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炭酸水にしてみよう 

昨日、二次発酵のために補糖として3gの糖(グラニュー糖)を入れると書いた。その検討過程を記す。

炭酸飲料に含まれる炭酸ガス(二酸化炭素)は、液体の容量(体積)に対し、どれだけのガス(体積)が入っているかを数値化しているそうだ。これを“ガス・ボリューム(gas vol)”というらしい。
ガス・ボリュームが1の場合、液体(溶媒)1に対し(たとえば1L)の中に炭酸ガスが1(おなじく1L)溶け込んでいるという意味。

さて、身の回りの炭酸飲料がどれくらいのガス・ボリュームかというと次が参考になった。

きた産業:お酒テクニカルコラム 「ガス入りのお酒」
http://www.kitasangyo.com/e-Academy/Gas/T_Column/Osake_Technical_column.pdf

ドイツ製スパークリングワインの例:1.5~1.8
ファンタオレンジ:1.9~2.0
キリン、アサヒなどのラガービール:2.5~2.8
コカコーラ:3.7~3.8
フランス製シャンパンの例:5.0~5.5

コカコーラはファンタよりも炭酸が多いのか。ショワショワするわけだ。シャンパンはもっと入っているのかぁ…、って500mlのシャンパンには2.5Lの炭酸ガスが溶け込んでいる!

この数値は気温が15.6℃の時の体積で計算している。半端な数字だけれど華氏で言うと60°Fであるので、だいたいどこぞの国からやってきたのか検討がつくことであろう。

今回は2(gas vol)にしようと考えているので速算すると…
2(vol)x0.197=0.394(g/100ml)
500mlのペットボトルを使用するので500mlでは…
0.394x5=1.97g(必要な二酸化炭素の質量)

式のうちの0.197は、標準状態(0℃、1atm)での二酸化炭素のガス密度(質量)。
ただし100mlでの質量。単位をつけると0.197(g/100ml)。
より正確には、1.977kg/m3(0℃、1atm)。

この式は希望するvolにするにはどのくらいの質量の二酸化炭素が必要か、ということがわかる。
もっと手っ取り早い速算技としては、500mlで希望するvolにするには希望する数値にグラムをつければよい。
例)500mlで3volにしたければ二酸化炭素は3g。1Lで3volにしたければ2倍にすればよい。

そうそうドライアイスで2volの炭酸水を作りたければ、500mlの耐圧容器に入った水に1.97gのドライアイスを投げ込んで封をすればよいということだ(自己責任でね)。

ところで今回はドライアイスからではなく、発酵により炭酸をつくる。
ブドウ糖から発生する二酸化炭素の質量比は、ブドウ糖2:二酸化炭素1であるので…
1.97(g)x2倍=3.94g(2volにするために必要なブドウ糖の質量)となる。

この計算結果から、二次発酵時に500mlボトルに3gのグラニュー糖を補糖する予定でしたが4gにすることにする。

なぜガス・ボリュームなどという考えができたかというと、上記の「ガス入りのお酒」の記載にあるとおり、気体の体積は温度によって変わる。ボトルという閉鎖空間では圧力も温度により変わることになり扱いにくい。液体の何倍の気体が入っているかというのは、イメージしやすいというメリットがあるのでしょう。

新地の社長とも話していたのですが、ボトルの内圧はどれくらいなのか気になる。

国税庁:炭酸ガス吸収係数表
http://www.nta.go.jp/shiraberu/zeiho-kaishaku/tsutatsu/kobetsu/sonota/070622/pdf/fl03.pdf
なんで国税庁にこんなのがあるのかな?かな。

この係数表を使って2volの圧力を調べてみよう。

例えば15℃の行で2もしくは2に近い数字を探し、その列の上の圧力数値をみるとボトル内の圧力を知ることができる。この場合、2.025が2に近く、その時の圧力は0.1MPa、つまり1kg/cm2ということがわかる。20℃の時は0.13MPaくらいだ。

このことから炭酸用ペットボトルの耐圧限界を0.6MPaと推定しているので、2volの0.1MPaは十分に耐圧内であり、発酵終了後に4gの補糖をしてペットボトルを密閉しても破裂の恐れがないということになる。

蛇足だがペットボトルが破裂するドライアイスの質量も求めておく。

係数表に0.6MPaの列がないが、20℃の時の0.3、0.4、0.5MPaのそれぞれのvolの差が約1volなので0.5MPaの時の5.2volに+1して0.6MPaの時は6.2volと仮定する。
6.2(vol)x0.197=1.22(g/100ml)
500mlの時は、1.22x5=6.1gとなり、6.1g前後のドライアイスを密閉すると破裂する可能性がある。
この時PETがドライアイスにより著しく冷却されることやボトルのキズなど、圧力以外の要因も加わってもっと低い圧力で破裂することもあるのであくまで机上の計算ということでお願いしたい。

よい子も悪い子も真似しちゃダメだよ。

重さではイメージがわかないという方に。
ドライアイスの比重(密度)は1.56。
6.1gのドライアイスは、約4cm3の大きさ。だいたい角砂糖4ヶ分だ。
※角砂糖はメーカにより大きさにばらつきがあるので注意。

ところでペットボトルは中が見えてよいのだが、PETが50℃までしか耐えられないため殺菌のための熱湯消毒ができない。キッチンハイターなどで消毒後水洗いするしかないが、よくよく考えればアルミ製ボトルでもいいんだよなぁ。と、少し反省。


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Re: PET容器でのこと

メールにて返事を致しました。

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