ビン入りジュースの液面に「あと」が残るのはなぜ？

Question

ビン入りの100％ぶどうジュースを飲んだところ、液面だった部分にぶどう果汁と思われる「あと」が残っていました。子供に「何でここだけ輪になってんの？」と聞かれたのですが上手く答えられません。何でできるのか、どのくらいでできてくるのかをご存知の方、教えてください。

starflora · Accepted Answer

１００％ぶどうジュースの場合ですが、こういう線のあとは、密閉容器のなかでもできます。「密閉度」が容器において保証されているというのは、例えば、炭酸飲料の場合、蓋を開けると、一気になかの気体や液体が外に溢れてきたり、泡が沸き上がって来ることから分かるでしょう。空気が外部とのあいだで流通があれば、炭酸飲料は、時間と共に気抜けして来ます。
　
　　炭酸飲料の場合は密閉で、ぶどうジュースの場合は、空気流通があるとは考えにくいです。何故なら、空気流通があると、外気の最近が内部に入ってきて、余計な発酵・腐敗作用が起こり、内部のぶどう液が変質するので、そういうことがないように、密閉容器なっているはずだからです。
　
　　従って、単純に蒸発によって、線のあとが残るというのは、そのままでは、妥当な答えとは云えないと思います。
　
　　ぶどう液の場合、懸濁液であるのは事実ですが、その場合、液体成分と固形成分は、固形成分が重量的に重いので、下に沈むという効果が出てきます。ジュースは飲む前によく振ってくださいというのは、沈殿で、底の方に固形成分が集まっているからです。
　
　　では何故、線のあとができるかと言えば、一つは、これは、空気とぶどう液成分のあいだの化学反応で、ぶどう液の成分が少し変質し、それが固形成分の形になって、ガラス面に付着する結果、線ができるというものです。化学変化と言っても、軽い酸化であって、酸化した成分が表面張力で、少し持ち上がっている縁の部分に集まり、これがガラスに付着するということです。
　
　　それともう一つは、ガラス瓶などに密封した後、瓶自体が、温度変化に晒されるので、内部の開いた部分、つまり、空気が入っている部分の温度も変化し、飽和水蒸気量も変化するので、暖かくなった時、僅かな蒸発が起こり、その時、ごく薄い膜になっている、表面張力で上に薄く盛り上がっている部分で、糖分などが固形化して、瓶の壁面に付着し、これが、上の酸化変質などと一緒になって、線を構成するのだろうと言うことです（表面で酸化した成分は、表面張力で、縁に集まって来るのだとも思えます。あるいは、沈降するので、表面には見えなくなるのでしょう）。
　
　　瓶が冷えると、また、水蒸気が水になりますが、壁面に付着した部分は、変質しているので、再度、液体に浸っても、元に溶解して戻らないし、また、ガラスと一旦、付着すると、この付着成分は、離れなくなるので、このまま残って、線となるのでしょう。（なお、底の部分では、顕著な付着の線はできません。酸化変質と蒸発が、くっきりした線ができる理由でしょう）。
　　
　　どのぐらいで出来るかは、密封状態の瓶のなかだと、かなり時間がかかると思います。最低で数日か、または温度変化を経過するとできるものではないでしょうか。
　
　　ちなみに、（赤）葡萄酒の場合、瓶のなかに線のあとを見たことがありません。葡萄の固形成分が少ないのだということになりますが、グラスに注いで時間が経過すると、やはり線が出てきます。（日本酒清酒では出てきません。またはほとんど分かりません）。これは、多分、瓶のなかに保存されていた時は、瓶のなかの空気が、水蒸気よりもアルコールで飽和していて、空気による酸化が起こりにくいいためだと思います。ワインの瓶を開けると、ワインの香りがするのは、ワインの瓶のなかの空気に、アルコールが気化して溜まっていたことを示すのです。（ワインの場合は、そういう記憶があるのですが、違っていたかも知れません。ぶどうジュースの場合の説明とは、一応独立した話です）。

38endoh · Answer

> 酸化変質などと一緒になって、線を構成するのだろうと言うことです

例の「あと」が発酵・腐敗作用でできるとは，ちょっと考えにくいと思います。１００％ぶどうジュースには大量のアスコルビン酸（ビタミンＣ）が入っておりますので，酸化による変質はほとんどないと思います。また，現在出回っているほとんどの製品は，品質保持期限を延ばすため窒素置換してあると思います。

> 固形成分が重量的に重いので、

とは断言できないと思います。空気を噛みこんでいたりして，重量的に軽い成分が含まれていても不思議ではないと思いますが…。

> グラスに注いで時間が経過すると、やはり線が出てきます。

これは蒸発による問題であり，密栓状態の話とは全く異なります。場合わけをして行う必要があります。

いかがでしょうか？

38endoh · Answer

私の意見は sesame さんとはちょっと違い，申し訳ないのですが…。
密栓したビンの中で蒸発が起こるというのは少し考えにくいですし…。

これは懸濁液にのみ起こる現象で，真の溶液では起こらないと思います。
そして，例の「あと」は，懸濁液中の固体成分だと思います。

まず，ビンの中の液体は，若干の温度勾配によって常に対流が起こっています。
そして，この対流によって固体成分が拡散し，懸濁液は均一に見えます。
しかし表面のヘリの部分と，底部のヘリの部分は，対流の流速がほとんどゼロであり，
このような流速がほとんどゼロの場所では，固体成分が拡散できず，
固体成分が凝集していくのではないかと思います。

sesame · Answer

うーん、子供って時々ものすごく良い質問をしますねー。(感動)

さて、原因を私なりに考えてみました。

ジュースなどの液体の表面からは常にわずかずつ水分が蒸発していますね。
一方、ジュースに溶け込んでいる固形分は蒸発しませんから、水面近くでは液の濃度がとても濃くなっています。
あるていど以上濃くなったジュースの成分は粘性が増し、ガラス瓶の壁面に付着して取れなくなります。
蒸発によってジュースの液面はごくわずかずつ下がっていきますから、付着した成分はそのまま乾燥して取り残されるわけです。
これがジュースの輪の正体だと思うのですが、いかがでしょうか。

なお、ジュースの液面は、表面張力で瓶の壁面に対してわずかに持ち上がっています。
そのため、その部分はとくに薄くなり、蒸発によって濃くなる割合も大きいというのも理由ではないかと思います。

どのくらいでできるのかについては、ぜひお子さんと実験をしていただきたいですね。
条件（ジュースの種類、瓶の材質、気温など）によってどう変化するのかも、調べてみるとおもしろいと思います。

ビン入りジュースの液面に「あと」が残るのはなぜ？

> 酸化変質などと一緒になって、線を構成するのだろうと言うことです

私の意見は sesame さんとはちょっと違い，申し訳ないのですが…。

うーん、子供って時々ものすごく良い質問をしますねー。

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