Molte persone amano la rinfrescante effervescenza di una bibita gassata, dello champagne, della birra o dell’acqua frizzante. Quando bevi un sorso, le bolle di gas nella bevanda scoppiano e il gas rilasciato solletica il tuo naso. Ma ti sei mai chiesto come funzioni effettivamente la carbonatazione?
Sebbene il processo di base della carbonatazione sia relativamente semplice, una varietà di fattori, dalla temperatura alla tensione superficiale, può influenzare il gusto e la qualità delle bevande.
Sciogliere l’anidride carbonica
La carbonatazione comporta la dissoluzione dell’anidride carbonica incolore e inodore (CO₂) in un liquido. Quando l’anidride carbonica viene aggiunta a una bottiglia sigillata o a una lattina contenente acqua, la pressione nella bottiglia o nella lattina aumenta e l’anidride carbonica si dissolve nel liquido.
La CO₂ sopra il liquido e la CO₂ disciolta nel liquido raggiungono l’equilibrio chimico. Equilibrio chimico significa essenzialmente che la velocità con cui la CO₂ si dissolve nel liquido è uguale alla velocità con cui la CO₂ viene rilasciata dal liquido. Si basa sulla quantità di CO₂ sia nell’aria che nel liquido.
Parte della CO₂ disciolta reagisce con l’acqua per formare acido carbonico, che ha una formula chimica di H₂CO₃. Quindi, una volta che parte della CO₂ disciolta si converte in H₂CO₃, più CO₂ dall’aria soprastante può dissolversi nel liquido e ristabilire l’equilibrio chimico.
Quando apri una bottiglia o una lattina, la pressione al di sopra del liquido gassato scende per corrispondere alla pressione all’esterno della bottiglia o della lattina. Il rilascio della pressione si traduce in un sibilo e vedi delle bolle che salgono nel liquido mentre l’H₂CO₃ si riconverte in CO₂ e il gas fuoriesce in superficie. L’acido carbonico nella bevanda è ciò che la rende un po’ acida.
Una bevanda più fredda è più frizzante
Un altro fattore importante che influenza la carbonatazione è la temperatura. La maggior parte dei gas, inclusa l’anidride carbonica, si dissolve meno facilmente nei liquidi quando la temperatura del liquido aumenta. Ecco perché le bevande gassate perdono la loro effervescenza se le lasci fuori a temperatura ambiente.
Al contrario, se metti la tua bevanda gassata preferita in frigorifero e la lasci raffreddare, più anidride carbonica disciolta rimarrà nella bevanda mentre è ancora sigillata. Quando apri la bottiglia o la lattina fredda, il liquido è più frizzante perché c’era più anidride carbonica disciolta nella bevanda fredda.
Tensione superficiale e frizzantezza
Un ultimo fattore importante per la carbonatazione è la tensione superficiale del liquido. La tensione superficiale di un liquido è determinata dalla forza con cui le molecole del liquido interagiscono tra loro. Per la maggior parte delle bevande, quelle molecole sono molecole d’acqua, ma le bevande analcoliche dietetiche contengono dolcificanti artificiali disciolti. Questi dolcificanti possono indebolire le interazioni tra le molecole d’acqua, creando una tensione superficiale inferiore. Una tensione superficiale inferiore significa che le bolle di anidride carbonica si formano più velocemente e durano più a lungo.
Ecco perché ci vuole leggermente più tempo per servire una Coca Cola con ghiaccio, un problema che potresti notare su un aereo. La minore tensione superficiale dovuta all’edulcorante artificiale significa che c’è più effervescenza, e per un periodo più lungo, rispetto ad altre bevande analcoliche. Gli assistenti di volo devono quindi aspettare che le bolle nella tazza si rompano prima di poter riempire la tazza con più Coca Cola.
La tensione superficiale è anche il motivo per cui la Coca Cola funziona così bene nel famoso esperimento Mentos, durante il quale fai cadere le caramelle Mentos in bottiglie di Coca Cola da 2 litri. La caramella aiuta a indebolire le interazioni tra le molecole d’acqua e le molecole di CO₂, abbassando la tensione superficiale e consentendo un rilascio più facile delle molecole di CO₂. Un “geyser” ribollente di Coca Cola sale velocemente sopra la bottiglia da 2 litri mentre le molecole di CO₂ si formano rapidamente sulla superficie delle caramelle e spingono la Coca Cola fuori dalla bottiglia.
Introduzione delle bolle in una bevanda
Nel tentativo di rendere l’acqua simile a quella delle sorgenti minerali, il processo di carbonatazione fu inventato da Joseph Priestley in Inghilterra nel 1760 e commercializzato da Jacob Schweppe – riconoscete il nome? – in Svizzera nel 1780. Priestley ha fatto reagire il gesso con acido solforico, producendo CO₂, e ha appeso un contenitore pieno d’acqua sopra la reazione per infondere l’acqua con CO₂.
Oggi, la maggior parte delle birre commerciali, delle bevande analcoliche, dei seltz e delle acque frizzanti sono create mediante carbonatazione “forzata”. Questo avviene quando i produttori iniettano direttamente anidride carbonica nella bevanda sotto elevate pressioni di anidride carbonica.
Un secondo modo comune per introdurre l’anidride carbonica in un liquido è la fermentazione. I produttori di champagne e alcuni piccoli produttori di birra casalinghi seguono questo metodo sigillando una fonte di zucchero e lievito vivo nelle loro bottiglie. Il lievito produce alcol e anidride carbonica, e questa anidride carbonica aumenta la pressione nella bottiglia, dando luogo a champagne e birra gassati. Ma questo processo non è così controllato e può provocare l’esplosione delle bottiglie.
I produttori di birra più grandi spesso catturano la CO₂ prodotta durante un processo di fermentazione e pompano quel gas nei serbatoi che contengono la birra per carbonarla. Questo è normalmente un processo controllato che consente di introdurre quantità note di anidride carbonica nelle bevande per una consistenza eccezionale.
La carbonatazione è un matrimonio tra fisica e chimica, che trasforma i liquidi ordinari in prelibatezze effervescenti. La prossima volta che bevi una bevanda gassata, prenditi un momento per apprezzare la scienza dietro quelle bolle danzanti.
Michael W. Crowder, Università di Miami
