En tynd film ved luft-vand-grænsefladen kan observeres i en kop te. Kredit:ETH Zürich, Institut for Sundhedsvidenskab og Teknologi, Institut for Fødevareernæring og Sundhed, Zürich, Schweiz
At komme i gang med dagen føles nogle gange som om det kræver magi, men at lave en god kop te kræver lidt videnskab. I Fysik af væsker , forskere fra ETH Zürich beskriver, hvordan de anvendte videnskaben om reologi til det tilsyneladende særprægede formål at forbedre kvaliteten af en kop sort te.
Rheologi refererer til studiet af stofstrømmen, primært i væske- eller gastilstand. Fysikkens gren har utallige praktiske anvendelser inden for teknik, geofysik, fysiologi, biologi, lægemidler, og materialevidenskab til fremstilling af produkter fra cement til maling til chokolade.
I deres undersøgelse, forskerne beskriver grænsefladefænomenet i en kop te, der står til afkøling efter gennemvædning. En tynd film ved luft-vand-grænsefladen kan dannes, nogle gange kan observeres med det blotte øje, og når de bliver forstyrret, revner synligt som havisen.
Brug af grænsefladereologi, de vurderer filmens mekaniske egenskaber, hvis dannelse påvirkes af vandets hårdhed, surhedsgrad, sukker eller mælk, te koncentration, og brygningstemperatur.
"I grænsefladereologi, udførte eksperimenter involverer en metalanordning placeret på overfladen af teen, " sagde medforfatter Caroline Giacomin. "Rotationen af den enhed er nøje kontrolleret, og den modstand mod rotation, som filmen anvender, er det, der tillader os at bestemme dens styrke."
Mens der er en række årsager til filmdannelsen, resterende voksagtig belægning fra teblade blev længe anset for at være den primære synder. Men forskning fra 1990'erne modbeviste dette og hjalp efterfølgende videnskabsmænd med at fastslå, at calciumcarbonat bidrager med den største mængde til forbindelser, der reagerer med teen og danner en film.
"Tapevand i mange regioner kommer fra kalkstens akviferer, hvor calciumcarbonat, en harmløs forbindelse, der kan få vand til at smage 'sprødere,' ' er fundet, " sagde Giacomin. "Mange hjem i det amerikanske midtvest har vandblødgøringsanlæg for at reducere dette i deres vandforsyning for at forhindre ophobning på vandhaner."
Imidlertid, tilføjede hun, "hvis du skulle lave en kop te i helt rent vand, det ville slet ikke danne en film, men teen ville smage ret bittert."
Forskerne fandt forhold, der bidrager til dannelsen af den stærkeste film, nemlig kemisk hærdet vand, kan være industrielt anvendelige i emballerede tedrikke til forlænget holdbarhed og til emulsionsstabilisering af mælketeprodukter. Omvendt forhold, der danner svækkede film, kan være nyttige til tørrede teblandinger.
"Tilsætning af en sur komponent, som citrus, i en tørret teblanding vil reducere synligheden af filmen og tilføje smag, " sagde Giacomin.