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碳酸化（水吸收二氧化碳形成碳酸的過(guò)程）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-23

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碳酸化

水吸收二氧化碳形成碳酸的過(guò)程

碳酸化是在一定的壓力和溫度下，在一定時(shí)間內(nèi)，水吸收二氧化碳形成碳酸的過(guò)程，也稱(chēng)為二氧化碳飽和作用或碳酸化作用(carbonation)。碳酸化的程度會(huì)直接影響碳酸飲料的質(zhì)量和口味，也是碳酸飲料生產(chǎn)的重要工藝之一。

基本信息

別名	二氧化碳飽和作用或碳酸化作用

化學(xué)原理

水吸收二氧化碳的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

該反應(yīng)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(shí)，在一定的溫度條件下，一定量液體中溶解氣體量與液體保持平衡時(shí)的氣體壓力成正比，即：

式中：V——溶解氣體的量；

H——亨利常數(shù)，與溶質(zhì)、溶劑及溫度有關(guān)；

P——平衡壓力。

(2)道爾頓定律

混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓力之和，即：

式中p——各組分氣體在溫度不變時(shí)，單獨(dú)占據(jù)混合氣體所占的全部體積時(shí)對(duì)器壁施加的壓力。

溶解度

在一定溫度和壓力下，二氧化碳在水中的最大溶解量即為二氧化碳在水中的溶解度。這時(shí)氣體從液面逸出的速度和氣體進(jìn)入液體的速度達(dá)到平衡，即為達(dá)到飽和，該溶液稱(chēng)為飽和溶液。未達(dá)到最大溶解量的溶液叫不飽和溶液。

關(guān)于氣體溶解度的表示方法，我國(guó)一般用溶于液體中的氣體容積來(lái)表示，對(duì)于二氧化碳來(lái)說(shuō)，在

時(shí)，1體積水可以溶解1體積的二氧化碳，也就是說(shuō)

時(shí)，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(zhì)量(

)作為溶解度的單位。在

不同溫度下，二氧化碳的溶解度見(jiàn)圖1 。

影響因素

影響碳酸化作用的幾個(gè)主要因素有幾下幾個(gè)方面。

二氧化碳

當(dāng)溫度不變時(shí)，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(huì)增大。在

以下的壓力時(shí)，二氧化碳的分壓與其在水中的溶解度成線性正比關(guān)系。

液體溫度

壓力較低時(shí)，在壓力不變的情況下，水溫降低，二氧化碳在水中的溶解度會(huì)增加，反之，溫度升高，溶解度減少。溫度影響的常數(shù)稱(chēng)為亨利常數(shù)，以H表示。從圖2中可以看出，H隨溫度變化而變化。這僅指的是壓力較低時(shí)，壓力較高時(shí)會(huì)有偏離，因?yàn)镠還是壓力的函數(shù)。

圖2

接觸因素

溶解不足瞬間完成的，需要一定的時(shí)間，但時(shí)間太長(zhǎng)將會(huì)影響設(shè)備的生產(chǎn)能力。一般采用增大接觸面積的方法，如將溶液噴霧成液滴狀或薄膜狀。

空氣含量

(水中空氣含量)

根據(jù)道爾頓定律和亨利定律，各種氣體的溶解量不僅決定于各氣體在液體中的溶解度，而且決定于氣體在混合氣體中的分壓。在

時(shí)，1體積空氣溶解于水中可以排走50倍體移的二氧化碳，因此要盡量排除氣液體系中的空氣。常用有如下兩種方法。

①真空脫氧

迫使液體形成霧滴或液膜，并造成負(fù)壓，借助于液體內(nèi)部壓力大于外部壓力的壓差，使溶解于液體中的空氣逸出。

②二氧化碳脫氧

利用水中二氧化碳的溶解度大于空氣的特點(diǎn)，將水或未碳酸化的飲料進(jìn)行預(yù)碳酸化。該法要求二氧化碳?xì)怏w的純度極高，較少采用。

③液體的種類(lèi)及存在于液體中的溶質(zhì)

不同種類(lèi)的液體以及液體中存住的不同溶質(zhì)對(duì)二氧化碳溶解度影響很大，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，二氧化碳在水中的溶解度是1.713，二氧化碳在灑精中的溶解度則為4.329。另外，當(dāng)液體中溶解的膠體、鹽類(lèi)等類(lèi)似的溶質(zhì)時(shí)，有利于二氧化碳的溶解，而當(dāng)液體中含有懸浮類(lèi)雜質(zhì)時(shí)，不利于二氧化碳的溶解。

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