidimensional (uma mistura de um líquido e um sólido muito fino), que ajuda a manter a espuma.
A cerveja “dupla” apresenta um padrão diferente. Suas proteínas formam uma membrana semelhante a uma malha que torna as bolhas mais fortes. As cervejas “triplas” voltam a se destacar, com dinâmica de bolha semelhante à dos surfactantes comuns, moléculas comumente utilizadas para estabilizar espumas em produtos de uso diário.
As razões precisas para estas diferenças não foram totalmente determinadas. Ainda assim, uma proteína, a LTP1 (Proteína de Transferência de Lipídios 1), parece desempenhar um papel importante. Os investigadores da ETH confirmaram isto examinando a estrutura e a concentração de LTP1 em amostras belgas.
Parceria com uma grande cervejaria para melhorar a qualidade da espuma
Vermont enfatiza que a estabilidade da espuma não é afetada de forma direta ou linear. “A durabilidade da espuma não depende de fatores individuais de forma linear. Você não pode simplesmente mudar uma coisa e consertar.” Por exemplo, adicionar mais surfactante para aumentar a viscosidade pode desestabilizar a espuma porque interfere no efeito Marangoni. “A chave é trabalhar um mecanismo de cada vez – e não mais do que um de cada vez. A cerveja certamente faz isso bem por natureza!” Ele explicou.
A equipe da ETH fez parceria com uma das maiores cervejarias do mundo para entender melhor a estabilidade da espuma e identificar o que impede o colapso da espuma da cerveja. “Agora conhecemos o processo físico exato e podemos ajudar as cervejarias a melhorar a espuma de suas cervejas”, diz Vermont.
Ele observa que, na Bélgica, a espuma é valorizada tanto pelo sabor quanto pela experiência geral de consumo. “Mas a espuma nem sempre é importante onde quer que a cerveja seja servida – é uma coisa cultural”.
Além da fabricação de cerveja: a ciência da espuma na indústria e no meio ambiente
A pesquisa tem implicações práticas além do mundo da bebida. Nos veículos elétricos, o lubrificante pode começar a formar espuma, o que representa um sério risco. O grupo de Vermont está agora trabalhando com a Shell e outros parceiros sobre como decompor essas espumas de maneira eficiente.
Outro objetivo importante é o desenvolvimento de surfactantes ecológicos que não dependam de flúor ou silício. “Nosso estudo é um passo importante nessa direção”, disse Vermont.
A equipa também está a investigar espumas como transportadoras de sistemas bacterianos como parte de um projeto em curso na UE. Em colaboração com o pesquisador de alimentos Peter Fischer, da ETH Zurich, eles estão estudando como as proteínas podem ajudar a estabilizar a espuma do leite. Como conclui Vermont: “Portanto, há muitas áreas em que o conhecimento que adquirimos com a cerveja está se mostrando útil”.
