CO2 et pression dans la bouteille

D'où vient le gaz

L'effervescence du champagne se forme en bouteille. Pendant la prise de mousse, les levures fermentent le sucre ajouté au tirage. D'après le calcul rémois, 24 g/L de sucre ajouté donnent environ 9 g de CO2 (0,2 mole) dans chaque bouteille de 75 cL.² La bouteille est fermée, le gaz ne peut donc pas s'échapper. L'essentiel se dissout dans le vin, et une petite partie reste dans l'espace de tête sous le bouchon. Un modèle de bouteille standard retenait un espace de tête de 25 mL au-dessus de 0,75 L de vin.¹

Les publications du laboratoire GSMA de Reims situent le CO2 dissous d'un champagne standard à environ 12 g/L ; des échantillons dégorgés tôt en contenaient environ 11 g/L.¹ Le vin utilisé dans une étude de 2010 sur le service contenait 11,4 g/L avant d'être versé.⁴

La loi de Henry

Le gaz et le vin se partagent le CO2 selon la loi de Henry : la quantité dissoute est proportionnelle à la pression partielle de CO2 dans l'espace de tête. Pour le champagne à 25 °C, la constante vaut environ 1,21 g par litre et par bar.^3,2 Le CO2 est moins soluble dans un liquide chaud. Quand la bouteille se réchauffe, une partie du gaz quitte le vin pour l'espace de tête, et la pression augmente.

Pression et température

Valeurs de Liger-Belair et al., Scientific Reports 2017.² Une étude ultérieure sur le débouchage retenait 7,5 bar pour des bouteilles à 20 °C et 10,2 bar à 30 °C.³ C'est pourquoi une bouteille chaude s'ouvre avec plus de force : voir l'envol du bouchon.

Après le débouchage

Une fois la bouteille ouverte, l'espace de tête revient à la pression atmosphérique, mais le vin contient encore bien plus de CO2 qu'il ne peut en garder. Une revue de mécanique des fluides alimentaires (une prépublication) donne un taux de sursaturation d'environ 4 juste après le débouchage : le vin contient environ cinq fois la quantité d'équilibre.⁵ C'est cet excès qui s'échappe sous forme de bulles dans le verre, décrit sur comment naît une bulle. Le service est l'étape qui en fait perdre le plus : voir service et perte de CO2.

Deux chiffres pour la même bouteille

Le Comité Champagne indique pour une bouteille finie une pression de 6 bar à 20 °C.⁶ Les valeurs de recherche ci-dessus sont plus élevées à la même température (environ 7,5 bar). Elles proviennent de mesures sur les bouteilles utilisées dans ces études ; les deux chiffres sont donc donnés avec leurs sources.