Игристые и пенистые свойства шампанского

Одним из наиболее характерных свойств шампанских вин, определяющих их тип, является продолжительное выделение мелких пузырьков CO₂ и образование на поверхности вина непрерывно возобновляющегося слоя пены.

Процесс игры шампанского следует рассматривать как определенную стадию кавитационной десорбции CO₂ из вина. Экспериментально установлено качественное отличие игры шампанского от обычного выделения CO₂ из жидкостей, насыщенных углекислым газом. Это отличие выражается в большей равномерности процесса игры и замедленном снижении его скорости во времени (рис. 1).

Рис. 1. Изотермы выделения CO₂: 1 - из газированной воды; 2 - из газированного вина; 3 - из шампанского

Отличительные особенности игристых свойств шампанского обусловлены в основном наличием в нем помимо растворенного углекислого газа более прочно связанных его форм и накоплением поверхностно-активных веществ, увеличивающих устойчивость системы CO₂ - вино.

Изучение кинетики игры шампанского сводится к экспериментальному нахождению для каждого отдельного случая изотерм выделения CO₂ из вина. Эти изотермы, построенные в координатах времени и объема выделяющегося газа, достаточно полно характеризуют процесс игры. Анализ их позволяет получить объективный критерий для сравнительной оценки качества шампанских вин. В результате обработки опытных данных был предложен следующий метод для нахождения показателя игристых свойств шампанского [82]. На полученном опытным путем графике игры шампанского устанавливают характерные точки времени τ₁ и τ₂, соответствующие моментам выделения из шампанского CO₂ в количествах 0,5а и 0,75а, и точку τ_макс, отвечающую времени окончания процесса игры (рис. 2).

Рис. 2. Графический анализ изотермы игры шампанского

По этим величинам вычисляют коэффициент пропорциональности времени в уравнении кинетики процесса игры шампанского - С, который по своему физическому смыслу отражает факторы, способствующие выделению CO₂ из шампанского. Расчет проводят по формуле, полученной из уравнения игры шампанского

Объективный показатель игристых свойств шампанского m выражается следующим образом:

где τ_m - общая продолжительность процесса игры шампанского;

10³ - коэффициент, придающий большую наглядность величине m.

Числовое значение показателя m для шампанского составляет 1,5-2,0 и более; для газированных вин оно не превышает 0,6; для газированной воды 0,1 и менее.

Диаметры пузырьков CO₂ при выделении из вина в процессе игры шампанского в основном находятся в пределах 0,4-0,6 мм и не зависят от содержания связанных форм углекислого газа, а определяются главным образом составом вина. Аналогичная зависимость применима и к линейной скорости движения выделяющихся пузырьков CO₂, которая составляет 7-8 мм/с.

Пенистые свойства являются одним из показателей, характеризующих специфические качества шампанских вин. Эти свойства определяются пеностойкостью, кинетикой процесса пенообразования и степенью дисперсности пены. Были исследованы вопросы, связанные с изучением пенообразующей способности вина [89], и модифицирован динамический метод определения пенообразующей способности различных сред, по которому средний объем пены пропорционален скорости прохождения газа через жидкость

где υ - среднее значение максимального объема пены;

V - объем газа, прошедшего через жидкость за время τ

F - коэффициент пропорциональности, величина постоянная для каждой пенообразующей жидкости, не зависящая от условий опыта.

Показатель пенообразующей способности определяют по формуле.

В связи с тем что углекислый газ в процессе игры шампанского проходит через стадию пены, пока существует на поверхности вина ее слой, изменение скоростей выделения CO₂ может отражать динамику новообразования пены. В этом случае коэффициент пропорциональности времени игры С, характеризующий скорость газовыделения, служит показателем кинетики новообразования пены. Этот коэффициент вычисляют на основании графического анализа кривой игры шампанского. Новообразование пены следует отражать не только кинетикой процесса (коэффициентом С), но и продолжительностью его. Для этого измеряют τ_{макс⋅пены}, т. е. фиксируют время, в течение которого разрушается пена до момента образования открытой поверхности вина примерно на 50% площади зеркала. Исходя из числовых значений коэффициента C и τ_{макс⋅пены}, устанавливают показатель для характеристики пенистых свойств шампанского n, пользуясь формулой

где 10 - коэффициент, придающий большую наглядность получаемым величинам.

Установлено [82], что процесс образования пены на поверхности шампанского проходит три последовательные стадии.

В начальную стадию пена формируется за счет интенсивного, но кратковременного газового потока. В это время образуется основная масса пены, постепенно достигая предельного объема, зависящего от первоначального давления, температуры и состава вина.

Вторая стадия характеризуется стабилизацией слоя пены вследствие установления равновесия между образующимся и разрушающимся ее объемами. Основным условием, характеризующим эту стадию, является соблюдение равенства

где V_п- равновесный объем пены;

V_c - объем CO₂, выделяющийся из вина в единицу времени.

В эту стадию, характерную для шампанского и определяющую его пенистые качества, процесс находится в зависимости от содержания в вине связанного CO₂, поверхностно-активных веществ и от факторов, обусловливающих величину отрывных диаметров пузырьков, число действующих ядер кавитации, скорость роста и всплывания пузырьков и др.

Третья стадия начинается с момента уменьшения объема пены на поверхности шампанского, когда скорость новообразования пены становится меньше скорости ее разрушения и, следователь, условие . Это происходит в период затухания процесса игры в связи со значительным понижением градиента концентрации CO₂. Объем пены на поверхности вина в таком случае уменьшается вплоть до полного ее распада. Для характеристики пенистых свойств шампанских вин практическое значение имеет только вторая стадия. Помимо зрительного эффекта, пенообразование способствует восприятию тончайших оттенков букета и вкуса вина.

Объективная оценка пенистых свойств шампанского может быть произведена по формуле

где n - коэффициент пенистости шампанского - величина, показывающая, какой равновесный объем пены приходится на единицу объема CO₂, выделяющегося в единицу времени из единицы объема вина;

τ_c - период, в течение которого отношение

V_п/V_c для данного шампанского сохраняет постоянную величину.

Необходимо отметить, что пенистые свойства шампанского зависят от общей концентрации CO₂ и связанных ее форм в вине, а также от содержания в нем поверхностно-активных веществ и физико-химических свойств ядер кавитации. Эти факторы обусловливают начальные размеры ячеек пены, ее структуру в равновесном слое и величину отношения V_п/V_c. При оценке пенообразующей способности шампанского предложено [82] учитывать весь комплекс факторов, определяющих естественный режим кавитационного пенообразования, и истинную структуру пены, обусловленную составом и физико-химическими свойствами самого вина, включая содержащиеся в нем ядра кавитации. Для этой цели используют отношение

где n_с - коэффициент кавитационной пенообразующей способности вина;

V - наибольший объем пены, образовавшийся в условиях опыта;

V_m - наибольший объем пены идентичной структуры, который может образоваться в тех же условиях опыта при максимально выраженных пенообразующих свойствах вина, обеспечивающих удержание в пенной фазе всего выделившегося CO₂.

Для определения V разработан метод, основанный на принципе кавитационного вспенивания испытуемого вина в стандартных условиях и измерении объема образовавшейся пены и ее устойчивости.

Изучение кинетики процесса кавитационной десорбции CO₂ из одних и тех же вин, подвергнутых предварительной шампанизации или сатурации, показало, что изотермы процесса выделения углекислого газа из сатурированного вина отличаются от изотерм игры шампанского меньшей постепенностью распределения, более быстрым снижением скорости газовыделения в конце процесса и сравнительно скорым его окончанием. При изучении игристых свойств вина, прошедшего шампанизацию или сатурацию различными способами, были получены данные, согласующиеся с результатами изучения содержания в них связанного CO₂. Таким образом, в этих исследованиях нашло подтверждение основное положение теории шампанизации вина.

Следует отметить, что химический состав вина оказывает существенное влияние на игристые свойства шампанского. Так, шампанское с более высокой концентрацией ионов водорода обладает лучшими игристыми свойствами, что объясняется, очевидно, накоплением в этих условиях большего количества связанного CO₂.

Повышенное содержание коллоидных и других поверхностно-активных веществ также способствует улучшению игристых и пенистых свойств шампанского. Заметное улучшение игристых свойств наблюдается и в присутствии веществ, повышающих вязкость шампанского. Особая роль в этом отношении принадлежит глицерину.

Исследование влияния температуры вторичного брожения на игристые свойства шампанского, проведенное в интервале от 10 до 28°С, показало, что температура оказывает незначительное влияние на формирование этих свойств. Вместе с тем шампанизация вина при более низкой температуре, как правило, обеспечивала некоторое улучшение игристых свойств. Это согласуется с результатами изучения связывания CO₂ в процессе шампанизации, однако в данном случае влияние температуры проявляется больше.

Значительно увеличивается продолжительность игры при понижении температуры готового шампанского, что согласуется с результатами по изучению механизма процесса кавитационной десорбции CO₂ из системы вино - CO₂.

При резких динамических воздействиях на вино в процессе шампанизации заметно ухудшаются его игристые свойства вследствие меньшего накопления связанных форм углекислого газа. Обычные механические влияния, вызываемые обработкой, хранением и транспортировкой шампанского, приводят к разрушению сравнительно небольшой части связанного CO₂, представленного наименее прочными его формами. В связи с этим одним из необходимых условий процесса шампанизации является исключение динамических воздействий, в то время как для готового шампанского данное требование не является столь категорическим.

Сравнительное изучение игристых свойств шампанского, выработанного различными способами, показало, что шампанское, полученное в непрерывном потоке, по своим качествам не уступает бутылочному. В частности, вина, шампанизированные непрерывным способом при рациональном технологическом режиме, отличаются наиболее высокими игристыми и пенистыми свойствами.