Gassen in de Oenologie - Brabantse Wijnbouwers

HET GEBRUIK VAN GASSEN IN DE OENOLOGIE
1. GASSEN EN HUN WETMATIGHEDEN
1.1 ALGEMENE OF IDEALE GASWET
De algemene gaswet, ook wel ideale gaswet of Wet van Boyle-Gay-Lussac genoemd, beschrijft het
gedrag van ideale gassen onder invloed van druk, volume, temperatuur en aantal deeltjes en luidt:
Daarin is:

p de druk in Pa (N/m2)

V het volume in m3

n de hoeveelheid gas in mol

R de gasconstante (8,314472 JK-1mol-1 of 0.082057 L.atm/mol.K)

T de absolute temperatuur in K
Uit de algemene gaswet kunnen de volgende wetten worden afgeleid:
1. de wet van Boyle die de relatie tussen volume en druk beschrijft bij constante temperatuur
( p.V is constant)
2. de druk wet van Gay-Lussac die de relatie tussen temperatuur en druk beschrijft bij
constant volume
( p / T is constant)
3. de relatie tussen druk en aantal deeltjes als de verhouding van het volume tot de
temperatuur constant is.
( p / n is constant)
Een ideaal gas is een theoretisch gas, waarvan de moleculen geen volume innemen en geen invloed op
elkaar uitoefenen. Dit gas voldoet aan de algemene gaswet.
Geen enkel bestaand gas voldoet geheel aan de algemene gaswetten omdat:

de moleculen zelf een volume innemen, dat bij (zeer) hoge druk niet te verwaarlozen is;

de moleculen krachten op elkaar uitoefenen, die bij (zeer) lage T niet meer te verwaarlozen
zijn.

Ondanks het feit dat ideale gassen niet bestaan, heeft de algemene gaswet wel nut als eerste benadering.
Bij lage of matige drukken is deze benadering beter dan bij hoge druk. Als men de algemene gaswet
bijvoorbeeld toepast op lucht bij atmosferische druk en kamertemperatuur, zal de fout niet meer dan een
fractie van een procent bedragen.
1.2 WET VAN HENRY
De Wet van Henry is een scheikundige wet vernoemd naar William Henry die van toepassing is op het
moment dat een oplosmiddel in contact is met een gas. Als er contact is tussen een gas en een vloeibaar
oplosmiddel, zullen er gasmoleculen gaan oplossen in het oplosmiddel. Als dit lang genoeg doorgaat, zal
er een evenwicht worden bereikt, waarbij er evenveel deeltjes in of uit de oplossing gaan. De concentratie
van de opgeloste stof is bij zo'n evenwicht recht evenredig met de concentratie van het gas; dit wordt de
Wet van Henry genoemd. In symbolen kan de wet er zo uit zien:
Concentratie opgeloste stof = H * gasconcentratie
Hierbij is H de zogeheten Henry-constante (soms wordt hiervoor de letter K gebruikt, omdat het eigenlijk
een soort evenwichtsconstante is). De Henry-constante geeft dus de verhouding tussen de gasconcentratie
en de concentratie van de oplossing. De eenheid van de Henry-constante kan per bron verschillen. Een
gebruikelijke eenheid is molair opgeloste stof per atmosfeer partiële gasdruk maar de eenheid molair
opgeloste stof per mol per liter lucht wordt ook wel gebruikt.
De Wet van Henry is een limietwet, die geldig is in de limiet dat de concentratie opgeloste stof naar nul
gaat. Over welk concentratie bereik de wet in de praktijk geldig is hangt sterk af van hoe niet-ideaal de
combinatie opgeloste stof/oplosmiddel is. Hoe sterker niet-ideaal hoe beperkter. Verder is de waarde van
de Henry constante een eigenschap van de combinatie combinatie opgeloste stof/oplosmiddel, dit in
tegestelling tot de constante in Roult's wet die voor het oplosmiddel geldt: dit is de evenwichtsdampdruk
van het zuivere oplosmiddel alleen.
ML/ML WATER
0°C
15°C
30°C
N2
0,0235
0,0177
0,0149
CO2
1,713
1,075
0,760
O2
0,0492
0,0365
0,0274
1.3 WET VAN RAOULT
De wet van Raoult is genoemd naar François-Marie Raoult en stelt dat voor een ideaal mengsel de
partiële druk van component i in de gasfase gelijk is aan de molfractie (molaire breuk) van component i in
de vloeistoffase maal de verzadigde dampspanning.
Pi* = Verzadigde dampspanning van de zuivere component
Pi = Partiële druk van component i
xi = Fractie component i in vloeistoffase [-]
PT = Σi Pi
Samen met de Wet van Raoult wordt de Wet van Henry gebruikt bij de beschrijving van niet-ideale
oplossingen
1.4 WET VAN FICK
De Wet van Fick beschrijft de diffusie in gassen en vloeistoffen. Deze relatie is afgeleid door Adolf Fick
in 1858.
J = Diffusiesnelheid [mol/m2 s]
P = Constante [s-1]
A = Oppervlak [m2]
ΔC = Concentratieverschil [mol/m3]
x = Diffusieafstand [m]
De diffusiesnelheid neemt dus toe als het diffusieoppervlak groter wordt of als de afstand waarover
gediffundeerd moet worden afneemt. Bij een afnemend concentratieverschil neemt ook de
diffusiesnelheid af.
2. FYSISCHE EIGENSCHAPPEN N2, O2, Ar EN CO2
STIKSTOF (N2)
Atoomnummer:
Molmassa :
Dichtheid:
Smeltpunt:
Kookpunt:
7
14,0067 g.mol -1
1,25.10-3 g.cm-3bij 20°C
-210 °C
-195,8 °C
ZUURSTOF (O2)
Atoomnummer:
Molmassa :
Dichtheid:
Smeltpunt:
Kookpunt:
8
15,999 g.mol -1
1.429 kg/m3 bij 20°C
-219 °C
-183 °C
ARGON (Ar)
Atoomnummer:
Molmassa :
Dichtheid:
Smeltpunt:
Kookpunt:
18
39,948 g.mol -1
1,78.10 -3 g.cm -3 bij 0 °C
-189 °C
-185,7 °C
KOOLSTOFDIOXIDE (CO2)
Molmassa:
Dichtheid:
Smeltpunt:
Kookpunt:
44,01 g.mol -1
1,98.10 -3 g.cm -3 bij 25 °C
-78 °C
-78 °C
Chemische samenstelling van normale omgevingslucht
Stof
% volume in droge lucht
Stikstof (N2)
Zuurstof (O2)
Argon (Ar)
Koolstofdioxide (CO2)
Neon (Ne)
Helium (He)
Methaan (CH4)
Krypton (Kr)
Distikstofoxide (N2O)
Waterstof (H2)
Xenon (Xe)
78.09%
20.94%
0.93%
0.03%
0.0018%
0.00052%
0.00022%
0.00010%
0.00010%
0.00005%
0.00008%
GAS
N2
CO2
Ar
O2
inert
ja
ja
ja
neen
relatieve dichtheid
(lucht = 1)
0,97
1,52
1,38
1,11
oplosbaarheid in
water (mg/l)
20
2000
61
40
3. TOEPASSINGEN VOOR INERTE GASSEN
3.1 DE IMPACT VAN LUCHTZUURSTOF MINIMALISEREN
- bij ontvangst van de oogst
- door het inert maken van pers, cuve
- tijdens pompen , filtratie, botteling
N2
- lichter dan lucht en dus verbruik van 3 à 4 maal het te behandelen volume is nodig .
- decarbonatie (uitdrogen )van vooral witte en rosé wijnen
- weinig oplosbaar.
CO2
- zwaarder dan lucht, dus 1 maal het te behandelen volume volstaat
- sterk oplosbaar (licht parelend effect)
Ar
- zwaarder dan lucht dus 1 maal het te behandelen volume volstaat
- weinig oplosbaar
Commercieel beschikbare gasmengsels
100 % N2
100 % CO2
100 % Ar
50 % N2 - 50 % CO2:
80 % N2 - 20 % CO2:
80 % Ar - 20 % CO2:
.
Analyse methode voor gassen in wijn:
- electrochemisch via gasgevoelige elektroden
- enzymatische methode
- volumetrische expansie methode
3.2 CRYOMACERATIE” MET CO2-SNEEUW
Door ontspanning van CO2 onder hoge druk naar atmosferische druk ontstaat vast CO2-sneeuw en wordt
een temperatuur van –80° C bekomen.
Bij de receptie of bij het inkuipen (ontsteelde en gekneusde druiven )wordt de oogst zeer snel afgekoeld
tot 5° C door gebruik te maken van dit CO2-sneeuw.
Door de thermische schok barsten de epidermale cellen open en zetten aromaten, anthocyanen en tannine
vrij.
Voor de productie van witte wijnen wordt deze lage temperatuur behouden gedurende 12 uur, nadien
worden de druiven geperst en volgt een temperatuursgecontroleerde vergisting (12 °C tot 16 °C)
Voor de productie van rode wijnen kan de cryomaceratie ( 5 °C < T < 15 °C) tot 5 dagen aanhouden,
waarbij de most in een gesloten omloop wordt rondgepompt. Hierdoor wordt betere extractie van primaire
aromaten, kleurstoffen en tannine bekomen. Vervolgens wordt de inhoud van de cuve op een klassieke
manier gevinifiëerd.
Test (16 °C): klassieke schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 16° C
CO2 (12 °C): CO2-sneeuw; schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 12° C
CO2 (16 °C): CO2-sneeuw; schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 16° C
Test (16 °C): klassieke schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 16° C
CO2 (12 °C): CO2-sneeuw; schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 12° C
CO2 (16 °C): CO2-sneeuw; schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 16° C
Referentie: : Revue des Oenologues No 113
Emilio Celotti ; Universiteit Undine, Italië
Enzo Michelet ; Labo Oenologie, Conegliano, Italië
Test (16 °C): klassieke schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 16° C
CO2 (12 °C): CO2-sneeuw; schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 12° C
CO2 (16 °C): CO2-sneeuw; schilweking bij lage temperatuur (5 °C) gedurende 12 h; vergisting bij 16° C
Referentie: Revue des Oenologues No 113
Emilio Celotti ; Universiteit Udine, Italië
Enzo Michelet ; Labo Oenologie, Conegliano, Italië
4. DE IMPACT VAN ZUURSTOF OP WIJN
Oplosbaarheid van zuurstof in wijn bij kelder tot kamertemperatuur is 6 tot 8 mg/l
4.1 HET GEBRUIK VAN ZUURSTOF TIJDENS DE VINIFICATIE EN
OPVOEDING
Zuurstof wordt nuttig aangewend :
-
gedurende de vinificatie
-
gedurende de rijping op vat: barrique: ± 40 mg/l O2 per jaar
-
gedurende de rijping op cuve eventueel met gecontroleerde toevoeging van zuurstof
= micro-oxygenatie
Impact op de geur
oxidatie van slecht ruikende mercaptanen: S-verbindingen die ontstaan zijn onder reductieve condities
(lagering op gistresten)
Impact op de kleur
co-polymerisatie van druiventannine met anthocyanen via aceetaldehyde tot een kleurloze verbinding
die na oxidatie roodpaars kleurt;
toename van de paarse kleur, toename van de kleurintensiteit , toename kleurstabiliteit.
AH+
CH3
 
CH O
[ HA-ET+]
T 
(PAARS)

HA-ET-T
(KLEURLOOS)
oxidatie door
zuurstof
(HA-ET-T)+
(ROOD-PAARS)
CO-POLYMERISATIE VAN ANTHOCYANEN EN TANNINE ONDER INVLOED VAN ZUURSTOF
Impact op de smaak
- polymerisatie van druiventannine via aceetaldehyde tot een bruin gekleurd polymeer met een hoge
molaire massa, afname van de astringentie en “groen” karakter. Eventueel vorming van neerslag.
OH
OH
H
HO
O
H
OH
OH H
R'
 
CH O
CH3
OH
OH
OH
H 3C
C
H
H
HO
O
H
OH
OH
OH
OH H
R
H
HO
R'
- H+
O
OH
H
OH
+
OH
H
OH
R
H
HO
O
H
OH
OH
OH H O
OH
CH3
C
H
H
O
H
OH
OH H
R'
POLYMERISATIE VAN TANNINES ONDER INVLOED VAN ZUURSTOF (C4-C8 BINDING)
4.2 MICRO-OXYGENATIE
Door het toevoegen van zuurstof onder gecontroleerde condities aan nieuwe wijn, wordt een versnelde
combinatie van polyfenolen bekomen.
Resultaat:
- toename kleurintensiteit en kleurstabiliteit
- afname van de agressieve astringentie van tannine
- afname van het vegetale geurkarakter
Dosis: 0.5 tot 1 mg O2/l/maand
Evaluatie: sensoriëel en chemische analyse (redoxpotentiaal ?)
Wijn: Cabernet Sauvignon 2002
5 T : + 5 g/hl tannine
0,5 O2 : 0,5 mg/l/maand
1,0 O2 : 1,0 mg/l/maand
Cuve bois 45 hl: houten recipiënt van 45 hl
Barrique 2001: “barrique” een eerste maal gebruikt in 2001
Referentie: Revue des Oenologues No 115
Emilio Celotti, Universiteit Udine, Italië
Marco Zucchetto; Universiteit Udine, Italië
Wijn: Cabernet Sauvignon 2002
5 T : + tannine 5 g/hl
0,5 O2 : 0,5 mg/l/maand
1,0 O2 : 1,0 mg/l/maand
Cuve bois 45 hl: houten recipiënt van 45 hl
Barrique 2001: “barrique” een eerste maal gebruikt in 2001
Referentie: Revue des Oenologues No 115
Emilio Celotti, Universiteit Udine, Italië
Marco Zucchetto; Universiteit Udine, Italië
4.3 DE IMPACT VAN ZUURSTOF OP WIJN NA RIJPING
De impact van zuurstof op wijn na rijping is steeds negatief en moet zoveel mogelijk vermeden worden.
Zuurstofopname bij filtratie 0.1 – 2.2 mg/l (= verlies van 0.4 – 8.8 mg/l vrij SO2)
Zuurstofopname bij botteling: 2 mg/l (= verlies van 8 mg/l vrij SO2)
De afname van de opgeloste hoeveelheid zuurstof is exponentieel en blijkt afhankelijk van het type
sluiting: bv. bij screwcap is de afname trager dan bij kunststofkurk
Impact op de geur:
- oxidatie van alcohol: → aldehyde → zuur (azijnzuur); afname van geurintensiteit en geurcomplexiteit
(verbreding), ontstaan van vluchtige zuren, sherrygeuren (maderisatie, ethanal).
Impact op de kleur:
- flavonen: degradatie van de flavanoïde basisstructuur; toename van de gele kleur en de kleurintensiteit.
- anthocyanen: degradatie van de flavylium-structuur (sneller in aanwezigheid van licht),
de reactieproducten zijn chemisch minder gekend en zijn geel tot kleurloos;
afname van de rode kleur (oranjebruin) en afname van de kleurintensiteit
Impact op de smaak:
- oxidatie van alcoholen: afname van de zoete smaakcomponent, toename van de zure smaakcomponent
- oxidatie van procyanidines tot chinonen en semi-chinonen die een polymerisatiereactie kunnen
ondergaan; minder astringent, geel gekleurd