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Bière : comment la physique peut améliorer la tenue de la mousse ?

Publié par MaRichesse.Com sur 19 Septembre 2016, 07:50am

Catégories : #SCIENCE, #BOISSON

Bière : comment la physique peut améliorer la tenue de la mousse ?

Pour un amateur de bière -- à consommer toujours avec modération, bien sûr --, une belle mousse qui tient est indissociable du plaisir de la dégustation. Malheureusement, la mousse finit toujours par disparaître. Et ce malgré l'action bénéfique d'un phénomène physique curieux, l'effet Marangoni. Alors, lorsqu'une équipe de très sérieux ingénieurs de l'université de Stanford annonce avoir réussi à maîtriser ce fameux effet, on se prend à rêver à une bière dont la mousse tiendrait éternellement.

Il faut savoir que la durée de vie d'une mousse se joue intégralement à l'interface liquide-gaz et, de fait, dépend de très faibles quantités de matière. Ainsi, la stabilité d'une mousse est particulièrement sensible aux perturbations. Lorsque des bulles s'accumulent à la surface d'un liquide, des films se forment entre elles. Ils ont naturellement tendance à s'étirer puis à se rompre, faisant disparaître avec eux la belle mousse blanche qui ornait le verre. Mais leur étirement crée également ungradient de tension superficielle qui est lui-même à l'origine d'une force entraînant le liquide des zones les plus épaisses vers les plus fines. C'est l'effet Marangoni, qui s'oppose donc à l'étirement des films entre les bulles et favorise la stabilisation de la mousse.

L’effet Marangoni explique les arcs-en-ciel qui décorent les bulles de savon. Les différentes couleurs révèlent l’épaisseur du film. Sur cette photo, on peut observer plusieurs flux Marangoni imbriqués les uns dans les autres. © Stanford University, capture d'écran YouTube

On peut maîtriser l’effet Marangoni

Les chercheurs de Stanford ont étudié le comportement de bulles de savon (un modèle en dynamique des fluides) qu'ils ont amenées à la surface, non pas progressivement mais palier par palier. Au premier, ils ont pu naturellement observer la formation d'un flux Marangoni. Puis, ils ont permis à la bulle de poursuivre son ascension jusqu'à un deuxième palier. Ils ont alors pu observer la formation d'un nouveau flux Marangoni. Un flux qui vient encapsuler le premier et, de fait, l'arrêter net. Au troisième niveau, c'est le deuxième flux Marangoni qui a été stoppé, etc. L'équipe est ainsi parvenue à créer jusqu'à sept flux Marangoni imbriqués les uns dans les autres.

Au-delà de la question de la qualité de la mousse de la bière, les recherches menées par les ingénieurs de Stanford pourraient aider à améliorer les techniques de séparation eau-pétrole brut ou à éviter la formation de bulles indésirables lors de la formulation de médicaments. Elles pourraient même aider les médecins à trouver un substitut aux surfactants pulmonaires. Ces produits forment une fine couche qui protège les alvéoles et prévient la survenue de collapsus comme ceux qui se produisent lors du syndrome de détresse respiratoire néonatale.

 

Expérience de tension superficielle au ralenti  La tension superficielle permet de décrire une force que la surface d'un fluide est capable d'exercer. L’expérience conçue ici consiste à immerger un tube en verre en le chargeant progressivement (grâce à des gouttes d'eau délivrées par une burette) jusqu’à ce qu'il affleure la surface de l’eau. L’excédent d’eau ajouté devrait faire couler le tube, mais on observe que par le phénomène de tension superficielle, l’eau accroche les bords du tube en l’empêchant ainsi de couler... © De Boeck / François Petitet-Gosgnach.

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