Глава II. Теоретические основы шампанизации вина

Идея непрерывной шампанизации вина, выдвинутая Г. Г. Агабальянцем [8], в настоящее время получила глубокое теоретическое обоснование и широкое практическое применение в винодельческой промышленности. Успешное внедрение способа шампанизации вина в непрерывном потоке и связанная с этим коренная техническая перестройка шампанского производства, сопровождавшаяся ломкой вековых традиций, выдвинули ряд проблем по физике и физико-химии игристых вин.

В этой наименее разработанной области энологии систематические исследования по существу полностью отсутствовали. В некоторых чисто эмпирических работах, относящихся к концу прошлого столетия, предпринимались попытки выяснения лишь отдельных частных вопросов, связанных главным образом с расчетом концентрации сахара в тиражной смеси и контролем избыточного давления углекислого газа в бутылках в процессе вторичного брожения. Так, еще в 1836 г. Франсуа предложил простой метод определения дозировок сахара для бутылочной шампанизации с помощью специального ареометра, который вскоре был оставлен как неудовлетворительный по своей точности. В 1858 г. Момене обратил внимание на необходимость при расчете сахаристости тиражной смеси учитывать способность вина поглощать определенные количества углекислого газа и предложил методику для ее характеристики. В дальнейшем была показана ошибочность положения Момене о прямолинейной зависимости между концентрацией этилового спирта в водном растворе и коэффициентом абсорбции CO₂ [60]. Позднее Робине (в 1881 г.) и Саллерон (в 1886 г.) разработали более точный метод расчета сахаристости тиражной смеси, применявшийся в практике виноделия Франции и других стран. Работы французских, а также советских энологов во главе с А. М. Фроловым-Багреевым обусловили научно обоснованную технологию производства шампанского бутылочным, а потом и периодическим резервуарным способом. Однако эти работы не могли обеспечить в полной мере правильного решения многочисленных вопросов, возникших в связи с разработкой, промышленным освоением и дальнейшим совершенствованием непрерывного способа производства шампанского.

Начало систематическим исследованиям в области физико-химии игристых вин было положено Г. Г. Агабальянцем, выдвинувшим в 1939 г. оригинальную теорию процесса шампанизации, объяснившую причины своеобразного состояния CO₂ в игристых винах в отличие от вин газированных [6]. Сущность этой теории сводится к следующему.

Шампанизация вина - есть биохимический процесс вторичного брожения вина в герметически закрытых сосудах, в течение которого происходит насыщение вина образующимся углекислым газом. При этом вино насыщается CO₂ за счет растворения (абсорбции) углекислого газа и обогащается химическими и физико-химическими соединениями CO₂ с другими составными частями вина.

Таким образом, в процессе вторичного брожения вино превращается из однофазной жидкой системы в двухфазную систему вино - CO₂ и приобретает игристые и пенистые свойства, характерные для шампанского. При этом часть двуокиси углерода взаимодействует с компонентами вина и в шампанском накапливается так называемая связанная углекислота RCO₂. Связываться углекислота может в результате биохимических реакций и физико-химического взаимодействия CO₂ с некоторыми составными частями вина.

Образование и накопление RCO₂ в шампанском зависит от химического состава вина, физических факторов и технологического режима вторичного брожения. Установлено [82], что игристые вина, полученные в результате вторичного брожения, содержат углекислоту, не участвующую в подвижном равновесии CO_2газCO_{2 раствор}. В шипучих (газированных) винах такая углекислота или отсутствует, или находится в незначительном количестве. При насыщении и пересыщении вина баллонным углекислым газом путем сатурации наблюдается физический процесс растворения газа в жидкости, не сопровождающийся более прочным связыванием углекислоты. В этом случае равновесная ее концентрация количественно согласуется с законом Генри, если вводятся соответствующие поправки на давление. После выдержки газированных вин более 3 мес в них наблюдается образование некоторого количества связанных форм углекислоты.

По данным Г. Г. Агабальянца, при вторичном брожении, проходящем под давлением, в шампанском образуется три формы углекислоты: газообразная, растворенная и связанная, которые находятся в следующем подвижном равновесии:

CO_2газCO_{2 раствор}←RCO₂.

Обратимость реакции в правой части уравнения не имеет практического значения вследствие слабой активности угольной кислоты, и образование вновь связанных форм CO₂ затруднительно. Связанная углекислота RCO₂ в замкнутой системе вино - CO₂ не разрушается и не влияет на равновесное давление.

Для формирования типичных качеств шампанского имеют значение только относительно непрочные формы RCO₂, которые способны разрушаться после снижения давления до барометрического. При разрушении таких форм RCO₂ углекислый газ медленно освобождается, переходит в растворенное состояние и затем постепенно выделяется из шампанского в виде мелких пузырьков, улучшая его игристые и пенистые свойства [82]. Поэтому в процессе шампанизации обеспечивают условия, благоприятствующие накоплению в вине RCO₂.

Таким образом, высокие "шампанские" качества игристых вин, характеризующиеся показателями игристых и пенистых свойств, зависят в основном не от абсорбированного углекислого газа, а от количества связанных форм CO₂, обусловливающих более продолжительную игру шампанского вследствие медленного распада их при вскрытии бутылки.

Образование различных соединений CO₂ с другими элементами вина происходит в процессе вторичного брожения под избыточным давлением вследствие биокаталитических реакций. Роль биокатализаторов выполняют дрожжи.

К связанной углекислоте могут быть отнесены нестойкие эфиры угольной и пироугольной кислот, образующиеся в процессе вторичного брожения [6].

Наибольшее значение как возможному компоненту RCO₂ шампанского придают диэтиловому эфиру пироугольной кислоты ДПК. При понижении углекислотного давления до барометрического гидролиз этого соединения идет медленно и сопровождается постепенным выделением углекислого газа.

В процессе вторичного брожения, помимо растворения углекислого газа в вине и накопления его нестойких химических соединений, происходит также физико-химическое взаимодействие CO₂ с компонентами вина. Углекислота адсорбируется коллоидами вина и взвешенными в нем частицами. Лучше связывают углекислоту вещества, приобретающие в вине положительный заряд (белковые вещества, танаты). Обогащение вина в процессе шампанизации и последующей выдержки на дрожжах продуктами автолиза дрожжей, имеющими белковую природу, способствует связыванию углекислоты [81].

Определенная часть углекислоты шампанского находится в метастабильном состоянии в виде зародышей газообразной фазы. Поверхностно-активные вещества стабилизуют зародыши, задерживают развитие газообразной фазы и уменьшают скорость десорбции CO₂. Поэтому выделение углекислоты из шампанского существенно замедляется в присутствии поверхностно-активных веществ, накапливающихся в результате брожения и автолиза дрожжей. Эти вещества образуют на границе фаз адсорбционные защитные слои, которые задерживают массопередачу CO₂ из вина в газовые пузырьки и препятствуют их слиянию (коалесценции). В результате уменьшаются размеры пузырьков и скорость их выделения из шампанского [111, 79].

Основные положения этой теории были экспериментально подтверждены исследованиями и послужили базой для дальнейшего более углубленного изучения физико-химических свойств шампанского и создания уточненных методов контроля его производства [82]. Исследования проводились с целью разработки физико-химических основ технологии игристых вин и исходили из единой научной концепции, согласно которой шампанское рассматривалось как система вино - CO₂, характеризующаяся своеобразными условиями фазового равновесия последней.