Cuando mezclas agua con ouzo (un licor griego claro), sucede algo bastante loco. El líquido inicialmente claro se vuelve blanco lechoso casi inmediatamente, un fenómeno conocido como «efecto Ozo». Este efecto es más que un simple truco de fiesta. Es una interacción compleja de química y física. Ahora, los investigadores han desarrollado un modelo matemático de cómo sucede esto. Y, en el proceso, revelaron algunas aplicaciones útiles para el modelo.
Una cucharada de física
Ouzo es una de esas bebidas que amas u odias. Tiene un fuerte sabor y aroma a anís. A pesar de ser uno de los favoritos en Grecia y algunas zonas cercanas, no es la elección de todos. Pero no es necesario que te guste el ouzo para sentir curiosidad por este efecto.
El efecto ouzo se produce cuando se añaden al agua bebidas espirituosas con sabor a hinojo, como ouzo, pastas o sambuca. Estas bebidas contienen una mezcla de agua, etanol (alcohol) y antol, un aceite aromático de anís, que les da un sabor distintivo. En los espíritus puros, el anthol se disuelve completamente debido a la alta concentración de alcohol. Sin embargo, cuando se agrega agua, la capacidad del alcohol para retener el alcohol en solución disminuye. Esto hace que el hormiguero se espese, formando pequeñas gotas que dispersan la luz, dando a la bebida su característico aspecto lechoso.
“Cuando se agrega agua, se forman gotas microscópicas que en su mayoría están compuestas de aceite, y estas son el resultado de la separación del aceite de anís de la mezcla de alcohol y agua. Esto se debe a que la bebida se vuelve turbia a medida que la luz se dispersa en las gotas”, explica el Dr. David Sibley, experto en modelos matemáticos.
Lo realmente sorprendente es que esto sucede automáticamente.
Para entender el efecto Ouzo, debemos recurrir al concepto de separación de fases. En una mezcla típica de agua y aceite, los dos líquidos se separan en capas separadas debido a su falta de homogeneidad. Crear una emulsión (una fina dispersión de un líquido dentro de otro) generalmente requiere un aporte de energía, como agitación o agitación vigorosa. Sin embargo, en el efecto ouzo, la emulsificación se produce automáticamente, comenzando sólo con la adición de agua.
«Esta emulsificación (la suspensión de gotas de aceite bien mezcladas en un líquido) es algo que requiere mucha energía en otros sistemas y alimentos. Por ejemplo, los aditivos alimentarios como la mayonesa y los aderezos para ensaladas obtienen una mezcla suave y estable». Ozu, sin embargo, es emotivo», continuó Sibley.
«También es sorprendente cuánto tiempo estas gotas y las nubes resultantes permanecen estables en la mezcla sin separarse, especialmente en comparación con otros emulsionantes alimentarios». Si alguna vez ha preparado un aderezo de aceite de oliva y vinagre balsámico, sabrá que estos dos líquidos comienzan a separarse después de un tiempo y será necesario revolverlos más para combinarlos. La emulsión de ouzo-agua permanece estable durante mucho tiempo.
Lo que estaba nublado ahora está claro
«Comprender cómo y por qué sucede esto en el ozo puede conducir al desarrollo de nuevos materiales, especialmente en campos como el farmacéutico, el cosmético y el alimentario, donde la estabilidad y dispersión de las partículas microscópicas son importantes», afirmó Sibley.
Entonces, Sibley y sus colegas querían identificar los principios matemáticos que explican cómo se forman las gotas que forman el efecto nube y por qué son tan largas. Primero, mezclaron alcohol, aceite y agua en diferentes proporciones, observaron la separación de fases y midieron propiedades físicas como la tensión superficial.
Descubrieron que a medida que se añade agua a la mezcla, el etanol se combina preferentemente con agua, lo que reduce la solubilidad del etanol. Esto conduce a la formación de una fase rica en aceite que sale en forma de pequeñas gotas. Con estos datos calcularon un diagrama de fases, una representación gráfica que muestra los diferentes estados de la materia en diferentes condiciones. Básicamente, desarrollaron un modelo matemático de cómo se produce el efecto ozo.
Otro aspecto importante del efecto ouzo es la estabilidad de la emulsión resultante. Una vez que se forman las gotas de aceite, no se fusionan inmediatamente en una capa de aceite separada, como si mezclas aceite de cocina y agua. En cambio, permanecen dispersos en la mezcla de agua y alcohol, dándole a la bebida su apariencia lechosa. Esta estabilidad se debe en parte a la baja tensión interfacial entre las gotas de aceite y la solución de agua-alcohol circundante.
La tensión interfacial es una medida de la energía necesaria para aumentar la superficie entre dos fases, en este caso, petróleo y agua. Una tensión interfacial más baja significa que las gotas pueden permanecer suspendidas sin fusionarse. Esto aumenta la longevidad de la emulsión.
El estudio midió la tensión interfacial del sistema ozo para diferentes concentraciones de alcohol. Descubrieron que disminuye a medida que aumenta la concentración de alcohol. Cerca del punto crítico, la tensión interfacial se aproxima a cero, lo que indica que la emulsión es muy estable.
«Se podría decir que lo que parecía turbio ahora está claro», dijo el profesor Andrew Archer, primer autor del artículo de la revista.
Más que un estudio extraño
Aunque el trabajo se centró en Ozu, lo cual no tiene importancia en el gran esquema de las cosas, los resultados son de gran alcance. La autoemulsificación desempeña un papel en industrias que van desde la alimentación y las bebidas hasta la farmacéutica y la cosmética. Las emulsiones se utilizan en aderezos para ensaladas, cremas y lociones. Por lo tanto, la capacidad de combinar petróleo y agua sin agregar energía externa puede ahorrar mucho dinero y recursos.
Además, el trabajo también tiene implicaciones para comprender cómo persisten las gotas en el aire, lo cual es particularmente relevante en las ciencias ambientales y la salud pública. Por ejemplo, la investigación sobre la dinámica de las gotitas en el aire ha sido importante para comprender la transmisión de enfermedades respiratorias, particularmente en el contexto de la pandemia de COVID-19. Los principios matemáticos que subyacen al efecto del ozono pueden ayudar a modelar la estabilidad y el comportamiento de los aerosoles en el aire, proporcionando información sobre cuánto tiempo permanecen suspendidos y bajo qué condiciones se asientan.
Como suele ser el caso, la investigación básica «cielo azul» puede revelar conocimientos profundos sobre las experiencias cotidianas -como servir y beber ouzo- y al mismo tiempo contribuir a obtener información valiosa que va más allá de la curiosidad inicial.
Más información: Andrew J. Archer et al., Diagramas de fases en masa experimentales y teóricos y dispersión interestelar de Ouzo, materia blanda (2024). DOI: 10.1039/D4SM00332B
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