Acqua addizionata con anidride carbonica: proprietà, usi, pro, contro, sicurezza

L’acqua addizionata con anidride carbonica è acqua destinata all’uso alimentare nella quale viene disciolta anidride carbonica di grado alimentare sotto pressione. Il risultato è un liquido effervescente nel quale il gas disciolto produce le caratteristiche bollicine, una sensazione leggermente pungente in bocca e una moderata acidificazione.

Quando questa denominazione compare nell’elenco degli ingredienti di una bibita, indica normalmente che l’acqua utilizzata nella formulazione è stata carbonata. Non significa necessariamente che si tratti di acqua minerale naturalmente gassata.

L’anidride carbonica utilizzata negli alimenti è identificata nell’Unione europea come additivo E 290 e dal Codex Alimentarius come INS 290. Nell’UE è autorizzata secondo il principio quantum satis, cioè nella quantità necessaria a ottenere l’effetto tecnologico desiderato secondo le buone pratiche di fabbricazione.

Descrizione

L’acqua costituisce praticamente tutta la fase liquida dell’ingrediente. L’anidride carbonica viene introdotta e mantenuta disciolta mediante pressione.

La quantità di gas che rimane nell’acqua dipende soprattutto da:

• pressione;

• temperatura;

• composizione della bevanda;

• modalità di carbonatazione;

• confezionamento;

• temperatura di conservazione.

A temperatura più bassa e a pressione più elevata una maggiore quantità di anidride carbonica può rimanere disciolta.

Quando la bottiglia o la lattina viene aperta, la pressione diminuisce e parte del gas disciolto passa progressivamente allo stato gassoso, formando le caratteristiche bollicine.

Una piccola parte dell’anidride carbonica disciolta reagisce reversibilmente con l’acqua formando acido carbonico. Questo equilibrio contribuisce alla lieve acidità e alla particolare sensazione pungente delle bevande gassate.

Nelle bibite che contengono anche acido citrico, acido malico, acido fosforico o altri acidificanti, tuttavia, l’acidità complessiva del prodotto non deve essere attribuita alla sola carbonatazione.

Processo di produzione

La produzione dell’acqua carbonata destinata a una bevanda comprende generalmente:

• approvvigionamento di acqua idonea all’uso alimentare;

• eventuale filtrazione o trattamento previsto dal processo produttivo;

• raffreddamento dell’acqua;

• introduzione di anidride carbonica alimentare;

• dissoluzione del gas sotto pressione;

• mantenimento della pressione durante miscelazione e riempimento;

• confezionamento in bottiglie, lattine o altri contenitori capaci di mantenere la pressione.

L’acqua utilizzata dalle imprese alimentari per la fabbricazione degli alimenti rientra nella definizione europea di acqua destinata al consumo umano e deve rispettare i requisiti igienici applicabili. Il Regolamento (CE) n. 852/2004 richiede inoltre l’impiego di acqua potabile quando necessario per evitare contaminazioni degli alimenti.

L’anidride carbonica viene normalmente fornita all’industria alimentare in forma liquefatta sotto pressione e successivamente vaporizzata o dosata direttamente attraverso appositi impianti.

Per l’E 290, le specifiche europee richiedono un tenore minimo del 99% v/v nella fase gassosa e stabiliscono inoltre requisiti di purezza per sostanze indesiderate, fra cui monossido di carbonio e residui oleosi.

Principali sostanze contenute

L’acqua addizionata con anidride carbonica è una miscela molto semplice.

Le principali componenti sono:

• Acqua: rappresenta la quasi totalità del prodotto.

• Anidride carbonica disciolta: responsabile dell’effervescenza e della carbonatazione.

• Acido carbonico: si forma in piccola quantità per equilibrio chimico tra acqua e anidride carbonica; non deve essere interpretato necessariamente come un ingrediente aggiunto separatamente.

• Ioni minerali naturalmente presenti nell’acqua: possono comprendere calcio, magnesio, sodio, bicarbonati, cloruri, solfati e altri elementi in quantità variabili in funzione dell’acqua utilizzata.

Non contiene naturalmente zuccheri, grassi, proteine o fibra.

Quando l’acqua carbonata è utilizzata all’interno di una bibita complessa, zuccheri, succhi, caffeina, taurina, acidificanti, aromi o altri ingredienti eventualmente presenti appartengono alla formulazione della bevanda, non all’acqua addizionata con anidride carbonica in sé.

Dati di identificazione e specifiche

JECFA identifica l’anidride carbonica con INS 290, CAS 124-38-9 e purezza minima del 99% in volume. Le funzioni alimentari riconosciute comprendono, secondo il contesto d’uso, agente di carbonatazione, propellente, agente refrigerante e conservante.

Valori nutrizionali indicativi

La carbonatazione non aggiunge calorie né zuccheri. Una bevanda gassata diventa calorica soltanto quando contiene altri ingredienti energetici, come zuccheri, succhi, carboidrati o alcol.

Proprietà fisiche e tecnologiche

L’anidride carbonica conferisce all’acqua diverse caratteristiche tecnologiche e sensoriali.

Effervescenza

La proprietà più evidente è la formazione di bollicine quando la pressione viene ridotta.

Sensazione pungente

L’anidride carbonica disciolta determina una caratteristica sensazione di freschezza, pizzicore e vivacità nella cavità orale.

Acidificazione

La formazione di una piccola quantità di acido carbonico abbassa il pH rispetto alla stessa acqua non carbonata.

Stabilità microbiologica

L’anidride carbonica e la diminuzione del pH possono contribuire a rendere l’ambiente meno favorevole alla crescita di alcuni microrganismi.

Questo effetto non significa però che la carbonatazione costituisca una sterilizzazione né che possa sostituire adeguate condizioni igieniche, trattamenti appropriati e corretta conservazione.

Protezione della qualità sensoriale

Nelle bevande confezionate la presenza di anidride carbonica nello spazio di testa e nel liquido può contribuire a modificare l’atmosfera interna e a limitare alcuni fenomeni ossidativi, anche se l’effetto dipende dalla formulazione e dal sistema di confezionamento.

Alimentazione e utilizzi

L’acqua addizionata con anidride carbonica viene utilizzata soprattutto nella produzione di:

• acque gassate;

• soft drink;

• cole;

• limonate;

• aranciate;

• energy drink;

• bevande sportive;

• aperitivi analcolici;

• mixer;

• toniche;

• birra e altre bevande fermentate, dove la CO₂ può anche derivare parzialmente dalla fermentazione;

• bevande aromatizzate;

• prodotti effervescenti.

Nel Codex Alimentarius l’anidride carbonica è classificata, a seconda dell’applicazione, come carbonating agent, foaming agent, packaging gas, preservative e propellant.

Nell’acqua addizionata con anidride carbonica la funzione principale è chiaramente quella di agente di carbonatazione.

Pro

• Non apporta calorie.

• Non apporta zuccheri.

• Non contiene grassi.

• Non contiene glutine.

• Non contiene allergeni propri.

• Conferisce effervescenza senza necessità di aggiungere zuccheri.

• Migliora la sensazione di freschezza e la percezione sensoriale della bevanda.

• Può rendere una bevanda più gradevole senza modificarne direttamente il valore energetico.

• Contribuisce alla lieve acidificazione del prodotto.

• Può contribuire alla stabilità microbiologica di alcune bevande.

• L’E 290 è un additivo alimentare ampiamente standardizzato e regolamentato.

• Nell’Unione europea è autorizzato quantum satis nelle condizioni previste dalla normativa.

• JECFA ha assegnato all’anidride carbonica un’ADI “not specified”, classificazione utilizzata quando, sulla base dei dati disponibili e degli impieghi alimentari previsti, non viene ritenuto necessario stabilire un limite numerico giornaliero.

Contro

• La carbonatazione rende l’acqua più acida rispetto alla stessa acqua non gassata.

• Può provocare in alcune persone sensazione temporanea di gonfiore, eruttazione o pienezza gastrica.

• L’effervescenza diminuisce progressivamente dopo l’apertura della confezione.

• La quantità di gas disciolto è molto sensibile alla temperatura e alla pressione.

• Una conservazione inadeguata o una chiusura imperfetta provoca perdita di carbonatazione.

• La carbonatazione non rende microbiologicamente sterile il prodotto.

• Nei prodotti contenenti contemporaneamente acidi alimentari, come acido citrico o malico, l’acidità complessiva può essere molto maggiore di quella dovuta alla sola anidride carbonica.

• Bevande fortemente acide consumate molto frequentemente possono favorire l’erosione dello smalto dentale; l’acqua frizzante semplice presenta comunque un potenziale erosivo molto inferiore rispetto a molte bibite acidificate e zuccherate.

Sicurezza e normativa

L’anidride carbonica di grado alimentare è considerata sicura negli impieghi autorizzati.

Nell’Unione europea l’E 290 appartiene agli additivi autorizzati secondo il principio quantum satis. Questo non significa quantità illimitata in senso assoluto, ma impiego secondo le buone pratiche di fabbricazione, senza utilizzare una quantità superiore a quella necessaria per ottenere il risultato tecnologico desiderato.

Il Regolamento (UE) n. 231/2012 stabilisce per l’anidride carbonica alimentare:

• contenuto minimo del 99% v/v;

• monossido di carbonio non superiore a 10 µl/l;

• contenuto di olio non superiore a 5 mg/kg;

• specifiche aggiuntive relative ad acidità e sostanze riducenti.

A livello internazionale JECFA ha stabilito un’ADI non specificata e il Codex utilizza l’INS 290 per l’anidride carbonica.

Negli Stati Uniti la FDA include l’anidride carbonica tra le sostanze GRAS per gli impieghi alimentari previsti e la associa a 21 CFR §184.1240.

Sicurezza per il consumatore

Alle concentrazioni normalmente presenti nelle bevande, l’anidride carbonica ingerita non presenta gli stessi rischi associati all’esposizione a elevate concentrazioni di gas nell’ambiente.

Gran parte della CO₂ ingerita con una bevanda viene successivamente liberata attraverso eruttazione oppure assorbita ed eliminata attraverso i normali meccanismi fisiologici.

Sicurezza industriale

Un problema completamente diverso riguarda la CO₂ concentrata utilizzata negli stabilimenti.

Essendo un gas capace di sostituire l’ossigeno dell’aria, elevate concentrazioni in locali chiusi possono determinare un serio rischio di asfissia per gli operatori. Gli impianti industriali devono quindi essere progettati con ventilazione, sistemi di controllo e procedure di sicurezza adeguate.

Questo rischio riguarda la manipolazione professionale del gas concentrato e non il normale consumo di una bevanda gassata.

Denti e acidità

L’acqua carbonata semplice possiede un pH inferiore rispetto all’acqua naturale a causa della formazione di acido carbonico.

Tuttavia è importante distinguere:

Acqua + CO₂
→ acidità relativamente moderata.

Bibita + CO₂ + acido citrico/malico/fosforico
→ acidità potenzialmente molto maggiore.

Bibita acida + zuccheri
→ oltre all’erosione acida può aggiungersi il rischio di carie associato agli zuccheri fermentabili.

L’American Dental Association segnala che la semplice acqua frizzante consumata con moderazione presenta generalmente un rischio limitato per lo smalto, mentre l’aggiunta di aromi e acidi può aumentare significativamente il potenziale erosivo.

Conservazione

L’acqua addizionata con anidride carbonica deve essere conservata in contenitori progettati per sopportare la pressione interna.

Per mantenere la carbonatazione è opportuno:

• conservare la confezione ben chiusa;

• evitare temperature elevate;

• limitare il numero e la durata delle aperture;

• richiudere immediatamente le bottiglie richiudibili;

• proteggere il prodotto dal calore eccessivo;

• rispettare le indicazioni del produttore.

Il raffreddamento favorisce il mantenimento dell’anidride carbonica disciolta. Una bevanda calda perde quindi generalmente la propria effervescenza più rapidamente di una bevanda fredda.

Ambiente

L’impatto ambientale dell’acqua carbonata dipende da diversi fattori:

• origine e trattamento dell’acqua;

• origine dell’anidride carbonica;

• energia necessaria per purificazione e compressione del gas;

• trasporto;

• refrigerazione;

• produzione e smaltimento degli imballaggi.

La CO₂ destinata all’industria alimentare può provenire da diverse fonti industriali ed essere recuperata, purificata e portata alle specifiche alimentari, anziché essere necessariamente prodotta appositamente per le bevande.

La provenienza effettiva deve però essere verificata per il singolo fornitore e non può essere dedotta dalla semplice indicazione “anidride carbonica”.

Conclusione

L’acqua addizionata con anidride carbonica è un ingrediente costituito essenzialmente da acqua alimentare nella quale viene disciolta anidride carbonica sotto pressione.

La sua funzione fondamentale nelle bevande è la carbonatazione, che determina bollicine, effervescenza, una sensazione pungente e una moderata acidificazione.

Dal punto di vista nutrizionale è un ingrediente praticamente neutro: non apporta calorie, zuccheri, grassi, proteine o fibra. La carbonatazione non deve quindi essere confusa con l’aggiunta di zucchero o altri nutrienti.

L’anidride carbonica alimentare è identificata come E 290 / INS 290. Nell’Unione europea è autorizzata secondo il principio quantum satis, mentre le specifiche europee richiedono per il gas alimentare un tenore minimo del 99% v/v e precisi requisiti di purezza.

JECFA ha attribuito all’anidride carbonica un’ADI “not specified”, mentre negli Stati Uniti la FDA la considera GRAS per gli impieghi alimentari previsti.