Karbonasi adalah reaksi kimia di mana kalsium hidroksida bereaksi dengan karbon dioksida dan membentuk kalsium karbonat yang tidak larut:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Dalam kimia dan geologi anorganik, karbonasi adalah hal biasa. Logam hidroksida (MOH) dan oksida logam (M’O) bereaksi dengan CO2 untuk menghasilkan bikarbonat dan karbonat:
MOH + CO2 → M(HCO3)
M’O + CO2 → M’CO3
Dalam konstruksi beton bertulang, reaksi kimia antara karbon dioksida di udara dan kalsium hidroksida dan kalsium silikat terhidrasi dalam beton dikenal sebagai netralisasi.
Karbonasi Air
Air berkarbonasi (juga dikenal sebagai air soda, air dengan gas atau, atau air seltzer) adalah air yang mengandung gas karbon dioksida terlarut, baik disuntikkan secara buatan di bawah tekanan atau terjadi karena proses geologi alami. Karbonasi menyebabkan gelembung-gelembung kecil terbentuk, memberikan kualitas air yang efervesen. Bentuk umum termasuk air mineral alami yang berkilau, soda klub, dan air mineral yang diproduksi secara komersial.
Karbonasi adalah fenomena di mana gas karbon dioksida tersuspensi dalam air, menciptakan gelembung kecil. Karbonasi dapat terjadi baik secara alami dan buatan, sebagai akibat dari pengenalan karbon dioksida pada cairan.
Fenomena inilah yang membuat minuman ringan dan soda, meskipun sensasi soda sebenarnya tidak disebabkan oleh gelembung sendiri, melainkan oleh bahan kimia yang membuat gelembung.
Ada sejumlah alasan setiap orang untuk menggunakan karbonasi dalam penyusunan minuman. Satu hal tentang karbonasi adalah bahwa hal itu mengeluarkan oksigen, yang dapat membuat minuman rak stabil selama itu disegel, menjaga mikroba yang membutuhkan oksigen untuk bertahan hidup keluar.
Banyak orang juga telah mencatat bahwa karbonasi menambah rasa, seperti yang terlihat ketika seseorang minum soda yang telah dibuka dan ditinggalkan, yang memungkinkan karbon dioksida untuk lepas keluar. Soda cenderung memiliki rasa membosankan dan kurang dinamis tanpa karbonasi.
Secara historis, karbonasi terjadi secara alami di banyak minuman fermentasi seperti bir, karena karbon dioksida adalah produk limbah yang dihasilkan oleh ragi yang merupakan bagian integral dari proses fermentasi. Karbonasi juga salah satu proses yang muncil dibalik lubang dalam keju dan roti. Jumlah karbonasi yang terjadi dapat dikendalikan, sampai batas tertentu, dan kadang-kadang lebih ditambahkan oleh pabrik modern. Karbonasi dapat menjelaskan mengapa bir perlu disimpan pada tekanan rendah, sehingga gas tidak akan melarikan diri.
Efek dari mengkonsumsi minuman berkarbonasi pada tubuh dapat bervariasi. Sebagian besar karbon dioksida sebenarnya lolos sebelum memasuki saluran pencernaan, dalam bentuk bersendawa. CO2 yang berhasil mencapai usus dengan cepat diserap, dan sebagai hasilnya, dapat mendorong penyerapan cepat dari hal-hal lain di saluran pencernaan juga. Ini adalah salah satu alasan minuman bersoda tampaknya “pergi ke kepala” begitu cepat, karena CO2 sebenarnya mendorong penyerapan alkohol. Karbon dioksida yang diserap oleh tubuh akhirnya dikeluarkan oleh paru-paru.
Beberapa orang telah mengklaim bahwa mengonsumsi minuman berkarbonasi akan memiliki efek kesehatan yang merugikan. Mengingat bahwa manusia telah minum cairan berkarbonasi untuk waktu yang sangat lama, klaim ini adalah kesimpulan yang terlalu umum. Bahkan, konsumsi minuman dengan karbonasi kadang-kadang dianjurkan bagi orang yang merasa mual, menggambarkan bahwa hal itu dapat memiliki beberapa manfaat, dan minum air berkarbonasi saat bepergian dapat melindungi terhadap beberapa mikroba yang ditemukan dalam air, karena mereka tidak dapat bertahan hidup dalam air yang berkarbonasi.
Komposisi
Air berkarbonasi alami dan buatan mungkin mengandung sejumlah kecil natrium klorida, natrium sitrat, natrium bikarbonat, kalium bikarbonat, kalium sitrat, kalium sulfat, atau disodium fosfat, tergantung pada produk. Ini muncul secara alami di perairan mineral tetapi ditambahkan secara buatan ke perairan yang diproduksi secara komersial untuk meniru profil rasa alami.
Sumur-sumur artesis di tempat-tempat seperti Mihalkovo di Pegunungan Rhodope Bulgaria, Medžitlija di Makedonia Utara, dan yang paling terkenal di Selters di pegunungan Taunus Jerman, menghasilkan air mineral berkarbonasi alami.
Efek kesehatan air berKarbonasi
Dengan sendirinya, air berkarbonasi tampaknya memiliki sedikit dampak pada kesehatan.
Air berkarbonasi seperti club soda atau sparkling water didefinisikan dalam hukum AS sebagai makanan dengan nilai gizi minimal, bahkan jika mineral, vitamin, atau pemanis buatan ditambahkan ke dalamnya.
Air berkarbonasi dapat meningkatkan gejala sindrom iritasi usus besar karena kembung dan gas akibat pelepasan karbon dioksida di saluran pencernaan. Tampaknya tidak berpengaruh pada penyakit refluks gastroesofageal. Ada bukti sementara bahwa air berkarbonasi dapat membantu mengatasi sembelit di antara orang-orang yang mengalami stroke.
Sebuah penelitian tahun 2002 menemukan bahwa “Air berkarbonasi meningkatkan dispepsia dan sembelit dibandingkan dengan air ledeng.”
Sebuah studi tahun 2004 menyatakan bahwa konsumen air berkarbonasi yang disiapkan di rumah memiliki asupan air minum rerata (air minum dalam kemasan + air berkarbonasi) yang secara signifikan lebih tinggi dalam persentase dari total asupan air daripada non-konsumen, dan rerata asupan air susu, air kemasan dan air keran yang lebih rendah., masing-masing.
Sebuah studi tahun 2006 berusaha menemukan korelasi antara konsumsi air berkarbonasi dan kepadatan mineral tulang yang lebih rendah, tetapi tidak menemukan korelasi seperti itu.
Sebuah studi tikus tahun 2017 menemukan bahwa karbon dioksida dalam minuman berkarbonasi menginduksi pelepasan ghrelin dan peningkatan konsumsi makanan yang berimplikasi pada obesitas.
Erosi asam
Meskipun air berkarbonasi agak bersifat asam, keasaman ini sebagian dapat dinetralkan oleh air liur. Sebuah studi menemukan bahwa air mineral bersoda sedikit lebih mudah mengikis gigi daripada air non-karbonasi, tetapi sekitar 1% sama korosifnya dengan minuman ringan, dan hanya sedikit lebih erosif daripada air ledeng. Sebuah studi tahun 2017 oleh American Dental Association menunjukkan bahwa, meskipun air seltzer lebih erosif daripada air keran, itu akan membutuhkan lebih dari 100 tahun minum setiap hari untuk menyebabkan kerusakan pada gigi manusia. Namun, jika ada tambahan gula atau perasa buatan, ini tidak berlaku. Bumbu alami, di sisi lain, memiliki dampak minimal hingga tidak berdampak pada gigi manusia.
Karbonasi pada Beton
Karbonasi adalah salah satu patologi beton yang mungkin. Karbonasi adalah proses yang lambat di mana portlandite (kapur atau kalsium hidroksida) dalam semen terhidrasi dan mengeras bereaksi dengan karbon dioksida di udara untuk membentuk kalsium karbonat. Reaksi ini tentu terjadi dalam media berair, karena karbon dioksida bereaksi, pertama-tama, dengan air membentuk asam karbonat, dan asam ini adalah yang kemudian bereaksi dengan kalsium hidroksida, menghasilkan kalsium karbonat dan air.
Proses karbonasi ini menghasilkan penurunan pH yang nyata sehingga tulangan beton kehilangan perlindungannya terhadap korosi. Seiring waktu, korosi pada bala bantuan (fenomena ekspansif) menghasilkan kerusakan pada beton dan mengurangi daya dukung elemen struktural yang terpengaruh. Hidrasi trikalsium silikat dalam semen menghasilkan portlandite jauh lebih banyak daripada hidrasi bikalsium silikat, membuat beton yang dibuat dengan semen dengan proporsi tinggi SC3 jauh lebih rentan terhadap karbonasi.
Karbonasi pada Pemurnian gula
Proses karbonasi digunakan dalam produksi gula dari gula bit. Air kapur (kalsium hidroksida dalam suspensi) dan gas yang diperkaya dengan karbon dioksida dimasukkan ke dalam “jus mentah”, cairan kaya gula dari tahap difusi proses, untuk membentuk kalsium karbonat dan mengendapkan dan menghilangkan kotoran. Seluruh proses berlangsung dalam “tangki karbonasi” dan waktu yang dibutuhkan bervariasi dari 20 menit hingga satu jam.
Karbonasi melibatkan efek berikut:
- Peningkatan alkalinitas membekukan protein dalam jus.
- Kalsium karbonat menyerap pewarna.
- Alkalinitas menghancurkan beberapa gula monosakarida, terutama glukosa dan fruktosa.
Tujuan karbonasi adalah partikel besar yang mengendap dengan cepat secara alami meninggalkan jus yang jernih. Pada akhirnya, jus tersebut sekitar 15 ° Bx dan memiliki sukrosa 90%. PH jus bening yang dihasilkan adalah keseimbangan antara penghilangan banyak kalsium dari larutan dan penurunan pH yang diharapkan dalam proses selanjutnya. Jika jus menjadi asam dalam tahap kristalisasi, sukrosa akan dengan cepat terurai menjadi glukosa dan fruktosa, yang tidak hanya mempengaruhi kristalisasi tersebut tetapi juga “melazagenik”, membawa sukrosa dalam jumlah yang setara ke tahap molase. PH jus bening yang diperoleh dapat disesuaikan dengan soda dan penambahan belerang (sulfasi) sebelum melanjutkan ke tahap berikutnya, yaitu konsentrasi dengan penguapan.
Karbon dioksida yang dipompa ke dalam campuran membentuk kalsium karbonat. Padatan non-gula dimasukkan ke dalam partikel kalsium karbonat dan dihilangkan dengan sedimentasi alami (atau dibantu) dalam tangki untuk tujuan ini.
