• ข่าว
  • เทคโนโลยี
    • หุ่นยนต์และปัญญาประดิษฐ์
    • วิศวกรรม
    • ยานพาหนะ
    • พลังงาน
    • เทคโนโลยีอาหาร
    • เทคโนโลยีการคำนวณ
    • เทคโนโลยีอวกาศ
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
    • วิทยาศาสตร์สุขภาพ
    • ชีววิทยาโมเลกุล
    • วิวัฒนาการ
    • สัตววิทยา
    • พฤกษศาสตร์
    • จุลชีววิทยา
    • กีฏวิทยา
    • นิเวศวิทยา
  • ดาราศาสตร์
    • ฟิสิกส์ดาราศาสตร์
    • จักรวาลวิทยา
    • วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์
  • อื่น ๆ
    • ศิลปะ & วัฒนธรรม
    • คณิตศาสตร์
    • ประวัติศาสตร์
    • จิตวิทยา
    • ปรัชญา
    • วิทยาศาสตร์การกีฬา
    • Sci-fi
  • ร้านค้า
No Result
View All Result
The Principia
  • ข่าว
  • เทคโนโลยี
    • หุ่นยนต์และปัญญาประดิษฐ์
    • วิศวกรรม
    • ยานพาหนะ
    • พลังงาน
    • เทคโนโลยีอาหาร
    • เทคโนโลยีการคำนวณ
    • เทคโนโลยีอวกาศ
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
    • วิทยาศาสตร์สุขภาพ
    • ชีววิทยาโมเลกุล
    • วิวัฒนาการ
    • สัตววิทยา
    • พฤกษศาสตร์
    • จุลชีววิทยา
    • กีฏวิทยา
    • นิเวศวิทยา
  • ดาราศาสตร์
    • ฟิสิกส์ดาราศาสตร์
    • จักรวาลวิทยา
    • วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์
  • อื่น ๆ
    • ศิลปะ & วัฒนธรรม
    • คณิตศาสตร์
    • ประวัติศาสตร์
    • จิตวิทยา
    • ปรัชญา
    • วิทยาศาสตร์การกีฬา
    • Sci-fi
  • ร้านค้า
No Result
View All Result
The Principia
No Result
View All Result

!!ลดฟอง (ที่ไม่ใช่แค่เอียงแก้ว)!! แล้วมาเพิ่มเบียร์กัน

Takol TangphatibyTakol Tangphati
30/03/2022
in Chemistry, Food Tech, Material Science, Molecular Biology, Physics, Science, Technology
A A
0
!!ลดฟอง (ที่ไม่ใช่แค่เอียงแก้ว)!! แล้วมาเพิ่มเบียร์กัน

ที่มาภาพ: https://today.line.me/th/v2/article/EZK5LP

Share on FacebookShare on Twitter

หลังจากห่างหายไปได้สักพัก คราวนี้กลับมาในเรื่องที่เบาสมองกันบ้างดีกว่า เรื่องของ “ฟอง” มีอะไรสนุกๆ รอเราในบทความนี้ มาเชิญอ่านกันได้เลยครับ

Highlights

  • การเกิดฟอง
  • เทคนิคการลดฟองด้วย Superamphiphobic surfaces

การเกิดฟอง

ผมว่าคอเบียร์หรือคอน้ำอัดลมทุกท่านต้องประสบพบเจอกับการเทเกิดเป็นฟองขึ้นมาแล้วสักครู่ก็หายไป เรียกได้ว่าฟองเป็นสีสันต่อเครื่องดื่ม ที่ทำให้เราคอยลุ้นว่าฟองจะทำให้เครื่องดื่มล้นออกมาจากแก้ว หรือว่าเราจะได้ชิมเนื้อฟองหนา ๆ หากเป็นฟองจากน้ำอัดลมก็คงจะหายไปไวเมื่อเทียบกับฟองจากเบียร์ เคยสงสัยไหมครับว่าฟองเกิดขึ้นมาได้ไง แล้วอะไรทำให้ฟองเบียร์คงทนได้นาน เรามาหาคำตอบกันในบทความนี้ครับ

ภาพเครื่องดื่มน้ำอัดลม
ที่มา https://health.clevelandclinic.org/soda-do-you-drink-it-every-day/

ฟองก็คือก๊าซจำนวนมหาศาลที่ถูกกักเก็บเอาไว้ด้วยของเหลวหรือของแข็ง บางคนอาจจะสงสัยว่าฟองเกิดจากก๊าซในของแข็งได้เหรอ จริง ๆ มีตัวอย่างใกล้ ๆ ตัว ยกตัวอย่างเช่น ขนมปัง ไง ซึ่งยีสต์จะทำหน้าที่ปล่อยก๊าซออกมาในเนื้อขนมปังหลังจากการหมัก และเมื่อผ่านกระบวนการอบแล้วของเหลวก็จะระเหยออกไปทำให้ขนมปังแข็งตัวและมีรูพรุนจากฟอง ซึ่งก็เป็นเทคนิคการทำขนมหวานบางชนิด เช่น meringue (เมอ-แรง) ที่จะทำการตีไข่ขาวเพื่อให้อากาศเข้าไปแทรกและเมื่ออบให้ความร้อนจะเกิดเป็นขนมที่ด้านในมีรูพรุนเยอะ ๆ นั่นเอง

ขนมเมอแรง (meringue)
ที่มา https://www.cookingclassy.com/meringue-cookies/

แต่การที่จะเกิดฟองขึ้นมาใช่ว่าจะมีของเหลวและก๊าซที่ถูกดักจับก็จบ เพราะ คำถามแรกก็คือก๊าซมาจากไหน คำตอบง่าย ๆ คือการอัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ลงไปในเครื่องดื่มนั่นเอง ตามสมการเคมีต่อไปนี้

    \[ \text{H}_2 \text{O} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{H}_2 \text{CO}_3 \]

น้ำ (\text{H}_2 \text{O}) รวมกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (\text{CO}_2) ได้เป็นสารละลายกรดคาร์บอนิก (\text{H}_2 \text{CO}_3) ซึ่งนี่ก็คือรูปแบบการเก็บก๊าซในรูปของสารละลายกรดนั่นเอง แม้ว่าปกติแล้วก๊าซดังกล่าวจะไม่ค่อยละลายในน้ำสักเท่าไหร่ แต่เรามีวิธีการอัดก๊าซดังกล่าวลงไปหลัก ๆ สองวิธี

  • วิธีแรกเรียกว่า natural carbonation หรือการอัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยวิธีทางธรรมชาติ ฟังชื่อแล้วจะงง ๆ หน่อย แต่โดยสรุปนั่นก็คือ การใส่ยีสต์ลงในเครื่องดื่มที่มีปริมาณน้ำตาลสูง ซึ่งยีสต์จะทำหน้าที่เปลี่ยนน้ำตาลจำนวนมหาศาลให้กลายเป็น แอลกอฮอล์ คาร์บอนไดออกไซด์ และสารอื่น ๆ เช่น การทำเบียร์ นั่นเอง เราจะเห็นว่าวิธีนี้ไม่ได้อัดคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปแต่แรก แต่จะให้ยีสต์ทำการสร้างออกมาในบรรจุภัณฑ์ เมื่อปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ถูกผลิตขึ้นมามันจะลอยขึ้นแล้วเติมเต็มอากาศในบรรจุภัณฑ์จนอิ่มตัว ก่อนที่จะเริ่มทำละลายกับเครื่องดื่มจนเกิดการอัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในที่สุด
  • วิธีที่สองคือการอัดก๊าซตรง ๆ โดยการเพิ่มความดันของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากถังแล้วต่อเข้ากับเครื่องดื่ม วิธีนี้ทำให้ไม่ต้องใส่ยีสต์ลงไป และทำให้เครื่องดื่มที่ได้ไม่มีส่วนผสมของแอลกอฮอล์ออกมา และวิธีนี้ยังเป็นวิธีหลักในการทำน้ำอัดลมอีกด้วย

ทีนี้เครื่องดื่มที่ถูกอัดก๊าซก็จะกลายเป็นสารละลายกรดคาร์บอนิกตามสมการเคมีด้านบน และเมื่อทำการเทเครื่องดื่มนี้ ก็จะเริ่มเปลี่ยนจากสารละลายกรดคาร์บอนิกให้กลับมาเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ เนื่องจากน้ำไม่ค่อยทำละลายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นั่นเอง ซึ่งเป็นปฏิกิริยาผันกลับตามนี้

    \[ \text{H}_2 \text{CO}_3   \rightarrow   \text{H}_2 \text{O} + \text{CO}_2  \]

ทีนี้พอก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกปลดปล่อยออกมาเยอะ ๆ ก็เกิดคำถามต่อว่า แล้วของเหลวจากเครื่องดื่มจะไปดักจับก๊าซแล้วเกิดเป็นฟองขึ้นมาได้อย่างไร

แรงตึงผิวของน้ำ (surface tension of water) โดยปกติแล้วโมเลกุลของน้ำที่ไม่ได้อยู่บริเวณพื้นผิวจะมีการดึงดูดกันในทุกทิศทุกทางด้วยแรงที่เท่ากัน ทำให้แรงลัพธ์ที่กระทำเป็นศูนย์ แต่โมเลกุลที่อยู่ตรงพื้นผิวน้ำโดนปกคลุมด้วยอากาศด้านบนซึ่งเป็นโมเลกุลต่างชนิดกัน ทำให้แรงลัพธ์ไม่เป็นศูนย์ ซึ่งแรงที่อากาศกระทำต่อน้ำน้อยกว่าน้ำกระทำต่อน้ำกัน เลยเหมือนว่าเกิดแรงดึงดูดกระทำต่อพื้นผิวในทิศทางพุ่งเข้าหาน้ำนั่นเอง ตัวอย่างประกอบก็ตามรูปด้านล่างนี้เลยครับ

ภาพตัวอย่างแสดง แรงตึงผิวของน้ำ
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension

ในเครื่องดื่มต่าง ๆ ที่เรากินกันนั้น น้ำแทบจะเป็นสารละลายหลัก และเมื่อกรดคาร์บอนิกในเครื่องดื่มผันกลับให้น้ำกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซก็จะเคลื่อนที่ด้วยแรงลอยตัวขึ้นมาถึงผิวน้ำ โมเลกุลของน้ำที่มีแรงตึงผิวจึงได้สร้างชั้นบาง ๆ หรือ layer เข้าคลุมก๊าซเป็นการดักจับนั่นเอง

แต่เราจะสังเกตได้จากน้ำโซดาที่เราเปิดกินเวลากระหาย เมื่อเราเทออกมาใส่แก้วจะเห็นว่าฟองก๊าซดังกล่าวเกิดขึ้นแค่ไม่กี่วินาทีแล้วก็หายไป ในขณะที่ฟองเบียร์อยู่ได้นานกว่านั้นมาก แสดงว่าต้องมีส่วนผสมในเบียร์บางอย่างที่ส่งผลกระทบให้การสร้างฟองนั้นอยู่ได้ นั่นเป็นเพราะว่าในเบียร์มีส่วนผสมของโปรตีนโดยแบ่งเป็น 2 ชนิดคือ โปรตีนที่ชอบน้ำ (hydrophilic protein) และ โปรตีนที่ไม่ชอบน้ำ (hydrophobic protein) ซึ่งเมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกปลดปล่อยจากสารละลายกรดคาร์บอนิกก็จะเกิดการรวมตัวกันเป็นฟอง โปรตีนที่ไม่ชอบน้ำก็จะหันมาล้อมจับกับฟองเกิดเป็นการดักจับฟองโดยโปรตีนนั่นเองซึ่งแข็งแรงกว่าถูกดักจับด้วยน้ำ ในขณะที่โปรตีนที่ชอบน้ำก็จะอยู่คนละฝั่งไปจับกับน้ำ และเมื่อฟองก๊าซเคลื่อนที่ไปด้านบนพื้นผิว ก๊าซอยากจะวิ่งออกสู่อากาศแต่ไม่อาจสู้แรงตึงผิวจากสารละลายโปรตีนได้ ก็จะเกิดการรวมตัวของกลุ่มฟองหลาย ๆ ชั้นเป็นฟองเบียร์ขึ้นมานั่นเอง

แต่ฟองเบียร์ก็ไม่ได้อยู่คงทนถาวร เราจะเห็นว่าไม่ช้าก็เร็วฟองจะหายไปหมด ทั้งนี้มีหลายปัจจัยที่ทำให้ฟองเบียร์หายไป ปัจจัยแรกคือ แรงโน้มถ่วง กล่าวคือ การสร้างเป็นฟองขึ้นมาได้นั้นก็คือของเหลวไปล้อมรอบก๊าซ ของเหลวมีคุณลักษณะเป็นของไหลย่อมเคลื่อนที่ตามแรงโน้มถ่วงของโลกและเมื่อผิวด้านบนบางลงเรื่อย ๆ แรงตึงผิวก็ลดลงจนไม่สามารถเอาชนะแรงดันก๊าซที่ถูกดักจับไว้ ก๊าซก็พุ่งทะลุออกมาได้ในที่สุด ปัจจัยที่สองคือ การแพร่ของก๊าซในฟอง กล่าวคือ ฟองแต่ละฟองจะมีขนาดเล็กใหญ่ไม่เท่ากัน ฟองที่ใหญ่จะมีแรงดันมากกว่าพยายามที่จะดันและรวมกับฟองที่มีขนาดเล็กกว่าให้ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่ก๊าซในฟองมีความดันเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ แต่แรงโน้มถ่วงทำให้ของเหลวไหลลง ฟองก๊าซขนาดใหญ่ก็ไม่เสถียรและปลดปล่อยก๊าซสู่บรรยากาศในที่สุดครับ นั่นทำให้เราได้ปริมาณเนื้อเบียร์เพิ่มขึ้นนิดหน่อยจากการที่ฟองได้หายไป

เทคนิคการลดฟองด้วย superamphiphobic surfaces

การออกแบบเบียร์โดยผู้ผลิตมักจะทำให้เกิดฟองเบียร์ขึ้น เพราะนอกจากจะเพิ่มรสสัมผัสฟองนุ่ม ๆ ให้กับเนื้อเบียร์แล้ว ยังทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากยีสต์ถูกปลดปล่อยออกจากเบียร์ ทำให้เมื่อกินเข้าไปแล้วไม่เกิดสภาวะกรดเกินในกระเพาะ แต่รสนิยมการกินเบียร์ขึ้นอยู่กับแต่ละคน โดยเฉพาะคนที่อยากกินเบียร์แบบไม่มีฟองแต่ก็ไม่อยากมีคาร์บอนไดออกไซด์เยอะ เลยเกิดเป็นคำถามว่ามันพอจะมีทางทำได้ไหม ในเมื่อการเอียงขวดแก้วแล้วรินเบียร์ทำให้เกิดก๊าซหลงเหลือในเบียร์เยอะ ทางเลือกถัดมาที่หลาย ๆ คนคิดคือ การใส่สารเคมีเพิ่มเพื่อลดความตึงผิวของเบียร์และลดจำนวนโปรตีนที่จะมาห้อมล้อมฟองก๊าซ แต่นั่นก็เท่ากับการทำลายรสชาติของเบียร์โดยตรง

ในเมื่อเราไม่สามารถแก้ปัญหาที่ปัจจัยภายในได้ ก็ต้องแก้ที่ปัจจัยภายนอกอย่าง ‘ภาชนะ’ ที่ใส่ไง ซึ่งในบทความนี้เราจะนำเสนอเทคนิคการสร้างแก้วโดยอาศัยเทคนิค ‘superamphiphobic’ ซึ่งมีรากศัพท์มาจากการรวมกันของคำว่า super (ยิ่งยวด) + amphibian (ครึ่งบกครึ่งน้ำ) + phobic (ไม่ชอบ) ดูแยก ๆ กันอาจจะงงกับความหมาย จริง ๆ คือเทคนิคที่ทำให้ทั้งน้ำ (มีขั้ว) และไขมัน (low surface tension หรือ แรงตึงผิวต่ำ) ไม่ติดผิวแก้วนั่นเอง

จริง ๆ แล้วเป็นเทคนิคที่ถูกพัฒนาขึ้นมาจาก superhydrophobic เทคนิคการเลียนแบบอนุภาคไขบนใบบัวที่ทำให้ใบบัวไม่เปียกน้ำ จากการสังเกตว่าหยดน้ำที่หยดลงบนใบบัวยังคงอยู่ในรูปหยดน้ำที่สามารถกลิ้งไปกลิ้งมาบนใบบัวได้ก่อนที่หยดน้ำจะตกลงไปในบึง เทคนิคการเลียนแบบอนุภาคไขบนใบบัวนี้ทำให้น้ำไม่เปียกภาชนะที่ใส่ แต่โจทย์คราวนี้จะไม่ใช่แค่น้ำ เราอยากให้ของเหลวทุกชนิดไม่เปียกบนภาชนะที่ใส่ ความท้าทายก็คือ น้ำเป็นโมเลกุลมีขั้ว หากเราทำให้ภาชนะที่ใส่น้ำไม่มีขั้ว น้ำก็ไม่อาจเปียกได้ แต่ของเหลวหลาย ๆ ชนิดเป็นของเหลวที่ไม่มีขั้วและแรงตึงผิวต่ำ เช่น น้ำมัน เป็นต้น อาจจะยังติดทนบนภาชนะที่กันเปียกน้ำได้

เพื่อที่จะกันการเปียกจากทั้งสารมีขั้วและไม่มีขั้ว เทคนิค superamphiphobic ได้มีการพัฒนาขึ้นโดยให้พื้นผิวของที่จะใส่ต้องมี 2 ปัจจัย

  • surface roughness สภาวะพื้นผิวหยาบ
  • low surface energy สภาวะที่พลังงานพื้นผิวต่ำ

เรามาดูกันทีละอันก่อนนะครับ surface roughness หรือ สภาวะพื้นผิวหยาบ หลายคนน่าจะสงสัยกับตรงนี้ ทำให้หยาบไม่ใช่จะยิ่งติดง่ายขึ้นเหรอ ผมเลยขออธิบายความหมายของคำว่าหยาบกับขรุขระที่ใช้เฉพาะในบทความนี้นะครับ ความหยาบในที่นี้คือ พื้นผิวมีลักษณะเป็นร่องอย่างมีรูปแบบ ลองสังเกตจากรูปตัวอย่างด้านล่างนะครับ ข้อดีของพื้นผิวแบบนี้คือ ความเป็นรูและร่องจะทำให้ลดพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างวัสดุรองรับนี้กับวัตถุที่นำมาวาง จึงเป็นการลดความเสียดทานระหว่างสองพื้นผิวไปในตัว ในขณะที่ความขรุขระคือพื้นผิวที่มีร่องอย่างไร้รูปแบบ ยกตัวอย่างเช่น พื้นผิวถนนยางมะตอย โดยหากสังเกตในระดับตาเปล่าหรือการใช้มือสัมผัสเราจะพบว่ามีความตะปุ่มตะป่ำไม่เท่ากัน แบบนี้ยิ่งทำให้ความเสียดทานระหว่างสองพื้นผิวเพิ่มมากขึ้นอีกด้วย

ภาพตัวอย่างของพื้นผิววัสดุที่ทำให้เกิดความขรุขระ หรือ roughening surface
ที่มา https://www.researchgate.net/publication/259988484_Superamphiphobic_surfaces

ที่นี้เรามาดูว่าการทำให้พื้นผิวมีความหยาบจะช่วยให้ของเหลวไม่ติดบนพื้นผิวได้อย่างไร จากภาพด้านล่างนี้ หากพื้นผิวเป็นแบบแบนราบ แล้วทำการหยดหยดน้ำลงไป ด้วย cohesion force ของน้ำทำให้เกิดการคงสภาพที่มีความโค้งในส่วนด้านบนตามแรงตึงผิวและแบนราบที่ผิวสัมผัส หากใส่ความขรุขระเข้าไปแบบตรงกลางจะเห็นได้ว่าส่วนบริเวณผิวสัมผัสกับพื้นผิวก็ลดลงแต่ยังมีน้ำแทรกอยู่ในแต่ละซี่ของความหยาบ หากทำการลดระยะห่างระหว่างซี่ลงได้จนความตึงผิวของน้ำไม่อาจทำให้น้ำแทรกตัวลงไปได้ก็จะได้แบบภาพทางขวามือ ซึ่งทำให้หยดน้ำพร้อมที่จะกลิ้งบนพื้นผิวภาชนะได้นั่นเอง

ภาพตัวอย่างของการทำ roughing surface
ที่มา https://www.researchgate.net/publication/259988484_Superamphiphobic_surfaces

อีกปัจจัยหนึ่งคือ การทำให้วัสดุมีสภาพ low surface energy มาดูกันก่อนว่า surface energy คืออะไร มันเป็นตัวที่บ่งบอกความสามารถของพื้นผิววัสดุในการสร้างพันธะกับสารอื่น หน่วยที่ใช้วัดจะมีค่าเป็น แรงต่อความยาว (dyne/cm) โดยหน่วย dyne คือหน่วยแรงในระบบ centimetre-gram-second (CGS) ซึ่งสามารถแปลงเป็นหน่วย SI คือ 1 dyne = 1 g cm/s^2 = 10^{-5} kg m/s^2 = 10^{-5} N ยิ่งวัสดุมี surface energy ที่สูงก็จะมีศักยภาพในการทำพันธะกับสารอื่นทำให้เกิดการเปียกบนวัสดุได้ง่ายกว่า low surface energy มีการแบ่งชนิดตามระดับของ surface energy คร่าว ๆ เป็น 3 ระดับ

  • high surface energy (100 – 1000 dyne/cm) เช่น แก้ว โลหะ เป็นต้น
  • medium surface energy (36 – 300 dyne/cm) เช่น ไม้ หิน คอนกรีต เป็นต้น
  • low surface energy (<36 dyne/cm) เช่น สารพลาสติกสังเคราะห์อย่าง polyolefin plastics: polypropylene and polyethylene, polytetrafluorethylene (PTFE) เป็นต้น

เพื่อให้มองเห็นภาพมากขึ้น ภาพด้านล่างจะเป็นการแสดง surface energy ของพื้นถูกแสดงในสีเทา โดยมีหยดน้ำถูกแสดงในรูปสีฟ้า จะเห็นว่าตัวโมเลกุลของน้ำมีความพยายามทำพันธะกับพื้นผิวสีเทาผ่าน adhesive force จากในรูปนี้พื้นผิวดังกล่าวค่อนข้างเป็น high surface energy เพราะจำนวนพันธะระหว่างน้ำกับพื้นผิวค่อนข้างสร้างได้เยอะ

ภาพแสดงการทำพันธะของพื้นผิวกับของเหลว
ที่มา https://coolmag.net/low-surface-energy-materials-measuraments-and-how-to-optimize-interface-for-bonding/

จากภาพด้านล่าง การลดระดับพลังงานของพื้นผิว เปรียบเสมือนลดจำนวนการทำพันธะของโมเลกุลของเหลวกับพื้นผิว อย่าเข้าใจผิดว่าเป็นการสร้างวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำนะครับ

ภาพเปรียบเทียบระหว่าง high and low surface energy
ที่มา https://coolmag.net/low-surface-energy-materials-measuraments-and-how-to-optimize-interface-for-bonding/

ดังนั้นด้วยการใช้เทคนิค surface roughness และ low surface energy จะทำให้ของเหลวที่มีขั้วอย่างน้ำ รวมถึงของเหลวที่ไม่มีขั้วอย่างน้ำมัน ไม่สามารถสร้างพันธะยึดติดกับภาชนะแบบ superamphiphobic surface

และด้วยคุณสมบัติ superamphiphobic surface นี่แหละ ที่หลาย ๆ คนมองข้ามไป เพราะจากบทความ https://www.nature.com/articles/s41467-021-25556-w.pdf งานวิจัยได้นำเทคนิคนี้มาประยุกต์ใช้โดยมองว่าฟองเล็ก ๆ ที่ค่อย ๆ ถูกสร้างขึ้นจากการรวมตัวในเนื้อเบียร์มันลอยขึ้นสู่พื้นผิวโดยไม่มีอะไรไปรบกวนมันเลย ดังนั้นหากออกแบบผิวแก้วภายในที่สัมผัสเบียร์ให้เป็น superamphiphobic surface แล้วเมื่อฟองมาสัมผัสจะเกิดการระเบิดออกคล้ายกับการเอาเข็มเจาะลูกโป่ง ตามภาพด้านล่าง เราจะเห็นภาพภาคตัดขวางที่พื้นผิวของ superamphiphobic ของแก้วนั้นมีลักษณะเป็นรูพรุนเนื่องจาก agglomerate ซึ่งนอกจากจะทำหน้าที่ทำให้ฟองก๊าซแตกแล้ว ยังทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นั้นเกิดการเคลื่อนที่ขึ้นสู่ผิวผ่านรูพรุนโดยไม่ต้องผ่านเบียร์อีกต่อไป นี่ส่งผลให้ฟองเบียร์ที่บริเวณผิวของแก้วมีจำนวนลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

ภาพด้านซ้ายมือเป็นภาพภาคตัดขวางของเนื้อแก้วแบบ superamphiphobic ที่สัมผัสกับเนื้อเบียร์แล้วเกิดการสลายฟองเบียร์ โดยก๊าซก็จะเคลื่อนที่ในแนวดิ่งผ่านรูพรุนของเนื้อวัสดุของแก้วที่เคลือบไว้
ภาพด้านขวามือแสดงการแตกออกของฟองเบียร์ในระดับมิลลิวินาที
ที่มา https://www.nature.com/articles/s41467-021-25556-w.pdf
ภาพด้านบนแสดงระดับของฟองเบียร์ที่เทใส่ในภาชนะที่เคลือบผิวแบบ superamphiphobic ไว้ตามเวลาที่ผ่านไป ในขณะภาพด้านล่างนั้นภาชนะที่ใส่เบียร์เป็นแบบแก้วปกติ
ที่มา https://www.nature.com/articles/s41467-021-25556-w.pdf

หากเราสังเกตจากรูปแบบฟองเบียร์ที่เกิดจาก superamphiphobic surface จะเห็นว่ามีรูปแบบความชันที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้นจากผิวแก้วไปสู่ใจกลาง นั่นหมายความว่าตรงบริเวณพื้นผิวมีประสิทธิภาพในการเจาะฟองเบียร์ให้แตก ในขณะที่บริเวณกลางขวดนั้นระดับของฟองเบียร์ยังค่อนข้างสูงอยู่ ดังนั้นหากต้องการให้ระดับของฟองเบียร์ทั้งแก้วลดต่ำลง ก็อาจจะต้องออกแบบแก้วเบียร์ใหม่ ให้เพิ่มผิวสัมผัส superamphiphobic surface ที่ตรงกลางของแก้วด้วย นับได้ว่านี่คือการเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากเบียร์โดยทำให้ระดับฟองเบียร์ลดน้อยลงได้อย่างแยบยล

พูดคุยท้ายบทความ

จริง ๆ ก็ต้องเน้นย้ำก่อนว่า เรื่องรสนิยมในการทานเบียร์นั้นขึ้นกับปัจเจกบุคคลจริง ๆ บางคนก็อยากกินเบียร์ที่มีฟองเบียร์สวย ๆ ในขณะที่บางคนไม่อยากให้มีฟองเบียร์ เพราะเทเบียร์ทีไรก็ได้ลุ้นทุกที เลยอาจจะต้องเทเอียง ๆ เพื่อลดการเปลี่ยนความดันในเบียร์ แต่นั่นก็เท่ากับว่าเป็นการกักขังก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ภายใน กินไปซักพักก็อืดกินต่อยาก คราวนี้เรามีทางเลือกเพิ่มละ สามารถทำให้เครื่องดื่มเกิดฟองน้อย ๆ แต่ยังคงเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินออกไปได้ โดยเทคนิคการลดฟองด้วย Superamphiphobic surfaces นี่เอง ถ้าชื่นชอบในบทความวิทยาศาสตร์ทำนองนี้อย่าลืมกดติดตามทั้งในเพจ Facebook ของพวกเรา และเข้ามาอ่านเนื้อหาวิทยาศาสตร์ใน The Principia ได้เรื่อย ๆ นะครับ รอดูกันว่าครั้งต่อไปจะเป็นเรื่องอะไร เจอกันครับ

อ้างอิง

บทความหลัก

https://scitechdaily.com/more-beer-in-the-glass-with-physics-how-water-repellent-coatings-can-reduce-foaming/

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25556-w.pdf

ฟองของเครื่องดื่ม

https://www.ifst.org/lovefoodlovescience/resources/protein-foam-formation

https://foodcrumbles.com/the-joy-of-beer-foam/

https://foodcrumbles.com/science-of-foams-in-food/

https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension

Superamphiphobic surfaces

https://www.researchgate.net/publication/259988484_Superamphiphobic_surfaces

https://www.3m.com/3M/en_US/bonding-and-assembly-us/resources/science-of-adhesion/categorizing-surface-energy/

https://coolmag.net/low-surface-energy-materials-measuraments-and-how-to-optimize-interface-for-bonding/

https://www.can-dotape.com/blog/what-is-surface-energy-and-why-is-it-important-in-bonding/

https://en.wikipedia.org/wiki/Dyne

Tags: BeverageFoamFood scienceSuperamphiphobic
Takol Tangphati

Takol Tangphati

นักฟิสิกส์ด้านฟิสิกส์ทฤษฎีพลังงานสูง สมาชิกสมาคมฟิสิกส์ X

Related Posts

ทำไมวาฬถึงตัวใหญ่
Biology

ทำไมวาฬถึงตัวใหญ่

byPeeravut Boonsat
29/01/2023
DNA of Things เปลี่ยนวัตถุทุกชนิดให้กลายเป็นที่เก็บข้อมูลดิจิตอลด้วยดีเอ็นเอ
Biology

DNA of Things เปลี่ยนวัตถุทุกชนิดให้กลายเป็นที่เก็บข้อมูลดิจิตอลด้วยดีเอ็นเอ

byWatcharin Unwet
13/01/2023
แบตเตอรี่ ขุมกำลัง ของรถยนต์ไฟฟ้า
Energy & Fuels

แบตเตอรี่ ขุมกำลัง ของรถยนต์ไฟฟ้า

byPichayut Tananchayakul
10/01/2023
Cell Rover มิติใหม่แห่งการศึกษาชีววิทยาของเซลล์โดยทำให้เซลล์เป็นไซบอร์ก
Biology

Cell Rover มิติใหม่แห่งการศึกษาชีววิทยาของเซลล์โดยทำให้เซลล์เป็นไซบอร์ก

byWatcharin Unwet
06/01/2023
The Principia

ส่งเสริมสังคมสร้างสรรค์ ด้วยการสื่อสารวิทยาศาสตร์

© 2021 ThePrincipia. All rights reserved.

The Principia Media

About Us
Members
Contact Us
theprincipia2021@gmail.com

Follow us

No Result
View All Result
  • ข่าว
  • เทคโนโลยี
    • หุ่นยนต์และปัญญาประดิษฐ์
    • วิศวกรรม
    • ยานพาหนะ
    • พลังงาน
    • เทคโนโลยีอาหาร
    • เทคโนโลยีการคำนวณ
    • เทคโนโลยีอวกาศ
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
    • วิทยาศาสตร์สุขภาพ
    • ชีววิทยาโมเลกุล
    • วิวัฒนาการ
    • สัตววิทยา
    • พฤกษศาสตร์
    • จุลชีววิทยา
    • กีฏวิทยา
    • นิเวศวิทยา
  • ดาราศาสตร์
    • ฟิสิกส์ดาราศาสตร์
    • จักรวาลวิทยา
    • วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์
  • อื่น ๆ
    • ศิลปะ & วัฒนธรรม
    • คณิตศาสตร์
    • ประวัติศาสตร์
    • จิตวิทยา
    • ปรัชญา
    • วิทยาศาสตร์การกีฬา
    • Sci-fi
  • ร้านค้า