Porovnání metod měření alkoholu v donášejících a sladkých vínech

Ing. Jan Stávek, Ph.D., Bc. David Ludín, ZF Lednice, MENDELU Brno
Nutnost zjištění obsahu alkoholu v kvasicích a dokvášejících vínech se ukázala důležitou především v tak obtížných ročnících jako byl právě dva poslední 2009 a 2010, kdy bylo vhodné zjistit, zda bylo ve víně již vytvořeno dostatek alkoholu pro jeho stabilitu nebo naopak, zda množství vzniklého alkoholu už nepřesáhlo senzoricky akceptovanou normu. Od dob Gay-Lussaca je objemové procento alkoholu určováno pomocí densimetrických metod. Typická referenční metoda je destilačně – pyknometrická, která je poměrně zdlouhavá a namáhavá. V praxi ale existuje několik dalších metod měření přibližného obsahu alkoholu v dokvášejicích vínech. Tyto mají různý vědecký, či čistě empirický základ. 
Obsah alkoholu vyjádřený v procentech objemových (% obj.) je jeden z nejstarších parametrů pro který byly vyvinuty kvantitativní analytické metody. Vzhledem k objeviteli byl systém vyjadřující objemové procento nazván také jako francouzský nebo Gay-Lussacův. Tento byl rozšířen nejprve ve Francii roku 1884 a po zavedení po celé Evropě se stal symbol % obj. hlavním při značení alkoholických nápojů v celé Evropské Unii i v ostatních částech světa. Toto měření alkoholu bylo založeno na densimetrii, a protože víno není pouhou směsí vody a ethanolu (jsou zde rozpuštěny látky extraktivní, cukry, kyseliny aj., které ovlivňují výsledky měření), přesnost tohoto měření není dostatečná pro laboratorní potřeby a mohla by také způsobovat problémy při neshodách s označováním obsahu alkoholu na etiketách (viz tab. 1). 
Tab. 1 Legislativou Evropské unie povolené tolerance označování obsahu alkoholu v procentech objemových při uváděných na etiketách alkoholických nápojů (Lachenmeier a kol, 2005) 

Skupina nápojů

Tolerance ± % obj. alk.

Legislativní odkaz

Pivo (do 5,5 % obj.)

0,5

Nařízení komise 87/250/EC

Pivo (nad 5,5 % obj.), cider, perry, ovocná vína a podobné nápoje

1

Nařízení komise 87/250/EC

Víno

0,5

Nařízení komise 607/2009/EC

Víno zrající více než 3 roky, šumivá vína

0,8

Nařízení komise 607/2009/EC

Nápoje obsahující macerované plody nebo části rostlin

1,5

Nařízení komise 87/250/EC

Destiláty, nespecifikované nápoje

0,3

Nařízení komise 87/250/EC


Časem došlo ke zdokonalení metod a dlouho dobu bylo jedinou schválenou referenční metodou na stanovení alkoholu v destilátech a vínech právě pyknometrické měření hustoty. V případě pyknometrické metody totiž densimetrickému stanovení předchází destilace, aby cukr a ostatní rozpuštěné látky neovlivňovaly výsledky rozboru. Přestože všechny doposud zmíněné metody jsou založené na Gay-Lussacových principech a dávají proto srovnatelné výsledky, jsou velmi časově náročné. Často vyžadují zaškolení nebo obsluhu kvalifikovaným personálem, pokud mají být zajištěna reprodukovatelná data, protože právě při kroku destilace a následného densimetrického měření dochází ke značným chybám.

V průběhu 20. století se do vinařských provozů etabloval přístroj ebulioskop. Touto metodou je obsah alkoholu zjišťován pomocí rozdílného bodu varu kapalin s různým obsahem alkoholu. Alkohol má totiž nižší bod varu než voda. S jeho rostoucí koncentrací roste teplota varu roztoku (vína). Za normálního tlaku je teplota varu etanolu 78,3 °C a vody 100 °C. Malligandův ebulioskop obsahuje jednoduchý rtuťový teploměr, kterým je měřena teplota zahřívaného vína. V případě, že dojde k varu vína, rtuť v teploměru se ustálí a na tomto místě je možné odečíst pomocí přiložené stupnice koncentraci alkoholu vína.

V roce 1980 byla představena další metoda, tzv. elektronická densimetrie, která je založena na elektromagneticky indukované oscilaci ve skleněné U – trubici (frekvenční oscilátor). Tato metoda vykazuje podobné nebo lepší výsledky ve smyslu přesnosti a preciznosti než zavedené metody pyknometrie hydrostatické váhy nebo hydrometrie. V současné době jsou podle OIV srovnávacími metodami na měření obsahu alkoholu právě elektronická densimetrie, pyknometrie a densimetrie používající hydrostatických vah.

Postupem času docházelo k vývoji dalších metod, jako jsou titrační metody, enzymatické analýzy, sekvenční injekční analýzy, stejně jako plynová nebo kapalinová chromatografie, žádná z nich ovšem nebyla s úspěchem rozšířena do praxe. Další krok tedy vedl k aplikaci spektroskopických metod, které mohou být použity bez jakékoliv přípravy vzorků. V posledních 20 letech byla značná část výzkumů analýzy obsahu alkoholu zaměřena právě na spektroskopii. NIR metody mohou být použity také pro kvasicí mošty. V tomto případě je ovšem nutné odplynění spočívající například ve filtraci vzorku přes papírový filtr a následné ultrasonifikaci po dobu cca 10 minut. Tím se zároveň odstraní kalové částice, které mohou ovlivňovat výsledek analýzy. Tyto přístroje jsou dnes dodávány také v přenosné verzi, takže analýzy mohou být prováděny nejen v laboratoři, ale třeba přímo v provozu. Podle dr. Dirka Lachenmeiera z Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt (CVUA) v Karlsruhe se jedná o techniku, která pro průmyslové provozy optimálně spojuje požadavky přesnosti, rychlosti a sofistikovanosti. Pokud se této metody týká, tak se ve vinařské praxi (především v Německu) používá přístroj s označením Alcoquick, dále pak v Rakousku např. Alcolyzer Wine.

V roce 2008 jsme ve Vinařském obzoru č. 9 ve článku s názvem „Význam a možnosti rychlého stanovení alkoholu během kvašení“ popsali poloautomatickou jednoduchou destilační metodu, pomocí přístroje 1-Cube, která už je dnes zavedena v několika výrobních podnicích v ČR. Tato metoda se ukázala jako velmi spolehlivá pro provozní účely a personál ocenil především její jednoduchost a absenci přípravy vzorku.

Experiment:
Kvůli diskuzím o nepřesnosti různých metod při měření dokvášejících vín nebo vín s vysokým zbytkovým cukrem, byl proveden experiment porovnání metod měření roztoku se stejným obsahem alkoholu, ale různým přídavkem cukru. Pro analýzu byly vybrány metody používané ve vinařské praxi:

Malligandův ebulioskop – přístroj na měření obsahu alkoholu podle rozdílného bodu varu kapalin s různým obsahem alkoholu. Metoda měření je založená na teploty varu destilované vody a vlastního měřeného vína. Alkohol má nižší teplotu varu než voda a čím jej víno obsahuje více, tím dříve dochází k jeho varu

Gibertini - Jedná o destilační metodu zjištění obsahu alkoholu. Přístroj vzorek zdestiluje a získaný destilát přeleje do odměrného válce. Do válce se vloží hustoměr napojený na počítač a příslušný program vyhodnotí údaje.

Pyknometrické měření - Metoda je založená na velmi přesném vážení prázdného pyknometru, pyknometru s vodou a pyknometru s destilátem z daného vína. Výpočtem ze zjištěné váhy a objemu destilátu se zjistí hustota, která je následně dle tabulek převedena na výslednou hodnotu % obj. alkoholu.

Alcoquick – U tohoto přístroje je využita metoda spektroskopického měření, ve vlnových délkách v infračerveném spektru a umožňuje tak automatický přímý výpočet množství etanolu obsaženého ve víně. Zároveň displej zobrazuje také extrakt a hustotu vína.

CUBE – 1 -  Analýza spočívá v pohodlné a rychlé destilaci vzorku vína. Nejprve se stanoví hustota a teplota vzorku a po následné destilaci se alkoholoměrem stanoví obsah alkoholu a zároveň teplota destilátu. Naměřené hodnoty se porovnají s tabulkami nebo zadáme do programu, který provede potřebné korekce.

Vzhledem k faktu, že někteří vinaři používají ke zjištění momentu zastavení kvašení refraktometrické stanovení, byla i tato metoda pro zajímavost zahrnuta, i když víme, že pro stanovení alkoholických roztoků s obsahem rozpuštěných látek, jako jsou cukry, nemůže být použita. Princip refraktometrického stanovení sušiny je každému známý z používání ručního polního refraktometru při zjišťování optimálního termínu sklizně. 

   

Vz. č.
Přidaný
alk.
Cukr
(g/l)
Ebulioskop
CUBE- 1
Gibertini
Pyknometr
Alcoquick
Refrakce
(°NM)
1
11,7
0
11,7
12,0
11,2
11,7
11,3
3,0
2
11,7
30
12,1
12,3
11,5
12,2
12,1
5,5
3
11,7
60
12,5
12,3
11,7
12,4
13,0
8,0
4
11,7
90
12,7
12,6
11,9
12,5
13,8
10,5
5
11,7
120
13,1
12,7
12,0
12,7
14,7
13,0
6
11,7
150
13,5
13,0
12,1
12,8
15,6
16,5
Tab. 2: Reálná hodnota a naměřené hodnoty objemového procenta alkoholu (% obj. alk) alkoholických roztoků stejného objemového procenta alkoholu s odlišným přídavkem cukru. Měření různými metodami.

 
Výsledky:

Vzhledem k relativně jednoduchému ovládání se co do měření suchých vín ukázal nejvýhodnější přístroj ebulioskop, jehož výsledek spolu se složitějším pyknometrickým stanovením byl právě u nedoslazeného roztoku nejpřesnější. Horší výsledky ovšem vykazoval u roztoků s vyšším obsahem cukru. S rostoucím cukrem výsledky lineárně rostly a to až o 1,8 % u vzorku s nejvyšším obsahem cukru, tedy 13,5 %. Všechny tři metody založené na destilaci (CUBE-1, Gibertini, pyknometr) a následném stanovení (ať už pyknometrickém nebo hydrostatických vah, vykazovaly stejný trend zvyšování výsledků obsahu alkoholu s rostoucím obsahem cukru, ale ne tak výrazný. U všech destilačních metod se odchylka nejsuššího od nejsladšího roztoku pohybovala kolem 1 %. Alcoquick je co do pracnosti nejvýhodnější metoda, protože analýza je bez přípravy vzorků a trvá necelých 30 sekund. Výsledky této metody jsou ovšem nepoužitelné u vzorků s obsahem cukru nad 30 g/l. Odchylka obsahu alkoholu od nejsladšího roztoku byla dokonce 3,9 %.

Závěr:

Pro běžné stanovení suchých vín může být doporučen nejrychlejší přístroj Alcoquick nebo ebulioskop s mírně delším časem stanovení. Stálejší vůči obsahu cukru se ukázaly metody destilační, které ovšem vyžadují značnou preciznost při přípravě vzorků. Refraktometrické stanovení nemůže být pro stanovení termíny zastavení kvašení použito, protože nebere v úvahu rozdílný obsah extraktivních látek v jednotlivých kvasicích moštech. Stanovení je tedy velmi orientační.


Literatura:
Lachenmeier D.W., Godelmann, R., Steiner, M., Ansay, B., Weigel, J., Krieg, G., Rapid and mobile determination of alcoholic strength in wine, beer and spirits using a flow-through infrared sensor, Chemistry Central Journal, 2010, 4:5
Nařízení Komise (ES) č. 355/2005
OIV: Compendium of international methods of wine and must analysis. Edition 2009 Paris, France: International Organisation of Vine and Wine, 2009.
Balík, J., Multimediální praktikum analýzy révových vín, ZF Lednice, MZLU Brno, 2006
Balík, J., Stávek, J., Híc, P., Význam a možnosti rychlého stanovení alkoholu během kvašení, Vinařský obzor, 2008, 9, 421-422Balík, J., Vinařství návody do laboratorních cvičení, ZF lednice, MZ

© Enolog | stránky jsou aktualizovány za podpory Vinařského fondu ČR v rámci projektu „Enologický kroužek“ Vinařský fond ČR