Estudo de sete anos revela o Santo Graal da fabricação de cerveja

Pesquisadores da ETH Zurique, liderados por Jan Vermant, Professor de Materiais Macios, descobriram a explicação científica para essas diferenças. Seu trabalho, publicado na revista Física dos Fluidosé o resultado 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: “Observando a espuma”.

A equipe de pesquisa agora tem uma compreensão sólida das forças e estruturas responsáveis ​​pela espuma duradoura da cerveja, oferecendo uma nova visão sobre o que mantém a cabeça da cerveja intacta.

Tripel, Dubbel e Singel: quais espumas resistem melhor

Na análise das cervejas belgas, os cientistas encontraram uma hierarquia clara. As cervejas “Tripel” produziram a espuma mais estável, seguidas pelas cervejas “Dubbel”, enquanto as cervejas “Singel” tiveram a espuma menos durável devido à fermentação mais suave e menor teor alcoólico.

A equipe também avaliou duas cervejas de grandes cervejarias suíças. Embora essas cervejas possam atingir estabilidade de espuma semelhante às cervejas belgas, a física por trás delas varia significativamente. Uma cerveja teve um desempenho visivelmente pior do que o esperado. Como observa Vermant: “Ainda há espaço para melhorias – estamos felizes em ajudar”.

Durante muitos anos, os cientistas acreditaram que a espuma da cerveja permanecia intacta principalmente devido às camadas ricas em proteínas que se formavam em torno de cada bolha. Essas proteínas, provenientes do malte de cevada, podem influenciar a facilidade com que a superfície da bolha flui (sua viscosidade superficial) e sua tensão superficial.

No entanto, as novas experiências 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

Nas cervejas lager, a estabilidade da espuma é controlada pela viscoelasticidade superficial. Esta propriedade depende muito da quantidade de proteína na cerveja e de como essas proteínas são desnaturadas. Níveis mais elevados de proteína resultam em uma película mais rígida ao redor das bolhas, o que ajuda a espuma a durar mais tempo.

As cervejas “Tripel”, por outro lado, dependem muito pouco da viscoelasticidade superficial. Em vez disso, eles mantêm a espuma através das tensões de Marangoni – forças criadas quando variações na tensão superficial geram movimento através da superfície de um líquido.

Uma demonstração simples desse efeito envolve colocar folhas de chá trituradas na água. No início, as peças flutuam uniformemente. Quando uma gota de sabão cai na superfície, as folhas são subitamente puxadas para fora e começam as correntes turbulentas. Quando essas correntes persistem, ajudam a estabilizar as bolhas, à semelhança do que acontece na espuma “Tripel”.

Dentro das cápsulas de bolha: por que cervejas diferentes 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 belgas “Singel”, 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 sólidos muito finos), que ajuda a manter a espuma.

As cervejas “Dubbel” apresentam um padrão diferente. Suas proteínas criam uma membrana semelhante a uma malha que fortalece ainda mais as bolhas. As cervejas “Tripel” novamente se destacam, com dinâmicas de bolhas semelhantes às dos surfactantes simples, moléculas comumente usadas 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 lipídica 1), parece desempenhar um papel importante. Os investigadores da ETH confirmaram isto examinando a estrutura e a concentração de LTP1 nas amostras belgas.

Parceria com uma grande cervejaria para melhorar a qualidade da espuma

Vermant enfatiza que a estabilidade da espuma não é influenciada de forma direta ou linear. “A estabilidade da espuma não depende de fatores individuais de maneira linear. Você não pode simplesmente mudar uma coisa e acertar.” Por exemplo, adicionar mais surfactantes para aumentar a viscosidade pode, na verdade, desestabilizar a espuma porque interfere nos efeitos Marangoni. “A chave é trabalhar em um mecanismo de cada vez – e não em vários ao mesmo tempo. A cerveja obviamente faz isso bem por natureza!” ele explica.

A equipe da ETH fez parceria com uma das maiores cervejarias do mundo para entender melhor a estabilidade da espuma e identificar o que realmente impede o colapso da espuma da cerveja. “Agora conhecemos o mecanismo físico preciso e podemos ajudar a cervejaria a melhorar a espuma de suas cervejas”, diz Vermant.

Ele observa que, na Bélgica, a espuma é valorizada tanto pelo sabor como 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 muito além do mundo cervejeiro. Nos veículos elétricos, os lubrificantes podem começar a formar espuma, o que representa sérios riscos. O grupo de Vermant está agora trabalhando com a Shell e outros parceiros para entender como decompor essas espumas de forma 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”, diz Vermant.

A equipa também está a investigar espumas como transportadores 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 Vermant: “Portanto, há muitas áreas onde o conhecimento que adquirimos com a cerveja está se mostrando útil”.