The bottleneck/cork interface: a key parameter for wine aging in bottle

Abstract

The shelf life of wine is a major concern for the wine industry. This is particularly true for wines intended for long cellaring, which are supposed to reach their peak after an ageing period ranging from a few months to several years, or even decades. Low, controlled oxygen inputs through the closure system are generally necessary for the wine to evolve towards its optimum organoleptic characteristics. Our previous studies have already shown that the interface between the cork and the bottleneck plays a crucial role in the transfer of oxygen into the bottled wine. However, how does this transfer of oxygen through the closure system evolve over time? How it is affected by environmental storage parameters ? A study of the evolution of the oxygen-barrier properties of the closure system was therefore carried out, over a 24-month aging period, under controlled conditions simulating the conservation of wine in bottle. Surface-treated micro-agglomerated corks were compressed into bottlenecks cut 70 mm from the top. After corking, only 6 mm of cork remained in the bottleneck. To assess the effect of the presence of wine on the oxygen barrier properties of the cork, the samples were stored in the absence or presence of 10 ml of a model wine solution and sealed in an inert atmosphere (argon) by gluing a glass disk to the base of the bottleneck. Samples were positioned either in contact with the vapour phase of the model wine, or directly in contact with the liquid phase, thus reproducing vertical or horizontal bottle storage. For samples stored horizontally, three temperatures were studied: 20°c, 35°c and 50°c. Oxygen permeation measurements were carried out by manometry, in two successive stages: (i) on the complete system including the cork wafer compressed in the bottleneck, (ii) on the wafer alone, enabling the transfer at the interface to be determined by subtraction. The results obtained showed that the intrinsic diffusion coefficient of oxygen through the micro-agglomerated stopper remained unchanged, regardless of storage conditions, even after 24 months of ageing. In the case of the complete closure system, the majority of oxygen transfer occurs at the interface between the bottleneck and cork stopper, and this preponderance is influenced by storage conditions. Thus, when stored at 20°c, the presence of model wine favors oxygen transfer at the glass/cork interface, compared to the condition without model wine. Whether the bottle is stored upright or lying down has no effect on oxygen transfer. However, storage temperature has a significant impact on the permeability of the closure system. At a storage temperature of 20°c, oxygen barrier properties remain unchanged for up to 24 months of ageing. Indeed, once water and ethanol sorption equilibrium has been reached after three months’ storage, the barrier properties of the closure system do not change over the following months. However, at 35°c, a deterioration in barrier properties at the glass/cork interface is observed after 9 months, resulting in a 1000-fold increase in oxygen transfer. At a temperature of 50°c, this time is reduced to 3 months, with a 10,000-fold increase in transfer. This considerable increase in oxygen transfer at the interface may be attributed to a change in the treatment product applied to the cork surface, and/or to a change in the cork’s mechanical properties.

L’interface goulot / bouchon : un paramètre clé du vieillissement du vin en bouteille

La durée de conservation des vins constitue l’une des préoccupations majeures pour la filière viti-vinicole. Cela est particulièrement vrai pour les vins de garde, supposés atteindre leur apogée après une période de vieillissement pouvant aller de quelques mois à plusieurs années, voire décennies. De faibles apports contrôlés en oxygène, à travers le système d’obturation, sont généralement nécessaires pour que le vin évolue vers ses caractéristiques organoleptiques optimales. Nos études précédentes ont démontré que l’interface entre le bouchon et le goulot de la bouteille joue un rôle crucial dans le transfert d’oxygène vers l’intérieur de la bouteille de vin. Cependant, comment ce transfert d’oxygène à travers le système d’obturation évolue-t-il dans le temps ? Comment les différents paramètres environnementaux de stockage l’influencent-ils ? Une étude sur l’évolution des propriétés barrières à l’oxygène du système d’obturation a donc été réalisée, sur une période de vieillissement de 24 mois, dans des conditions contrôlées simulant la conservation du vin en bouteille. Des bouchons micro-agglomérés, recouverts d’un traitement de surface, ont été comprimés dans des goulots de bouteilles découpés à 70 mm du buvant. A l’issue du bouchage, seule une épaisseur de 6  mm de bouchon a été conservée dans le goulot. Afin d’évaluer l’effet de la présence du vin sur les propriétés barrière à l’oxygène du bouchon, les échantillons ont été stockés en l’absence ou en présence de 10 ml d’une solution de vin modèle et fermés sous atmosphère inerte (argon) en collant un disque de verre à la base du goulot. Les échantillons ont été positionnés, soit en contact avec la phase vapeur du vin modèle, ou bien directement en contact avec la phase liquide, reproduisant ainsi le stockage vertical ou horizontal des bouteilles. Pour les échantillons stockés en position horizontale, trois températures ont été étudiées : 20 °c, 35 °c et 50 °c. Les mesures de perméation à l’oxygène ont été réalisées par manométrie, en deux étapes successives : (i) sur le système complet comprenant la rondelle de bouchon comprimée dans le goulot, (ii) sur la rondelle seule, permettant par soustraction d’obtenir le transfert se produisant à l’interface. Les résultats obtenus ont tout d’abord mis en lumière que le coefficient de diffusion intrinsèque de l’oxygène au travers du bouchon micro-aggloméré n’est pas modifié, quelles que soient les conditions de stockage même après 24 mois de vieillissement. Dans le cas du système complet goulot + bouchon, la majeure partie du transfert d’oxygène se produit à l’interface entre le goulot et le bouchon et cette prépondérance est influencée par les conditions de stockage. Ainsi, lors d’un stockage à 20 °c, la présence de vin modèle favorise le transfert d’oxygène à l’interface verre / bouchon, par rapport à la condition sans vin modèle. La position de stockage de la bouteille, debout ou couchée, n’a, quant à elle, pas d’effet sur le transfert d’oxygène. Cependant, la température de stockage a un impact important sur la perméabilité du système d’obturation. A une température de stockage de 20°c, les propriétés barrières à l’oxygène restent inchangées jusqu’à 24 mois de vieillissement. Une fois l’équilibre de sorption d’eau et d’éthanol atteint après trois mois de conservation, les propriétés barrières du système goulot / bouchon n’évoluent plus lors des mois suivants. Toutefois, à 35°c, une altération des propriétés barrières à l’interface goulot / bouchon est observée après 9 mois, entrainant une augmentation du transfert d’oxygène d’un facteur 1000. A une température de 50°c, cette durée se trouve réduite à 3 mois, avec une augmentation du transfert d’un facteur 10 000. Cette hausse considérable du transfert d’oxygène à l’interface peut être attribuée à une modification du produit de traitement appliqué à la surface du bouchon et/ou à une évolution des propriétés mécaniques du bouchon.

La interfaz cuello/corcho: un parámetro clave en el envejecimiento del vino en botella

El tiempo de conservación de los vinos es una de las principales preocupaciones de la industria vitivinícola. Esto es especialmente cierto en el caso de los vinos de guarda, que se supone que alcanzan su plenitud tras un periodo de envejecimiento que puede oscilar entre unos meses y varios años, o incluso décadas. Por lo general, para que el vino evolucione hacia sus características organolépticas óptimas es necesario un aporte de oxígeno bajo y controlado a través del sistema de taponado. Nuestros estudios anteriores han demostrado que la interfaz entre el corcho y el cuello de la botella desempeña un papel crucial en la transferencia de oxígeno al interior de la botella de vino. Sin embargo, ¿cómo evoluciona con el tiempo esta transferencia de oxígeno a través del sistema de taponado? ¿cómo influyen en ella los distintos parámetros ambientales del almacenamiento? Por esta razon, se llevó a cabo un estudio de la evolución de las propiedades de barrera al oxígeno del sistema de taponado durante un periodo de envejecimiento de 24 meses, en condiciones controladas que simulaban la conservación del vino en la botella. Los tapones de corcho microaglomerado, recubiertos con un tratamiento superficial, se comprimieron en cuellos de botella cortados a 70 mm de la corona. Tras el taponado, sólo quedaban 6 mm de corcho en el cuello. Para evaluar el efecto de la presencia de vino en las propiedades de barrera al oxígeno del corcho, las muestras se almacenaron en ausencia o presencia de 10 ml de una solución de vino modelo y se sellaron en una atmósfera inerte (argón) pegando un disco de vidrio a la base del cuello. Las muestras fueron posicionadas ya sea en contacto con la fase vapor del vino modelo, o bien directamente en contacto con la fase líquida, reproduciendo así la guarda vertical u horizontal de las botellas. Para las muestras almacenadas horizontalmente, se estudiaron tres temperaturas: 20°c, 35°c y 50°c. Las medidas de permeación de oxígeno se realizaron por manometría, en dos etapas sucesivas: (i) sobre el sistema completo, incluida la arandela de corcho comprimida en el cuello, (ii) sobre la arandela sola, lo que permite sustraer la transferencia que se produce en la interfase. Los resultados obtenidos mostraron que el coeficiente intrínseco de difusión de oxígeno a través del tapón microaglomerado no se modifica, cualesquiera que sea la condición de almacenamiento, incluso después de 24 meses de envejecimiento. En el caso del sistema completo de cuello + tapón, la mayor parte de la transferencia de oxígeno se produce en la interfaz entre el cuello y el tapón, y esta preponderancia se ve influida por las condiciones de almacenamiento. Por ejemplo, cuando se almacena a 20°c, la presencia de vino modelo favorece la transferencia de oxígeno en la interfaz vidrio/tapón, en comparación con la condición sin vino modelo. El hecho de que la botella se almacene en posición vertical o tumbada no influye en la transferencia de oxígeno. Sin embargo, la temperatura de almacenamiento tiene un impacto significativo en la permeabilidad del sistema de taponado. A una temperatura de almacenamiento de 20°c, las propiedades de barrera al oxígeno permanecen inalteradas hasta 24 meses de envejecimiento. Una vez alcanzado el equilibrio de sorción de agua y etanol tras tres meses de almacenamiento, las propiedades de barrera del sistema cuello/ tapón no variaron en los meses siguientes. Sin embargo, a 35°c, se observó una alteración de las propiedades de barrera en la interfaz cuello/ tapón al cabo de 9 meses, lo que provocó un aumento de la transferencia de oxígeno por un factor de 1000. A una temperatura de 50°c, este tiempo se reduce a 3 meses, con un aumento de la transferencia de un factor de 10.000. Este aumento considerable de la transferencia de oxígeno en la interfaz puede atribuirse a un cambio en el producto de tratamiento aplicado a la superficie del corcho y/o a un cambio en las propiedades mecánicas del corcho.