Glossar / Karbonisierung

Karbonisierung

Mehr erfrischendes Prickeln für Getränke 

Um Getränken das gewisse, erfrischende Prickeln zu verleihen, ist Kohlensäure ein unverzichtbarer Bestandteil. Sie steigert den Genuss und verleiht einen intensiveren Geschmack. Dieses Verfahren, bei dem Kohlensäure in Getränke zugefügt wird, nennt man Karbonisierung. Doch gibt es neben der Erfrischung auch noch andere Gründe, um Getränke zu karbonisieren?

Was ist Karbonisierung in der Getränkeindustrie?

Der Begriff Karbonisierung beschreibt das Anreichern von wasserbasierten Flüssigkeiten und Getränken durch die Zugabe von Kohlendioxid (CO2). Dieser Vorgang führt zur Entstehung von Kohlensäure und macht das Getränk sprudelig-prickelnd. Neben der Steigerung des Geschmacks des Getränks verleiht die Karbonisierung ihm auch eine erfrischende Note. Zusätzlich kann man durch die Karbonisierung von Getränken deren Haltbarkeit verlängern, da das Hinzufügen von Kohlendioxid vor unerwünschter Oxidation schützt und antibakteriell wirkt.

Natürliches Vorkommen von Kohlendioxid

Kohlendioxid ist häufig bereits in den Wasserquellen vorhanden und daher auch in geringen Mengen in natürlichem Mineralwasser enthalten. Ebenso entsteht es in geringem Maße bei der natürlichen Gärung von Bier, Perl- und Schaumweinen. Allerdings reicht diese natürliche Entstehung von Kohlendioxid oft nicht aus. Abhängig von der Quelle oder dem Herstellungsprozess ist es daher notwendig, zusätzliches Kohlendioxid den Getränken beizufügen, um das angestrebte Ergebnis zu erzielen.

Geschichte der Karbonisierung von Getränken

Kohlensäurehaltige Getränke lassen sich in ihrer Entwicklung bis ins mittelalterliche Nahen Osten zurückverfolgen, wo fruchtige, fermentierte Erfrischungsgetränke mit natürlichen Kohlensäureanteilen bereits im 9. bis 13. Jahrhundert konsumiert wurden. Diese Getränke, oft mit Zucker oder Honig gesüßt, verbreiteten sich später über den Mittelmeerraum nach Europa und inspirierten die Entwicklung moderner Limonaden, die ab dem 18. Jahrhundert mit künstlicher Karbonisierung hergestellt wurden. In Europa begannen Wissenschaftler gegen Ende des 18. Jahrhunderts, künstlich kohlensäurehaltiges Wasser herzustellen. Joseph Priestley, ein Engländer, entdeckte 1767 eine Methode, um Wasser mit Kohlendioxid anzureichern. Dies führte zur Entstehung von kohlensäurehaltigem Wasser. Weitere Forscher, wie Torbern Bergman und John Mervin Nooth, verbesserten diese Methode und fügten Aromen hinzu.

Karbonisierung verschiedener Getränkearten

Kohlensäurehaltige Getränke setzen sich im Wesentlichen aus kohlensäurehaltigem Wasser und weiteren Bestandteilen zusammen. 

Mineralwasser

Ein typisches Beispiel hierfür ist sprudeliges Mineralwasser, bei dem Kohlendioxid in Wasser gelöst ist und beim Öffnen des Behälters in Form von Bläschen freigesetzt wird, wenn der Druck nachlässt. Das VILSA Mineralwasser gibt es in drei verschiedenen Karbonisierungsniveaus: Classic, Medium und Leichtperlig.

Softdrinks

Die Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken umfasst das Vermengen von aromatisiertem Sirup und gekühltem kohlensäurehaltigem Mineralwasser. Die Konzentration von Kohlensäure variiert normalerweise zwischen 3,5 und 5 Volumenprozent Kohlendioxid pro Volumen Flüssigkeit.

Bier

Die Karbonisierung von Bier erfolgt durch die Zugabe von Zucker vor der Abfüllung. Die Hefe in Bier wandelt diesen Zucker in Alkohol und Kohlensäure um, was zu Blasen im Getränk führt. Dieser Prozess kann einige Wochen bis Monate dauern und beeinflusst den Geschmack und die Textur des Biers. Je nach Art des Biers und den individuellen Vorlieben kann der Kohlensäuregehalt in Bieren variieren. Zum Beispiel enthält ein deutsches Hefeweizen in der Regel mehr Kohlensäure als ein englisches Stout. Daher ist es notwendig, mehr Zucker hinzuzufügen, um die Gärung und die Bildung von Kohlensäure in einem Hefeweizen zu unterstützen.

Sekt und Wein

Sekt und Wein werden durch Karbonisierung mit Kohlensäure versetzt. Dies erfolgt entweder durch die traditionelle Methode, bei der die zweite Gärung in der Flasche stattfindet, oder durch die Charmat-Methode, bei der die zweite Gärung in einem Drucktank erfolgt. Beide Methoden verleihen den Getränken ihre charakteristische Sprudeligkeit. Einige Weine werden auch leicht karbonisiert, um einen spritzigen Geschmack zu erzielen.

Wie funktioniert die Karbonisierung von Getränken?

Die Karbonisierung von Getränken erfolgt durch das Hinzufügen von Kohlensäure (Kohlendioxid, CO2) in gelöster Form. Dieser Prozess beinhaltet sowohl physikalische als auch chemische Schritte. Kohlensäure kann auf verschiedene Arten erzeugt werden, wobei die zwei gängigsten Methoden die natürliche Gärung und die künstliche Kohlensäureherstellung sind: 

Natürliche Gärung: Bei einigen Getränken wie Bier und Champagner entsteht Kohlensäure als Nebenprodukt der Gärung. Hefe in der Flüssigkeit wandelt Zucker in Alkohol und Kohlensäure um.

Künstliche Kohlensäureherstellung: In vielen Fällen wird Kohlensäure jedoch künstlich erzeugt. Hierfür wird oft CO2-Gas aus Tanks oder Flaschen in das Getränk geleitet und durch Druck in gelöster Form gehalten. Die Kohlensäuremoleküle (CO2) verbinden sich mit Wassermolekülen (H2O) und bilden Kohlensäure (H2CO3). Dieser Prozess ist chemisch: CO2 (Gas) + H2O (Wasser) → H2CO3 (Kohlensäure)

Hierbei ist es wichtig, dass der Druck überwacht und gesteuert wird, um sicherzustellen, dass die Kohlensäure im Getränk bleibt. Ein hoher Druck hält mehr Kohlensäure in Lösung. Das kohlensäurehaltige Getränk wird dann in Flaschen, Dosen oder Fässer abgefüllt und versiegelt, um den Druck aufrechtzuerhalten. Während des Genusses wird die Kohlensäure freigesetzt, wenn der Druck verringert wird, beispielsweise beim Öffnen einer Flasche oder beim Einschenken. Das führt dazu, dass die gelöste Kohlensäure aus dem Getränk ausgast und Blasen bildet, was das sprudelnde und erfrischende Gefühl in kohlensäurehaltigen Getränken erzeugt. Dieser Prozess der künstlichen Karbonisierung ermöglicht es, Getränke wie Limonade, Mineralwasser und viele Erfrischungsgetränke mit dem gewünschten Kohlensäuregehalt herzustellen, wodurch sie spritzig und erfrischend werden.

Technische Systeme für die Zusetzung des Kohlendioxids

Tankbasierte Systeme

Ein Tank, der zuvor mit Gas unter Druck gesetzt wurde, wird mit Flüssigkeit gefüllt. An der Stelle, an der die Flüssigkeit auf das Gas trifft, erfolgt ein Austausch von Gasen. Das bedeutet, dass Teile des Gases in die Flüssigkeit übergehen und sich darin auflösen. Das Gas in der Tankanlage wird kontinuierlich erneuert. Dieses System wird überwacht und gesteuert, indem der Druck entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Getränks und der Temperatur angepasst wird.

Inline Systeme

Das Gas wird dem Flüssigkeitsstrom in einem festgelegten Verhältnis direkt beigemischt. Die entstehenden Gasblasen in der Flüssigkeit werden im Mischer zerkleinert, um eine möglichst große Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit herzustellen.

Düsensysteme

Das Düsensystem bringt das Gas so fein in die Flüssigkeit ein, dass es sich aufgrund der großen Kontaktfläche schnell und nahezu vollständig in der Flüssigkeit auflöst.

Einflussfaktoren auf die Löslichkeit des Kohlendioxids

Die Löslichkeit von Kohlendioxid (CO2) in einer Flüssigkeit wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst:

Zusammensetzung der Flüssigkeit: Die Art und Zusammensetzung der Flüssigkeit spielen eine wichtige Rolle. Wasser ist beispielsweise in der Regel besser in der Lage, CO2 aufzunehmen als andere Flüssigkeiten.

Temperatur: Die Löslichkeit von CO2 in Flüssigkeiten nimmt in der Regel mit abnehmender Temperatur zu. Das bedeutet, dass kühle Flüssigkeiten mehr CO2 aufnehmen können als warme Flüssigkeiten.

Druck: Der Druck hat einen erheblichen Einfluss auf die Löslichkeit von CO2. Bei höherem Druck kann eine Flüssigkeit mehr CO2 aufnehmen. Dies ist der Grund, warum kohlensäurehaltige Getränke unter hohem Druck in Flaschen oder Dosen abgefüllt werden, um die Kohlensäure in Lösung zu halten.

Oberfläche: Eine größere Kontaktfläche zwischen CO2 und Flüssigkeit, beispielsweise durch das Schütteln einer Flasche, kann die Geschwindigkeit erhöhen, mit der CO2 in die Flüssigkeit gelöst wird. 

Zeit: Die Lösung von CO2 in einer Flüssigkeit ist ein zeitaufwändiger Prozess. Je länger das CO2 mit der Flüssigkeit in Kontakt ist, desto mehr CO2 kann gelöst werden. Das ist der Grund, warum Getränke, die längere Zeit in einem geschlossenen Behälter gelagert werden, normalerweise mehr Kohlensäure enthalten.

Häufig gestellte Fragen zur Karbonisierung