Ugrás a tartalomhoz

Borászati kémia

Kállay Miklós

Mezőgazda Kiadó

Kolloid jelenségek a borokban

Kolloid jelenségek a borokban

A borokban levő kolloid anyagoknak és rendszereknek különös jelentőségük van. A fogyasztó megköveteli a bortól a tisztaságot, tükrösséget és azt, hogy a palackban se üledék, se zavarosság, opálosság ne legyen. A bor bármilyen zavarossága, üledéke bizalmatlanságot kelt a fogyasztóban, még akkor is, ha a bor érzékszervi tulajdonságai változatlanok maradnak. Nem elég tehát, ha a bort adott pillanatban tisztára, fényesre szűrjük. Szükséges, hogy ilyen is maradjon bármiféle tárolási, hőmérsékleti és levegőzési körülmények között. A bor tisztaságának, fényességének hosszabb időre való megőrzését, rögzítését, azaz a bor stabilitását kell elérnünk.

Az évszázadok alatt kialakult technológia szerint a bor stabilitását különböző klasszikus pinceműveletekkel, hosszú időn át (3–4 év minőségi boroknál) való hordóban tartással igyekeztek elérni. Ez idő alatt különböző kiválások és átalakulások révén a bor többé-kevésbé stabil állapotot ért el. Gyakran azonban a több éven át hordóban ászkolt fehérborok a palackba töltés után ismét megzavarosodtak, üledék vált ki belőlük. Ilyen módon tehát gyakran nem sikerült elérni a stabilitást, s ugyanakkor romlott is a borok minősége. A hosszú tárolás alatt a párolgás, az oxidáció és a hordó fájában levő anyagok kioldódása következtében a bor elvesztette frissességét, üdeségét, gyakran kellemetlenül óízűvé vált. Éppen ez okok miatt merült fel annak szükségessége, hogy újabb, gyorsabb módszerekkel érjék el a borok stabilitását a hosszú időn át való ászkolás helyett, amely költséges, veszteséges, gyakran az érzékszervi tulajdonságokat is rontja, s amellett nem is mindig eredményes.

Ahhoz, hogy a borok tisztaságát, stabilitását viszonylag rövid idő alatt elérjük, sok problémát kellett és kell megoldanunk: tanulmányoznunk kell a borokban lévő különböző anyagok állapotát, a vas és réz megjelenési formáit, a fehérjéket, a pektin-, gumi- és mézgaanyagokat, a pH-értéket, a színanyagok kolloid állapotát.

A stabilitás kolloidális problémái

A borok zavarosodásának mechanizmusa nagy részben a kolloidok tulajdonságaitól függ. A borászatban igen nagy szerepet játszik a kolloid oldatban levő anyagok flokkulációja, kicsapódása, amely a részecskék nagyobbodása folytán következik be, és az ún. védőhatás, a védőkolloidok tulajdonsága, amely gátolja a részecskék nagyobbodását.

A borok zavarosodásának rendszerint két fokozata van. Az elsőben kémiai változások játszódnak le: a vas oxidációja, a réz redukciója, a festékanyagok, fehérjék átalakulása stb. Az ebben az első fokozatban képződött anyagok kolloidok, amelyek kezdetben tiszta, átlátszó kolloid oldatban vannak. A második fokozatban azután, különböző tényezők hatására, a kolloid oldatban levő anyagok flokkulálnak, kicsapódnak; ekkor mutatkozik a zavarosodás. Végeredményben a flokkulációt előidéző tényezők okozzák a zavarosodást, ezért feltétlenül szükséges tanulmányozásuk. A borban levő egyes kolloid állapotú anyagok, védőkolloidok – nevezetesen a mézgaanyagok – meggátolhatják más kolloidok flokkulációját, következésképpen a bor zavarosodását. Egyes borok nagyobb mézgaanyag-tartalmuk következtében természettől védettek lehetnek a zavarosodások ellen, más részről a zavarosodások megakadályozhatók védőkolloid hozzáadásával.

Nemcsak a zavarosodások, hanem azok kezelésének tanulmányozása is igen gyakran megköveteli a kolloidok és a velük összefüggő jelenségek ismeretét. Ilyen kezelések a kaolinnal vagy bentonittal való adszorpció, gumiarábikum hozzáadása a borhoz, védőkolloidok képzése a bor melegítésével stb.

A klasszikus kezelési módok is gyakran a kolloidokkal kapcsolatosak, így pl. a csersavas derítés is egyes fehérjék flokkulációját okozza és a bor bizonyos kolloidjaitnak kölcsönös kicsapódásához vezet, a szűrés pedig sokszor a részecskéknek adszorpció által való megkötésével hat.

Természetesen vannak olyan zavarosodások, üledékek a borban, amelyek nem kolloid jellegűek, ilyenek az utóerjedések, a baktériumos betegségek, a borkő és a kalcium-tartarát kiválása stb. A bor stabilitásának technológiája azonban nagyrészt szükségszerűen a kolloid jelenségek törvényszerűségeinek ismeretére és alkalmazására van utalva. A borok tisztaságára és stabilitására vonatkozó jelenségeket nem lehet leírni és megérteni úgy, hogy ne ismernénk a kolloidokat, a kolloid jelenségeket, a diszperziót, a flokkulációt, az adszorpciót. A bor elég szegény kolloidokban, mégis, néhány mg vagy tized mg kolloid anyag zavarosodást okozhat.

A bor kolloid anyagainak pontos kémiai összetétele általában nem teljesen ismert. Főleg azonban kolloid sajátságaik (flokkuláció, adszorpció, befolyásuk a zavarosodásra) azok, amelyek érdekelnek bennünket. Nagyon nehéz lenne pl. a borok különböző fehérjéinek kémiai összetételét meghatározni (ennek ismerete talán nem is nyerne azonnal alkalmazást a borászatban), sokkal fontosabb azt tudni, hogy ezek milyen hőmérsékleti, savassági és egyéb körülmények között csapódnak ki és képeznek zavarosodást, üledéket, és hogyan távolíthatók el.

A kolloidok osztályozása

A kolloidoknak két, különböző tulajdonságú csoportja különböztethető meg, melyeket több névvel is jelölnek. Egyik csoport a liofób (mesterséges, instabil, szuszpenzoid, mikrokristályos diszperziós) kolloidok, a másik csoport a liofol (természetes, stabil, emulzoid, makromolekuláris diszperziós) kolloidok. A borok tanulmányozásakor legcélszerűbb a liofób és liofil elnevezést használni, tehát a szerint megkülönböztetni a kolloidokat, hogy van-e (liofil) vagy nincs (liofób) affinitásuk az oldószerhez.

Liofób kolloidok a kolloid fémek, a vas-foszfát, a réz-szulfát, a vas- és réz-ferrocianid. Legfontosabb tulajdonságaik: kicsapódnak már nagyon kis mennyiségű só hozzáadására, kevés oldószert abszorbeálnak, porszerű kiválásokat, csapadékokat képeznek, a szuszpenziókhoz hasonló jellegűek, azoktól csak részecskéik nagyobb finomsága által különböznek, a fizikai jellegzetességek uralkodnak a kémiaiak felett (azok magyarázzák stabilitásukat és instabilitásukat), a kémiai sajátosságok viszonylag háttérbe szorulnak.

Liofil kolloidok a fehérjék, gumik, kondenzált fenolos vegyületek, mézgaanyagok. Legfontosabb tulajdonságaik: csak igen nagy töménységben hozzáadott sók hatására csapódnak ki, sok oldószert abszorbeálnak (erősen „szolváltak”), kocsonyás csapadékot képeznek, többé-kevésbé az emulziókra hasonlítanak, amelyekben folyadék van folyadékban diszpergálva.

A kolloidok és kolloid oldatok tulajdonságai

a) A kolloid oldatok szétszórják a fényt, opalizálnak. Ez, az ún. Tyndall-jelenség, azzal függ össze, hogy a kolloid részecskék méretének nagyságrendje közel áll a fény hullámhosszához, a kolloid részecskék megtörik a kisebb hullámhosszú kék és ibolya sugarakat, míg a nagyobb hullámhosszú vörös és sárga sugarakat áteresztik.

b) A kolloid részecskék oldatukban pozitív vagy negatív elektromos töltésselrendelkezhetnek. Ha oldatukba egyenáramot vezetünk, a részecskék mozgásba jönnek: a pozitív töltésűek a katódhoz (negatív sarok), a negatív töltésűek az anódhoz (pozitív sarok) vándorolnak. Ez a jelenség az elektroforézis.

c) Egyes kolloidok oldatai viszkózusabbak a krisztalloid oldatoknál, vastagabbak, nehezebben folyósak. Ez a jelenség a részecskék vízmegkötésével és nagyságával függ össze, a belső súrlódás nagyobb.

d) A kolloidok adszorpciós képességgel rendelkeznek. Ez a képesség a kolloidok belső felületének igen erős növekedésével van kapcsolatban. Minden felület bizonyos energiával rendelkezik, amely annak az eredménye, hogy a felületén levő molekulák vagy atomcsoportok csak az egyik oldalról kompenzáltak, nem teljesen, mint a részecskén belüliek. Így a felületen kifelé ható erők szabadon hatnak, ezáltal a felület a külső közegből képes más anyagrészecskéket magához vonzani és megtartani. Ez a jelenség az adszorpció. Természetes, hogy az adszorpciós hatás növekszik a felület növekedésével, ezért érthető, hogy a kolloidoknak nagy az adszorbeáló képességük. A kolloidok óriási felületeikkel durva diszperziókat, más kolloidok részecskéit, molekulákat, atomokat és ionokat adszorbeálhatnak.

e) A kolloid részecske diffúziója sokkal lassabb, mint a valódi oldatban levőmolekuláké, ionoké. A karamell pl. százszor-ezerszer lassabban diffundál, mint a cukor vagy a só. Ennek oka az, hogy a kolloid részecskék Brown-féle kinetikus hőmozgása – nagy méreteik következményeképpen – lényegesen lassabb, mint a kisméretű molekuláké vagy ionoké.

f) A kolloid részecskék nem képesek áthatolni bizonyos igen finom pórusú állati és növényi hártyákon, az ún. membránokon (pergamen, kollodium, cellofán stb.), míg a krisztalloidok áthatolnak rajtuk. Ez a jelenség, a dialízis, alkalmas a kolloidok elválasztására, tisztítására.

g) Még eléggé koncentrált kolloid oldatok fagyás- és forrpontja is nagyon közel áll a tiszta vizéhez, ellentétben a krisztalloid, nem kolloid oldatokkal (Raoult-törvény). Azt mondhatjuk, a kolloid oldatban minden úgy történik, mintha a részecskék valójában nem is lennének feloldva, mintha a folyékony fázison s egyúttal azokon a törvényszerűségeken is kívül lennének, amelyek a valódi oldatokban uralkodnak.

h) Egy adott kolloidot tekintve, a részecskék összetétele nincs olyan határozottandefiniálva, mint a valódi oldatok molekuláié. Kiterjedésük és összetételük függ kezelési módjuktól és az oldószer összetételétől. Adszorpció révén ionokat, molekulákat kötnek meg az oldatból, az oldószer- és a kolloid fázis közötti különböző kapcsolatok, cserék, adszorpciók, egyensúlyok léteznek. Ezen oknál fogva (elsősorban a liofób kolloidoknál) a micellának vagy a gélnek nincs meghatározott kémiai összetétele.

i) Az oldatban levő kolloidok flokkulációja vagy kicsapódása, a kolloid és az oldószer szétválása, amely az első pillanatban analógnak tűnik a nem kolloid oldatok kicsapódásaival, valójában nagyon különbözik. A nem kolloid oldatoknál csak akkor megy végbe az oldott anyag kiválása, kicsapódása, ha a koncentráció elég nagy hozzá, a kolloidoknál viszont nagyon híg oldatokban is van flokkuláció, méghozzá gyakorlatilag teljes. Egy közönséges iont meghatározott reagensek, ionok csapnak ki, amelyek vele oldhatatlan sót képeznek, az oldatban levő kolloidok legnagyobb részét viszont bármilyen só flokkulálja.

A kolloidok tulajdonságainak jelentősége és alkalmazása a borászatban

A bor, mint a legtöbb biológiai eredetű folyadék, egyszerre valódi és kolloid oldat is, tartalmaz molekulákat, amelyek egy része ionokra disszociált és kolloid részecskéket is. A bor alkotórészeinek túlnyomó többsége egyszerűbb molekula és ion, csak egy igen kis részük van kolloid részecskék formájában, de éppen ezek a legfontosabbak a bor tisztasága, stabilitása szempontjából.

A tiszta víz igen kis molekulákból áll, amelyek szabadon, egymástól függetlenül helyezkednek el. A vízmolekula kiterjedése kb. 0,5 nm, súlya 3.10-20 mg. Szigorúan véve egyébként csak a gőz állapotú vizet fejezhetjük ki korrekten a H2O képlettel; a folyékony víz hidroxonium-(H3O+) asszociátumokat tartalmaz, amelyek aránya függ a hőmérséklettől. Az alkoholos oldat a víz- és alkoholmolekulák egységes keveréke.

A bor bonyolult összetételű folyadék, lényegileg alkoholos-vizes közeg, amelyben nagyon különböző anyagok molekulái (sók, szerves savak, cukrok, fenolos alkotórészek, észterek, szén-dioxid stb.) vannak oldva. Az oldott anyagok egy része pozitív és negatív töltésű ionokra disszociált, ezeket elektrolitoknak nevezzük. A bor elektrolitjei a sók és a szerves savak. Az alkohol és a cukor viszont nem disszociálnak, teljes molekulák alakjában vannak jelen.

Mindezek a molekulák és ionok láthatatlanok mikroszkópon és ultramikroszkópon, áthatolnak a szűrőkön, ultraszűrőkön és a membránok legnagyobb részén. Nem befolyásolják a bornak sem tisztaságát, átlátszóságát, sem a stabilitását, azaz nem hajlamosak a folyadékból kiválni s megzavarosítani azt, kivéve a fizikai körülmények lényeges megváltozását vagy olyan kémiai reakciók bekövetkezését, amelyek kristályok vagy kolloidális kiválások képződéséhez vezetnek.

A bor tehát túlnyomó részben egyszerűbb molekulákat és ionokat tartalmaz, e szempontból valódi oldat. Ezen kívül azonban másfajta részecskék is vannak a borban, egyrészt durva diszperzióban, szuszpenzióban, másrészt kolloid állapotban.

A tiszta és zavaros folyadék fogalma közti különbség könnyen érthető, a zavarosság megjelenése a folyadékban a szuszpenziót képező részecskéktől függ, a részecskék többé-kevésbé gyors üledékképzése e részecskék jelenlétének bizonyítéka. Ezek a részecskék sokkal nagyobb méretűek, mint a molekulák, többnyire mikroszkópon láthatók és a szokásos szűrőkkel elválaszthatók.

A tiszta, átlátszó, valódi oldatok és a zavaros oldatok, szuszpenziók között vannak a kolloid oldatok. Ezek a szokásos megfigyeléssel tiszták, átlátszók, de erős oldalmegvilágításban, ráeső fényben zavarosnak látszanak, a fény kisebb hullámhosszú tartományának egy részét eltérítik.

A kolloid részecskék mérete is igen kicsi (1–2-től 100–200 μm-ig), de mégis jóval a molekuláris nagyságrend felett van. E részecskék (micellák) vagy igen nagy, óriás molekulákból, vagy kisebb molekulák összetömörült halmazából állnak. Nincsenek olyan finoman szétoszolva a folyadékban, mint a valódi oldat anyagai, tulajdonképpen nincsenek is oldva, hanem diszpergálva vannak, és kolloid oldatot képeznek.

Így a bor, amely mindenekelőtt valódi oldat, egyúttal részben kolloid oldat is, mert kolloid állapotban levő részecskéket is tartalmaz.

Tiszta bor és zavaros bor

A kolloidoknak két olyan tulajdonságuk van, amelyek alapvetően fontossá teszik tanulmányozásukat a borászatban: egyik az optikai heterogenitás, másik az instabilitás. Mint említettük, az optikai heterogenitás azt jelenti, hogy erős oldalmegvilágításban, ráeső fényben a kolloid oldatok többé-kevésbé zavarosnak látszanak, az instabilitás következtében pedig az optikai heterogenitás növekszik: a bor közönséges megvilágításban is zavaros lesz, majd üledék válik ki.

Minden kolloid oldatban, a borban is megfigyelhető a TYNDALL-jelenség, amely a bor átlátszóságát, tisztaságát általában nem befolyásolja. A kolloidokat tartalmazó bor is a szó mindennapi értelmében tökéletesen tiszta, átlátszó lehet.

A valódi oldatok nem mutatják ezt a jelenséget, bár nincs abszolút határvonal a két eset között. Igen erős oldalmegvilágításban a molekuláris oldat is enyhén zavarosnak látszhat, szigorúan véve nem tekinthető homogénnek, ha különböző méretű molekulákat tartalmaz. Maga a kolloid oldat sem egyformán zavarosnak tűnik különböző megvilágítási és megfigyelési körülmények között, egyesek már a szokásos megfigyeléskor is zavarosnak mutatkozhatnak.

Ha a kolloid oldatban a részecskék összetömörülnek (flokkuláció jelensége, a kolloidok kicsapódása), tehát a részecskék mérete növekszik, míg számuk csökken, akkor a szétszórt fény mennyisége növekszik és a kolloid oldat – amely a szokásos megfigyelésnél tiszta volt – a szó köznapi értelmében is mindinkább zavarossá válik. Amikor a részecskék mérete egy bizonyos nagyságrendet (kb. 100 μm) meghalad, a kolloid oldat valódi szuszpenzióvá változik. A most már szuszpenziós részecskék további növekedésével egy bizonyos ponton a zavarosság maximális értéket ér el, ezen túl a részecskék további növekedése már a zavarosság csökkenését okozza. Végül bizonyos, a körülményektől és a kolloidok fajtájától függő részecskenagyság elérése után a képződött szemcsék vagy pelyhek szemmel is láthatók, leülepednek, üledéket képeznek, és a bor maga mind tisztább lesz.

A részecskék elektromos töltése

Ha a kolloid oldaton két elektródon keresztül egyenáramot vezetünk át, megállapítható a részecskék töltése: a negatív töltésű részecskék az anód felé, a pozitív töltésűek a katód felé vándorolnak. Zavaros oldatnál szemmel is látható ez a jelenség, amelyet elektroforézisnek nevezünk. Az anód felé vándorló, negatív töltésű részecskéket nevezzük elektronegatív kolloidoknak, a katód felé vándorló pozitív töltésűeket pedig elektropozitív kolloidoknak. E kifejezéseket egyaránt alkalmazzák a liofób kolloidokra és a szuszpenziókra is.

A kolloid színezékek, a ferrifoszfát, a ferri-ferrocianid, a réz-szulfát, a kovaföld, a kaolin, a bentonit negatív elektromos töltésűek, még olyan savas közegben is, mint a bor (pH ≈ 3,0-3,5). A cellulóz és a ferri-hidroxid pozitív töltésűek.

A részecskék töltésének magyarázatára több elmélet van. A fizikai elmélet szerint az elektromos töltés első megközelítésben az oldatban levő ionoknak a részecske felületén való megkötéséből, adszorpciójából származik. Általában, amikor folyadék és szilárd test érintkezik, az érintkezési zónában két, ellenkező előjelű elektromos réteg, az ún. kettős réteg keletkezik, az egyik a szilárd fázishoz tapadva annak átadja saját töltését, a másik, ellenkező előjelű pedig a szilárd fázist övező keskeny rétegben alakul ki, így a részecske és környezete együttvéve semleges. A töltött részecske és ionos környezete együtt képezik a micellát.

A tiszta, 7-es pH-jú vízben szuszpendált részecskék – bár a H+- és OH--ionok koncentrációja egyenlő – általában OH--ionokat kötnek meg, így negatív töltésűek lesznek. A OH--ionoknál sokkal több H+-iont tartalmazó borban a részecskék hajlamosak inkább H+-iont adszorbeálni, így pozitív töltésűek lesznek.

Sok anyag van, amelynek részecskéi savas közegben pozitív, lúgos közegben negatív töltésűek, ezekre nézve van egy bizonyos pH-érték, az ún. izoelektromospont, amelynél töltésük nulla. Az izoelektromos pont rendszerint nem esik egybe a semleges ponttal (pH = 7). Természetesen a kolloid részecskék nemcsak H+- és OH--ionokat, hanem egyéb, az oldatban levő kationokat és anionokat is adszorbeálhatnak, a többértékű ionok adszorbeálása megváltoztatja a H+- és OH--ionok által adott töltés előjelét. Elképzelhető az is, hogy a mikrokristályos szerkezetű liofób kolloidoknál a mikrokristályokat képező ionok közül valamelyik feleslegben van, s ennek következtében a részecske saját töltéssel rendelkezik.

A kémiai elmélet szerint a töltés kémiai eredetű, a kolloid részecskék úgy viselkednek, mint az elektrolites molekulák (pl. a NaCl): disszociálnak egy vagy több egyszerű, normális méretű ionra és egy nagyméretű ionra, amely maga a részecske, ami így kationt vagy aniont alkot.

A makromolekuláris, liofil kolloidok általában a fentiek szerint viselkednek, s ezt a jelenséget igyekeznek általánosítani a liofób kolloidokra is, bár ez nem helytálló.

A liofil kolloidok stabilitásának és flokkulációjának tényezői

A borászatban szereplő fontosabb liofil, makromolekuláris kolloidok apoliszacharidok, gumik, mézgaanyagok és főleg a fehérjék, amelyek egy része magából a szőlőből ered, más része pedig a derítéskor használt fehérjeszerű anyagokból (zselatin stb.).

A liofil kolloidok stabilitása nem egyszerűen elektromos töltésüknek a következménye. E kolloidok nem rendelkeznek szükségszerűen elektromos töltéssel – különösen bizonyos pH-értékeknél – mégis nagyon stabil szólokat képezhetnek. Stabilitásuk valódi oldhatóságon alapul, amely hasonló a közönséges oldható molekulákéhoz, s amely azon affinitásnak, vonzásnak, tapadásnak a következménye, amelyet az oldószer molekulái mutatnak az oldott anyag molekulái iránt. Ugyanakkor a liofil kolloidok legnagyobb részének elektromos töltése is van, s ez a töltés szintén hozzájárul stabilitásukhoz.

A részecskéknek elektromosan töltött frakciója ionizáció által képződött makroionokból vagy pedig olyan makromolekulákból áll, amelyek H+-, OH--ionokat adszorbeáltak. Mindkét esetben a töltés előjele és nagysága főleg a pH-értéktől függ. A zselatin izoelektromos pontja 4,7 pH-nál van, savas közegben pozitív töltésű makroionokat képez, 7-es pH-értéken negatív.

A liofil kolloidok stabilitása tehát nemcsak töltésüktől függ, sókkal pl. nem csaphatók ki, csak igen nagy koncentrációban hozzáadva. Stabilitásuk az oldószer iránti affinitásuk eredménye is, amelynek következménye a szolvatáció (vizes oldatbanhidratáció), a szolvátburok (vizes oldatban hidrátburok) képződése. A hidrátburok képződése a vízmolekulák bizonyos fokú rendezett elhelyezkedését jelenti a részecske körül, ez pedig a víz dipoláris szerkezetének következménye: a vízmolekulák úgy helyezkednek el, hogy negatív pólusuk a részecske felé fordul, ha annak töltése pozitív és viszont. A részecskétől távolodva, a vízmolekulák elhelyezkedése mind szabálytalanabbá válik. Ilyen kisebb-nagyobb mértékben meglevő vízréteg a részecske körül lényegileg megszünteti a részecske és a víz közötti felületet és ezzel a közös felület állandó csökkenési hajlamát, azaz a részecskék tömörülését is.

A liofil kolloidok flokkulációjához, kicsapódásához a részecskék stabilitásának mindkét faktorát meg kell szüntetni, az elektromos töltéseket és a szolvatációt is. Afehérjék kicsaphatók az oldatból alkohollal, tanninnal vagy melegítéssel, de akicsapáshoz még szükséges kis mennyiségű só, elektrolit jelenléte is, mert az alkohol, tannin vagy melegítés csak a szolvatációt, hidratációt szünteti meg, dehidratálja vagy másként denaturálja a fehérjéket, amelyek sóval kicsapható hidrátburok nélküli, de töltéssel rendelkező liofób kolloidokká alakulnak. Igen nagy mennyiségű elektrolit hozzáadása azonban közvetlenül átalakítja a stabil, liofil kolloidot töltés nélküli, liofób kolloid állapotba és a flokkuláció megtörténik.

A kolloidok kölcsönös kicsapódása

Ha két, azonos előjelű töltéssel rendelkező kolloid van jelen, kicsapódás nem történik. Ha viszont a két kolloid ellenkező előjelű elektromos töltéssel rendelkezik, bekövetkezhet a két kolloid flokkulációja, kicsapódása, ezt nevezzük kölcsönös kicsapódásnak, amely az elektrolitek hatásával szembeni érzékenység növekedésével is magyarázható. Megfigyelhető azonban eléggé általánosan az is, hogy a két kolloid közül egyiknek a feleslege stabilizálja, védi a másikat, más szóval: ha az egyik kolloid koncentrációját növeljük, míg a másiké változatlan marad, a flokkuláció csak egy többé-kevésbé megszabott koncentrációnál következik be.

Kölcsönös kicsapódás gyakran keletkezik olyan kolloidok között, amelyek közül az egyik liofil, a másik lifób, ez is mutatja a két kolloidcsoport hasonlóságát. A zselatin pl. savas oldatban (4,7-nél kisebb pH-értéken) pozitív makroionok formájában van jelen, és kicsapja a negatív réz-szulfátot, de nem csapja ki a pozitív ferri-hidroxidot, ellenkezőleg: a zselatin 4,7-nél nagyobb pH-jú oldatban negatív töltésű és kicsapja a ferri-hidroxidot, de nem csapja ki a réz-szulfátot. Az ilyenfajta jelenségek a borászatban nagyfontosságúak, különösen a derítéseknél, ezekkel magyarázható a kolloid anyagok és bizonyos, szuszpenzióban levő idegen anyagok eltávolításának, azaz a bor tisztításának és stabilizálásának mechanizmusa.

Védőkolloidok

Gyakran megfigyelhető, hogy egy liofil kolloid átadja stabilitását egy liofób kolloidnak, amely ezáltal ellenállóbb lesz az elektrolitek kicsapó hatásával szemben. Azt mondhatjuk, a kolloid megvédi a másikat a flokkulációtól, ezt a kolloidot nevezzük védőkolloidnak. Ez a védő hatás annak tulajdonítható, hogy a védőkolloid részecskéi mintegy beburkolják a másik kolloid részecskéit, s ez a burkolat ellenáll a tömörülésnek, a részecskék nagyobbodásának. A védőhatás bizonyos módon izolálja a mikrokristályos micellákat az intermicelláris folyadéktól. A védőhatáskialakulásához a két kolloidnak azonos előjelű elektromos töltéssel kell rendelkeznie.

Egy védőkolloid jelenléte az oldatban tehát meggátolhatja a kolloidális természetű zavarosodások és üledékek keletkezését. Ilyen védőkolloidok a gumi-, mézga- és hasonló anyagok, amelyek részben természetes módon megtalálhatók a borokban, részben pedig hozzájuk adhatók. A zselatin is védőkolloid, de e szempontból a borban használhatatlan, mert a tannin kicsapja. Meg kell jegyeznünk azt is, hogy a védőkolloid nemcsak a kolloid oldatok tisztaságát, hanem magát a meglevő zavarosodást is stabilizálhatják, meggátolhatják a már flokkulált részecskék ülepedését.

A védő hatás jelensége gyakran a borok derítésénél is megmutatkozik: ha a borhoz zselatint, liofil kolloidot adunk, ez a borban levő (esetleg szintén hozzáadott) tannin hatására liofób kolloiddá alakul, amely a borban levő fémsók hatására flokkulál. Ezt a flokkulációt is megakadályozhatja vagy késleltetheti a védőkolloidok, a gumi- és a mézgaanyagok jelenléte.

Láthatjuk tehát, hogy a védőkolloidokkal kapcsolatos jelenségek a körülményektől függően kedvezőek vagy kedvezőtlenek lehetnek. A célnak és a körülményeknek megfelelően vagy el kell távolítani a meglevő védőkolloidokat, vagy pedig meg kell őrizni, esetleg még hozzá is kell adni őket a borhoz.

Adszorpciós jelenségek

Adszorpciónak nevezzük azt a folyamatot, amelyben egy anyag a felületén megköt, rögzít egy másik anyagot anélkül, hogy kémiai reakcióba lépne vele. Az adszorpció az anyagok között működő, az anyag belső elektromos sajátságain alapuló fizikai és kémiai erőhatások eredményeképpen jön létre. Egyik anyagnak a másik által való adszorbciója az elsőnek a másik felületén való felhalmozódását, dúsulását jelenti, jelentősége annál nagyobb, minél kisebb részecskéből áll az adszorbeáló anyag, tehát minél nagyobb a felülete.

A kolloidikában és a borászatban az adszorbciós jelenségek igen fontos szerepet játszanak. A szól- vagy gél-állapotban levő kolloidok adszorbeáló hatást fejthetnek ki, mivel részecskéik felülete viszonylag igen nagy; a borban keletkezett kolloidális üledékek a borból származó egyéb adszorbeált anyagokat is tartalmaznak, mert adszorpciós egyensúly áll fenn az adszorbeált anyagnak a folyadékban levő és a megkötött mennyisége között. Ha tehát a bor üledékében valamilyen akotórészt (pl. vasat vagy kalciumot) találunk, ebből nem következik szükségszerűen, hogy ez az alkotórész volt a kiválás előidézője, esetleg csak járulékosan van jelen az üledékben. Ugyanakkor a kolloidok, mint adszorbeálható anyagok is szerepelhetnek: az aktív szén magával ragadja, adszorbeálja az oldatban levő kolloidok nagy részét, a tannint, a színezéket, a fehérjéket. A kaolin vagy bentonit is adszorbeálja a fehérjéket.

Az adszorbciót kohéziós erőknek vagy másodlagos kötőerőknek, Van der Waals-féle erőknek tulajdonítják, amelyek nem feltételezik szükségszerűen az ellenkező előjelű elektromos töltéseket. Mindazonáltal azt tapasztaljuk, hogy a pozitív töltésű fehérjéket a negatív kovaföld, kaolin vagy bentonit adszorbeálják, nem pedig a pozitív töltésű kovaföld, kaolin vagy bentonit adszorbeálják, nem pedig a pozitív töltésű cellulóz, amely a bor negatív töltésű zavarosságait adszorbeálja.

Az adszorpciós jelenségek képezik egyik okát annak, hogy a kolloidok összetétele annyira bonyolult és különböző. Ionmegkötések történnek a csapadékon, sőt már a szól részecskéin is. A kiválások, üledékek összetétele függ a folyadékban levő ionoktól. Egyszer már megkötött ion is kicserélődhet egy másikkal, ha koncentrációja elég nagy az intermicelláris folyadékban. Ugyanakkor az adszorpció által okozott felületi koncentrációs hatás olyan kémiai reakciókat is lehetővé tehet, amelyek híg oldatban nem játszódnának le.

A kolloidok változó összetétele közvetlenül érdekli a borászatot. A csersavnak a zselatinra gyakorolt hatása által keletkezett csapadék pl. egyáltalán nem meghatározott összetételű „zselatin-tannát”, hanem egy adszorpciós termék, amely annál gazdagabb tanninban, minél nagyobb volt ennek mennyisége az oldatban. 4-es pH-értéken 25 mg/l zselatin 5 mg tannint csap ki, ha annak koncentrációja 0,1 g/l, 15 mg-ot, ha a tanninkoncentráció 0,5 g/l és 50 mg-ot, ha 3 g tannin van literenként. Jól látható az adszorpció törvényszerűsége. A csapadék nem meghatározott súlyviszonyok szerint képződik és nem arányos a kicsapó anyag koncentrációjával.

A szőlő, a must és a bor kolloid anyagai

Mint említettük, a kolloid anyagok összetételét igen nehéz pontosan megállapítani. Mindenesetre a must és a bor természetes kolloidjai között a főbb típusú csoportok jól megkülönböztethetők. Ezek a fehérjék, pektinek, gumianyagok (arabánok), mézgaanyagok (dextrán, galaktánok), festékanyagok. A borok összes kolloidjai 500–1000 mg/l-nyi mennyiséget tesznek ki. A mustokban lényegesen több a szőlőből származó kolloid, az erjedés alatt azonban sok kicsapódik. Az erjedés alatt az élesztő is termel kevés kolloid anyagot, kb. 100 mg/l-nyit.

A szőlőbogyóból extrahálható oldható kolloidoknak a bogyóhús mintegy 40%-át, a héjak 30–35%-át tartalmazzák, míg a magvak valamivel kevesebbet, 25–30%-át. A bogyóhús kolloidjai 70%-ban gumi-, mézgaanyagokból és pektinből állnak. A héjak kolloidjai mintegy 75%-ban állnak ezekből az anyagokból. A pektinek több mint 50%-át teszik ki a bogyóhús és a héjak összes kolloidjainak. A bogyóhús kolloidjainak 8–15%-a, a héjaknak 3–15%-a, a magvakénak 23–65%-a fehérje.

A fehér- és vörösborokban a gumi- és mézgaanyagok, valamint a pektin mintegy 90%-át képviselik az összes kolloidoknak. A vörösborok a szőlőbogyóból extrahálható kolloidoknak mintegy 30%-át tartalmazzák, fehérek csak kb. 15%-át. A pektin 20–40%-át teszi ki az összes kolloidoknak vörösborokban, míg a fehérekben csak igen kevés van belőle.

A bor kolloid-összetétele különbözik a bogyóhúsétól, héjakétól és a magvakétól: gumi- és mézgaanyagokat 20–45%-ban tartalmaz, többet, mint a szőlőbogyó részei, ennek a pektinek százalékos csökkenésén kívül az az oka, hogy a gumi- és mézgaanyagok kioldódnak a szilárd részekből. Ezenkívül az élesztők által a bornak átadott kolloidok is nagyrészt gumi- és mézgaanyagokból állnak. A borokban a kicsapható kolloidoknak 7–12%-a fehérje.