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生活科學趣談

在 YouTube 看到一則有趣的影片,罐裝啤酒竟然可以產生如此綿密的氣泡?

通常要產生這麼細緻的酒帽,必須使用配備氮氣的生啤機,並且氮氣與啤酒混合後還必須穿過細微孔洞,這樣才能產生微小的氣泡

那麼罐裝啤酒是如何辦到的呢?為了解開這個疑惑,於是到超商買了一罐回來研究。罐子裡面有一顆小球,球面上還有一個小洞

剪開後,裡面殘留一些啤酒與氣泡

球殼外表面則是呈現細微凹凸狀的霧面粗糙結構,這能提供當作氣泡的成核,讓溶於液體中的氮氣能更快速的從這些表面析出

這個 “Widget Can” 的關鍵技術則是:

至於氮氣是如何灌入小球內? ball 官網如是說:先以氮氣來掃氣→充填飲料→加入少許液態氮→迅速封罐,氮氣就會連同飲料透過小洞被壓進小球中。開罐時,氮氣隨即從小洞中被釋放出來而形成無數的小氣泡

這就是曾經非常火紅的話題: Nitro Cold Brew Coffee

再來看另一款啤酒: Asahi Super Dry 極泡罐。這種全開罐啤酒不必另倒入杯中,就能產生綿密細緻的雪白色酒帽

由於氣體的溶解度隨溫度下降而增大,因此這則影片的啤酒是冷藏在較低溫度下。從影片中可以看到氣泡冒得較慢,而且是從罐子內壁持續湧出。這是啤酒罐內層有特殊塗層處理,猜測應該就是類似 “Widget Can”那種細微凹凸狀的霧面結構,目的也是讓溶於液體中的氣體能更快速的從這些表面析出。由於氣泡的半徑越小,內外的壓力差越大(註:如同肥皂泡內外壓力差的公式),因此生成第一個微小氣泡最困難,因為必須先克服表面能障礙。

啤酒冒出氣泡屬於成核現象,成核現象需要成核位點(nucleation site)才可發生。成核有兩種形式:初級成核(包括初級均勻成核和初級非均勻成核)及二次成核。在過飽和情況下,溶液自發成核的過程,稱作初級均勻成核;若成核是在外來物的誘導下生成,則稱其為初級非均勻成核;氣泡如在含有微小氣泡的溶液中生成,就是二次成核(e.g.杯中的汽水所生成之氣泡往上飄時會越來越大)。若在沙士或汽水中放入食鹽或砂糖,這時會發生大量氣泡湧出的現象,這種則屬於初級非均勻成核,因為雜質微粒或容器內壁上凹凸不平處,它們都能有效地降低了成核時的表面能障礙,會優先在這些具有不均勻性的地點成核。至於初級均勻成核非常困難,新相的胚核直接由原來母相中產生,成核所需的過飽和度比非均勻成核高很多。日常生活中不易遇到均勻成核,因為一般容器表面都不是絕對光滑,除了凸出處能提供初級非均勻成核,凹處也有可能在注入液體時含有極小的空氣泡,它們就能成為氣泡發展過程中的胚核來進行二次成核,這就如同下則影片中可重複使用的健敷暖暖包。