碳酸水 :含有碳酸的水

更新时间:2023-10-31 16:37

碳酸水(英文:Carbonated H₂O),含有碳酸的水,分为天然水和人工制作两种类型。

天然碳酸水含有大量的游离二氧化碳(碳酸气)其含量白每升数百毫克到几克。矿化度通常较低、味美、有凉爽感。广布于火山石区的断裂带和巨大的构造断裂带中。典型的碳酸水常是冷水,因为高温不利于二氧化碳在水中的溶解。人工制作且含有碳酸的水,又叫苏打水

天然碳酸水经常出现在初期火山作用区里,碳酸气在地底下是由于激烈的热过程作用才形成的。碳酸水由地底下上升,愈接近地面,则水中的碳酸气逸出得也愈多。1769年,英国人化学家J.约瑟夫普里斯特利发现,向水中注入二氧化碳,就可以制作出碳酸水。1832年,一个叫约翰·马修的英国人改进了机器,为业界带来了技术曙光。从制气到向水里打气,不出半小时制好的苏打水就能从龙头口流出。人工制作的碳酸水原料为水、碳酸、果葡糖浆等。

人工制作的碳酸饮料中的糖类物质可以为人体提供能量,但除此之外,其中几乎不含其它营养物质,如果饮用碳酸饮料过量,也可能对人体健康带来一些隐患(如增加体重、影响牙齿健康)。

历史沿革

发现时期

碳酸水经常在初期火山作用区发现。地质学家经过研究发现,碳酸气在地底下是由于激烈的热过程作用才形成的。很大一部分二氧化碳都溶于地下水中;位于很深的地下矿水中,游离二氧化碳的含量可达很高程度,如一升含6—8克。碳酸水由地底下上升,愈接近地面,则水中的碳酸气逸出得也愈多。人们在地面上见到的碳酸水,是一种水和气体的混合物,其中之二氧化碳少有超过3克者。在碳酸泉旁边人们可以看到水好象是“沸腾”,其实是水在析出一个个小的碳酸气泡。

中原地区的冷碳酸水,主要分布在东北长白山和小兴安岭、大兴安岭,以及内蒙古高原青海省等地。

研制时期

1769年,英国人化学家J.约瑟夫普里斯特利发现,向水中注入二氧化碳,就可以制作出碳酸水。在一家酿酒厂里,普里斯特利将蒸馏水悬挂在啤酒发酵罐上方,收集到了啤酒发酵中的气体,制作出了历史上第一杯人工气泡水。1772年,普里斯特利因为发表了一篇关于碳酸水制造的论文而获得了伦敦皇家自然知识促进学会颁发的科普利奖章,他也被称为“碳酸水之父”,并被大家认为是现代制造业中饮料工业的先驱。

在天然的带汽矿泉被欧洲人发现的时候,这种会冒泡的矿泉水就被认为能够治愈疾病了。然而天然矿泉稀少且不易开发,18世纪,科学家们开始尝试模仿它的气泡特性,制作人工矿泉水。

之后,瑞典化学家伯格曼基于石灰粉加硫酸生成二氧化碳的原理,发明了最早的人工气泡水制作机器。1832年,一个叫约翰·马修的英国人改进了苏打水机器,从制气到向水里打气,不出半小时,制好的碳酸水从龙头口流出。

1851年,英国在伦敦海德公园举行了世界上第一次国际工业博览会。当时,会场里禁止饮用任何酒精饮料。一个叫做史威普的商人在会场的中央建造了一座汽水喷泉(软性饮料 Fountain),博览会持续的五个半月里,人们从这座喷泉中装走了100万瓶水。这种新饮品成为了欧洲人替代酒精饮料的选择,规模化生产的碳酸水,开始走上大街小巷。

1886年,美国佐治亚州,药剂师约翰·彭伯顿从古柯酒中得到灵感,本想调制出一种可以治疗吗啡成瘾的药物并申请专利,却无意中发明了一款饮料。他把它命名为“可口可乐”。碳酸饮料是水+二氧化碳+调味果露的混合,有多重口味。18世纪,瑞典化学家永斯·贝采利乌斯为碳酸水添加口味,比如加入香料、果汁饮料和酒进行调和。后来,矿物盐、桑姜绿柠檬被陆续加入其中。

组成

矿水是指具有医疗意义的地下水。有些地下水由于含有特殊的化学成分,或有大量的某些气钵成分,或具有较高温度,因而可用于医疗,这样的地下水便可称为矿水。地下热水也具有医疗意义,所以也是矿水。矿水可以是热的,也可以是冷的。

碳酸水含有大量的游离的CO2。CO2的含量自每升数百毫克到几克。大量的CO2是由岩石在高热下变质而产生的。岩石的变质作用在近期褶皱与新火山活动地区最为强烈。因此碳酸水多产生于此类地区。在温度方面,典型的碳酸水常是冷的。高温不利于C02在水中的溶解。

按水化学类型可分碳酸泉、氯泉和硫化氢水。碳酸泉水按含游离二氧化碳浓度分为医疗用碳酸水、碳酸水、含碳酸水。人工制作的碳酸水原料为水、碳酸、果葡糖浆等。

加工和制作

碳酸水制备设备主要有二氧化碳发生器、汽水混合机、冷水机组等。

二氧化碳发生器

二氧化碳发生器包括二氧化碳发生桶、储气桶、空气压缩机,精滤器硫酸桶,配电箱等部件组成。

二氧化碳气体发生器的作用原理,是将硫酸和碳酸氢钠起反应产生二氧化碳气体,发生器所用的小苏大和硫酸都是工业品。

汽水混合机

汽水混合机是碳酸饮料生产的关键设备之一,作用原理是根据水和二氧化碳在一定压力和温度环境下起反应而形成碳酸水。其反应程度与二氧化碳压力,水温,以及水同二氧化碳的接触面积和时间有密切关系。

冷冻设备

饮料厂采用的都是压缩式制冷装置。小型制冷装置选用氟利昂12、利昂22(F一22)作为制冷剂,大型制冷装置多采用氨作为制冷剂。压缩式制冷装置是由蒸发器压缩机冷凝器热力膨胀阀四个部件组成。蒸发器也就是由冷水库内一组组盘管组成。液态制冷剂在调定的蒸发压力下,通过盘管时,立即吸,改管外空间的热量而汽化,从而使蒸发器所在的空间建立起低温,实观对冷水库进行制冷。

分类

碳酸水分为天然碳酸水、人工制作的碳酸水。

天然碳酸水

天然碳酸水经常在初期火山作用区发现。

人工制作

人工制作的碳酸水是指在一定条件下充入二氧化碳的饮料,主要成分包括碳酸水、柠檬酸等酸性物质,有些还含咖啡因人工色素等。

此外,按照《国家标准碳酸饮料(汽水)GB/T 10792-2008》,碳酸饮料就是在一定条件下充入二氧化碳的饮料,但不包括发酵带来的二氧化碳的饮料。气泡水、碳酸水,以及部分苏打水,本质上是一个东西。

气泡水,加了有气泡的水。根据水里的气泡的来源,气泡水可分为天然的气泡和人工的气泡。永冻层的冰块在外力的挤压下,水源会天然含汽。在取水的时候,人们会先将水和气泡进行人工分离,经过净化处理之后,再把气泡人工压回去。这种气泡水比较少见,通常也更贵。

人工气泡水呢,就是在高压下把二氧化碳气体打入水中做成。苏打水,就是加了碳酸氢钠(碳酸氢钠)的水,会给水带来一些不一样的风味。有些苏打水是有气泡的,有些没有。

行业标准

中国分别于2017年9月和2018年实施了《饮用天然苏打水》(中国民族卫生协会颁布)团体标准和《苏打水饮料》(中国饮料工业协会颁布)、《无汽(气)苏打水饮料)(中国民族卫生协会颁布)的团体标准。

按照《苏打水饮料》的标准规定,苏打水饮料是以水为原料,添加碳酸氢钠调整风味,可充入二氧化碳,不经调色处理,不添加糖(包括食糖和淀粉糖),经过适当的加工处理制成的风味水饮料。按照是否充入二氧化碳分为含气型苏打水饮料和无气型苏打水饮料。

《无汽(气)苏打水饮料》指的是以水为原料,不添加二氧化碳,添加碳酸氢钠调整风味, 添加或不添加甜味剂、酸度调节剂、食用香精( 料)等食品添加剂及食品营养强化剂,不经调色处理,不添加糖( 包括食糖和淀粉糖等),经过适当的加工处理制成的风味水饮料。

《饮用天然苏打水》团标规定,从地下深处自然涌出或经钻井采出的HCO3-Na型水,不含游离二氧化碳,呈弱碱性,在一定区域未受污染并采取预防措施避免污染,其动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。特征指标要满足两点:碳酸氢钠的含量要大于或等于340mg/L。PH值大于或等于7.8。

中华人民共和国国家标准《饮用天然矿泉水》(GB8537—1995)要求,每升水中含有游离二氧化碳250mg及以上的,就可称为碳酸型的饮用天然矿泉水。

产业发展

2016年,中国苏打水(碳酸水)市场规模为79亿元。2017年,含气苏打水品类销售量年增长率为28%,增速领先于其他包装饮料产品。据AC尼尔森数据,2017年—2018年,整体苏打水市场销量增长36.9%,远高于饮料整体的3.1%。

《2015-2050年中国苏打水市场运营及发展预测报告》预测,未来十年内,中国国内苏打水(碳酸水)市场的容量将超过200亿元。纵观全球苏打水市场状况,欧洲国家苏打水(碳酸水)的产量占比已经过半,达到54.1%,而中国苏打水产量仅占比7.2%。

相关争议

美国疾病控制与预防中心(CDC)也推荐碳酸水代替添加糖分的饮料。因此,围绕碳酸水对于健康的影响而引起的几个问题将会得到解决。

牙齿

二氧化碳溶于水后便会生成碳酸,pH值就会下降,碳酸呈酸性。而这种碳酸容易引起龋病,所以很多人表示很担心。

据小儿牙科专业杂志《国际日刊》的一项研究显示,含香料的碳酸水的pH值为2.7-3.3,达到了侵蚀牙齿的标准。但问题是,长期调查关于碳酸水对牙釉质的影响的研究并不多。

美国牙科协会(ADA)称,碳酸水对牙齿基本没有问题。不过,要注意提高碳酸水酸度的添加剂,例如柠檬汁之类的。食用含有大量糖分的产品对在蛀牙也不好。

骨骼

长期以来,人们一直认为,碳酸水是强酸性的,会侵蚀骨头,甚至有可能会造成骨质疏松症。但是,显示这种结果的研究,几乎都是使用了含有高酸度的“磷酸”的碳酸饮料

研究发现,摄取加糖碳酸饮料的话,女性骨密度可能会下降,但是其他的碳酸饮料没有这样的关联性。另一项研究也表明,绝经后的女性即使喝一升含钠丰富的碳酸水,也不会影响骨骼健康。

饥饿感

有研究表明,碳酸水可能会增加“空腹荷尔蒙”,也有研究显示,它们会带来饱腹感。据营养食品维他命学的专门杂志《生命科学与维他命学》的研究显示,喝碳酸水后,虽然时间很短,但还是会产生饱腹感,此后的研究中也确认了这一结果。

对肠胃的影响

有些人喝碳酸水会胀肚子、胀气,但也有人会便秘。研究表明,以功能性便秘(消化器官的机能变差引起的便秘)的人为对象,每3周喝1升天然气泡矿泉水,能增加通便次数。此后进行的更大规模的研究,也取得了同样的结果。

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