为啥黑啤酒的泡沫是往下走的呢,黑啤酒为什么是黑色的

不知道你有没有注意到，把啤酒倒在杯子里以后气泡会不断上升。也许你会觉得这是当然的啦，气泡当然都会上升。但是世界知名黑啤健力士（Guinness）里的气泡却不是这样。有人观察到这种黑啤产生的气泡不像其他啤酒或可乐等饮料中的气泡那样不断上升，而是不断下降，下降速度还不慢，看上去就像是褐色的岩石上瀑布在飞流。这到底是为什么呢？

是人的一种视觉幻觉？

这确实是一个有意思的现象，气泡在液体中因浮力作用肯定应该上浮，不可能下降。再说，如果气泡是在下降，那么最终气泡应该会聚集到杯子底层，为什么最终气泡稳定后，又都聚集到杯子上层了呢？

有人认为“黑啤瀑布”现象其实是一种视觉幻觉，可能黑褐色的背景下，明亮的点即使在上升，人眼睛有时也会看成是在下降，就像风扇的扇叶在正转，而眼睛有时会看到扇叶在倒转一样。

但这种解释似是而非，没有把具体过程说清楚。风扇倒转现象与扇叶旋转频率有关，所以扇叶在眼睛看来有时倒转有时正转。黑啤瀑布这种现象并不存在旋转频率的问题，而且气泡的运动速度不论快还是慢，自始至终人看到的都是气泡在下降。有人也试验过在黑褐色的背景下，通过粘在钢珠上的丝线，向上拉动多个明亮的钢珠，但眼睛看到的情况是钢珠在上升，并不是上述理论说的那样会产生钢珠在下降的幻觉。

气泡是上升还是下降？

至此，研究者们困惑了，那么是不是黑啤中的气泡真的在下降呢？如果是，那它们为什么会下降？下降的结果又为什么都聚集到杯子的上层了呢？

一位深谙液体流动之道的研究者断言，黑啤中的气泡，靠近杯子边缘的在下降，杯子中央的气泡则是在上升。为什么这么说？杯子中央的气泡受浮力作用会从杯子底部快速升上来，这是毫无疑问的。但是边缘的气泡由于受到杯子壁的粘附和摩擦，上升速度大大减慢。不过，起关键作用的却是杯子中央的气泡在快速上升时，会带动周围的液体也跟着快速上升，这样就在杯子中形成了较快的对流，液体从中间上升到顶层后会向外扩散，于是推动杯子边缘的液体沿着杯子壁下降，这种下降就会带动本来上升速度就很慢的气泡也跟着液体一起运动，于是杯子边缘的气泡们就不断下降了。

这个解释让人豁然开朗，它合理解释了上述所有看似矛盾的现象。人们曾经很纳闷：为什么我们透过杯子壁看到气泡明明在下降，可是最终气泡们却都聚集到了液面上？原来他们看到的只是其一，还有其二，那就是杯子中央看不到的地方，气泡们在飞快地上升呢。是黑啤的黑褐色遮挡了人们的视线，让人无法看到杯子中央到底发生了什么，而液面又全是气泡们在堆积，通过液面也看不到液面下发生了什么，于是只能看到杯子边缘不断下降的气泡。

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啤酒里的物理学，气泡为何会往下沉？

　　炎炎夏日，最惬意的事情就是来杯冰啤酒透心凉爽一下了。打开啤酒，直冲而上的啤酒泡泡看上去就很清凉。 不过你知道吗？有些啤酒的泡泡会唱神曲《忐忑》——它们不但可以向上冒，还能往下沉。啤酒泡泡向下走的现象虽然算不上什么奇迹，不过也并不常见。最有名的例子大概是爱尔兰的一种叫健力士黑色烈性啤酒，它除了口感甚佳，而且也因为酒中“逆天”下沉的泡泡为人津津乐道。为什么这种啤酒泡泡会下沉？爱尔兰的事爱尔兰人自己解决。最近那里的数学家就解开了这个气泡下沉之谜。

　　气泡为何会下沉

　　实际上，很早之前人们就发现了这个现象，这些下沉的啤酒泡泡绝非视觉假象，而是货真价实的逆天行动。健力士这类啤酒不但同普通啤酒一样憋着一股二氧化碳，它还闷了一肚子氮气。气泡下沉的秘密正是来由于这些氮气气泡作祟：一旦啤酒被打开，啤酒瓶内气压降低，二氧化碳和氮气就将不再溶于水从而过饱和形成气泡和泡沫。

　　为了简化讨论，我们假设气泡直径保持不变，只考虑作用在气泡上的浮力和阻力。单个气泡的运动就取决于这两个力之间的平衡，应用牛顿第二定律即物体运动的质量乘以加速度等于作用在物体上的合力，以气泡为研究对象，我们可以得到：

　　　　其中，方程右边第一项是泡浴缸的阿基米德浮力，第二项是圆球阻力公式， ρ 是流体密度， V 是气泡体积， C D 是阻力系数， S p 是气泡在流动方向上的投影面积， U 是气泡速度， m 是气泡质量。

　　由量纲分析我们可以估算出，气泡从静止到达匀速运动的时间非常短，大概是 4 × 10 -7 秒。也就是说，大部分时间里我们看见的气泡都是匀速运动的。这时气泡受力平衡，上面方程式的左边为零。流体力学家根据实验得到了阻力系数在不同流动状态下的经验公式，带入上式后解方程右边就可以得到气泡上升速度：

　　其中， Re 是气泡的雷诺数， ν 是流体的运动学粘性系数， D 为气泡直径， g 是重力加速度。我们知道，氮气气泡小，二氧化碳气泡大，所以氮气上升的速度慢，二氧化碳快。上升快的二氧化碳气泡在水中受到阻力也大，因此反过来带给啤酒的加速度也大。一旦过饱和形成气泡以后，它们会主导杯子里面的流动，使啤酒杯中央的啤酒形成一股上升流动。这股流动到达啤酒液面以后无法摆脱地球引力无处可去，于是向四周扩散开来，顺着玻璃杯壁面向下而来。这股下行流动遇上杯壁附近的细密氮气气泡并且超过气泡上升的速度就会裹挟它们下沉。

　　另一方面，健力士啤酒又是一种著名的黑啤酒，黑啤酒一个很大的特点就是它是黑色的，这使得表面气泡的运动更容易观察到，而不是像透明的啤酒一样可以很容易看到中间的气泡运动。如此一来只有杯壁附近的气泡被人们注意，这种泡泡下沉现象也就变得格外引人注意。

　　这就是全部真相了吗？

　　氮气气泡的确是气泡下沉现象的关键，但是二氧化碳气泡带动的中央流动本来就很微弱，况且它还在啤酒表面四散开来分散了能量，而且受到壁面阻碍，它有这么强烈以至于能够对冲氮气气泡的上升吗？

　　长久以来这个问题都被忽视了，直到最近爱尔兰的数学家们对刚刚倒满的啤酒杯进行了计算机数值模拟的方法，由此示了干啤中下沉流动的另一个不容忽视的狠角色——啤酒杯。

　　通过一个基于 MATLAB 的计算流体力学软件—— COMSOL，爱尔兰数学家假设啤酒中的气泡随机分布在啤酒内部，气泡在模拟过程中保持直径为 122 微米的圆球状（用我们上面推导的公式可以得知，气泡的速度大约为 4 毫米每秒），由于流速很低，他们进一步假设流动是平稳的层流，经过粗略测量，估计出啤酒杯中，气泡的总体积占到玻璃杯的 2%，最后也是最重要的一点，他们测量了这种曼妙的啤酒杯的三围（下图左）并应用到他们的模拟中去。

　　根据这些数据和气泡以及啤酒的属性，他们开始了数值模拟。模拟结果不但印证了先前的推测啤酒杯中间的气泡以上升为主，杯子中央的液体也被带动，形成了一股中央的上升流动并且在表面向四周扩散开来，顺着玻璃杯壁面飞流直下（下图左）；他们还进一步发现这种啤酒杯的外形设计还会锦上添花，让下行啤酒流更加剧烈。

　　进一步的，科学家分析发现：当气泡形成继而上浮时，尽管气泡垂直上升，但是由于这种玻璃杯存在一个向外扩张的坡度，气泡会相对远离壁面，从而形成富含气泡的中心和气泡稀疏的外围，中央平均密度小因此液体就会上升，而四周液体平均密度大所以下沉，好似一个已经存在“中升周降”环流的封闭大仓库中间又点燃了一堆篝火。篝火加热了中间的流体，所以形成更强烈的上升气流。气流遇到天花板扩散开来，然后在四周又被冷空气加速下沉，在地面又被篝火附近形成的低压吸引，从而加强了这种环流。为了印证这种猜测，他们又模拟了倒扣的啤酒杯，并发现这种环流非常羸弱，甚至形成了反环流（上图右）。气泡在这种情况下就不一定还那么执着的下沉了。

　　资料来源于：果壳网《啤酒泡泡物理学：气泡为何往下沉？》

　　http://www.guokr.com/article/268900/

为什么有的啤酒到在杯里从下面冒泡，有的则不然？谢谢

泡沫是啤酒区别于其它酒类的重要特性之一，也是啤酒重要质量指标。啤酒倒入玻璃杯中后应有洁白细腻泡沫生成，持久挂杯。啤酒泡沫特性与诸多因素有关，并受啤酒组成影响。
啤酒主要有蛋白质及其分解产物，酒精、二氧化碳、异葎草酮、酵母代谢副产物、矿物质、维生素等组成。这些物质不仅组成啤酒酒体及风味，对啤酒泡沫也有直接影响。
1. 多肽
泡沫蛋白质是组成泡沫三大要素之一。泡沫蛋白质是麦芽发芽过程及糖化过程蛋白质分解产物。在麦汁氮区分中持A、B两区。泡沫蛋白质能改善泡沫性能。可以说，啤酒中蛋白质均可视为多肽。
在多肽中分子量大于5000泡沫性能较好。随着蛋白质分子量增大，得到的泡沫稳定性越好。而35％糖，65％多肽组成是最为理想的泡沫物质。俗称“糖蛋白”。多肽是以糖蛋白形式影响泡沫的，糖蛋白中的多肽具有较强表面活性，其分子分布于泡沫周围，量随亲水性多糖寄身于泡沫液体中。它可以增加局部粘度。而大分子糖又减缓了泡沫落入酒液速度，从而改善了泡沫稳定性。同时，泡沫内部的排列多糖又阻碍泡沫膜中具有表面活性物质再度溶解。由此可见，糖蛋白中糖分可以保护多肽，防止其在糖化、煮沸过程凝聚沉淀而析出。同时也证明，泡沫的产生与糖及与糖相连的表面活性物质有关。
在制麦阶段提高干燥温度，使葡萄糖、葡聚糖与多肽发生炭黑素反应。单糖与氨基酸发生糖氨反应，麦汁煮沸时氨基酸、糖复合物形成泡沫稳定物质，均有利于泡沫改善。但过长的煮沸时间对泡沫稳定性不利，引起啤酒混浊沉淀的可能性加大。类黑色素之所以能改善泡沫是其具有很强还原，其负电荷与肽类物质上正电荷发生离子反应。糖与多肽之间缝合作用很弱，糖蛋白中又不存在共价链，而多肽疏水性与泡沫形成，稳定性关系密切。疏水性越强，生成的泡沫越稳定。对于疏水性蛋白质在一个相对范围内，分子量越大，泡沫稳定性越好。分子量在100000－1000000，大分子肽对泡沫显著有利。同时高分子肽与低分子肽之比对泡沫也有不可忽视的影响。
在啤酒中蛋白质及其浸出物正常值为：
总氮含量700－800mg／L
可凝固氮含量：18－20mg／L
硫酸镁沉淀氮：130－160 mg／L
甲醛氮含量：160－210 mg／L
既有利泡沫，也有利于啤酒非生物稳定性。
2. 异葎草酮
异葎草酮即异a一酸，是麦汁煮沸时酒花中,一酸异构化而生成。是构成啤酒泡沫要素之一。异葎草酮带有负电荷，通过离子链与带正电荷的多肽发生作用。泡沫中含有大量苦味物质、酒花树脂。异葎草酮、可以改善泡沫稳定性。也有利于泡沫挂杯性。啤酒中异葎草酮含量达到20PPm时，泡沫持久性得到最久。所以，往往苦味较重的啤酒得到泡沫满意度较高原因。啤酒中a一酸、异a一酸、希鲁酮均能促进泡沫生成。而啤酒挂杯性能则取决于这些物质的疏水性能。a-酸、异a-酸，要优于希鲁酮及B-酸。
目前，啤酒发展趋势：颜色越来越浅、口味越来越淡、苦味越来越重。不能为减轻啤酒苦味而无节制减少酒花加量，这不仅影响到啤酒非生物稳定性，也将影响到啤酒泡沫性能。
3. 酒精
酒精是酵母发酵的重要代谢产物，也是啤酒酒体，风味重要组成成分。同时，没有酒精的啤酒，泡沫极不稳定。如无醇啤酒生成的泡沫就少，低醇啤酒生成泡沫也差。对啤酒泡沫有利酒精值为1％－8％。过高或过低对泡沫都不利。由于酒精可以降低啤酒表面张力，也降低了二氧化碳在啤酒中溶解度。这是由于乙醇与多肽作用的结果。麦汁煮沸添加酒花能生成泡沫但不挂杯。只有酵母发酵生成酒精后泡沫才会呈现出挂杯性能，这是酒精增进了泡沫粘度所致。
4. 酵母物质
酵母细胞主要有蛋白质碳水化合物所组成。酵母细胞壁外层物质有很强的泡沫稳定作用，不同酵母菌种及工艺条件反映出不同功能。实验得知，细胞膜主要成分是多糖（甘露糖）及少量蛋白质，这些物质都是酵母发酵期间游离释放出来的物质。
酵母自溶后会释放出蛋白质及碳水化合物，也会增加酒液粘度。某种意义上讲对改善泡沫有利，但同时也释放出一些有害物质；不仅对泡沫不利，而且严重影响啤酒风味及生物、非生物稳定性，造成啤酒过滤困难，酒损加大。所以，酵母自溶是应该尽量避免的。
5. 二氧化碳
二氧化碳是啤酒泡沫生成的动力和必要条件、正是啤酒中二氧化碳的释放，将啤酒中的泡沫物质带至液面而生成泡沫。在泡沫物质含量相同情况下，二氧化碳含量高，泡沫持续时间长。如果啤酒中二氧化碳含量低，提高酒液温度也可以改善啤酒泡沫，啤酒中二氧化碳含量相同情况下，泡沫随温度升高而增加。无论是啤酒中所含的细微粒子，还是酒杯中异物颗粒都会促进二氧化碳排放而有利于泡沫生成。正是这细微粒子在啤酒中形成“晶块”而加速了二氧化碳释放。
6. 金属离子
啤酒中含有Na、K、Ca等多种金属离子。啤酒中泡沫受到金属离子刺激而变得稳定，粘附性得到改善。这种现象只有在添加酒花啤酒中才能实现。在啤酒中加入Na，增加泡沫持久性。与多肽一样，金属离子与异a一酸结合生成不溶性物质，改善泡沫挂杯性。Fe也能改善泡挂性，但其催化氧化反应加深啤酒色泽，劣化啤酒口味及稳定性，含量高时呈铁腥味。所以对一些金属离子应严格控制在允许值内。
Na离子30－32mg／L低钠食品为健康食品
K离子500－600mg／L预防血管梗塞利尿
Ca离子35－40 mg／L预防心脏病
Mg离子100－110 mg／L降低胆固醇改善心功能
Fe、Ca均应小于0.5mg／L
7. 抑制剂
啤酒中存在的抑制剂主要是脂肪乙酰酯。主要来源于原料，在糖化过程得到萃取而进入麦汁。其次是酵母发酵代谢分泌进入啤酒。脂肪酸由酵母生成，如酵母退化变异后，代谢产物也会发生变化。类脂类对泡沫的危害远大于对泡沫稳定性危害。不同脂类对啤酒危害程度也有差异，脂类是消泡剂，所以啤酒生产进程应防止与脂类物质接触。
当然，也不能忽视洗涤剂对啤酒泡沫塑料的影响，洗涤剂多数呈碱性，特别是洗瓶后瓶内残留洗涤液会破坏啤酒胶体平衡，也将严重影响啤酒泡沫性能。