tisdag, mars 10, 2009

Champagneteori

Jag submittade ett papper igår; för andra gången, och båda modellerings- och skrivvändorna har varit långa och frustrerande historier. Traditionellt sett firar man väl möjligen när ens papper blivit accepterat, och är man riktigt blasé firar man bara när ens papper kommer in i tidskrifter av kalibern Nature eller Science. Men det struntar jag i - jag firar med en skvätt champagne redan nu. Ja, teoretisk sådan i alla fall.

I varje trekvartslitersbutelj champagne finns drygt 5 liter instängd koldioxid, en restprodukt av jäsning, till största delen upplöst i vätskan. Det motsvarar ungefär nio gram, eller 100 miljoner normalstora bubblor.

Mellan koldioxiden i vätskan och den gasformiga koldioxiden i den lilla luftpelaren i flaskhalsen råder tryckjämvikt, tills korken försvinner (trycket i flaskan är runt 5 bar vid normal avsmakningstemperatur 8-10 °C, vilket är nog för att sprätta iväg en kork i den rätt rejäla hastigheten 50-60 km/h). I omgivningen är trycket mycket lägre, ungefär 1 bar.

När korken poppar ut försvinner övertrycket och därmed tryckjämvikten. Den upplösta koldioxdien som tidigare var i jämvikt befinner sig nu i ett metastabilt tillstånd och behöver ta sig ur vätskan. Därav bubblorna. Förutom att kvillra lite roligt på tungan bidrar kolsyran med att röra om ordentligt i glaset, och slita med sig pyttedroppar av vätska upp i luften ovanför glaset - ett glas bubbligt vin kan därför förväntas ha en starkare arom än vad motsvarande obubbliga vin skulle ha.

Även om det kan se så ut uppstår inte champagnebubblor ur tomma intet - så koldioxidmättad är inte champagnen. Bubbelbildningen kräver preexisterande små luftfickor, och sådana bildas till exempel vid repor, fibrer och småpartiklar på glasväggen (när man ser en fritt svävande liten bubbelkolumn som börjar mitt ute i glaset betyder det att en partikel eller fiber har frigjort sig från glasväggen och gett sig ut i vätskan). "Små" betyder i det här fallet större än en kvarts mikrometer i diameter - och de flesta luftfickor som fyller det kravet finns i något så oglamoröst som damm och handduksludd (det vill säga, ihåliga cellulosafibrer) som sitter på glasets väggar.

Ju varmare champagnen är, desto snabbare bubblar den.

När bubblorna bildas är de väldigt små. Men medan de stiger genom vätskan drar de med sig fler koldioxidmolekyler, och växer - och accelererar. Den slutliga storleken beror alltså delvis på glasets höjd. Andra viktiga faktorer är gravitationen och trycket i omgivningen och mängden koldixoid i champagnen.

Har man kinkiga gäster som tror mer på tumregeln "små bubblor betyder finare champagne"* än sitt eget smaksinne kan det således vara läge att byta från ett högt, smalt glas till ett lågt, brett coupeglas - det påverkar bubbelstorleken vid ytan ungefär lika mycket (med 50%) som att byta serveringsplats från vardagsrummet till Månen eller toppen av Mount Everest. Fast i motsatt riktning. Eller så kan man helt enkelt låta en del av koldioxiden bubbla bort innan man serverar...

Länkar
Kinetics of CO2 Fluxes Outgassing from Champagne Glasses in Tasting Conditions: The Role of Temperature (Liger-Belair et al, 2009, J. Agric. Food Chem. - pren. krävs)
Recent advances in the science of champagne bubbles (Liger-Belair et al, 2008, Chem. Soc. Rev. - pren. krävs)
The Physics and Chemistry behind the Bubbling Properties of Champagne and Sparkling Wines: A State-of-the-Art Review (Liger-Belair, 2005, J. Agric. Food Chem. - pren. krävs)
Uncorked: The Science of Champagne Liger-Belair (bok, 2004 - ur tryck)

*Äldre, mer vällagrad champagne förlorar en del av sin koldioxid med tiden, och har alltså mindre bubblor när den öppnas jämfört med en yngre men annars identisk champagne. Sannolikt kommer tumregeln från någon som märkt att den godare (finare, mer vällagrade, äldre) champagnen hade mindre bubblor...

Korspostat i lätt modifierad form till Lisas och min projektblogg Matmolekyler.

7 kommentarer:

Rikard sa...

Kan man verkligen säga att man har fem liter gas i en trekvarts-flaska? Jag har alltid fascinerats av hur många områden det är som anser att det är kutym att anta att NTP (eller annat) är förutsatt och sedan ange massa i enheten volym =)

Grattis till submittandet föresten. =)

Harald Cederlund sa...

Gratulerar till inskickandet då (även om det ju som sagt inte riktigt är kutym att göra det - ta i trä...)!

Och jag tackar för den intressanta genomgången - nu kan jag (ytterligare) förpesta varje glamorös tillställning genom att försynt påpeka att bubblorna härstammar från damm och handuksludd :)

Kan du för övrigt bekräfta eller avfärda den cirkulerande uppgiften om att den vanligaste typen av ögonskada i Frankrike kommer från missriktade champagnekorkar?

Malin Sandström sa...

Rikard: nu är det inte jag som räknat, utan Liger-Belair. Du får väl se det som en första ordningens approximation (jag tror det är beräknat för 9 gram och någon "typisk" temperatur, fyllnadsgrad och tryck)... :)

Harald: varsågod - hoppas tillställningarna blir trevliga även i fortsättningen, då... ;-) om värdfolket skulle ta illa vid sig kan du ju nämna att det även gäller glas i (förmodat väldigt rena) laboratorieförhållanden.

Jag har tidigare försökt hitta uppgifter om korkrelaterade ögonskador, utan att lyckas. Kan ju hända att det enbart är publicerat på franska, men i övrigt har jag inte sett nåt. Så jag vet inte.

mjn sa...

Grattis till submittandet och till en intressant artikel.

Jag tyckte att det var intressant att läsa att trots det vigorösa bubblandet försvinner ändå 80% av koldioxiden genom diffussion.

Därtill fick jag helt plötsligt lust att testa det där med bubbelnukleation. Vi har ju ett renrum här i huset, så det borde ju gå att se skillnad mellan nukleationsrate utanför och inne i renrummet. Särskilt som det stod att "It was clearly shown that most nucleation sites are located inside hollow and roughly cylindrical cellulose fibers that fell out of the air or remained from the dry-wiping process."

I ett renrum finns få partiklar i luften, och genom att tvätta sin bägare ordentligt och torka med filtrerad kväve borde man kunna se en skillnad. Något att fundera över...

Malin Sandström sa...

mjn: tack!

Jag tyckte att det var intressant att läsa att trots det vigorösa bubblandet försvinner ändå 80% av koldioxiden genom diffussion.
Huh. Ja, faktiskt. Det var en uppgift jag missade att ta med - intressant nog tar de bara upp det i den tidigaste av de tre artiklarna; undrar om de tyckte det var för oglamoröst?

olof lindberg sa...

Jag funderar på om du glömde dricka dig full mitt i allt funderande?
Nu är jag rädd att bli sittande med ögonen på buteljen istället för i någon skön dams fuktiga blick nästa gång.
Från en nörd till en annan. Jag gillar din blogg.

Malin Sandström sa...

olof: en halv halvflaska, som var vad jag drack i kombinerat firande och research inför posten, blir man inte så uppkäftig av. Men det är klart att jag inte glömde bort det praktiska momentet ;-)

Och tack! (det vore för övrigt inte alls särskilt kul att blogga nördigheter utan nördar i läse- och kommentarskretsen)