فقاعات الشمبانيا: العلم |  اكتشف مجلة

في معمل في قلب بلد النبيذ الفرنسي ، قامت مجموعة من الباحثين بوضع كاميرا فائقة السرعة بعناية. مثل العديد من العلماء الجيدين ، فهم مكرسون لممارسة كشف أسرار الكون ، سعياً منهم لوصف العالم المادي بلغة الرياضيات والفيزياء والكيمياء. الهدف من دراستهم: الفقاعات في الشمبانيا.

الفيزيائي الكيميائي جيرار ليجر بيلير ، رئيس المجموعة المكونة من ثمانية أعضاء “فوارة وشمبانيا“فريق في جامعة ريمس Champagne-Ardenne ، ربما يعرف الكثير عن فقاعات الشمبانيا أكثر من أي شخص آخر على هذا الكوكب. بدءًا من أطروحة الدكتوراه الخاصة به في عام 2001 ، ركز Liger-Belair على الفوران الفوار داخل وفوق الزجاج. لقد كتب أكثر من 100 ورقة فنية حول هذا الموضوع ، بما في ذلك عام 2021 الغوص العميق في الشمبانيا والنبيذ الفوار في ال المراجعة السنوية للكيمياء التحليلية وكتاب شعبي (Uncorked: علم الشمبانيا).

تتذكر Liger-Belair “عندما كنت طفلاً ، كنت مفتونًا بنفخ فقاعات الصابون ومشاهدتها”. استمر هذا السحر ، إلى جانب مجموعة من الأعمال الأكثر عملية: هناك الكثير من الأسباب الوجيهة للاهتمام بالفقاعات ، والتي تمتد إلى ما هو أبعد من ملذات النبيذ الفوار. ساعد Liger-Belair في إظهار الهباء الجوي الذي يتم طرحه في السماء فقاعات انفجار صغيرة في رذاذ البحر، مما يؤثر على دور المحيط في تكوين السحب وتغير المناخ. حتى أنه ساعد في تحديد أن البعض غامض يمكن أن تكون البقع المضيئة في عمليات المسح الراداري لقمر زحل تيتان عبارة عن فقاعات نيتروجين بحجم السنتيمتر ظهرت على سطح البحار القطبية.

لكن كان من دواعي سرور Liger-Belair أن يركز السنوات العشرين الأخيرة من عمله على فقاعات في الشمبانيا وغيرها مشروبات غازية، بما في ذلك الكولا و بيرة. يبحث مختبره في جميع العوامل التي تؤثر على الفقاعات ، من نوع الفلين إلى مكونات النبيذ إلى كيفية سكب المشروب. إنهم يستفسرون عن كيفية تأثير فقاعات ثاني أكسيد الكربون هذه على الذوق ، بما في ذلك حجم وعدد الفقاعات والمركبات العطرية التي تنطلق في الهواء فوق الزجاج.

في سعيهم للحصول على إجابات ، لجأوا إلى كروماتوغرافيا الغاز وتقنيات تحليلية أخرى – وعلى طول الطريق ، التقطوا بعض الصور المذهلة. قام آخرون أيضًا من جميع أنحاء العالم بتحويل أنظارهم إلى الفقاعات ، حتى أنهم اخترعوا روبوتات لإنتاج صب متناسق والتركيز على سيكولوجية كيف نستمتع بالفوران.

يهدف الباحث في مجال الشمبانيا ، جيرارد ليجر-بيلير ، إلى وضع كاميرا عالية السرعة على كوب لالتقاط الفقاعات أثناء نموها وظهورها. (مصدر الصورة: France 24 / Knowable Magazine) المصدر: فرانس 24

الشمبانيا من العنب إلى الزجاج

كثيرا ما يقال أن دوم بيير بيريجنون ، راهب تم تعيينه كرئيس قبو لدير في شامبين بفرنسا ، شرب أول نبيذ فوار عرضيًا وصرخ: “أنا أشرب النجوم!” اتضح أن هذا ربما يكون خيالًا. من المحتمل أن يأتي أول ماسة من دير فرنسي مختلف ، وجاءت الورقة العلمية الأولى حول هذه المسألة من الإنجليزي كريستوفر ميريت ، الذي قدم الفكرة إلى الجمعية الملكية الجديدة في لندن عام 1662 ، قبل سنوات من تولي بيريجنون منصبه.

تتضمن الطريقة التقليدية لإنتاج الشمبانيا التخمير الأول للعنب لإنتاج نبيذ أساسي ، يُضاف إليه سكر القصب أو البنجر والخميرة ويُسمح له بالتخمير مرة ثانية. ثم يظل النبيذ المخمر مرتين لمدة 15 شهرًا على الأقل (أحيانًا عقود) حتى تتمكن خلايا الخميرة الميتة الآن من تعديل نكهة النبيذ. تتم إزالة هذه الخميرة الميتة عن طريق تجميدها في سدادة في عنق الزجاجة وإخراج الكتلة المجمدة ، مما يؤدي إلى فقدان بعض الغاز من المشروب على طول الطريق.

يُعاد تصنيع النبيذ ، أحيانًا باستخدام سكريات إضافية ، ويتم إنشاء توازن جديد بين الفضاء الجوي والسائل في الزجاجة الذي يحدد الكمية النهائية لثاني أكسيد الكربون المذاب. (هناك معادلات لوصف محتوى الغاز في كل مرحلة ، لأولئك الذين لديهم فضول لمعرفة الرياضيات.)

وجد العلماء أن الفلين الجيد – المصنوع من جزيئات صغيرة مع الكثير من المواد اللاصقة – سيحتفظ بالغاز في زجاجة لمدة 70 عامًا على الأقل. (الائتمان: جيرار ليجر بيليرارد / مجلة المعرفة)

يعتمد مذاق المنتج النهائي كثيرًا ، بالطبع ، على مكونات البداية. يقول كيني مكماهون ، عالم الغذاء الذي درس النبيذ الفوار في جامعة ولاية واشنطن قبل أن يبدأ مصنع النبيذ الخاص به: “العنب أساس جودة النبيذ”. يعتمد الكثير أيضًا على كمية السكر المضافة في المرحلة النهائية. يقول مكماهون: في العشرينات من القرن الماضي ، كانت الشمبانيا التي تم تقديمها في الولايات المتحدة لذيذة حقًا. تغيرت الأذواق الحديثة ، وتختلف من بلد إلى آخر.

لكن الفقاعات مهمة للغاية أيضًا: البروتينات الموجودة في النبيذ ، بما في ذلك تلك الموجودة في خلايا الخميرة الميتة المنفجرة ، تعمل على تثبيت الفقاعات الأصغر التي تصنع رغوة “الموس” المرغوبة في الجزء العلوي من كأس الشمبانيا وفرقعة أكثر حدة في الفم. وفقًا لـ Sigfredo Fuentes من جامعة ملبورن ، فإن معظم انطباع أحد الهواة عن النبيذ الفوار يأتي من التقييم اللاواعي لـ فقاعات.

يقول فوينتيس ، الذي يبحث في الزراعة الرقمية وعلوم الأغذية والنبيذ: “إنك في الأساس تحب أو لا تحب الشمبانيا أو النبيذ الفوار من خلال رد الفعل الأول ، والذي يكون مرئيًا”. لقد وجد أن هذا التأثير قوي جدًا سيقيم الناس نبيذًا ثابتًا رخيصًا للغاية تم صنعه شمبانياً عن طريق نسفها بالموجات الصوتية قبل صبها مباشرة. كان الناس على استعداد لدفع المزيد مقابل النبيذ الفقاعي صوتيًا. ويضحك قائلاً: “لقد ذهب ثمن النبيذ السيئ حقًا إلى 50 دولارًا”.

تعتبر الرغوة الموجودة في الجزء العلوي من كأس الشمبانيا أمرًا بالغ الأهمية لاستمتاع الشارب ؛ ومع ذلك ، فإن الكثير من ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يؤدي إلى تهيج الأنف. (الائتمان: جيرار ليجر بيليرارد / مجلة المعرفة)

عادة ، يجب أن تحتوي الزجاجة على ما لا يقل عن 1.2 جرام من ثاني أكسيد الكربون لكل لتر من السائل لمنحها التألق المطلوب والعض من حمض الكربونيك. ولكن هناك شيء مثل الكثير: أكثر من 35.5 في المائة من ثاني أكسيد الكربون في الهواء داخل الكوب سوف يهيج أنف الشارب بإحساس وخز مزعج. تكون احتمالية حدوث تهيج أكبر في الفلوت ، حيث يكون تركيز ثاني أكسيد الكربون فوق السائل تقريبًا ضعف تركيزه في سيارة كوبيه أعرض من الطراز الفرنسي ، وأقل إذا تم سكبه من زجاجة مبردة عن تلك الفاترة.

وجد فريق Liger-Belair أن الفلين الجيد (المكون من جزيئات صغيرة ملتصقة مع الكثير من المواد اللاصقة) سيحتفظ بالغاز في زجاجة لمدة 70 عامًا على الأقل ؛ بعد ذلك ، سيكون المشروب مسطحًا بشكل مخيب للآمال. كان هذا هو المصير الذي حلت به زجاجات الشمبانيا التي عثر عليها في حطام سفينة عام 2010 بعد 170 عامًا تحت الماء.

تلقى Liger-Belair وزميلته Clara Cilindre بضعة ملليلترات ثمينة من هذا الإكسير لدراستها. ال النبيذ له بعض الخصائص المثيرة للاهتمامأفادوا وزملاؤهم في عام 2015 ، بما في ذلك نسبة عالية بشكل غير عادي من الحديد والنحاس (ربما من المسامير في البراميل المستخدمة لتعتيق النبيذ ، أو حتى من المبيدات الحشرية على العنب). كان لديهم أيضًا الكثير من السكر ، والقليل من الكحول بشكل مدهش ، ربما بسبب التخمر في أواخر العام في درجات حرارة أقل من المعتاد. في حين أن Liger-Belair و Cilindre للأسف لم تتح لهما الفرصة لاحتساء عيناتهم ، وصفها آخرون ممن تذوقوا طعمها باستخدام مصطلحات مثل “الشعر المبلل” و “الجبني”.

احتوت زجاجات الشمبانيا التي يبلغ عمرها 170 عامًا والتي تم إنقاذها من حطام سفينة على مشروب مسطح بشكل مخيب للآمال وطعمه “جبني”. (الائتمان: Iles Aland / Shutterstock)

لزجاجة فوران أكثر شيوعًا ، حتى طريقة السكب لها تأثير على الفقاعات. إذا تم سكب 100 مليلتر (حوالي 3.4 أوقية سائلة) من الشمبانيا مباشرة في الفلوت العمودي ، يحسب Liger-Belair أن الزجاج سوف يستضيف حوالي مليون فقاعة. لكن “صب الجعة” اللطيف أسفل جانب الكأس سيعزز ذلك بعشرات الآلاف. ويضيف أن هناك “خسائر فادحة في ثاني أكسيد الكربون المذاب إذا تم القيام به بشكل غير صحيح”. يمكن أن تساعد البقع الخشنة داخل الزجاج أيضًا في تكوين نواة الفقاعات ؛ بعض صانعي الزجاج يحفرون الأشكال داخل الزجاج للمساعدة في هذه العملية على طول. ولتجنب إدخال المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تنفجر الفقاعات ، يذهب بعض الناس إلى أقصى حد لغسل أكوابهم بدون صابون ، كما يقول مكماهون.

اختبار طعم الشمبانيا

يقول ليجر بيلير إن كل العلوم لها “آثار مباشرة على أفضل السبل لتقديم وتذوق الشمبانيا”. ماكماهون ، أيضًا ، واثق من أن الصناعة قامت بتعديل البروتوكولات لتتوافق مع النتائج العلمية ، على الرغم من أنه لا يستطيع الإشارة إلى أي مصنع نبيذ معين قام بذلك. هناك العديد من الأقسام الجامعية التي تركز على النبيذ ، وهناك سبب لذلك ، كما يقول – يتمثل عملهم في إيجاد تطبيق مثمر ومفيد ماليًا. يقول فوينتيس إنه يعلم أن بعض صانعي النبيذ الفوار (على الرغم من أنه لم يسمهم) يضيفون بروتينات البيض إلى نبيذهم لصنع رغوة صغيرة يمكن أن تستمر لمدة تصل إلى ساعة.

يسعى فوينتيس إلى تحقيق زاوية أخرى للتطبيق التجاري: فقد أنشأ فريقه FIZZeyeRobot – وهو جهاز آلي بسيط (تم صنع النموذج الأولي من طوب Lego) الذي يقوم بعملية صب متسقة ، ويستخدم كاميرا لقياس حجم وعمر الرغوة أعلى السطح. الزجاج ، ويحتوي على مستشعرات أكسيد المعادن لاكتشاف مستويات ثاني أكسيد الكربون والكحول والميثان والمزيد في الهواء فوق الزجاج. الفريق يستخدم البرمجيات القائمة على الذكاء الاصطناعي لاستخدام هذه العوامل للتنبؤ بالمركبات العطرية في المشروب نفسه ، والأهم من ذلك ، التذوق. (الكثير من هذا يتم البحث على البيرة، وهو أرخص وأسرع في صنعه ، ولكنه ينطبق أيضًا على النبيذ الفوار.)

يقول فوينتيس: “يمكننا توقع القبول من قبل مستهلكين مختلفين ، إذا كانوا سيحبون ذلك أم لا ، ولماذا سيرغبون في ذلك”. يعتمد هذا التوقع على مجموعات البيانات الخاصة بالفريق الخاصة بتفضيلات المتذوقين المبلغ عنها ، إلى جانب القياسات الحيوية بما في ذلك درجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب وتعبيرات الوجه. يقول إن إحدى طرق استخدام هذه المعلومات هي تحديد الوقت الأمثل لأي نبيذ فوار للجلوس مع الخميرة الميتة ، من أجل تحقيق أقصى قدر من المتعة. ويتوقع أن يكون النظام متاحًا تجاريًا في وقت ما في عام 2022.

بالطبع ، تختلف الأذواق البشرية – ويمكن خداعها. أظهرت العديد من الدراسات أن تجربة تذوق النبيذ تتأثر بشدة التوقعات النفسية يحددها مظهر النبيذ أو الإعداد، بدءًا من الشركة التي يحتفظ بها المرء بإضاءة الغرفة والموسيقى. ومع ذلك ، فقد شكلت Liger-Belair ، من خلال عقود من الخبرة ، تفضيلًا شخصيًا للشمبانيا القديمة (التي تميل إلى احتواء كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون) ، ويتم سكبها بلطف للحفاظ على أكبر عدد ممكن من الفقاعات ، عند درجة حرارة قريبة من 12 درجة مئوية (54 درجة فهرنهايت). ) ، في زجاج كبير على شكل خزامى (يستخدم بشكل تقليدي للنبيذ الأبيض) مع فراغ كبير.

يقول: “منذ أن أصبحت عالِمًا ، أخبرني الكثير من الناس أنني حصلت على أفضل وظيفة في جميع الفيزياء ، منذ أن بنيت مسيرتي المهنية حول الفقاعات وأعمل في مختبر مليء بالشمبانيا من الدرجة الأولى ،” . “أنا أميل إلى الموافقة.” لكن سعادته المهنية الحقيقية ، يضيف ، “تأتي من حقيقة أنه لا يزال لدي نفس الانبهار الطفولي بالفقاعات كما كنت أفعل عندما كنت طفلاً.” هذا الحب للفقاعات لم ينفجر بعد.

نيكولا جونز هو مراسل علمي مستقل ومحرر مقره في بيمبرتون ، كولومبيا البريطانية.

ظهر هذا المقال في الأصل بتنسيق مجلة معروفة، مسعى صحفي مستقل من المراجعات السنوية.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.