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Die geernteten Trauben werden gepresst und der Saft in grosse Tanks gefüllt, also gleich wie bei der Weinherstellung. Dort findet nun die erste Gärung statt. Diese alkoholische Gärung ist nichts anderes als ein biochemischer Prozess, bei welchem der Fruchtzucker (Glukose) durch natürliche oder künstliche Hefen unter sogenannten anoxischen (=sauerstofffreien) Bedingungen zu Alkohol und Kohlenstoffdioxid abgebaut wird.
Die Hefe „frisst“ quasi den Zucker im Traubensaft auf und produziert bei der „Verdauung“ Alkohol und als „Abgas“ Kohlenstoffdioxid CO2 – ein unbrennbares, saures und farbloses Gas – umgangs-sprachlich Kohlensäure genannt.
Um danach eine zweite Gärung zu ermöglichen, wird dem Wein Zucker und Hefe zugesetzt. Er wird in Flaschen abgefüllt und mit einem Kronkorken (ähnlich einem Metallverschluss wie z.B. bei Bierflaschen) verschlossen. Nun wird er für mindestens 12 Wochen waagrecht liegend gelagert. Dabei findet der gleiche Prozess wie bei der Weingärung statt, das heisst Abbau von Zucker und Umwandlung in Alkohol und CO2. Der Alkoholgehalt steigt also weiter an. Die Hefen sterben am Ende des Gärprozesses ab, zersetzen sich und sorgen dadurch später für die feine Lösung des Kohlenstoffdioxids im Wein, dem sogenannten Perlen.
Die durch die Gärung in der Flasche entstehenden Gase können jedoch nicht entweichen, wodurch sich der Druck im Innern der Flasche erhöht. Dieser kann bis auf 6 Bar ansteigen, das ist mehr als das Doppelte des Drucks in einem Autoreifen.
Deshalb ist das Glas der Sekt- oder Champagnerflaschen viel dicker als das einer Weinflasche, da es einen viel höheren Druck aushalten muss, ohne zu zerbersten. Auch der gewölbte Boden hilft dabei, den Druck besser auf die Flaschenwand zu verteilen. Hauptsächlich diente diese Vertiefung am Flaschenboden aber der besseren Stapelmöglichkeit der Flaschen in den Rüttelpulten.
Nach mindestens 2 Jahren Lagerung werden mit einem speziellen Verfahren die Rückstände der Hefe aus den Flaschen entfernt. Der kleine Flüssigkeitsverlust dabei wird durch Süsswein oder eine Zuckerlösung ersetzt und die Flasche dann mit einem Korken wieder verschlossen. Damit dieser Korken nicht durch den zunehmenden Druck im Innern der Flasche von selbst aus dem Flaschenhals gedrückt wird, wird er mit einem Metallbügel, der Agraffe, gesichert.
Wenn wir also eine Champagnerflasche öffnen wollen, müssen wir bedenken, dass im Innern der Flasche ein Druck von 4,5 bis 6 Bar herrscht. Dieser Druck kann einen Korken auf bis zu 50 km/h beschleunigen. Also Vorsicht in welche Richtung Du die Flasche beim Öffnen hältst. J
Doch was passiert nun beim Öffnen einer Champagnerflasche?
Sobald der Korken entfernt ist, strömt das CO2-Gas ungehindert aus und dehnt sich durch den abrupten Druckabfall schlagartig aus. Bei der Expansion gewinnt es das drei- bis fünf-fache an Volumen und es kühlt rasch ab. Theoretisch entsteht dabei ein Kondensationsnebel, der allerdings mit dem menschlichen Auge nicht zu sehen ist. Dazu bedarf es spezieller Infrarotkameras.
Durch die schlagartige Ausdehnung verrichtet das CO2-Gas sogenannte Volumenarbeit. Dabei werden zwischen 10 und 20 Joule an Energie freigesetzt. Etwa 5% dieser Energie wird für das Herauskatapultieren des Korkens aus dem Flaschenhals verwendet, die restliche Energie für den Knall. Durch den Druck wird die unmittelbare Umgebungsluft so stark komprimiert, dass Schallwellen erzeugt werden.
Nachdem das Gas aus dem Flaschenhals entwichen ist, ist nun darin der Luftdruck niedriger als in der zuvor geschlossenen Flasche. Das im Champagner noch gelöste Kohlenstoffdioxid kann jetzt entweichen. Es bildet dabei Bläschen und schäumt die Flüssigkeit auf. Eine Fontäne entsteht. Diese Bläschenbildung hält noch über eine ganze Weile an, sogar auch noch im Trinkglas.
Das Öffnen einer Champagnerflasche mit dem Herausschiessen und Knallen des Korkens und danach das Perlen im Glas sind aus physikalischer Sicht die Folge einer Störung eines thermodynamischen Gleichgewichts eines Systems, dies in mehrfacher Hinsicht.
Das thermodynamische Gleichgewicht besteht aus drei Bestandteilen. Damit ein System im thermodynamischen Gleichgewicht ist, müssen alle drei Bedingungen erfüllt sein.
– Das thermische Gleichgewicht = es gibt keinen Wärmefluss, d.h. die Temperatur ist im System überall gleich
– Das mechanische Gleichgewicht = es wird keine Arbeit verrichtet, d.h. der Druck ist im System ist überall gleich
– Das chemische Gleichgewicht = die Zusammensetzung des Systems ist homogen und bleibt gleich, verändert sich nicht
Alle drei Gleichgewichte werden beim Öffnen einer Champagnerflasche gestört und reagieren daher wie oben beschrieben.
Nachdem der Korken weg ist, der Druckausgleich also stattgefunden hat, befindet sich das System wieder im mechanischen Gleichgewicht. Das Gaslösungsgleichgewicht hat sich dann aber noch nicht dem neuen Umgebungsdruck angepasst. Der Schaumwein enthält noch zu viel CO2 und ist jetzt eine übersättigte Lösung. Um das chemische Gleichgewicht wieder herzustellen, gibt der Champagner nun CO2 ab, sichtbar in Form aufsteigender Bläschen. Diese machen jedoch einen grossen Teil des Trinkgenusses aus und ist gewollt, denn ist alles Kohlenstoffdioxid entwichen, schmeckt der Champagner schal.
Champagner sollte man daher trinken, bevor er sein thermodynamisches Gleichgewicht erreicht hat. Prost !!
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Heidi, HB9GHK 1. August 2017