Waarom het schuim op Belgische bieren zo lang meegaat

Onderzoekers van de TU/e en ETH Zürich hebben iets gevonden waar brouwers al eeuwen naar zoeken: de formule voor stabiel bierschuim.

De onderzoekers onderzochten zes commerciële bieren: vier Belgische ales en twee Zwitserse lagers, specifiek pilsbieren. Hun conclusie: hoewel de schuimstabiliteit tussen de verschillende biersoorten vergelijkbaar kan zijn, is de onderliggende fysica op microschaal verschillend.

Bierschuim bestaat uit kleine luchtbelletjes, gescheiden door dunne vloeistoflaagjes, een beetje zoals bij zeepbellen. Knappen de belletjes, dan stort het schuim in. Dat kan in het geval van bier zelfs de smaak beïnvloeden. TU/e-onderzoekers Manolis Chatzigiannakis en Alexandra Alicke (beiden van de faculteit Mechanical Engineering) ontdekten samen met collega’s van ETH Zürich waarom dat gebeurt. Het onderzoek begon al zeven jaar geleden en kwam voort uit een vraag die Jan Vermant (ETH) stelde aan een Belgische brouwer: ‘Hoe controleren jullie het gistingsproces van bier?’. Het korte antwoord: “Door naar het schuim te kijken.”

Oppervlaktespanning belangrijker dan gedacht

Tot nu toe gingen onderzoekers ervan uit dat de stabiliteit van bierschuim voornamelijk afhangt van eiwitrijke lagen op het oppervlak van de belletjes. Deze eiwitten, afkomstig uit gerstemout, beïnvloeden de stroperigheid (viscositeit) en de oppervlaktespanning. Uit de nieuwe experimenten blijkt echter dat het doorslaggevende mechanisme complexer is en sterk afhangt van het type bier. “Wij wilden weten wat er precies gebeurt in de dunne laag tussen twee belletjes,” zegt Chatzigiannakis, die ook de hoofdauteur is van het wetenschappelijke artikel.

Met beeldvorming en reometriemethoden (om de stroperigheid en elasticiteit in kaart te brengen) maakte het team zichtbaar hoe belletjes elkaar beïnvloeden. “We kunnen de eiwitaggregaten van de bel, hun interface en hun structuur direct oplossen.”

Bij lagerbieren is de viscositeit van het oppervlak de doorslaggevende factor. Die wordt beïnvloed door de eiwitten die in het bier aanwezig zijn en door hun denaturatie: hoe meer eiwitten het bier bevat, hoe stroperiger het laagje rond de bubbels en hoe stabieler het schuim.

De situatie is anders bij Tripels, waar de viscositeit van het oppervlak eigenlijk minimaal is. Stabiliteit wordt bereikt door Marangoni-spanningen.

Bierfysica

Verschillende bieren betekent verschillende brouwomstandigheden en dus verschillende schuimfysica. Belangrijk is de structuur en dynamica van de eiwitrijke grensvlakken. In het Belgische Singel-ale gedragen de eiwitrijke grensvlakken zich alsof kleine, bolvormige deeltjes zich dicht opeengepakt op het oppervlak van de bubbels rangschikken. Dit komt overeen met een tweedimensionale suspensie.

In het Dubbel vormen eiwitten een netachtige structuur, een soort membraan, waardoor de bubbels nog stabieler worden. In Tripels wordt de fysica nog rijker; de dynamica van de oppervlakken van de bubbels lijkt op die van eenvoudige oppervlakte-actieve stoffen. Dergelijke stoffen die de oppervlaktespanning verlagen, zoals bepaalde eiwitten en hopverbindingen in bier, nestelen zich rond de belletjes en vormen een beschermend laagje dat het schuim stabiel houdt.

De precieze redenen voor het verschillende gedrag zijn nog onbekend. Men neemt echter aan dat het eiwit LTP1 (lipide-transferproteïne 1) een beslissende rol speelt bij het stabiliseren van bierschuim. Onderzoekers van de ETH konden dit bevestigen door de structuur en het gehalte van het eiwit in de bieren te analyseren.

Toepassingen in de industrie

De inzichten hebben ook toepassingen buiten de wereld van bierbrouwers. In elektrische voertuigen bijvoorbeeld kunnen schuimende smeermiddelen problemen veroorzaken omdat schuim de warmteafvoer van onderdelen als tandwielen en batterijen belemmert. Samen met de industrie onderzoeken de wetenschappers hoe je schuim daar juist kunt afbreken.

Een ander doel is het ontwikkelen van duurzame oppervlakte-actieve stoffen die vrij zijn van fluor of silicium. Daarnaast werken de onderzoekers ook aan schuimen als dragers voor bacteriële systemen als onderdeel van een lopend project. Ten slotte kunnen de inzichten over bierschuim positieve gevolgen hebben voor het stabiliseren van melkschuim met behulp van eiwitten.

⚠️ Geen vacatures gevonden.