¿Qué hace que el agua con gas brille? La ciencia detrás del Fizz

El agua con gas brilla debido a gas de dióxido de carbono (CO2) disuelto que forma burbujas cuando se libera la presión. Cuando el CO2 se introduce en el agua a alta presión durante la carbonatación, crea ácido carbónico y permanece disuelto hasta que se abre la botella o lata, lo que permite que el gas escape en forma de esas características burbujas gaseosas.

Este simple proceso químico transforma el agua corriente en una bebida refrescante y efervescente que ha cautivado el paladar durante siglos. Comprender la ciencia detrás del brillo revela una fascinante interacción de presión, química y física que ocurre cada vez que abres una botella fría.

El proceso de carbonatación

La carbonatación ocurre cuando el gas dióxido de carbono se disuelve en agua bajo presión, típicamente a 3-4 atmósferas (45-60 psi) . Este proceso sigue la Ley de Henry, que establece que la cantidad de gas disuelto en un líquido es directamente proporcional a la presión de ese gas sobre el líquido.

Durante la carbonatación industrial, los fabricantes utilizan equipos especializados para lograr una efervescencia óptima:

• El agua se enfría a temperaturas entre 32-40°F (0-4°C) porque el agua fría absorbe más CO2 que el agua tibia
• El gas CO2 se inyecta en el agua en una cámara sellada bajo presión controlada.
• La mezcla se agita para maximizar la absorción de gas y garantizar una distribución uniforme.
• El agua carbonatada se sella inmediatamente en botellas o latas para mantener la presión.

Cuando está correctamente carbonatada, el agua con gas normalmente contiene 3,5-4,0 volúmenes de CO2 , lo que significa que cada litro de agua contiene entre 3,5 y 4,0 litros de dióxido de carbono a temperatura y presión estándar.

La química detrás de las burbujas

Cuando el CO2 se disuelve en agua, no permanece simplemente como moléculas de gas. Se produce una reacción química que crea ácido carbónico (H2CO3), dando al agua con gas su característico sabor ligeramente ácido con un pH de aproximadamente 3,5-4,0 .

La ecuación química para esta reacción es:

CO2 H2O ⇌ H2CO3

Este ácido carbónico es inestable y existe en equilibrio con el CO2 disuelto. Cuando abres una botella de agua con gas, la caída repentina de presión cambia este equilibrio, lo que hace que el ácido carbónico se descomponga rápidamente nuevamente en gas CO2 y agua. Esto es lo que crea la avalancha de burbujas y el satisfactorio sonido "psst".

Por qué suben las burbujas

Las burbujas que ves elevarse a través del agua con gas siguen principios físicos predecibles. Las burbujas de CO2 son menos densas que el agua, lo que hace que floten hacia arriba debido a la flotabilidad. A medida que suben, las burbujas crecen porque la presión del agua disminuye hacia la superficie, lo que permite que cada burbuja se expanda de acuerdo con la ley de Boyle.

Curiosamente, la mayoría de las burbujas no se forman espontáneamente en el líquido. ellos necesitan sitios de nucleación (pequeñas imperfecciones en la superficie del vidrio, partículas disueltas o incluso rayones microscópicos) donde las moléculas de CO2 pueden acumularse y formar burbujas lo suficientemente grandes como para escapar.

factoreses que afectan los niveles de carbonatación

Varias variables influyen en la cantidad de brillo que retiene el agua y en cuánto tiempo permanece gaseosa:

La temperatura tiene el efecto más dramático. Una botella de agua con gas a temperatura ambiente. Puede perder hasta el 50% de su carbonatación en 2-3 horas. de apertura, mientras que el agua refrigerada retiene las burbujas por mucho más tiempo debido a la mayor solubilidad del CO2 a temperaturas más bajas.

Carbonatación natural versus artificial

No todas las aguas con gas logran su efervescencia de la misma manera. Comprender la distinción entre carbonatación natural y artificial ayuda a explicar las variaciones en el tamaño de las burbujas, la sensación en boca y la longevidad.

Agua naturalmente carbonatada

Fuentes naturales de agua con gas, como Perrier de Francia o Gerolsteiner de Alemania , adquieren carbonatación a través de procesos geológicos. A medida que el agua fluye a través de capas subterráneas ricas en roca volcánica, absorbe el CO2 liberado por el manto terrestre. Este proceso puede tardar cientos o miles de años.

La carbonatación natural normalmente produce burbujas más finas y persistentes porque el CO2 se disuelve de forma más gradual y completa bajo una inmensa presión geológica. El contenido mineral de estas aguas también afecta la formación de burbujas y el sabor.

Agua carbonatada artificialmente

La mayoría del agua con gas comercial se somete a carbonatación forzada en las fábricas. Este método es más rápido, más controlable y permite a los fabricantes alcanzar niveles de carbonatación consistentes. Marcas como La Croix y Topo Chico utilizan este proceso para carbonatar agua purificada o agua de manantial que no es naturalmente gaseosa.

La carbonatación artificial puede crear burbujas más grandes y agresivas que proporcionan una sensación de efervescencia más nítida e intensa. El nivel de carbonatación se puede controlar con precisión, desde ligeramente espumoso hasta muy efervescente.

La experiencia sensorial del brillo

El "chispa" del agua con gas no es sólo visual: es una experiencia multisensorial que involucra el gusto, el tacto e incluso el sonido. Cuando las burbujas de CO2 estallan en tu lengua, crean una Sensación de hormigueo causada por la activación de los receptores del dolor. llamados canales TRPA1.

Una investigación publicada en la revista Science en 2009 demostró que esta sensación persiste incluso cuando se anestesia la lengua, lo que demuestra que el efervescencia se detecta como una señal de dolor leve y no como un sabor. El ácido carbónico que se forma cuando el CO2 entra en contacto con la saliva activa estos receptores, creando esa sensación de picazón distintiva.

Además, el sonido de la carbonatación, desde el "silbido" inicial de la apertura hasta el suave crujido de las burbujas, mejora la experiencia de beber. Los estudios demuestran que las personas califican las bebidas como más refrescantes cuando pueden escuchar los sonidos de la carbonatación , incluso si el nivel de carbonatación real es idéntico al de una muestra silenciosa.

¿Cuánto tiempo permanece gaseosa el agua con gas?

Una vez abierta, el agua con gas comienza a perder carbonatación inmediatamente. La tarifa depende de las condiciones de almacenamiento y del tipo de contenedor:

1. Botellas sin abrir: Mantenga la carbonatación completa durante 12 a 18 meses si se almacena adecuadamente en un lugar fresco y oscuro.
2. Abierto y refrigerado: Conserva una efervescencia aceptable durante 2 o 3 días si se cierra herméticamente.
3. Abierto a temperatura ambiente: Pierde la mayor parte de la carbonatación en 6 a 12 horas.
4. Vertido en un vaso: Vuélvete notablemente plano en 15 a 30 minutos.

Para maximizar la retención de carbonatación después de la apertura, Exprima el exceso de aire de las botellas de plástico antes de volver a taparlas. o utilice tapas de carbonatación especializadas que creen un sello hermético. Algunos entusiastas invierten en sistemas de preservación de la carbonatación que inyectan CO2 nuevamente en las botellas abiertas para mantener la presión.

Hacer agua con gas en casa

Los sistemas de carbonatación domésticos como SodaStream funcionan con los mismos principios que la carbonatación industrial pero a menor escala. Estos dispositivos utilizan Cartuchos de CO2 presurizados que contienen aproximadamente entre 60 y 130 litros de carbonatación. , dependiendo del tamaño del cartucho.

El proceso es sencillo:

• Llene la botella con agua fría hasta la línea de llenado.
• Conecte la botella a la máquina de carbonatación.
• Presione el botón de carbonatación en breves ráfagas (normalmente de 3 a 5 veces para una carbonatación fuerte)
• Libere la presión lentamente antes de retirar la botella.

La principal ventaja de la carbonatación casera es la personalización. Puede crear cualquier cosa, desde agua ligeramente gaseosa hasta agua intensamente gaseosa, según sus preferencias personales. El nivel de carbonatación alcanzado en casa suele ser 2,5-4,0 volúmenes de CO2 , comparable a las marcas comerciales.

Por qué algunas aguas brillan más que otras

Si has notado que las diferentes marcas de agua con gas parecen tener distintos niveles de efervescencia, no te lo estás imaginando. La intensidad de la carbonatación varía significativamente entre marcas debido a elecciones deliberadas de formulación y características naturales del agua.

Topo Chico , por ejemplo, es conocido por su carbonatación agresiva con aproximadamente 4,0 volúmenes de CO2 , creando burbujas grandes y vigorosas. En contraste, San Pellegrino tiene una carbonatación más suave alrededor 3,5 volúmenes , produciendo burbujas más pequeñas y refinadas.

El contenido de minerales también influye. Las aguas con alto contenido de calcio y magnesio pueden crear características de burbujas ligeramente diferentes porque estos minerales interactúan con el ácido carbónico, lo que puede afectar la formación y la estabilidad de las burbujas. Esta es la razón por la que las aguas con gas ricas en minerales a menudo tienen una sensación en la boca distinta en comparación con el agua purificada con gas.