Навигация по таблицам
- Таблица 1. Стандартные уровни карбонизации различных напитков
- Таблица 2. Зависимость давления от температуры для достижения заданного уровня CO₂
- Таблица 3. Параметры газирования по типам напитков
- Таблица 4. Растворимость CO₂ в воде при различных температурах
Таблица 1. Стандартные уровни карбонизации различных напитков
| Тип напитка | Объем CO₂ (vol/vol) | Концентрация CO₂ (г/л) | Характеристика |
|---|---|---|---|
| Негазированная вода | 0 - 0.6 | 0 - 1.2 | Без газирования, минимальный уровень |
| Слабогазированная вода | 1.0 - 1.5 | 2.0 - 3.0 | Легкое покалывание |
| Английские эли (каск) | 1.5 - 2.2 | 3.0 - 4.3 | Низкая карбонизация, традиционная подача |
| Игристое вино (минимум) | 2.0 - 3.0 | 3.9 - 5.9 | Минимальный уровень для классификации |
| Британские эли (бутылочные) | 2.2 - 2.4 | 4.3 - 4.7 | Умеренная карбонизация |
| Континентальные лагеры | 2.4 - 2.5 | 4.7 - 4.9 | Средняя карбонизация |
| Американские лагеры | 2.5 - 2.6 | 4.9 - 5.1 | Стандартная карбонизация для массового производства |
| Фруктовые напитки | 1.0 - 2.5 | 2.0 - 4.9 | Низкая-средняя карбонизация |
| Лимонад, лайм, грейпфрут | 2.5 - 3.5 | 4.9 - 6.9 | Средняя-высокая карбонизация |
| Сидр и комбуча | 2.5 - 4.0 | 4.9 - 7.8 | Высокая карбонизация для свежести |
| Газированная вода (сильная) | 3.0 - 4.0 | 5.9 - 7.8 | Высокое газирование |
| Тоник, содовая | 3.0 - 3.5 | 5.9 - 6.9 | Сильная карбонизация |
| Кола, газированные напитки | 3.5 - 4.0 | 6.9 - 7.8 | Очень сильная карбонизация |
| Шампанское (традиционное) | 4.6 - 6.0 | 9.0 - 11.8 | Максимальная карбонизация, вторичное брожение |
| Немецкий вайсбир | 4.0 - 5.0 | 7.8 - 9.8 | Очень высокая карбонизация |
Таблица 2. Зависимость давления от температуры для достижения заданного уровня CO₂
| Температура (°C) | 2.0 vol CO₂ (бар) | 2.5 vol CO₂ (бар) | 3.0 vol CO₂ (бар) | 3.5 vol CO₂ (бар) | 4.0 vol CO₂ (бар) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.3 | 0.6 | 0.9 | 1.2 | 1.5 |
| 2 | 0.4 | 0.7 | 1.0 | 1.3 | 1.6 |
| 4 | 0.5 | 0.8 | 1.1 | 1.4 | 1.8 |
| 6 | 0.6 | 0.9 | 1.2 | 1.6 | 2.0 |
| 8 | 0.7 | 1.0 | 1.4 | 1.8 | 2.2 |
| 10 | 0.8 | 1.2 | 1.5 | 2.0 | 2.4 |
| 12 | 0.9 | 1.3 | 1.7 | 2.2 | 2.7 |
| 15 | 1.1 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| 18 | 1.3 | 1.8 | 2.3 | 2.8 | 3.4 |
| 20 | 1.4 | 2.0 | 2.5 | 3.1 | 3.7 |
Таблица 3. Параметры газирования по типам напитков
| Категория напитка | Рекомендуемая температура (°C) | Оптимальное давление (бар) | Время насыщения | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Питьевая вода | 2 - 4 | 3 - 6 | 1 - 2 часа | Требует охлаждения перед газированием |
| Фруктовые соки | 4 - 8 | 1 - 2 | 2 - 4 часа | Осветление улучшает качество газирования |
| Квас | 6 - 10 | 1.5 - 2.5 | 24 - 48 часов | Естественная карбонизация при брожении |
| Пиво лагер | 4 - 6 | 0.7 - 0.8 | 48 - 72 часа | Медленное насыщение для качественной карбонизации |
| Пиво эль | 12 - 15 | 0.5 - 0.7 | 48 - 96 часов | Низкая карбонизация для раскрытия аромата |
| Сидр | 4 - 8 | 2.0 - 2.5 | 36 - 60 часов | Высокая карбонизация для свежести |
| Игристое вино | 10 - 12 | 3.5 - 5.0 | Несколько недель | Метод вторичного брожения или принудительная карбонизация |
| Холодный чай | 2 - 6 | 2.5 - 3.5 | 2 - 3 часа | Фильтрация перед газированием обязательна |
Таблица 4. Растворимость CO₂ в воде при различных температурах
| Температура (°C) | Растворимость при 1 атм (г/л) | Растворимость при 2 атм (г/л) | Растворимость при 3 атм (г/л) | Растворимость при 4 атм (г/л) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 3.6 | 7.2 | 10.8 | 14.4 |
| 4 | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 |
| 8 | 2.6 | 5.2 | 7.8 | 10.4 |
| 12 | 2.2 | 4.4 | 6.6 | 8.8 |
| 16 | 1.9 | 3.8 | 5.7 | 7.6 |
| 20 | 1.7 | 3.4 | 5.1 | 6.8 |
Формула расчета концентрации CO₂
1 объем CO₂ = 1.96 г/л (обычно округляется до 2 г/л)
Например, если напиток имеет карбонизацию 3.5 объема, это соответствует: 3.5 × 1.96 = 6.86 г/л CO₂
Оглавление статьи
- Что такое карбонизация и почему она важна
- Объемы CO₂: единицы измерения и их значение
- Влияние температуры на процесс газирования
- Давление как ключевой параметр карбонизации
- Методы газирования напитков
- Стандарты и нормативы карбонизации
- Практические рекомендации по газированию различных напитков
- Часто задаваемые вопросы
Что такое карбонизация и почему она важна
Карбонизация представляет собой процесс насыщения жидкости углекислым газом под давлением. Этот процесс кардинально изменяет органолептические свойства напитка, придавая ему характерную игристость, освежающий эффект и специфический вкусовой профиль. Растворенный в жидкости углекислый газ образует слабую угольную кислоту, которая придает напиткам легкую кислинку и усиливает восприятие вкусовых характеристик.
Исторически процесс искусственного газирования был разработан в конце восемнадцатого века. Шведский химик Торберн Бергман в 1770 году создал устройство, названное сатуратором, от латинского слова, означающего насыщающий. С тех пор технологии карбонизации существенно эволюционировали, став основой многомиллиардной индустрии производства газированных напитков.
Правильная карбонизация влияет не только на вкус, но и на текстуру напитка. Пузырьки углекислого газа создают приятное тактильное ощущение на языке, стимулируя механорецепторы и вызывая характерное покалывание. Кроме того, поднимающиеся пузырьки доставляют ароматические молекулы к обонятельным рецепторам, усиливая восприятие букета напитка.
Пример влияния карбонизации
Пиво без достаточной карбонизации воспринимается как плоское и безжизненное, теряет характерную пенную шапку и не раскрывает свой ароматический потенциал. Напротив, правильно карбонизированное пиво демонстрирует полный спектр вкусов и ароматов, создает устойчивую пену и обеспечивает приятную текстуру при употреблении.
Объемы CO₂: единицы измерения и их значение
Уровень карбонизации напитков измеряется в объемах CO₂, что представляет собой соотношение объема растворенного углекислого газа к объему жидкости при стандартных условиях. Один объем CO₂ означает, что один литр напитка содержит количество углекислого газа, которое при атмосферном давлении и температуре двадцать градусов Цельсия заняло бы объем в один литр.
В международной практике также используется измерение в граммах на литр. Коэффициент перевода составляет 1.96, который для практических целей округляется до двух. Таким образом, напиток с карбонизацией два объема содержит около четырех граммов CO₂ на литр жидкости.
Различные категории напитков имеют существенно отличающиеся стандартные уровни карбонизации. Минимальный уровень, который человек способен обнаружить на вкус, составляет примерно 0.6 объема CO₂, что эквивалентно 1.2 грамма на литр. Слабогазированная вода содержит около одного объема CO₂, тогда как сильно газированные напитки типа колы достигают 3.5-4.0 объемов. Традиционное шампанское может содержать до шести объемов углекислого газа, что требует использования специальных утолщенных бутылок, способных выдержать высокое внутреннее давление.
Расчет необходимого количества CO₂
Для газирования десяти литров воды до уровня три объема CO₂ потребуется:
10 л × 3 × 1.96 г/л = 58.8 г углекислого газа
С учетом потерь в процессе газирования рекомендуется добавить запас около двадцати процентов, что составит примерно семьдесят граммов CO₂.
Важно понимать, что восприятие карбонизации субъективно и зависит от множества факторов. Температура подачи напитка существенно влияет на ощущение газированности: охлажденные напитки кажутся менее газированными, чем теплые с тем же содержанием CO₂. Это объясняется тем, что растворимость углекислого газа уменьшается с повышением температуры, и газ активнее высвобождается из теплого напитка.
Влияние температуры на процесс газирования
Температура является критическим параметром, определяющим эффективность процесса карбонизации. Фундаментальный физический принцип гласит, что растворимость газов в жидкостях обратно пропорциональна температуре. Охлажденная жидкость способна поглотить и удержать значительно больше углекислого газа по сравнению с теплой.
При температуре близкой к нулю градусов вода при атмосферном давлении может растворить около 3.6 граммов CO₂ на литр. При повышении температуры до двадцати градусов эта величина снижается до 1.7 грамма на литр, то есть более чем вдвое. Это объясняет, почему в промышленном производстве газированных напитков воду охлаждают до температуры два-четыре градуса перед подачей в карбонизатор.
Для различных типов напитков существуют оптимальные температурные диапазоны газирования. Пиво типа лагер рекомендуется карбонизировать при температуре четыре-шесть градусов, что позволяет достичь необходимого уровня насыщения при относительно низком давлении. Английские эли традиционно карбонизируются при более высоких температурах двенадцать-пятнадцать градусов, что соответствует их стилистическим характеристикам с более низким уровнем газирования.
Важное замечание
При газировании напитков в домашних условиях критически важно охладить как саму жидкость, так и емкость для газирования. Попытка карбонизировать теплый напиток потребует значительно более высокого давления и приведет к нестабильному результату с быстрой потерей газа после открытия емкости.
Температурный фактор также влияет на скорость насыщения напитка углекислым газом. При низких температурах процесс диффузии газа в жидкость замедляется, но зато достигается более стабильное и равномерное распределение CO₂. При форсированной карбонизации с использованием встряхивания или перемешивания можно значительно ускорить процесс, однако это требует тщательного контроля для предотвращения перекарбонизации.
Давление как ключевой параметр карбонизации
Давление углекислого газа определяет конечный уровень карбонизации напитка в состоянии равновесия. Согласно закону Генри, количество растворенного газа прямо пропорционально его парциальному давлению над жидкостью. Это означает, что для достижения более высокого уровня карбонизации необходимо поддерживать более высокое давление CO₂ в емкости.
Взаимосвязь между давлением, температурой и объемом растворенного CO₂ описывается специальными диаграммами и таблицами карбонизации. Например, для достижения стандартного уровня карбонизации американского лагера - 2.5 объема CO₂ - при температуре шесть градусов требуется давление около 0.9 бар. При повышении температуры до пятнадцати градусов для того же уровня карбонизации потребуется уже 1.5 бар.
В промышленных условиях газирование обычно проводится при давлении от трех до шести бар, в зависимости от типа напитка и желаемого уровня карбонизации. Такое высокое давление позволяет быстро насытить большие объемы жидкости и обеспечить стабильность карбонизации в процессе розлива и хранения.
Практический пример расчета давления
Требуется карбонизировать домашний сидр до уровня 3.5 объема CO₂. Температура сидра составляет восемь градусов Цельсия. Согласно таблицам карбонизации, необходимое давление составит примерно 1.8 бар. Если температура повысится до пятнадцати градусов, потребуется увеличить давление до 2.5 бар для поддержания того же уровня карбонизации.
При работе с давлением важно учитывать технические ограничения используемого оборудования. Стандартные пластиковые бутылки для газированных напитков рассчитаны на давление до восьми бар, стеклянные бутылки для пива выдерживают до десяти бар, а специальные бутылки для шампанского способны безопасно содержать давление до двенадцати бар. Превышение этих значений создает серьезную угрозу безопасности.
Методы газирования напитков
Существует два основных метода карбонизации напитков: естественный и принудительный. Естественная карбонизация основана на биологическом процессе брожения, при котором дрожжи перерабатывают сахара, производя этиловый спирт и углекислый газ. Этот метод традиционно используется в пивоварении, производстве шампанского и других игристых вин, а также при изготовлении кваса.
Принудительная карбонизация предполагает прямое насыщение напитка углекислым газом под давлением. Этот метод значительно быстрее естественного и обеспечивает более точный контроль уровня карбонизации. В промышленности используются специальные карбонизаторы или сатураторы, в которых охлажденная жидкость контактирует с CO₂ под высоким давлением. Для ускорения процесса газ может подаваться через пористые камни, создавая множество мелких пузырьков с большой суммарной площадью поверхности.
В домашних условиях наиболее распространены три подхода к принудительной карбонизации. Первый использует бытовые сифоны с одноразовыми картриджами CO₂, что удобно для небольших объемов. Второй метод применяет пластиковые бутылки с специальными крышками-карбонаторами, подключаемыми к баллону с углекислым газом через редуктор давления. Третий подход использует кеги с системой принудительной карбонизации, что оптимально для больших объемов и регулярного производства газированных напитков.
Время карбонизации различными методами
Естественная карбонизация в бутылках: 7-14 дней при комнатной температуре
Принудительная карбонизация при постоянном давлении: 48-72 часа в охлажденном состоянии
Ускоренная карбонизация с перемешиванием: 12-24 часа при периодическом встряхивании
Промышленная карбонизация через пористый камень: 1-2 часа при оптимальных условиях
При естественной карбонизации в бутылках добавляется строго рассчитанное количество сахара перед укупоркой. Дрожжи, остающиеся в напитке после основного брожения, перерабатывают этот сахар, производя CO₂, который растворяется в жидкости благодаря герметичной укупорке. Преимуществом этого метода является дополнительное улучшение вкуса за счет выработки дрожжами вторичных метаболитов и потребления остаточного кислорода.
Стандарты и нормативы карбонизации
Производство газированных напитков регулируется множеством национальных и международных стандартов, определяющих требования к качеству, безопасности и параметрам карбонизации. В России основным нормативным документом является ГОСТ 28188-2014, устанавливающий общие технические условия для безалкогольных напитков. Этот стандарт, введенный в действие с 1 января 2016 года, определяет требования к органолептическим и физико-химическим показателям, включая содержание углекислого газа.
Для измерения уровня карбонизации в безалкогольных и слабоалкогольных напитках применяется ГОСТ 32037-2013, описывающий метод определения двуокиси углерода. Стандартным измерительным прибором в индустрии безалкогольных напитков является афрометр или тестер CO₂, представляющий собой манометр со специальной иглой для прокалывания крышки или донышка емкости. Измерение проводится при известной температуре, после чего по специальным таблицам определяется содержание CO₂ в напитке.
Международная ассоциация производителей безалкогольных напитков ISBT устанавливает требования к чистоте и качеству пищевого углекислого газа, используемого для карбонизации. Углекислый газ должен соответствовать стандартам пищевой безопасности, иметь чистоту не менее 99.9 процентов и не содержать посторонних запахов и примесей. Многие производители дополнительно сертифицируют свою продукцию по стандарту FSSC 22000, гарантирующему безопасность пищевой продукции.
Максимально допустимые уровни карбонизации
Согласно рекомендациям специалистов пищевой промышленности и научным публикациям, максимальный безопасный уровень карбонизации составляет восемь объемов CO₂. Превышение этого значения создает чрезмерно агрессивный вкус с выраженным жжением в горле и может представлять опасность из-за избыточного раздражения слизистых оболочек, а также создает повышенный риск разрыва емкости из-за чрезмерного давления.
Различные категории газированных напитков классифицируются по степени насыщения углекислым газом. Слабогазированные напитки содержат от одного до двух с половиной объемов CO₂, среднегазированные - от двух с половиной до трех с половиной объемов, сильногазированные - более трех с половиной объемов. Эта классификация помогает потребителям выбирать продукты в соответствии с их предпочтениями и учитывает различия в восприятии карбонизации разными людьми.
Практические рекомендации по газированию различных напитков
Успешная карбонизация требует понимания специфики каждого типа напитка и строгого соблюдения технологических параметров. Для воды оптимальным является предварительное охлаждение до двух-четырех градусов и газирование при давлении три-шесть бар в течение одного-двух часов. Чем чище вода, тем более стабильной получается карбонизация и медленнее происходит потеря газа после открытия емкости.
При газировании соков и нектаров критически важно предварительное осветление напитка. Взвешенные частицы мякоти служат центрами нуклеации, провоцируя избыточное пенообразование и быструю дегазацию. Рекомендуется фильтрация через бумажные или тканевые фильтры до достижения максимальной прозрачности. Оптимальные параметры для фруктовых напитков: температура четыре-восемь градусов, давление один-два бар, время насыщения два-четыре часа.
Карбонизация пива требует особого внимания к деталям. Для лагеров типична температура четыре-шесть градусов и давление 0.7-0.8 бар с выдержкой сорок восемь - семьдесят два часа для равномерного распределения CO₂. Эли предпочтительно карбонизировать при температуре двенадцать-пятнадцать градусов и более низком давлении 0.5-0.7 бар. Важно избегать резких перепадов давления и температуры, которые могут привести к выпадению белковых взвесей и помутнению напитка.
Пошаговая инструкция по домашней карбонизации
Шаг 1: Охладите напиток до рекомендуемой температуры и выдержите не менее двух часов для равномерного охлаждения всего объема.
Шаг 2: Перелейте напиток в чистую емкость, оставив минимум двадцать процентов свободного пространства для газа.
Шаг 3: Проведите продувку емкости углекислым газом для удаления воздуха, который препятствует карбонизации.
Шаг 4: Установите рабочее давление согласно таблицам карбонизации для выбранной температуры и желаемого уровня CO₂.
Шаг 5: Выдержите напиток под давлением необходимое время, периодически проверяя степень карбонизации.
Шаг 6: После достижения нужного уровня газирования аккуратно снизьте давление и проведите розлив или потребление.
Особого внимания требует карбонизация игристых вин. Традиционный метод шампенуа предполагает вторичное брожение непосредственно в бутылке с последующим ремюажем и дегоржажем. Более простой метод Шарма использует вторичное брожение в резервуаре под давлением с последующим фильтрованным розливом. Для домашнего виноделия применима упрощенная принудительная карбонизация до уровня три-четыре объема CO₂ при температуре десять-двенадцать градусов.
Распространенные ошибки при карбонизации включают недостаточное охлаждение напитка, использование грязной или поврежденной емкости, слишком быстрое насыщение газом и игнорирование особенностей конкретного типа напитка. Важно помнить, что терпение и точное следование технологическим параметрам являются ключом к получению качественного газированного напитка с долговременной стабильностью карбонизации.
Часто задаваемые вопросы
Для домашней карбонизации воды следуйте этим рекомендациям: охладите воду до температуры два-четыре градуса, используйте чистую емкость с герметичной крышкой, подключите баллон с пищевым CO₂ через редуктор давления. Установите давление три-пять бар и выдержите один-два часа. Для ускорения процесса можно аккуратно встряхивать емкость каждые двадцать-тридцать минут. Проверьте уровень газирования, открыв емкость и оценив интенсивность выхода газа. При необходимости повторите процесс для достижения желаемого уровня карбонизации.
Необходимое давление зависит от типа напитка, его температуры и желаемого уровня карбонизации. Для слабогазированной воды достаточно одного-двух бар при температуре четыре-шесть градусов. Стандартные газированные напитки требуют три-четыре бар. Пиво лагер карбонизируется при 0.7-0.8 бар и температуре четыре-шесть градусов. Сильногазированные напитки типа колы нуждаются в давлении четыре-пять бар. Шампанское и игристые вина могут требовать пять-шесть бар при соответствующей температуре десять-двенадцать градусов.
Температура критически важна, поскольку растворимость CO₂ обратно пропорциональна температуре жидкости. Холодная вода при нуле градусов может растворить в два раза больше углекислого газа по сравнению с водой при двадцати градусах при том же давлении. Газирование теплого напитка требует значительно более высокого давления, приводит к нестабильной карбонизации и быстрой потере газа после открытия емкости. Оптимальная температура для большинства напитков составляет два-восемь градусов, что обеспечивает эффективное насыщение CO₂ и длительную стабильность карбонизации.
Время карбонизации варьируется в зависимости от метода и условий. Принудительная карбонизация при постоянном давлении занимает сорок восемь - семьдесят два часа для равномерного насыщения. Ускоренный метод с периодическим встряхиванием сокращает время до двенадцати-двадцати четырех часов. Промышленная карбонизация через пористые камни завершается за один-два часа. Естественная карбонизация в бутылках путем вторичного брожения требует семи-четырнадцати дней при комнатной температуре. На скорость процесса влияют температура напитка, площадь контакта с газом и интенсивность перемешивания.
Объем CO₂ - это единица измерения карбонизации, показывающая соотношение объема растворенного газа к объему жидкости при стандартных условиях. Один объем означает, что литр напитка содержит количество CO₂, которое при атмосферном давлении и двадцати градусах займет объем один литр. Для измерения используют специальные тестеры CO₂ с манометром, которые прокалывают емкость и определяют давление при известной температуре. По таблицам карбонизации это давление переводится в объемы CO₂. Альтернативно можно взвесить емкость до и после газирования, определив массу растворенного газа.
Теоретически карбонизировать можно практически любую жидкость, но практически существуют ограничения. Напитки с высоким содержанием жиров, масел или плотной мякоти плохо удерживают газ и сильно пенятся. Молочные продукты требуют специального подхода из-за риска створаживания от угольной кислоты. Напитки с активными ферментами или живыми культурами могут продолжить брожение после карбонизации. Лучше всего газируются прозрачные водные растворы с умеренной кислотностью. Перед карбонизацией мутных напитков рекомендуется тщательная фильтрация для удаления взвешенных частиц.
Срок сохранения карбонизации зависит от многих факторов: качества укупорки, температуры хранения, материала емкости и свойств самого напитка. В герметично закрытой стеклянной или металлической таре при температуре два-шесть градусов карбонизация сохраняется несколько месяцев. Пластиковые бутылки имеют определенную газопроницаемость, поэтому напиток постепенно теряет газ в течение недель. После открытия емкости CO₂ начинает активно выделяться, и через несколько часов уровень карбонизации существенно снижается. Повторное закрытие замедляет дегазацию, но не останавливает полностью.
Пищевой углекислый газ, используемый в напитках, признан безопасным регулирующими органами по всему миру. Это естественное вещество, которое организм человека постоянно вырабатывает и выделяет при дыхании. Значительная часть газа из напитка выходит при открытии емкости и при глотании. Оставшееся количество быстро всасывается через стенки желудочно-кишечного тракта и выводится при дыхании. Научные исследования не выявили прямой связи между умеренным потреблением газированных напитков и заболеваниями пищевода или желудка у здоровых людей. Однако людям с определенными заболеваниями ЖКТ следует проконсультироваться с врачом.
Естественная карбонизация происходит за счет брожения, при котором дрожжи перерабатывают сахар в спирт и CO₂, который растворяется в напитке. Этот процесс длительный - семь-четырнадцать дней, но улучшает вкус за счет дополнительных метаболитов дрожжей и удаления кислорода. Принудительная карбонизация предполагает прямое насыщение напитка углекислым газом под давлением, что занимает от нескольких часов до трех суток. Она обеспечивает точный контроль уровня CO₂ и подходит для напитков, где брожение нежелательно. В профессиональном производстве преимущественно применяется принудительный метод из-за скорости и предсказуемости результата.
Для домашней карбонизации необходим минимальный набор оборудования: баллон с пищевым CO₂ объемом от одного до пяти килограммов, редуктор давления с манометром для точной регулировки подачи газа, герметичная емкость для напитка - кег, пластиковая бутылка со специальной крышкой или стеклянная бутылка с карбонизационной крышкой, соединительные шланги и фитинги. Дополнительно полезен термометр для контроля температуры и манометр для измерения давления в емкости. Первоначальные инвестиции окупаются при регулярном использовании благодаря низкой себестоимости самого процесса газирования.
