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碳酸化
鎖定
碳酸化是在一定的壓力和温度下,在一定時間內,水吸收二氧化碳形成碳酸的過程,也稱為二氧化碳飽和作用或碳酸化作用(carbonation)。碳酸化的程度會直接影響碳酸飲料的質量和口味,也是碳酸飲料生產的重要工藝之一。
- 中文名
- 碳酸化
- 外文名
- Carbonation
- 別 名
- 二氧化碳飽和作用或碳酸化作用
- 目 的
- 減少工業上二氧化碳的釋放量
- 過 程
- 水吸收二氧化碳形成碳酸的過程
- 影 響
- 影響碳酸飲料的質量和口味
目錄
碳酸化化學原理
水吸收二氧化碳的過程實際上是一個化學反應過程。
CO2+H2O→H2CO3
該反應服從亨利定律和道爾頓定律。
(1)亨利定律
氣體溶解在液體中時,在一定的温度條件下,一定量液體中溶解氣體量與液體保持平衡時的氣體壓力成正比,即:
V=H x p
式中:V——溶解氣體的量;
H——亨利常數,與溶質、溶劑及温度有關;
P——平衡壓力。
(2)道爾頓定律
混合氣體的總壓力等於各組成氣體的分壓力之和,即:
P=p1+p2+……pi
碳酸化二氧化碳溶解度
關於氣體溶解度的表示方法,我國一般用溶於液體中的氣體容積來表示,對於二氧化碳來説,在0.1 MPa、15.56℃時,1體積水可以溶解1體積的二氧化碳,也就是説0.1 MPa、15.56℃時,二氧化碳的溶解度近似為1。歐洲則用每升溶液中所溶解的二氧化碳的質量(g/L)作為溶解度的單位。在0.1 MPa不同温度下,二氧化碳的溶解度見圖1
[2]
。
碳酸化影響因素
影響碳酸化作用的幾個主要因素有幾下幾個方面。
碳酸化二氧化碳的分壓
當温度不變時,混合氣體中二氧化碳的分壓增高,二氧化碳在水中的溶解度就會增大。在0.5 MPa以下的壓力時,二氧化碳的分壓與其在水中的溶解度成線性正比關係。
碳酸化液體的温度
壓力較低時,在壓力不變的情況下,水温降低,二氧化碳在水中的溶解度會增加,反之,温度升高,溶解度減少。温度影響的常數稱為亨利常數,以H表示。從圖2中可以看出,H隨温度變化而變化。這僅指的是壓力較低時,壓力較高時會有偏離,因為H還是壓力的函數。
碳酸化氣體和液體的接觸面積與時間
碳酸化氣液體系中的空氣含量(水中空氣含量)
根據道爾頓定律和亨利定律,各種氣體的溶解量不僅決定於各氣體在液體中的溶解度,而且決定於氣體在混合氣體中的分壓。在0.1 MPa、20℃時,1體積空氣溶解於水中可以排走50倍體移的二氧化碳,因此要儘量排除氣液體系中的空氣。常用有如下兩種方法。
①真空脱氧
迫使液體形成霧滴或液膜,並造成負壓,藉助於液體內部壓力大於外部壓力的壓差,使溶解於液體中的空氣逸出。
②二氧化碳脱氧
利用水中二氧化碳的溶解度大於空氣的特點,將水或未碳酸化的飲料進行預碳酸化。該法要求二氧化碳氣體的純度極高,較少採用。
③液體的種類及存在於液體中的溶質