21.01.2022 - Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Más cerveza en el vaso con la física

Cómo los revestimientos hidrófugos pueden reducir la espuma en los procesos industriales

Aunque la espuma es ciertamente deseable en la bañera o en la cerveza, la prevención de la espuma -por ejemplo, en los procesos industriales- es un tema muy discutido. A menudo, se añaden aceites o partículas a los líquidos para evitar la espuma. Si éstos son perjudiciales para la salud o el medio ambiente, hay que volver a eliminarlos con métodos complejos. Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros ha demostrado ahora que las llamadas "superficies superanfifóbicas" pueden utilizarse para evitar la formación de espuma.

La formación de espuma y su larga vida útil son deseables, por ejemplo, en el caso de la cerveza en vaso, pero la espuma debe evitarse en el embotellado de la cerveza para acelerar el proceso de embotellado. La formación de espuma tampoco es deseable en otros procesos industriales, sobre todo si provoca derrames y contaminación ambiental.

En las espumas, las burbujas de aire adyacentes están separadas unas de otras por una fina película de líquido. Para generar y estabilizar la espuma, se añaden sustancias tensioactivas, como tensioactivos, a menudo lípidos o proteínas.

Muchos líquidos, como la cerveza y los jabones, contienen estas moléculas tensioactivas que estabilizan la espuma. Por ello, para evitar la formación de espuma, hay que añadir sustancias químicas adicionales, como aceites, ceras o micropartículas. Éstas ayudan a que las burbujas de aire vecinas se fusionen rápidamente, lo que hace que la espuma se deshaga con rapidez.

Los científicos que trabajan con Doris Vollmer, jefa de grupo del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros del departamento de Hans-Jürgen Butt, han investigado ahora con más detalle el efecto de las superficies superanfifóbicas sobre la espuma. Estas superficies tienen una rugosidad microscópica y, por tanto, impiden que los líquidos se adhieran a ellas: El líquido se asienta sobre pequeñas columnas de apenas unos micrómetros -millonésimas de metro- y una película continua de aire, similar a un faquir en un tablero de alfileres. Este efecto se conoce, por ejemplo, en la hoja de loto.

"Nos preguntamos si podríamos utilizar superficies como ésta para evitar la formación de espuma o incluso disolver la existente", dice William Wong, autor principal del estudio. La idea es que las finas columnas desestabilizan las burbujas de espuma al entrar en contacto con ellas y las hacen estallar, de forma parecida a cuando se clava una aguja en un globo. El aire dentro de la espuma se libera entonces y escapa a través de la capa continua de aire de la capa superanfifóbica. El resultado es que la espuma se disuelve sin necesidad de aditivos químicos ni de agitación mecánica (que consume energía).

Para probar experimentalmente su idea, los investigadores recubrieron el interior de los vasos con una fina capa superanfifóbica y llenaron los vasos con cerveza y agua jabonosa. Para estudiar con precisión la formación o descomposición de la espuma en detalle, se utilizó una gran variedad de métodos científicos, como la fotografía de alta velocidad y la holografía digital.

"En nuestra opinión, las propiedades de estas superficies en relación con la espuma han sido subestimadas durante mucho tiempo", afirma Doris Vollmer. "Pudimos demostrar que las superficies superanfifóbicas pueden destruir eficazmente la espuma preexistente, así como evitar la formación de espuma en primer lugar".

Según los científicos, las superficies de vidrio recubiertas podrían ayudar a acelerar los procesos de llenado en el futuro sin tener que añadir sustancias adicionales.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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