1.1. Физико-химические свойства виноматериалов для игристых вин

Формирование специфических качеств игристых вин определяется физико-химическими свойствами (показателями) исходных материалов: поглотительной способностью вина к СО₂, сопротивлением вина выделению углекислоты, пенообразую-щими свойствами виноматериалов, поверхностным натяжением вина, смачиванием вином твердых поверхностей, вязкостью вина.

Поглотительная способность вина к СO₂ - показатель, отражающий способность растворения СO₂ в вине определенного состава при заданной температуре. Обычно характеризуется коэффициентом абсорбции Бунзена, выражающим объем СO₂, приведенный к нормальным условиям, абсорбируемый единицей объема вина при данных температуре и барометрическом давлении.

Поглотительная способность вина к СO₂ уменьшается с повышением температуры выдержки и содержания в вине спирта и экстракта. Растворимость диоксида углерода в вине при повышении давления не зависит от величины поглотительной способности к СO₂. Виноматериалы с повышенным содержанием сахара характеризуются небольшой поглотительной способностью к углекислоте.

Повышение в вине концентрации дрожжевых клеток увеличивает его поглотительную способность к СO₂. Адсорбирующая способность дрожжей определяется главным образом структурой образующихся при брожении осадков. В результате различной эффективной адсорбционной поверхности мелкодисперсные и пылевидные осадки, состоящие из разрозненных клеток дрожжей, адсорбируют большее количество СO₂ (приблизительно 0,1 г/г), чем зернистые крупноагрегированные осадки (около 0,0006 г/г) [55].

Величины поглотительной способности вина к СO₂ используются в технологических расчетах концентрации СO₂ для вторичного брожения.

Сопротивление вина выделению углекислоты - величина, характеризующая способность вина выделять с определенной скоростью растворенный в нем диоксид углерода. Сопротивление вина выделению углекислоты характеризуется отношением объема СO₂, выделившегося из водного раствора этилового спирта (11% об.), к объему СO₂, выделившегося из испытуемого вина [61]. Игристые свойства вина непосредственно связаны с его достаточно высоким сопротивлением выделению углекислоты.

Из факторов, оказывающих влияние на скорость десорбции СO₂ из вина, главную роль играют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Максимальная скорость десорбции СO₂ из вина лежит в диапазонах обычного содержания спирта в игристых винах: 11,5 ÷ 12,0% об. Содержащиеся в вине в определенных концентрациях ПАВ, такие, как высшие спирты, многоосновные кислоты, аминокислоты, альдегиды алифатического и фуранового ряда, эфиры уксусной кислоты, образуют жидкие адсорбционные слои. Увеличивая толщину диффузионной пленки на поверхности газового пузырька, они препятствуют десорбции СO₂. ПАВ, образующие структурированные адсорбционные слои, в концентрациях, характерных для шампанских виноматериалов, оказывают незначительное влияние на величину сопротивления вина выделению углекислоты [60]. Игристые вина лучше удерживают углекислоту, чем исходные вино-материалы, что связано с дополнительным обогащением их ПАВ в процессе вторичного брожения. Красные вина имеют более высокое сопротивление выделению углекислоты, чем белые, что обусловлено повышенным содержанием в них экстрактивных веществ.

Пенообразующие свойства виноматериалов характеризуются двумя основными показателями: устойчивостью (продолжительностью периода разрушения пены в результате коалесценции) и дисперсностью (средним размером пузырьков пены и средней толщиной пленок).

Устойчивость пены зависит от прочности пленки пузырьков, стабилизируемой поверхностно-активными веществами молекулярно растворимой и коллоидной природы. Стабилизирующее действие молекулярно растворимых ПАВ обусловлено местной разностью величин поверхностного натяжения пленки, возникающей в пузырьке при стекании жидкости, что препятствует утолщению пленки и замедляет ее разрыв.

Гелеобразно структурированные слои обладают в 100-300 раз большей прочностью, чем "жидкие" адсорбционные слои ПАВ молекулярно растворимой природы. Сильная стабилизация пены гидрофильными коллоидами объясняется способностью их образовывать адсорбционные слои с механическими свойствами квазитвердого тела.

При достижении насыщения адсорбционных слоев как молекулярно растворимыми, так и гидрофильными коллоидами их стабилизирующее действие уменьшается вследствие снижения подвижности структур и способности восстановления разрывов адсорбционного слоя. Присутствие в игристых винах ПАВ с различным механизмом молекулярного действия может за счет стабилизирующего или сенсибилизирующего действия друг на друга приводить к усилению или ослаблению пенообразования.

На устойчивость и дисперсность пены оказывает влияние скорость выделения СO₂. При более быстром выделении образуются менее прочные пленки, которые легко коалесцируют.

Агрегативная устойчивость пены обычно характеризуется временем существования ее единичного объема или столба.

К наиболее важным стабилизаторам пены относятся следующие компоненты вина: азотистые соединения, альдегиды, высшие спирты. Повышение дисперсности и устойчивости пены наблюдается с увеличением в вине концентрации этанола, молочной кислоты, глицерина, танина, желатина, камеди.

Увеличение стабильности пены при повышении в вине концентрации общего и аминного азота обусловлено способностью продуктов взаимодействия азотистых и фенольных веществ давать адсорбционные слои с высокими упругопластичными свойствами. Устойчивость пены с увеличением спиртуозности вина до 15,5% об. возрастает, а затем снижается, тогда как увеличение концентрации высших спиртов даже до уровня, превышающего их предельное содержание в вине, способствует дальнейшему повышению устойчивости пены [60].

Виноматериалы для игристых вин отличаются, как правило, более высокой пенообразующей способностью, чем купажи. Сорт виноматериала и его происхождение оказывают существенное влияние на пенообразующие свойства. Повышенной экстрактивностью объясняется образование более устойчивой пены в красных виноматериалах и винах по сравнению с белыми.

Поверхностное натяжение - показатель свободной поверхностной энергии вина, возникающей вследствие неуравновешенности межмолекулярных сил притяжения в поверхностном слое и определяющей стремление жидкости принять наименьшую площадь поверхности при данном объеме. Обычно характеризуется работой, затраченной на увеличение площади поверхности вина на 1 см².

Поверхностное натяжение является важным показателем для характеристики игристых вин и зависит от содержания в них спирта и ПАВ (преимущественно образующих жидкие адсорбционные слои).

Поверхностное натяжение, являясь индивидуальным показателем различных жидкостей, зависит от природы граничащих с ними газовых сред. Однако А. А. Мержанианом [58] не обнаружено существенных различий между величинами поверхностного натяжения вина, граничащего с воздухом и диоксидом углерода, вина, насыщенного СO₂ до барометрического давления, и этого же вина после удаления из него растворенного СО₂.

На величину поверхностного натяжения игристых вин существенное влияние оказывает температурный фактор: с повышением температуры поверхностное натяжение снижается (приблизительно на 0,2 мН/м на 1 °С [58]) и при критической температуре, когда исчезает поверхность раздела фаз, становится равным нулю. Величина поверхностного натяжения для вин различных сортов и продолжительности выдержки варьирует в близких пределах и не подчиняется определенной закономерности.

Смачивание твердых поверхностей - свойство, существенно определяющее скорость выделения из игристого вина СО₂ и дисперсность пены, зависящее от молекулярного сродства жидкости к поверхности стенок сосуда, осадков и частиц, присутствующих во взвешенном состоянии.

Смачивание игристыми винами поверхности твердых тел оценивается взаимодействием сил поверхностного натяжения на границе вино-газ-твердое тело и оно обычно тем больше, чем значительнее снижение поверхностного натяжения на границе с твердым телом и чем меньше поверхностное натяжение на границе с газом.

На величину смачивания поверхности игристым вином незначительное влияние оказывает концентрация в нем экстрактивных веществ и этилового спирта. Из ПАВ только снижение содержания в вине азотистых веществ приводит к заметному увеличению смачивания.

К практически полностью смачиваемым продуктам виноделия относятся винный камень, дрожжевые клетки. Из применяемых в винодельческой промышленности материалов к достаточно хорошо смачиваемым относятся стекло, дерево, пластмассы, стеклоэмаль, бакелит, керамика, фарфор; к несмачиваемым - полиэтилен, парафин, некоторые лаки.

Вязкость является физико-химическим показателем внутреннего трения, которое возникает при перемещении соседних слоев вина и зависит от сил сцепления между его молекулами.

Вязкость - показатель, имеющий важное значение для характеристики свойств виноматериалов и вина, технологических расчетов гидродинамических, седиментационных, тепловых и других процессов. От вязкости зависят дисперсность пены, игристые свойства вина.

Вина различного состава характеризуются различной вязкостью. С увеличением концентрации этилового спирта вязкость вина повышается, причем с ростом температуры вязкость вин с повышенным содержанием спирта снижается сильнее. В меньшей степени по сравнению со спиртом на повышение вязкости влияет содержание в вине экстрактивных веществ. Однако при равной концентрации спирта красные вина, как более экстрактивные, отличаются более высокой вязкостью, чем белые. Снижение вязкости наблюдается с увеличением концентрации СO₂, абсорбированного вином.

дорожные плиты б у