Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của năm mới

Giáng sinh vừa qua và đây là thời điểm chúng ta chuẩn bị đón chào năm mới. Như một thói quen của các nước phương Tây vào đêm giao thừa, một số lượng lớn người sẽ ăn mừng bằng cách mở một chai rượu sâm banh.

Các bong bóng trong ly mà họ uống trông có vẻ đơn giản, nhưng thực sự có rất nhiều chất hóa học thú vị đằng sau chúng – hóa học rất quan trọng đối với hương vị và mùi thơm của rượu. Có rất nhiều bong bóng nhiều hơn bạn nghĩ, và bài viết này chỉ chọn ra một số hợp chất hóa học liên quan.

Đóng góp hóa học rõ ràng làm cho bong bóng xuất hiện trong rượu sâm banh tất nhiên là do carbon dioxide, bắt nguồn từ quá trình lên men. Rượu sâm banh hay Champagne khác với các loại rượu vang khác, trong đó nó trải qua hai lần lên men – một trước khi đóng chai, và một trong chai trước khi chúng ta thưởng thức.

Hay nói rõ hơn là kết quả của quá trình lên men đầu tiên xảy ra trong một chai rượu sâm banh “phẳng”. Tiếp theo, men và đường được thêm vào, và chai được niêm phong. Nấm men tiêu thụ đường và tạo ra rượu cùng với khoảng 10 gram CO2 trên mỗi lít chất lỏng.

Đến khi kết thúc sản xuất, chai được mở ra, trong đó men và khoảng 80% CO2 được thải ra khỏi chai. Có vẻ như việc cho phép một lượng lớn CO2 thoát ra như vậy sẽ làm suy yếu công việc khó khăn của men, nhưng 20% còn lại trong chất lỏng đủ để tạo ra 20 triệu bong bóng trong một “ống sáo”, mỗi đường kính không lớn hơn một milimet. Chai nhanh chóng được đóng nút một lần nữa, và sau đó đã sẵn sàng để được bán. Chính quá trình lên men thứ hai đã tạo ra carbon dioxide và ethanol rất quan trọng cho loại rượu này.

Thí dụ như một chai rượu sâm banh trung bình 0,75 lít chứa khoảng 7,5 gram carbon dioxide hòa tan – điều này nghe có vẻ không nhiều, nhưng khi chai được mở, nó sẽ giải phóng khoảng 5 lít khí carbon dioxide nếu bạn cho phép nó sủi bọt cho đến khi hết.

Khi bạn mở một chai sâm banh thì tiếng nổ của nút chai sẽ xuất hiện; điều này được gây ra bởi sự tích tụ áp suất bên trong chai. Đáng ngạc nhiên, chỉ có 5% năng lượng được sử dụng trong quá trình mở chai là năng lượng động lực nút chai, nghĩa là năng lượng chuyển động sẽ đẩy nút chai vào “mắt” của bạn. 95% năng lượng còn lại tạo ra sóng xung kích âm thanh của vụ nổ.

Sóng này gây ra mô hình CO2 giống như đám mây hình nấm được giải phóng khi nút chai bật lên. Sương mù trắng bốc lên từ chai sau đám mây hình nấm là sương mù của ethanol và hơi nước, được kích hoạt bởi sự giảm nhiệt độ khí đột ngột khi áp suất chai nhanh chóng được giải phóng. Do tốc độ này xảy ra quá nhanh, không có thời gian cho việc truyền năng lượng tức là hiện tượng nóng lên hay gia nhiệt xảy ra. Nguyên nhân là do quá trình làm mát. Nhiệt độ khí giảm, làm cho hơi nước trong khí ngưng tụ.

Và tất nhiên các bong bóng cần các nhân tạo mầm để hình thành đầu tiên. Các sợi cellulose nhỏ, được lắng đọng từ không khí hoặc còn sót lại từ khi chai được lau bằng khăn, cho phép bẫy các phân tử khí khi thủy tinh được đổ đầy. Carbon dioxide hòa tan sẽ không có năng lượng cần thiết để đẩy các tương tác liên phân tử của các phân tử chất lỏng, nhưng các túi khí làm giảm năng lượng cần thiết, do đó cho phép bong bóng hình thành. Ngoài ra, chúng cũng có thể hình thành nếu chai đã có một phần khắc gọt đặc biệt trong quá trình sản xuất.

Chính những nguyên nhân trên làm cho rượu sâm banh mang những đặc trưng riêng của nó. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các bong bóng cũng đóng góp quan trọng cho hương vị và mùi thơm của rượu.

Chúng có thể kéo theo một số hợp chất trong rượu khi chúng trào lên; khi chúng chạm tới bề mặt và vỡ ra, những hợp chất này có thể được ném vào không khí trong những giọt chất lỏng nhỏ. Các nhà khoa học đã phân tích thành phần của những giọt này, bằng cách giữ một phiến kính hiển vi trên một ly rượu sâm banh sau đó chuyển chúng vào một dung dịch sau đó chạy qua máy quang phổ để xác định các hợp chất có mặt.

Một số lượng lớn các hợp chất hương vị và hương liệu đã được phát hiện trong các giọt. Thí dụ như những hợp chất điển hình ở bên dưới:

  • Gamma-Decalactone cho mùi trái cây, đó chính là mùi đào và vị ngọt.
  • Methyl dihydrojasmonate cho mùi trái cây, vị ngọt và hương hoa.
  • Dodecanoic acid cho mùi kim loại và “khô”.
  • Decanoic acid cho vị acid và mùi bánh mì nướng.
  • 7,8-Dihydrovomifoliol đóng góp mùi trái cây.
  • Ethyl myristate cho vị ngọt và mùi sáp.
  • Palmitic acid cho mùi sáp và kem.
  • Palmitoleic acid cho mùi dầu và sáp.

Hàng trăm thành phần đã có mặt, với một số vẫn chưa được xác định, nhưng điều thú vị là thành phần của những giọt này khác với thành phần chính của rượu. Điều này do thực tế là chỉ có một số phân tử nhất định được kéo lên bề mặt bởi các bong bóng, ảnh hưởng đến thành phần giọt nước. Các tác giả của nghiên cứu nói rằng nhiều hợp chất trong số này góp phần tạo nên mùi thơm của rượu sâm banh và các giọt phân tán do vỡ bong bóng rất quan trọng đối với cả mùi thơm và hương vị của rượu.

Tất nhiên, đây chỉ là một lựa chọn của nhiều hợp chất được tìm thấy trong rượu sâm banh. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn trong tương lai. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về hóa học sâm panh, hãy xem video gần đây của nhóm Reactions tại đây hoặc xem qua một số liên kết tham khảo bên dưới để đọc thêm.

Tham khảo Compound Interest, Science and Food, Gérard Liger-Belair.

Leave a Reply