La chimica delle bollicine dietro le bevande gassate

Professore di Chimica e Biochimica, Università di Miami

Michael W. Crowder riceve finanziamenti dal National Institutes of Health per condurre ricerche sulla resistenza agli antibiotici e da Sazerac Corp e MineXAI per condurre ricerche sulla caratterizzazione del bourbon.

L'Università di Miami fornisce finanziamenti come membro di The Conversation US.

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Molte persone amano l'effervescenza rinfrescante di una bibita gassata, di uno champagne, di una birra o di un'acqua frizzante. Quando bevi un sorso, le bolle di gas nella bevanda scoppiano e il gas rilasciato ti solletica il naso. Ma ti sei mai chiesto come funziona effettivamente la carbonatazione?

Sono un professore che tiene corsi di chimica e fermentazione e sono un appassionato di bevande gassate e anch'io birra fatta in casa. Sebbene il processo di base della carbonatazione sia relativamente semplice, una varietà di fattori, dalla temperatura alla tensione superficiale, possono influenzare il gusto e la qualità delle bevande.

La carbonatazione comporta la dissoluzione del gas incolore e inodore di anidride carbonica (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 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 la formula chimica H₂CO₃. Pertanto, una volta che parte della CO₂ disciolta si converte in H₂CO₃, altra CO₂ proveniente dall'aria sovrastante può dissolversi nel liquido e ristabilire l'equilibrio chimico.

Quando apri una bottiglia o una lattina, la pressione sopra il liquido gassato diminuisce per corrispondere alla pressione all'esterno della bottiglia o della lattina. Il rilascio della pressione provoca un sibilo e si vedono 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 le rende un po' acido.

Un altro fattore importante che influenza la carbonatazione è la temperatura. La maggior parte dei gas, inclusa l'anidride carbonica, non si dissolvono bene nei liquidi quando la temperatura del liquido aumenta. Ecco perché le bevande gassate si sgonfiano se le lasci fuori a temperatura ambiente.

Al contrario, se metti la tua bevanda gassata preferita nel frigorifero e la lasci raffreddare, più anidride carbonica disciolta rimarrà nella bevanda mentre è ancora sigillata. Quando apri la bottiglia o la lattina refrigerata, il liquido è più frizzante perché nella bevanda fredda c'è più anidride carbonica disciolta.

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, queste molecole sono molecole d'acqua, ma le bevande analcoliche dietetiche contengono dolcificanti artificiali disciolti al loro interno. 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.

Questo è il motivo per cui ci vuole leggermente più tempo per servire una Diet Coke con ghiaccio, un problema che potresti notare su un aereo. La minore tensione superficiale del dolcificante artificiale significa che c'è più frizzante e più a lungo, rispetto ad altre bevande analcoliche. Gli assistenti di volo devono quindi attendere che le bolle nella tazza si rompano prima di poter riempire la tazza con altra Diet Coke.

La tensione superficiale è anche il motivo per cui la Diet Coke funziona così bene nel famoso esperimento Mentos, durante il quale si versano caramelle Mentos in bottiglie di Diet Coke 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 Diet Coke si solleva velocemente sopra la bottiglia da 2 litri mentre le molecole di CO₂ si formano rapidamente sulla superficie delle caramelle e spingono la Diet Coke fuori dalla bottiglia.