Le nettoyage et la désinfection des équipements de transformation des aliments nécessitent l'utilisation de produits chimiques et de grandes quantités d'eau pour rincer ces produits chimiques. Il est possible, si cela peut être fait correctement, que la création de bulles microscopiques dans l'eau réduise ou élimine le besoin de ces produits chimiques.

Une étude de l'Université Purdue peut détenir la clé pour produire de manière précise et cohérente des microbulles qui pourraient être utilisées pour le nettoyage, ainsi que les mousses utilisées dans les aliments, évaluations rapides de l'ADN et des protéines, détruire les bactéries dangereuses et plus encore. Dans la revue Rapports scientifiques , Carlos Corvalan, professeur agrégé de sciences alimentaires, et Jiakai Lu, un ancien chercheur postdoctoral au laboratoire de Corvalan, décrire les vitesses de fermeture des pores réalisés dans les films, ce qui est comparable à des processus similaires lorsque des bulles se forment.

"Lors de l'injection d'air d'une aiguille dans une bulle, le col de la bulle s'amincit et la bulle se forme, " dit Lou, qui est maintenant professeur adjoint de science alimentaire à l'Université du Massachusetts à Amherst. "Comprendre l'effondrement d'un pore va nous aider à comprendre le point de pincement de la génération de bulles."

Lorsqu'un pore ou un trou se forme dans un fluide, il a deux options et tendra vers celle qui utilise le moins d'énergie. Si le trou est grand, il continue de s'étendre. Les petits trous s'effondrent, se refermer.

Comprendre la vitesse à laquelle ces pores se ferment a été insaisissable car, comme un trou s'effondre, sa courbure devient infinie et une singularité se forme.

"Cela touche à un problème profond de physique, " dit Corvalan. " Quand cette singularité sera formée, les équations qui régissent le processus ne fonctionnent plus. Nous avons trouvé des moyens de contourner ce problème pour prédire quand le trou va s'effondrer et l'utiliser pour prédire le volume des microbulles et le temps qu'il faudra pour les former."

Dans les fluides visqueux, les pores se ferment à vitesse constante. Mais dans l'eau, comme un pore se ferme, la vitesse de fermeture continue de s'accélérer. Pour les fluides à viscosité intermédiaire, le pore commence à se fermer à un rythme toujours croissant, mais à un certain point, ce taux devient constant jusqu'à ce que le pore se ferme.

En utilisant des modèles de calcul haute fidélité, Corvalan et Lu ont prédit le point auquel la vitesse passe d'une vitesse toujours croissante à constante. En utilisant ces informations, Corvalan et Lu peuvent informer la conception de pompes qui créeront la bonne taille de bulles.

« Bien que nous ayons une singularité, la vitesse d'effondrement devient essentiellement constante, " dit Corvalan. " Si nous voulons contrôler le volume des microbulles, nous aurions à déterminer quand le col de la bulle s'effondrerait. Maintenant, nous sommes en mesure de prédire quand il s'effondrera, et nous pouvons contrôler leur formation."