香槟中不同方式倒香槟时二氧化碳的分布情况检测方案

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应用案例!FLIR 应用案例 www.flir.com 热成像揭示采用不同香槟斟酌方式的原由 香槟研究人员使用FLIR红外热像仪显示倒香槟过程中二氧化碳的分布情况 香槟在世界各地都与奢华和喜庆相关。它不仅是财富的象征，而且且年除夕夜世界各地有数百万人都会开启香槟庆祝新年到来。以前，这种独特饮品口味的酿造原理隐藏在重重迷雾之下，但现在这种情况已经悄然改变，研究人员正努力揭开它的神秘面纱。最新发现表明，我们应该重新考虑这种碳酸饮料的斟酌方式。 真正的香槟酒只产于法国香槟区，所以香槟酒得名于此。而大部分的香槟研究也正是在这个地区的兰斯大学进行。这所大学的最新发现表明，当前香槟的斟酌方式会造成香槟原有的芳香和口味流失。研究人员声称对待香槟应该同对待啤酒一样。而红外热像仪在这最新发现过程中发挥了关键性的作用。 更多泡沫 发酵会使香槟产生泡沫。GRESPI(工程科学研究小组)热力学部门主任Guilaume Polidori解释道： “第一次发酵过后，香槟基基呈白色。”GRESPI热力学部门是世界上领先的研究机构之一，主要研究热量对材料力学性质的影响。 Guillaume Polidori继续表示： “他们把香槟装入瓶中时，会加入酵母和糖的混合物从而引发第二次发酵。发酵过程中产生二氧化碳，而二氧化碳无法散发，便融入白色酒液中。当瓶盖开启时，溶解的二氧化碳扩散开来，香槟的泡沫便由此产立生。” GRESPI (工程科学研究小组)热力学部门主任Guilaume Polidori和研究人员Herve Pron(r). 氧化碳内，此外，研究还表明香槟泡沫里所包含的口味增强化学物质比其他饮料里的多30倍。 冷冻香槟口感更佳 这一新发现极大地改变了专家对香槟泡沫的态度， GRESPI研究人员也希望对这一现象进行更深入的研究。研究人员根据二氧化碳的流失等同于香味流失这一—事实，通过实验来测试香槟斟酌方式是是如何影响二氧化碳的流失。 他们用不同斟酌方式，在不同温度情况下，测试香槟斟酌前后其二氧化碳含量。实验表明，温度越低，二氧化碳在香槟斟酌过程中流失越少，这为冰冻香槟有助于保留二氧化碳一—以及香槟的 口感——提供了第一个科学依据。 而对比不同的香槟斟酌方式所产生的结果更让人瞠目结舌。对比发现，斟酌香槟的传统方式不能很好地保留香槟的口感。 啤酒式斟酌方式 研究人员比较了两种不同的香槟斟酌方式： “香槟式”和“啤酒式”方式。香槟式”方式是指垂直端着杯子，这样香槟进入杯中时便能冲击凹槽杯底，是目前酒吧、俱乐部和餐厅香槟和起泡酒斟酌的主要方式。 而“啤酒式”斟酌方式则是斜端着杯子，这样香槟便能沿着倾斜的凹槽杯壁流下，然后在斟酌过程中慢慢端正杯子。这种方法主要用于斟酌啤酒。 研究人员分别在4℃，12℃和18℃三种温度下，用上述2种不同方式测试斟酒前后的二氧化碳含量。结果显示，啤酒式斟酌法所造成的二氧化碳流失要远远少于传统方式所造成的二氧化碳流失。 使用传统方式斟酌香槟时，香槟与空气的接触面大很多，且液体非常不稳定。 啤酒式斟酌法更稳定 啤酒式斟酌法是指让香槟沿着杯壁缓缓流下，这种方式比起传统的甚酌方式能够保持酒液的稳定性，从而减少二氧化碳流失。而香槟式斟酌法是指液体垂直落下，直接冲击杯底进而产生大量泡沫，这些泡沫垂直扩散，随后在斟酌过程中逐渐消散。但是泡沫并不是二氧化 FLIR SC7000红外热像仪对准了一个校准黑体前面的长香槟杯 热像仪清晰地表明，斟酌时用‘啤酒式’方式倾斜杯子能减少二氧化碳流失 碳脱离香槟的唯一方式， 二氧化碳能通过香槟同空气的接触面扩散。数年前进行的实验(发表于2002年的物理学纪事)测试了往杯内斟酌香槟过程中二氧化碳不同的流失方式，结果显示以泡沫形式流失一个二氧化碳分子，同时就会有四个二氧化碳分子通过香槟与空气接触面而扩散。因此通过香槟与空气接触面而扩散的方式被认为是斟酌香槟过程中二氧化碳流失的主要途径。 “传统”的斟酌香槟方式明显会产生更多的泡沫。 扩散过程可视化 鉴于人的肉眼无法观察到二氧化碳的扩散过程——这给研究人员对其进行测量带来了挑战。经证明，只有红外热像仪才能应对这个挑战。Guillaume Polidori解释道： “我们使用了FLIR SC7000红外热像仪记录下斟酌时二氧化碳的扩散过程，热像仪形象化地证实了实验结果。” FLIR SC7000是非常灵活的开放式系统，几乎适用于任何应用领域。它能提供最高热灵敏度、精准度、空间分辨率和速度。这个系列的先进热像仪专门服务于需要卓越的热灵敏度和性能才能产生成果的学术和工业研发领域。为此案例中使用的SC7000系列产品提供动力的探测器是制冷式锑化锢(InSb)探测器。这款热像仪灵敏度大概为20mK (0.02℃)，图像分辨率为640×512像素，温度变化纤毫毕现。它的集成时间精确到1微秒，同时由于同外部触发机制相结合，它甚至能抓住转瞬即逝的场景。 通过SC7000红外热像仪捕捉到的图像证实了不同斟酌方式对二氧化碳扩散造成的影响，也为研究人员实验提供了进一步的论证，但Guillaume Polidori认为热像仪还扮演另一个重要角色。 “如果无 通过两种香槟斟酌方法在不同的温度下将香槟倒入凹槽杯内就用化学方法对溶解的二氧化碳浓度进行测量。 传统的斟酌香槟方式明显导致香槟流失更多的二氧化碳 法使这个现象可视化，我们就不能引起媒体的注意，即，要发表文章就必须进行可靠又有趣的新研究，而要引起媒体注意除了开展研究，还得提供可视化证据。”Guillaume Polidori认为热像仪充分发挥了它的作用。“甚至连纽约时报的作者都联系了我们。”他认为，之所以获得这样的关注，大部分都归功于热像仪。“单纯的科学数据毫无吸引力，也无法取信于人，而如果能亲眼所见，则大有不同。因而热像仪在证明研究结果并使研究可视化中扮演了非常重要的角色。” 特定带宽 然而，对二氧化碳的扩散过程进行可视化并不是将红外热像仪对着香槟杯就可以了。GRESPI的研究员Herve Pron大部分时间都在与FLIR红外热像仪打交道。他对这一问题进行了解释：“红外热像仪可观测到的二氧化碳的吸收力是极其微 弱的，只有在探测器的带宽达到4.245微秒的时候，这个气体分子才具有最强的吸收力。因此我们需要关注这种特定带宽。”为达到这一目的，研究人员使用了外部带通滤波器。“这款热像仪在带宽3-5微秒之间运行，而要观测到扩散二氧化碳的热辐射，我们需要外部带通滤波器，专门集中观测二氧化碳扩散高峰段。滤波器只允许特定的红外线通过，也就是拥有我们所需要的特定波长区域内的带宽。” Herve Pron对红外热像仪的性能十分满意。“我们需要既易于校准又十分精确，既轻便又易于使用，同时还要有较高的分辨率的红外热像仪，而它满足了 研究人员使用外部带通滤波器呈现二氧化碳的扩散过程 外部带通滤波器集中于二氧化碳扩散峰值期 SC7000红外热像仪在3-5微秒间运行，而外部带通滤波器将其限定在4.245微秒内。 所有要求，我们能观测到更多的细节，并免于为周围的环境或者‘噪音’所干扰。” 完美的香槟杯 近年来，玻璃杯制造商向消费者推荐了新一代香槟品尝杯，它经过特殊设计能够较好的控制整个品尝过程中二氧化碳的排放。这些杯子激起了人们不断高涨的兴趣，让人们想要努力理解并描绘香槟或气泡酒斟酌时二氧化碳气体的扩散过程中的每个参数。 香槟研究的下一步是制作出香槟斟酌时二氧化碳扩散的完整数学模型，包括斟酌时二氧化碳扩散的多种模式。Guillaume Polidori表示，此模型已在制作之中：“我不便透露太多，但可以肯定的是制作正在进行之中。但一旦我们完成了制作，这个发现将发挥很大的实用性，因为玻璃杯制造商可以利用这个模型设计出完美的香槟杯。” ( 文章参考文献如下： ) Physicochemical approach to theeffervescence in Champagne winesLiger-Belair， G. 2002Annales dePhysique 27 (4) 4。 部分图片和数据来源： On the losses of dissolved CO2during champagne serving by Liger-Belair， G.， Bourget， M.， Villaume， S.，Jeandet， P.， Pron， H.， Polidori， G. 2010Journal of Agricultural and Food Chemistry 58(15)， pp.8768-8775. 如需了解有关红外热像仪或此应用的更多信息，请联系： FLIR中国公司总部： 前视红外热像系统贸易(上海)有限公司 全国咨询热线：400-683-1958 邮箱： info@fir.cn www.flir.com 图片仅供说明之用，显示图像可能不代表该热像仪的实际分辨率