วิทยาศาสตร์เบื้องหลังฟองแชมเปญ

ในขณะที่คุณเปิดขวดและยกแก้วของคุณ ให้ใช้เวลาดื่มด่ำกับฟิสิกส์และเคมีไปพร้อมกับปีใหม่

ในห้องทดลองใจกลางแหล่งผลิตไวน์ของฝรั่งเศส กลุ่มนักวิจัยจะวางตำแหน่งกล้องความเร็วสูงพิเศษอย่างระมัดระวัง เช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์ที่ดีหลายคน พวกเขาทุ่มเทให้กับการไขความลับของจักรวาล โดยพยายามอธิบายโลกของวัตถุด้วยภาษาของคณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ และเคมี วัตถุประสงค์ของการศึกษา: ฟองสบู่ในแชมเปญ

นักฟิสิกส์เคมี Gérard Liger-Belair หัวหน้าทีม ” Effervescence & Champagne ” แปดสมาชิกที่ University of Reims Champagne-Ardenne อาจรู้เรื่องฟองแชมเปญมากกว่าใครๆ ในโลก เริ่มต้นด้วยวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขาในปี 2544 Liger-Belair ได้มุ่งเน้นไปที่ฟองฟู่ภายในและเหนือแก้ว เขาได้เขียนบทความทางเทคนิคมากกว่า 100 ฉบับในหัวข้อนี้ รวมถึงการดำน้ำลึกเกี่ยวกับแชมเปญและสปาร์กลิงไวน์ในปี 2021 ในการทบทวนเคมีเชิงวิเคราะห์ประจำปีและหนังสือยอดนิยม ( Uncorked: The Science of Champagne )

Liger-Belair เล่าว่า “ตอนที่ฉันยังเป็นเด็ก ฉันถูกลมพัดและดูฟองสบู่จนทึ่ง ความหลงใหลดังกล่าวยังคงมีอยู่ควบคู่ไปกับงานที่เป็นประโยชน์มากมาย: มีเหตุผลดีๆ มากมายที่คุณควรสนใจฟองสบู่ นอกเหนือไปจากความสุขของสปาร์กลิ้งไวน์ Liger-Belair ได้ช่วยแสดงให้เห็นว่าละอองลอยชนิดใดถูกโยนขึ้นไปบนท้องฟ้าด้วยฟองอากาศเล็กๆ ที่แตกกระจายในละอองน้ำทะเลซึ่งส่งผลต่อบทบาทของมหาสมุทรในการก่อตัวของเมฆและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เขายังช่วยระบุด้วยว่าจุดสว่างลึกลับบางจุดในการสแกนเรดาร์ของไททันดวงจันทร์ของดาวเสาร์อาจเป็นฟองไนโตรเจนขนาดเซนติเมตรที่โผล่ขึ้นมาที่พื้นผิวของทะเลขั้วโลก

แต่ Liger-Belair มีความยินดีเป็นอย่างยิ่งที่ได้จดจ่ออยู่กับงาน 20 ปีที่ผ่านมาเกี่ยวกับฟองสบู่ในแชมเปญและเครื่องดื่มที่มีฟอง อื่น ๆ รวมถึงโค ล่าและเบียร์ ห้องทดลองของเขาตรวจสอบปัจจัยทั้งหมดที่ส่งผลต่อฟองสบู่ ตั้งแต่ประเภทของจุกไปจนถึงส่วนผสมของไวน์ ไปจนถึงวิธีการรินเครื่องดื่ม พวกเขาสอบสวนว่าฟองคาร์บอนไดออกไซด์เหล่านี้ส่งผลต่อรสชาติอย่างไร รวมถึงขนาดและจำนวนฟอง และสารประกอบอะโรมาติกที่พุ่งขึ้นไปในอากาศเหนือแก้ว

ในการแสวงหาคำตอบ พวกเขาหันไปใช้แก๊สโครมาโตกราฟีและเทคนิคการวิเคราะห์อื่นๆ และระหว่างทางก็ได้ถ่ายภาพที่น่าประทับใจ คนอื่นๆ ทั่วโลกต่างหันมามองที่ฟองสบู่ แม้กระทั่งการประดิษฐ์หุ่นยนต์เพื่อผลิตฟองสบู่อย่างสม่ำเสมอและมุ่งเน้นไปที่จิตวิทยาว่าเราสนุกกับฟองสบู่อย่างไร

แชมเปญจากองุ่นสู่แก้ว

มักกล่าวกันว่า Dom Pierre Pérignon พระที่ได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าห้องใต้ดินของวัดในแชมเปญ ประเทศฝรั่งเศส ดื่มสปาร์กลิงไวน์โดยไม่ได้ตั้งใจเป็นครั้งแรกและอุทานว่า “ฉันกำลังดื่มดวงดาว!” ปรากฎว่าน่าจะเป็นนิยาย ดอกไม้เพลิงแรกสุดน่าจะมาจากวัดอื่นในฝรั่งเศส และบทความทางวิทยาศาสตร์ฉบับแรกเกี่ยวกับเรื่องนี้มาจากคริสโตเฟอร์ แมร์เรต์ ชาวอังกฤษ ผู้นำเสนอแนวคิดนี้ต่อราชสมาคมแห่งลอนดอนที่เพิ่งสร้างเสร็จใหม่ในปี 1662 เมื่อหลายปีก่อน Perignon จะได้รับตำแหน่ง

วิธีการผลิตแชมเปญแบบดั้งเดิมนั้นเกี่ยวข้องกับการหมักองุ่นครั้งแรกเพื่อผลิตไวน์พื้นฐาน ซึ่งเสริมด้วยน้ำตาลอ้อยหรือบีทและยีสต์ และปล่อยให้หมักเป็นครั้งที่สอง จากนั้นไวน์ที่ผ่านการหมักสองครั้งจะหมักไว้อย่างน้อย 15 เดือน (บางครั้งหลายสิบปี) เพื่อให้เซลล์ยีสต์ที่ตายไปแล้วสามารถปรับเปลี่ยนรสชาติของไวน์ได้ ยีสต์ที่ตายแล้วนั้นจะถูกลบออกโดยการแช่แข็งลงในปลั๊กที่คอขวดและดึงมวลที่แช่แข็งออกมา โดยสูญเสียก๊าซบางส่วนจากเครื่องดื่มไปตลอดทาง

ไวน์ถูก recorked บางครั้งมีน้ำตาลเพิ่มเติมและมีการสร้างสมดุลใหม่ระหว่างช่องว่างอากาศและของเหลวในขวดที่กำหนดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในขั้นสุดท้าย (มีสมการอธิบายปริมาณก๊าซในแต่ละขั้นตอน สำหรับผู้ที่อยากรู้คณิตศาสตร์)

รสชาติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายนั้นขึ้นอยู่กับส่วนผสมเริ่มต้นเป็นอย่างมาก “องุ่นคือแก่นของคุณภาพของไวน์” เคนนี แมคมาฮอน นักวิทยาศาสตร์ด้านอาหารซึ่งศึกษาเรื่องสปาร์คกลิ้งไวน์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตันกล่าวก่อนจะเริ่มโรงกลั่นไวน์ของตัวเอง มากยังขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำตาลที่เติมในขั้นตอนสุดท้าย ในวัยยี่สิบคำราม แชมเปญที่เปิดตัวในสหรัฐอเมริกานั้นหวานมาก McMahon กล่าว; รสนิยมสมัยใหม่เปลี่ยนไปและแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ

แต่ฟองอากาศก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นกัน: โปรตีนในไวน์ รวมถึงโปรตีนจากเซลล์ยีสต์ที่ตายระเบิด ทำให้เกิดความเสถียรของฟองอากาศขนาดเล็กที่ทำให้ฟอง “มูส” ที่ต้องการอยู่ที่ด้านบนของแก้วแชมเปญและป๊อปที่แหลมกว่าในปาก จากข้อมูลของ Sigfredo Fuentes แห่งมหาวิทยาลัยเมลเบิร์น ความประทับใจของมือสมัครเล่นส่วนใหญ่ที่มีต่อไวน์อัดลมมาจากการประเมินฟองสบู่ โดยไม่รู้ ตัว

“โดยพื้นฐานแล้วคุณชอบหรือไม่ชอบแชมเปญหรือสปาร์กลิงไวน์จากปฏิกิริยาแรกซึ่งเป็นภาพ” Fuentes ผู้วิจัยด้านการเกษตรดิจิทัล อาหารและไวน์กล่าว เขาพบว่าเอฟเฟกต์นี้ทรงพลังมากจนผู้คนจะให้คะแนนไวน์ที่ยังคงราคาถูกซึ่งถูกทำให้เป็นฟองโดยการเป่าด้วยคลื่นเสียงก่อนเทลงไป ผู้คนก็เต็มใจที่จะจ่ายมากขึ้นสำหรับไวน์ที่มีฟองสบู่ “สำหรับไวน์ที่แย่มาก ถึง 50 เหรียญ” เขาหัวเราะ

โดยทั่วไปแล้ว ขวดจะต้องมีคาร์บอนไดออกไซด์อย่างน้อย 1.2 กรัมต่อของเหลวหนึ่งลิตรเพื่อให้เกิดประกายไฟและกัดจากกรดคาร์บอนิกตามต้องการ แต่มีบางอย่างที่มากเกินไป: CO2 มากกว่า 35.5 เปอร์เซ็นต์ในอากาศภายในแก้วจะทำให้จมูกของผู้ดื่มระคายเคืองด้วยความรู้สึกเสียวซ่าอันไม่พึงประสงค์ โอกาสที่จะเกิดการระคายเคืองมีมากขึ้นในขลุ่ย โดยที่ความเข้มข้นของ CO2 เหนือของเหลวนั้นเกือบสองเท่าของรถคูเป้สไตล์ฝรั่งเศสที่กว้างกว่า และต่ำกว่าถ้าเทจากขวดที่แช่เย็นมากกว่าขวดอุ่น

ทีมงานของ Liger-Belair พบว่าจุกที่ดี (ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่ติดอยู่กับกาวจำนวนมาก) จะเก็บก๊าซไว้ในขวดเป็นเวลาอย่างน้อย 70 ปี; หลังจากนั้นเครื่องดื่มจะแบนอย่างน่าผิดหวัง นั่นคือชะตากรรมที่เกิดขึ้นกับขวดแชมเปญที่พบในเรืออับปางในปี 2010 หลังจากอยู่ใต้น้ำ 170 ปี

Liger-Belair และเพื่อนร่วมงาน Clara Cilindre ได้รับยาอายุวัฒนะอันล้ำค่าเพียงไม่กี่มิลลิลิตรเพื่อศึกษา ไวน์มีคุณสมบัติที่น่าสนใจบางอย่างพวกเขาและเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2015 ซึ่งรวมถึงเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กและทองแดงที่สูงผิดปกติ (อาจมาจากตะปูในถังที่ใช้บ่มไวน์ หรือแม้แต่จากยาฆ่าแมลงบนองุ่น) พวกเขายังมีน้ำตาลจำนวนมากและมีแอลกอฮอล์เพียงเล็กน้อยอย่างน่าประหลาดใจ อาจเป็นเพราะการหมักในช่วงปลายปีที่เย็นกว่าอุณหภูมิปกติ ในขณะที่ Liger-Belair และ Cilindre เสียใจที่ไม่มีโอกาสได้จิบตัวอย่าง แต่คนอื่นๆ ที่ลองชิมก็บรรยายโดยใช้คำต่างๆ เช่น “ผมเปียก” และ “วิเศษ”

สำหรับขวดฟองทั่วไป แม้แต่วิธีการเทก็มีผลกระทบต่อฟองสบู่ หากเทแชมเปญ 100 มิลลิลิตร (ประมาณ 3.4 ออนซ์ของเหลว) ลงในขลุ่ยแนวตั้ง Liger-Belair จะคำนวณว่าแก้วจะมีฟองอากาศประมาณหนึ่งล้านฟอง แต่การ “เทเบียร์” ที่นุ่มนวลลงข้างแก้วจะช่วยเพิ่มพลังได้หลายหมื่น มี “การสูญเสีย CO2 ที่ละลายไปอย่างมากหากทำไม่ถูกต้อง” เขากล่าว จุดหยาบในแก้วยังช่วยให้เกิดนิวเคลียสของฟองอากาศ ช่างแก้วบางคนแกะสลักรูปทรงในแก้วเพื่อช่วยในกระบวนการนี้ และเพื่อหลีกเลี่ยงการแนะนำสารลดแรงตึงผิวที่แตกเป็นฟอง บางคนถึงกับล้างแก้วโดยไม่ต้องใช้สบู่นานนัก McMahon กล่าว

การทดสอบรสชาติแชมเปญ

วิทยาศาสตร์ทั้งหมดมี “ความหมายโดยตรงเกี่ยวกับวิธีที่ดีที่สุดในการเสิร์ฟและลิ้มรสแชมเปญ” Liger-Belair กล่าว แมคมาฮอนเองก็มั่นใจว่าอุตสาหกรรมนี้ได้ปรับเปลี่ยนโปรโตคอลเพื่อให้สอดคล้องกับผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ แม้ว่าเขาจะไม่สามารถชี้ไปที่โรงกลั่นไวน์แห่งใดแห่งหนึ่งที่ทำเช่นนั้นได้ มีหน่วยงานในมหาวิทยาลัยหลายแห่งที่เน้นเรื่องไวน์ และมีเหตุผลสำหรับสิ่งนั้น เขากล่าวว่า งานของพวกเขาคือการค้นหาแอปพลิเคชันที่ได้ผลและเป็นประโยชน์ทางการเงิน Fuentes กล่าวว่าเขารู้ว่าผู้ผลิตไวน์สปาร์กลิงบางราย (แม้ว่าเขาจะไม่ได้ตั้งชื่อไว้) จะเพิ่มโปรตีนจากไข่ลงในไวน์เพื่อทำเป็นฟองเล็กๆ ที่สามารถอยู่ได้นานถึงหนึ่งชั่วโมง

Fuentes กำลังแสวงหาอีกมุมหนึ่งสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์: ทีมงานของเขาได้สร้าง FIZZeyeRobot ซึ่งเป็นอุปกรณ์หุ่นยนต์อย่างง่าย (ต้นแบบทำจากอิฐเลโก้) ที่ทำการเทอย่างสม่ำเสมอ ใช้กล้องเพื่อวัดปริมาตรและอายุการใช้งานของโฟมที่ด้านบนของ แก้ว และมีเซ็นเซอร์โลหะออกไซด์เพื่อตรวจจับระดับ CO2 แอลกอฮอล์ มีเทน และอื่นๆ ในอากาศเหนือกระจก ทีมงานกำลังใช้ซอฟต์แวร์ที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อใช้ปัจจัยเหล่านี้ในการทำนายสารประกอบอะโรมาติกในเครื่องดื่มและที่สำคัญคือรสชาติ (งานวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับเบียร์ซึ่งผลิตได้ถูกกว่าและเร็วกว่า แต่ก็ใช้ได้กับสปาร์กลิงไวน์ด้วย)

Fuentes กล่าวว่า “เราสามารถคาดการณ์การยอมรับจากผู้บริโภคที่แตกต่างกันได้ ว่าพวกเขาจะชอบหรือไม่ และทำไมพวกเขาถึงชอบมัน” Fuentes กล่าว การคาดคะเนนั้นอิงจากชุดข้อมูลของทีมที่รายงานความชอบของผู้ชิม พร้อมด้วยไบโอเมตริกซ์ เช่น อุณหภูมิร่างกาย อัตราการเต้นของหัวใจ และการแสดงออกทางสีหน้า วิธีหนึ่งในการใช้ข้อมูลนี้ เขากล่าวว่า จะต้องระบุเวลาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสปาร์คกลิ้งไวน์ที่จะนั่งกับยีสต์ที่ตายแล้ว เพื่อเพิ่มความเพลิดเพลินให้สูงสุด เขาคาดว่าระบบจะพร้อมใช้งานในเชิงพาณิชย์ในช่วงปี 2565

แน่นอนว่าเพดานปากของมนุษย์นั้นแตกต่างกันไปและอาจถูกหลอกได้ ผลการศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าประสบการณ์การชิมไวน์ได้รับอิทธิพลอย่างลึกซึ้งจากความคาดหวังทางจิตวิทยาซึ่งพิจารณาจากรูปลักษณ์ของไวน์หรือสภาพแวดล้อมตั้งแต่บริษัทที่ดูแลไปจนถึงการจัดแสงในห้องและดนตรี อย่างไรก็ตาม Liger-Belair มีประสบการณ์ยาวนานหลายทศวรรษ ทำให้เกิดความชอบส่วนตัวสำหรับแชมเปญที่มีอายุมาก (ซึ่งมักจะมี CO2) น้อยกว่า โดยค่อยๆ เทลงไปอย่างนุ่มนวลเพื่อรักษาฟองอากาศให้ได้มากที่สุด ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับ 12° องศาเซลเซียส (54° ฟาเรนไฮต์) ) ในแก้วรูปทรงทิวลิปขนาดใหญ่ (ซึ่งมักใช้สำหรับไวน์ขาว) ที่มีช่องว่างขนาดใหญ่

“ตั้งแต่ฉันเป็นนักวิทยาศาสตร์ หลายคนบอกฉันว่าฉันได้งานที่ดีที่สุดในวิชาฟิสิกส์ทั้งหมดแล้ว เนื่องจากฉันได้สร้างอาชีพของฉันเกี่ยวกับฟองสบู่ และฉันก็ทำงานในห้องปฏิบัติการที่มีแชมเปญชั้นเยี่ยมมากมาย” เขากล่าว . “ฉันน่าจะยอม” แต่ความสุขที่แท้จริงของเขาในอาชีพ เขาเสริมว่า “มาจากความจริงที่ว่าฉันยังมีความหลงใหลในฟองสบู่เหมือนเด็กเหมือนตอนที่ฉันยังเป็นเด็ก” ความรักของฟองสบู่ยังไม่เกิดขึ้น

หน้าแรก