چه چیزی آب گازدار را درخشان می کند؟ علم در پشت فیز

آب گازدار به خاطر می درخشد گاز دی اکسید کربن محلول (CO2). که با آزاد شدن فشار حباب هایی تشکیل می دهد. هنگامی که CO2 تحت فشار بالا در حین کربناته شدن به آب وارد می شود، اسید کربنیک ایجاد می کند و تا زمانی که در بطری یا قوطی را باز کنید حل می شود و به گاز اجازه می دهد تا به عنوان حباب های گازدار مشخص خارج شود.

این فرآیند شیمیایی ساده، آب ساده را به یک نوشیدنی با طراوت و جوشان تبدیل می کند که برای قرن ها جوانه های چشایی را مجذوب خود کرده است. درک علم پشت درخشش، تأثیر متقابل شگفت انگیزی از فشار، شیمی و فیزیک را نشان می دهد که هر بار که یک بطری سرد را باز می کنید اتفاق می افتد.

فرآیند کربناسیون

کربناته شدن زمانی اتفاق می افتد که گاز دی اکسید کربن در آب تحت فشار حل می شود 3-4 اتمسفر (45-60 psi) . این فرآیند از قانون هنری پیروی می کند، که بیان می کند که مقدار گاز حل شده در مایع با فشار آن گاز بالای مایع نسبت مستقیم دارد.

در طی کربناتاسیون صنعتی، تولیدکنندگان از تجهیزات تخصصی برای دستیابی به گاز بهینه استفاده می کنند:

• آب تا دمای بین سرد می شود 32-40 درجه فارنهایت (0-4 درجه سانتی گراد) زیرا آب سرد بیشتر از آب گرم CO2 جذب می کند
• گاز CO2 در یک محفظه مهر و موم شده تحت فشار کنترل شده به آب تزریق می شود
• مخلوط برای به حداکثر رساندن جذب گاز و اطمینان از توزیع یکنواخت هم زده می شود
• آب گازدار بلافاصله در بطری ها یا قوطی ها بسته می شود تا فشار را حفظ کند

هنگامی که به درستی گازدار شود، آب گازدار معمولاً حاوی است 3.5-4.0 حجم CO2 یعنی هر لیتر آب 3.5-4.0 لیتر گاز دی اکسید کربن را در دما و فشار استاندارد نگه می دارد.

شیمی پشت حباب ها

وقتی CO2 در آب حل می شود، به سادگی به عنوان مولکول گاز باقی نمی ماند. یک واکنش شیمیایی رخ می دهد که اسید کربنیک (H2CO3) ایجاد می کند و به آب گازدار طعم کمی اسیدی می دهد. pH تقریباً 3.5-4.0 .

معادله شیمیایی این واکنش:

CO2 H2O ⇌ H2CO3

این اسید کربنیک ناپایدار است و در تعادل با CO2 محلول وجود دارد. هنگامی که یک بطری آب گازدار را باز می کنید، افت فشار ناگهانی این تعادل را تغییر می دهد و باعث می شود اسید کربنیک به سرعت به گاز و آب CO2 تجزیه شود. این همان چیزی است که هجوم حباب ها و صدای رضایت بخش "psst" را ایجاد می کند.

چرا حباب ها بالا می روند

حباب هایی که می بینید از میان آب گازدار بالا می آیند از اصول فیزیکی قابل پیش بینی پیروی می کنند. حباب های CO2 چگالی کمتری نسبت به آب دارند و به دلیل شناور بودن باعث شناور شدن آنها به سمت بالا می شود. با بالا آمدن حباب ها بزرگتر می شوند زیرا فشار آب به سمت سطح کاهش می یابد و به هر حباب اجازه می دهد طبق قانون بویل منبسط شود.

جالب اینجاست که بیشتر حباب ها خود به خود در مایع تشکیل نمی شوند. نیاز دارند سایت های هسته زایی - عیوب ریز روی سطح شیشه، ذرات محلول یا حتی خراش های میکروسکوپی - جایی که مولکول های CO2 می توانند جمع شوند و حباب هایی به اندازه کافی بزرگ برای فرار تشکیل دهند.

عوامل موثر بر سطوح کربناته شدن

چندین متغیر بر میزان درخشش آب شما و مدت زمانی که گازدار می ماند تأثیر می گذارد:

دما چشمگیرترین اثر را دارد. یک بطری آب گازدار در دمای اتاق می تواند تا 50 درصد از کربنات خود را در عرض 2-3 ساعت از دست بدهد باز شدن، در حالی که آب سرد شده به دلیل افزایش حلالیت CO2 در دماهای پایین تر، گاز را برای مدت طولانی تری حفظ می کند.

کربناته طبیعی در مقابل کربنات مصنوعی

همه آب های گازدار به یک شکل به گاز خود نمی رسند. درک تمایز بین کربناتاسیون طبیعی و مصنوعی به توضیح تغییرات در اندازه حباب، حس دهان و طول عمر کمک می کند.

آب گازدار طبیعی

منابع آب گازدار طبیعی، مانند پریر از فرانسه یا گرولشتاینر از آلمان ، کربناته شدن را از طریق فرآیندهای زمین شناسی بدست می آورند. هنگامی که آب از میان لایه های زیرزمینی غنی از سنگ های آتشفشانی جریان می یابد، CO2 آزاد شده از گوشته زمین را جذب می کند. این فرآیند می تواند صدها یا هزاران سال طول بکشد.

کربناته طبیعی معمولا تولید می کند حباب های ظریف تر و ماندگارتر زیرا CO2 به تدریج و به طور کامل تحت فشار شدید زمین شناسی حل می شود. محتوای معدنی موجود در این آب ها نیز بر شکل گیری حباب و طعم آن تأثیر می گذارد.

آب گازدار مصنوعی

بیشتر آب‌های گازدار تجاری در کارخانه‌ها در معرض کربناته شدن اجباری قرار می‌گیرند. این روش سریع‌تر، قابل کنترل‌تر است و به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد به سطوح کربناته ثابت دست یابند. برندهایی مانند La Croix و توپو چیکو از این فرآیند برای کربناته کردن آب تصفیه شده یا آب چشمه‌ای که به طور طبیعی گازدار نیستند، استفاده می‌کنند.

کربناته مصنوعی می تواند ایجاد کند حباب های بزرگتر و تهاجمی تر که یک احساس تندتر و شدیدتر وز را ایجاد می کند. سطح کربناته شدن را می توان دقیقاً کنترل کرد، از روشنایی کم تا بسیار جوشان.

تجربه حسی Sparkle

"درخشش" در آب گازدار فقط بصری نیست - این یک تجربه چند حسی است که شامل طعم، لمس و حتی صدا است. هنگامی که حباب های CO2 روی زبان شما می ترکد، یک حباب ایجاد می کنند احساس سوزن سوزن شدن ناشی از فعال شدن گیرنده های درد کانال های TRPA1 نامیده می شوند.

تحقیقات منتشر شده در مجله Science در سال 2009 نشان داد که این احساس حتی زمانی که زبان بیهوش می شود نیز ادامه می یابد و ثابت می کند که وز به عنوان یک سیگنال درد خفیف به جای طعم تشخیص داده می شود. اسید کربنیک که هنگام تماس CO2 با بزاق ایجاد می‌شود، این گیرنده‌ها را تحریک می‌کند و احساس خاردار متمایز را ایجاد می‌کند.

بعلاوه، صدای کربناته شدن - از "هیس" باز اولیه تا صدای ترق آرام حباب ها - تجربه نوشیدن را افزایش می دهد. مطالعات نشان می دهد که مردم وقتی می توانند صداهای کربناته را بشنوند، نوشیدنی ها را با طراوت تر ارزیابی می کنند ، حتی اگر سطح کربناته واقعی با یک نمونه خاموش یکسان باشد.

آب گازدار چقدر گازدار می ماند؟

پس از باز شدن، آب گازدار بلافاصله شروع به از دست دادن کربنات می کند. نرخ به شرایط نگهداری و نوع ظرف بستگی دارد:

1. بطری های باز نشده: در صورتی که به درستی در مکانی تاریک و خنک نگهداری شود، کربناته کامل را به مدت 12 تا 18 ماه حفظ کنید
2. باز شده و در یخچال: در صورت بسته شدن محکم، گاز قابل قبول را به مدت 2 تا 3 روز نگه دارید
3. در دمای اتاق باز می شود: در عرض 6-12 ساعت بیشتر کربنات را از دست بدهید
4. در لیوان ریخته می شود: در عرض 15-30 دقیقه به طور قابل توجهی صاف شوید

برای به حداکثر رساندن حفظ کربنات پس از باز کردن، قبل از بستن مجدد درب، هوای اضافی را از بطری های پلاستیکی فشار دهید یا از کلاهک های کربناته مخصوصی استفاده کنید که مهر و موم هوا را ایجاد می کند. برخی از علاقه مندان روی سیستم های حفظ کربنات سرمایه گذاری می کنند که برای حفظ فشار، CO2 را به بطری های باز شده تزریق می کنند.

ساخت آب گازدار در خانه

سیستم‌های کربناته‌سازی خانگی مانند SodaStream بر اساس همان اصول کربن‌سازی صنعتی اما در مقیاس کوچک‌تر کار می‌کنند. این دستگاه ها استفاده می کنند کارتریج های CO2 تحت فشار حاوی تقریباً 60-130 لیتر کربناته بسته به اندازه کارتریج.

فرآیند ساده است:

• بطری را با آب سرد پر کنید تا خط پر شود
• بطری را به دستگاه کربناته وصل کنید
• دکمه کربناته شدن را در فواصل کوتاه فشار دهید (معمولاً 3-5 بار برای کربناسیون قوی)
• قبل از خارج کردن بطری، فشار را به آرامی آزاد کنید

مزیت کلیدی کربناتاسیون خانه سفارشی سازی است. شما می توانید هر چیزی را از کمی گازدار گرفته تا آب بسیار گازدار بر اساس ترجیح شخصی ایجاد کنید. سطح کربناته به دست آمده در خانه به طور معمول است 2.5-4.0 حجم CO2 ، قابل مقایسه با مارک های تجاری است.

چرا برخی از آب ها بیشتر از بقیه می درخشند؟

اگر متوجه شده اید که به نظر می رسد مارک های مختلف آب گازدار دارای سطوح مختلفی از گاز هستند، تصورش را نمی کنید. شدت کربناته شدن در بین برندها به دلیل انتخاب عمدی فرمولاسیون و ویژگی های آب طبیعی به طور قابل توجهی متفاوت است.

Topo Chico به عنوان مثال، برای کربناته شدن تهاجمی با تقریباً شناخته شده است 4.0 حجم CO2 ، ایجاد حباب های بزرگ و قوی. در مقابل، سن پلگرینو در اطراف کربنات ملایم تری دارد 3.5 جلد ، حباب های کوچکتر و تصفیه شده بیشتری تولید می کند.

محتوای معدنی نیز نقش دارد. آب‌های سرشار از کلسیم و منیزیم می‌توانند ویژگی‌های حباب کمی متفاوتی ایجاد کنند، زیرا این مواد معدنی با اسید کربنیک در تعامل هستند و به طور بالقوه بر تشکیل و پایداری حباب تأثیر می‌گذارند. به همین دلیل است که آب‌های گازدار غنی از مواد معدنی اغلب در مقایسه با آب تصفیه‌شده گازدار، حس دهانی متفاوتی دارند.