Читать онлайн «Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы». Страница 22

Мартин Уиттл (Шеффилд, Великобритания)

Шоколад знаменитой марки «Aero» имеет пористую структуру. Находящиеся в нем пузырьки одинаковы по размеру и равномерно распределены по всей плитке. Как производители добиваются такого эффекта? Почему пузырьки не прорываются на поверхность, когда шоколад затвердевает?

Метод получения знаменитых пузырьков «Aero» — секрет фирмы «Nestle Rowntree». Правда, мы можем открыть вам, что в одной плитке «Aero» около 2200 пузырьков.

Мари Фейган (ответственный сотрудникпо связям с прессой и общественностьюкомпании «Nestle», Великобритания)

Информация общего характера, без секретных подробностей, по данному вопросу содержится в патенте английской компании «Rowntree» GB 459583 от 1935 года. Шоколад нагревают до жидкого или полужидкого состояния и затем аэрируют, например, с помощью венчика. В результате образуются крошечные воздушные пузырьки, распределяющиеся по всему объему массы, которую разливают в формы. Шоколад охлаждают в условиях сильно пониженного давления воздуха. При понижении давления крошечные пузырьки увеличиваются в размере, и в итоге получается шоколад, похожий на замороженные пузырьки. Твердое шоколадное покрытие плитки помещается в форму до того, как в нее заливают аэрированный жидкий шоколад. В патенте нет сведений о том, как удается предотвратить прорыв пузырьков на поверхность шоколадной плитки в процессе изготовления, но, возможно, это связано с высокой вязкостью полужидкой шоколадной массы и высокой скоростью охлаждения. Патенты являются ценным источником технической информации. Примерно до 80 % технических открытий фиксируются в патентах и больше нигде. Патент GB 459583 вы можете просмотреть и распечатать, воспользовавшись сайтом Патентного управления Великобритании: www.patent.gov.uk. Данный сайт предоставляет возможность поиска информации но базам данных английских и европейских бюро патентов.

Мелвин Рис (Информационно-коммерческий отдел Патентного управления, Лондон, Великобритания)

В сущности, ваш читатель хочет получить ответ на вопрос не о шоколаде. Однажды мне сказали, что некий производитель мыла использовал аналогичный метод при изготовлении плавучего мыла. Опыты прошли успешно, мыло не тонуло в воде, но с коммерческой точки зрения этот продукт оказался нежизнеспособным, поскольку мыло растворялось очень быстро.

Майкл Дигнен (Норидж, Великобритания)

Дейвид Бейли, поверенный из адвокатской конторы по патентным делам «Brookes Batchellor», расположенной в Танбридж-Уэлсе (Кент), и Армен Хачикян, сотрудник Патентного информационного отдела Британской библиотеки, нашли еще один патент — GB 459582. Этот документ был зарегистрирован компанией «Rowntree» в тот же день, что и патент, о котором упоминалось выше. В нем представлена концепция изготовления шоколада «Aero». Производители шоколада, безусловно, знали, что делают. Хачикян указывает, что за восемь дней до регистрации патента название «Aero» было зарегистрировано в качестве торговой марки. Несмотря на то что срок действия английских патентов истекает через 20 лет после регистрации, торговая марка «Aero» до сих пор не утратила силы. Кроме того, Том Джексон из Уигтона (Камбрия) отыскал английский патент GB 480951 от 1938 года под названием «Усовершенствования в производстве сладостей, предназначенных для еды или приготовления напитков», зарегистированный Сидни Филлипсом и Артуром Уиттакером. В этом документе содержатся сведения о том, как можно получить пузырьки в расплавленном шоколаде с помощью сжатого газа, который затем выпускают через отверстие. В нем утверждается: «Когда шоколад помещают в область атмосферного давления, газ стремится улетучиться или расширяется внутри шоколада, при давая ему пористую, ячеистую структуру, похожую на медовые соты».

Автор-составитель

Один из способов употребления ликера «Tia Maria» — потягивать его через тонкий слой сливок. Если в ликер налить двухмиллиметровый слой сливок и дать ему постоять две минуты, его поверхность начнет покрываться тороидальными ячейками. Эти ячейки образуют быстрый круговорот, и их движение продолжается, даже если вы потягиваете ликер через сливки. Как и почему образуются ячейки? Что является источником энергии?

Мы очень рады, что этот вопрос, присланный в рубрику «Last Word» в 1995 году, вдохновил на разработку исследовательского проекта целый ряд ученых из разных научных учреждений — Джулиана Картрайта из Лаборатории кристаллографических исследований (Гранада, Испания), Оресте Пиро из Средиземноморского института специальных исследований (Мальорка, Испания) и Ану Виллакампа из Национальной лаборатории им. Лоренса Ливермора (Калифорния, США). Их научный доклад «Образование узора при конвекционном движении растворов: извилистые круги и обособленные ячейки» был опубликован в журнале «Physica А». За период с 1995 года в редакцию журнала «New Scientist» читатели прислали ряд теорий, согласно которым причиной столь необычного эффекта является реакция между спиртом и жировыми веществами в сливках. Теперь мы знаем правильный ответ и ниже публикуем объяснение авторов статьи в журнале «Physica А».

Автор-составитель

Мы провели опыт с ликером и сливками и были заинтригованы. Потрясающе интересно наблюдать, как образуются эти разные узоры в слоях сливок разной толщины. Все это вызвано конвекцией. Конвекция — это перемещение объемов жидкости, зачастую обусловленное разностью температур. В ликере со сливками причиной конвекции является разность концентрации. Это так называемое конвекционное движение раствора. Важный компонент ликера «Tia Maria» — спирт. После того как сливки налили на поверхность ликера, спирт начинает проникать в сливочный слой. Когда он достигает поверхности, происходит изменение поверхностного натяжения: чем больше спирта в поверхностном слое, тем меньше поверхностное натяжение. Области более высокого поверхностного натяжения притягивают к себе жидкость из областей малого поверхностного натяжения. Жидкость, находящаяся под областями малого поверхностного натяжения, смещает жидкость, находящуюся на поверхности, занимая ее место. Но в этой жидкости уже содержится больше спирта, поскольку она поднимается из слоя сливок, находящегося ближе к ликеру. Данная часть жидкости имеет ровную поверхность натяжения и, в свою очередь, тоже смещается. Этот механизм положительной обратной связи создает конвекционное движение, которое продолжается до тех пор, пока существует разница в концентрациях компонентов смеси. Этот тип конвекционного движения, вызываемого воздействием поверхностного натяжения, называется конвекцией Бенара — Марангони и особенно характерен для тонких слоев жидкости. Это важный элемент таких процессов, как высыхание краски. Эти же капиллярные силы, или силы поверхностного натяжения, способствуют образованию других типов узоров в алкогольных напитках (например, «слезы» в бокале вина). Другой важный фактор конвекционного движения — плавучесть. Но конвекция, происходящая под воздействием выталкивающей силы, так называемая конвекция Рэлея — Бенара, не может вызвать образование узоров в «Tia Maria», потому что сливки легче ликера и, соответственно, этот ликер, покрытый слоем сливок, находится в состоянии равновесия. Узоры, образующиеся, когда жидкость начинает перемещаться под воздействием одного из этих двух механизмов, хорошо изучены в таких явлениях, как клубы облаков на небосводе или шестиугольники, появляющиеся на сковородке при нагревании слоя растительного масла. Ликер «Tia Maria» в этом плане исключение, потому что образующиеся в нем узоры — это не обычные клубы или шестиугольники. Об аналогичных узорах также есть упоминания и в научной литературе, в частности в статьях, написанных в первые десятилетия XX века. Червеобразные узоры в тонких слоях сливок называются извилистыми кругами, тороидальные ячейки — обособленными ячейками. И те и другие появляются, если на поверхности вещества, в котором происходит конвекция, есть поверхностная пленка, препятствующая передвижению потоков между поверхностью и основной массой жидкости. В данном случае жирные сливки частично блокируют поверхность, потому и образуются эти узоры. В более поздних исследовательских работах, посвященных конвекции, подобные типы узоров зачастую не рассматриваются, а данные старых опытов считаются неточными, потому что для экспериментов брались неоднородные жидкости; полагают, что разные узоры возникали из-за наличия примесей. Мы попытались восстановить справедливость. Понаблюдав за образованием узоров в ликере «Tia Maria», мы провели опыты с более простыми беспримесными жидкостями: узоры получились такие же.