Para muchas personas, un vaso de cerveza parece incompleto sin una capa espesa y cremosa de espuma encima. Sin embargo, cualquiera que disfrute de la cerveza sabe que esta espuma suele desaparecer rápidamente y romperse antes del primer sorbo. Algunas variedades, sin embargo, consiguen conservar su espuma durante periodos de tiempo sorprendentemente largos.
Los investigadores de la ETH Zurich, dirigidos por Jan Vermant, profesor de materiales blandos, han descubierto una explicación científica para estas diferencias. Su trabajo, publicado en la revista Física de fluidosResultados de siete años de investigación detallada. La idea del estudio comenzó con una sencilla pregunta planteada a un cervecero belga: “¿Cómo se controla la elaboración de cerveza?” La respuesta del cervecero fue breve pero reveladora: “Viendo espuma”.
El equipo de investigación ahora tiene un conocimiento sólido de las fuerzas y estructuras responsables de la espuma duradera de la cerveza, lo que proporciona nuevos conocimientos sobre lo que mantiene intacta la espuma de la cerveza.
Triple, doble y simple: qué espumas aguantan mejor
En su análisis de las cervezas belgas, los científicos encontraron una clasificación clara. Las cervezas “triples” produjeron la espuma más estable, seguidas de las cervezas “dobles”, mientras que las cervezas “simples” tuvieron la espuma menos persistente debido a una fermentación más ligera y un menor contenido de alcohol.
El equipo también evaluó dos cervezas lager de grandes cervecerías suizas. Aunque estas cervezas pueden lograr la misma estabilidad de espuma que las cervezas belgas, la física detrás de ellas varía significativamente. Una cerveza obtuvo un rendimiento significativamente peor de lo esperado. Como señala Vermont, “todavía hay margen de mejora; estaremos encantados de poder ayudar”.
Durante muchos años, los científicos creyeron que la espuma de la cerveza permanecía intacta principalmente debido a las capas ricas en proteínas que se formaban alrededor de cada burbuja. Estas proteínas de la malta de cebada pueden afectar la facilidad con la que fluye la superficie de la burbuja (su viscosidad superficial) y su tensión superficial.
Sin embargo, nuevas pruebas muestran que la estabilidad de la espuma es más compleja de lo que se pensaba anteriormente y depende en gran medida del estilo de la cerveza.
Cómo las proteínas y las fuerzas superficiales dan forma a la estabilidad de la espuma
En los rodamientos láser, la estabilidad de la espuma está controlada por la viscoelasticidad de la superficie. Esta característica depende de la cantidad de proteínas que contiene la cerveza y de cómo se desnaturalizan estas proteínas. El alto nivel de proteínas da como resultado una película resistente alrededor de las burbujas, lo que ayuda a que la espuma dure más.
Por el contrario, las cervezas “triples” dependen muy poco de la viscoelasticidad superficial. En cambio, mantienen la espuma a través de la tensión Marangoni: la fuerza creada cuando las variaciones en la tensión superficial crean movimiento a través de una superficie líquida.
Una demostración común de este efecto consiste en colocar hojas de té trituradas sobre agua. Al principio las piezas flotan uniformemente. Cuando una gota de jabón cae sobre la superficie, las hojas son repentinamente arrastradas hacia afuera y comienza una corriente arremolinada. Cuando estas corrientes persisten, ayudan a estabilizar las burbujas, que se producen en la espuma “triple”.
Dentro de las conchas de las burbujas: por qué diferentes cervezas se comportan de manera diferente
Los investigadores descubrieron que la estabilidad de la espuma depende de la estructura y el comportamiento de las capas ricas en proteínas que rodean cada burbuja. En las cervezas belgas “simples”, estas cáscaras se comportan como si muchas partículas pequeñas y esféricas estuvieran apretadas a lo largo de la superficie de la burbuja. Se asemeja a una suspensión bidimensional (una mezcla de un líquido y un sólido muy fino), lo que ayuda a mantener la espuma.
La cerveza “doble” muestra un patrón diferente. Sus proteínas forman una membrana en forma de malla que fortalece las burbujas. Vuelven a destacar las cervezas “triples”, con una dinámica de burbujas similar a la de los tensioactivos comunes, moléculas comúnmente utilizadas para estabilizar las espumas en productos cotidianos.
Las razones precisas de estas diferencias no se han determinado completamente. Aún así, una proteína, LTP1 (Proteína de transferencia de lípidos 1), parece desempeñar un papel importante. Los investigadores de ETH confirmaron esto examinando tanto la estructura como la concentración de LTP1 en muestras belgas.
Asociación con una gran cervecería para mejorar la calidad de la espuma
Vermont enfatiza que la estabilidad de la espuma no se ve afectada de manera directa o lineal. “La durabilidad de la espuma no depende de factores individuales de forma lineal. No se puede simplemente cambiar una cosa y arreglarla”. Por ejemplo, agregar más surfactante para aumentar la viscosidad puede desestabilizar la espuma porque interfiere con los efectos Marangoni. “La clave es trabajar en un mecanismo a la vez, y no más de uno a la vez. ¡La cerveza ciertamente hace esto bien por naturaleza!” Explicó.
El equipo de ETH se asoció con una de las cervecerías más grandes del mundo para comprender mejor la estabilidad de la espuma e identificar qué evita que la espuma de la cerveza colapse. “Ahora conocemos el proceso físico exacto y podemos ayudar a las cervecerías a mejorar la espuma de su cerveza”, afirma Vermont.
Señala que, en Bélgica, la espuma se valora tanto por su sabor como por la experiencia general de beberla. “Pero la espuma no siempre es importante dondequiera que se sirva cerveza; es una cuestión cultural”.
Más allá de la elaboración de cerveza: la ciencia de la espuma en la industria y el medio ambiente
La investigación tiene implicaciones prácticas más allá del mundo de la bebida. En los vehículos eléctricos, el lubricante puede empezar a formar espuma, lo que supone un grave riesgo. El grupo de Vermont está trabajando ahora con Shell y otros socios sobre cómo descomponer eficientemente estas espumas.
Otro objetivo clave es el desarrollo de tensioactivos respetuosos con el medio ambiente que no dependan del flúor ni del silicio. “Nuestro estudio es un paso importante en esta dirección”, dijo Vermont.
El equipo también está investigando espumas como portadoras de sistemas bacterianos como parte de un proyecto en curso de la UE. En colaboración con el investigador alimentario Peter Fischer de ETH Zurich, están estudiando cómo las proteínas pueden ayudar a estabilizar la espuma de la leche. Como concluye Vermont: “Hay muchas áreas en las que el conocimiento que hemos adquirido de la cerveza está resultando útil”.
