近日來自大阪大學（Osaka University）和麒麟控股（Kirin HD）的科研團隊在深入研究後，終於找到了氮化黑啤酒葉柵流（cascade flow）的物理學原理，並將其應用於水的進化和藥品的生產。

早在1959 年， Guinness 的釀酒師就開發了一個系統，從根本上改變了他們的蒸餾啤酒的口感。現在，來自日本的研究人員已經解決了Guinness 葉柵流的物理學問題，這將對生命和環境科學的技術有廣泛的應用。

Guinness 黑啤酒還推出一款灌裝充氮啤酒，酒罐裡放有一個白色充氮小球，並在封罐前註入黑啤酒以及70% 氮氣+ 30% 二氧化碳的混合氣體。拉開罐環時，罐外空氣注入罐內，氮氣小球受到瞬間擠壓，氮氣從小球的孔中噴出，在罐中使黑啤酒形成綿密微小的氣泡。此時如果把罐中酒倒入杯中，即可看到酒中的氣泡不斷湧上杯口，在杯口形成獨特的氣泡浪湧現象，最後在杯口處形成一層綿密柔滑的白色泡沫層。

最近發表在《Physical Review E》上的一項研究中，來自大阪大學的研究人員揭示了為什麼Guinness 黑啤的氮氣氣泡會像流體一樣流動。

很多剛開封的碳酸飲料氣泡只是按照阿基米德（Archimedes）的原理向上移動，而Guinness 黑啤大部分吸力都在氣泡下沉並集體流動，被稱為“氣泡浪湧”（bubble cascade）。

釀酒師和研究人員認為，這種“氣泡浪湧”行為一定與Guinness 啤酒的配製方式有關。於是，大阪大學的研究人員旨在解決這個問題。

該研究的主要和高級作者、大阪大學的Tomoaki Watamura 說：“廣泛的實驗室工作和計算模擬對估計單個和集體的氣泡運動很有幫助，但只是在流動發生之後。我們感興趣的是通過數學建模來預測級葉柵流，而不是事後的實驗或模擬結果”。

為了做到這一點，研究人員使用了數值模擬來近似地模擬層疊式啤酒泡沫的流體和氣泡顆粒。台架實驗包括測試透明的“偽Guinness 流體”，它是自來水中超小空心顆粒的混合物，以及實際的Guinness 啤酒。

Watamura 解釋說：“在廣泛的玻璃尺寸和其他條件下模擬結果與實驗數據相匹配。我們開發了迄今為止最成功的Guinness 啤酒中的葉柵流模擬”。耐人尋味的是，模擬的氣泡可能不需要氮化的黑啤酒。

除了證明對優化釀造條件的洞察力外，這項研究對任何涉及發酵罐或細胞培養的工作都有明確的應用。因此，大阪大學和麒麟控股的研究人員的發現可能會被用來滿足不同的需求，例如從工業規模的細胞培養中進行製藥，以及城市水淨化。