L'anidride carbonica (CO2) è un componente in grado di influenzare notevolmente le caratteristiche sensoriali e fisiche di tutte le bevande fermentate. Vino, birra, sodati, kombucha o kefir sono profondamente legati alla sua formazione in termini di percezione del gusto, sapore ma anche nella gestione della pressione nelle bottiglie.

La CO2 si produce naturalmente durante la fermentazione alcolica ed anche lattica, quando i lieviti o i lattobacilli metabolizzano gli zuccheri. Ogni mole di glucosio (C6H12O6) si converte in due moli di etanolo (C2H5OH) e due moli di CO2 secondo l'equazione:

\[ C6H12O6 \rightarrow 2 C2H5OH + 2 CO2 \]

Questa trasformazione implica che circa il 49% del peso del glucosio si converte in CO2. Incredibile vero? Quasi la metà dello zucchero che mettiamo nella nostra kombucha, kefir o bevanda fermentata viene convertito in anidride carbonica! Il tipo di lievito impiegato può ovviamente influenzare la velocità di fermentazione e la quantità totale di zuccheri fermentati, ma non altera il rapporto chimico tra glucosio consumato e CO2 prodotta. Questo significa che quando avviene la sopra descritta reazione chimica (la fermentazione alcolica) questo rapporto è sempre uguale. Può variare invece la prestazione del lievito specifico, ad esempio alcuni lieviti sono meno in grado di produrre questa reazione chimica (la fermentazione alcolica) rispetto ad altri che risultano più "prestanti".

Il rapporto di conversione di glucosio in anidride carbonica è essenzialmente basato quindi sulla chimica della fermentazione alcolica e se varia tra i diversi ceppi di lievito aviene per:

1.Tolleranza all'alcol: Alcuni ceppi di lievito sono capaci di fermentare in condizioni con alte concentrazioni di alcol, continuando a produrre CO2 anche quando altri ceppi potrebbero essere inibiti. Questo non cambia il rapporto chimico, ma può influenzare la quantità totale di CO2 prodotta in una fermentazione che procede per un periodo più lungo.

2.Temperatura: Ceppi di lievito come quelli usati per le birre lager (es. Saccharomyces pastorianus) operano meglio a temperature più fredde, mentre i ceppi per le birre ale (es. Saccharomyces cerevisiae) preferiscono temperature più calde. Questo influisce sulla velocità di fermentazione e potenzialmente sulla quantità totale di zuccheri convertiti durante periodi specifici, modificando così la dinamica di rilascio della CO2.

3.Fermentazione incompleta: In alcune circostanze, particolari ceppi di lievito potrebbero non essere in grado di metabolizzare completamente tutti gli zuccheri disponibili, specialmente se presenti zuccheri più complessi che il lievito non può assimilare facilmente. Questo può risultare in una minore produzione di CO2 rispetto al potenziale teorico.

La fermentazione alcolica e il processo di carbonazione sono due fasi distinte ma spesso correlate nella produzione di bevande fermentate. Ecco le differenze principali tra questi due processi:

Fermentazione Alcolica: La fermentazione alcolica è un processo biologico naturale in cui i microorganismi, principalmente i lieviti, convertono gli zuccheri (come glucosio, fruttosio e saccarosio) in alcol etilico (etanolo) e anidride carbonica (CO2). Questo processo è anaerobico, il che significa che avviene in assenza di ossigeno. La fermentazione alcolica è la base per la produzione di molte bevande alcoliche, come vino, birra e sidro. Esempio: Nel fare il vino, i lieviti trasformano gli zuccheri naturalmente presenti nell'uva in alcol e CO2.

Processo di Carbonazione: Il processo di carbonazione, invece, riguarda la formazione (o l'aggiunta) di anidride carbonica in una bevanda per renderla frizzante. La carbonazione può avvenire naturalmente, come parte del processo di fermentazione (quando la CO2 prodotta rimane sciolta nel liquido), oppure può essere indotta artificialmente, iniettando CO2 in una bevanda sotto pressione. Esempio: Nella produzione di acqua gassata, la CO2 viene iniettata direttamente nell'acqua per carbonatarla. Nel caso dello champagne, la carbonazione avviene naturalmente attraverso una seconda fermentazione in bottiglia.

Relazione tra i Due Processi

Nei metodi di fermentazione di alcune bevande, la carbonazione è un sottoprodotto della fermentazione alcolica. Ad esempio, nella produzione della birra e di alcuni tipi di sidro, la CO2 prodotta durante la fermentazione può essere trattenuta nel liquido per creare effervescenza naturale attraverso la fase dell'imbottgliamento. Altre volte, come nello champagne o in alcune birre speciali, una seconda fermentazione viene indotta nella bottiglia o nel serbatoio per aumentare la carbonazione naturale.

Diverse bevande fermentate beneficiano della carbonazione:

- Birra: La CO2 contribuisce alla schiuma e al corpo.

- Vino frizzante e champagne: Caratterizzati da una vivace effervescenza.

- Sidro: Variabile da leggermente frizzante a molto gassato.

- Kombucha o kefir d'acqua: Può presentare livelli naturali di effervescenza dovuti alla fermentazione secondaria in bottiglia.

Dolcezza e Acidità: La CO2 può ridurre la percezione della dolcezza mascherandola con una sensazione di pungente. Inoltre, l'acido carbonico formatosi aumenta l'acidità percepita, rendendo la bevanda più vivace. Le bollicine generano una sensazione tattile che può essere descritta come frizzante o pizzicante, aumentando la complessità sensoriale della bevanda.

La solubilità della CO2 varia inversamente con la temperatura: più bassa è la temperatura, maggiore è la quantità di CO2 che si può sciogliere nel liquido. Di conseguenza, la gestione della temperatura è vitale per controllare il livello di carbonazione.

La pressione delle bottiglie è un altro aspetto cruciale, specialmente per bevande ad alta carbonazione come lo champagne, che può raggiungere fino a 6 atmosfere di pressione. Le bottiglie devono essere progettate per sopportare tali pressioni per evitare incidenti. Quando una bevanda contiene troppi zuccheri che vengono fermentati si crea il fenomeno dell'iper-carbonazione, un fenomeno che può essere divertente se all'apertura una fontana di 10 metri disperde la tua bevanda magari sui tuoi invitati.

Pericolosa invece se una bottiglia a 4/5 bar di pressione esplode nell'impossibilità di far evacuare il tappo. L'esplosione di una bottiglia con una pressione di questo tipo è pericolosa e può provocare gravi ferite oltre a lesioni permanenti. Per evitare rischi legati all'iper-carbonazione:

- Monitoraggio degli Zuccheri: L'uso di strumenti come il densimetro permette di monitorare i livelli di zucchero residuo e prevedere la quantità di CO2 che sarà prodotta.

- Controllo della Fermentazione: Una fermentazione controllata permette di gestire la quantità finale di CO2, assicurando il bilanciamento ottimale tra sicurezza e qualità sensoriale.

- Eventualmente sfiatare le bottiglie: sfiatare le bottiglie può aiutare a disperdere eventuale pressione alta.