数学家揭秘茴香酒的变浑浊之谜

研究人员对这一看似简单的现象——即“茴香酒效应”的探索，催生了一种新的数学模型，该模型揭示了微观液滴的自发形成方式，以及它们如何在液体中长期悬浮的奥秘。

揭示酒杯中发生的数学原理，可能会对饮品世界以外的领域产生深远影响，比如新材料的开发。

“茴香酒基本上由三种物质构成：酒精、茴香油和水，”数学建模专家大卫·西布利博士解释道。

“加水后，会形成主要由油构成的微观液滴，这是茴香油从酒精和水的混合物中分离出来的结果。这些液滴会散射光线，使饮料变得浑浊。”

他继续介绍道：“这种乳化作用——即混合均匀的油滴在液体中悬浮——在其他系统和食品中通常需要大量能量。例如，制作蛋黄酱和沙拉酱等食品乳化液时，需要剧烈搅拌才能实现平滑且稳定的混合物。然而，对于茴香酒来说，乳化作用是自发产生的。

“同样令人惊讶的是，这些液滴和由此产生的浑浊状态在混合物中能够长时间保持稳定而不分离，特别是与其他食品乳化液相比。如果你做过橄榄油和香醋调味汁，就会发现这两种液体在短时间内就开始分离，需要再次搅拌才能重新混合。而茴香酒与水形成的乳化液在更长的时间内都能保持稳定。

“了解茴香酒中这一现象的发生原因和方式，可能会推动新材料的开发，特别是在制药、化妆品和食品等领域，在这些领域中，微观粒子的稳定性和分布至关重要。”

拉夫堡大学的研究人员与爱丁堡大学和诺丁汉特伦特大学的专家合作，发现了能够解释液滴和周围液体（混合物中的两个不同“相”）如何形成并长期保持稳定的数学原理。

他们通过将酒精、油和水按不同比例混合，观察相分离现象，并测量了表面张力等关键性质。

他们利用这些数据，并采用一种称为“经典密度泛函理论”的统计力学建模方法，开发了数学模型。

该模型已用于计算详述茴香酒成分稳定组合的相图。

茴香酒相图。完整的图例说明可见于相应的期刊论文。  

这项研究已发表在《软物质》期刊上，并登上了最新一期期刊的封面。此外，它还被选为“热门”文章。

“可以说，看似浑浊的东西现在变得清晰了，”期刊论文的第一作者安德鲁·阿彻教授表示。

“另一个有趣的是，像这样的简单模型可以预测很多东西——类似于我们最近进行的另一项平行研究，该研究揭示了打喷嚏时喷入空中的液滴能持续多久。

“通常情况下，‘天马行空’的基础研究能够对日常生活中发生的经历——比如品尝和饮用茴香酒——作出深刻的阐释。”