知識の宝庫！目がテン！ライブラリー

いざ出航！炭酸噴射船

第895回　2007年8月12日

　暑さの厳しい夏…そんな時に美味しいのはシュワっと爽快な炭酸飲料ですよね。今回はそんな炭酸飲料の驚きの秘密を科学します！

　そもそも炭酸飲料とは、二酸化炭素、いわゆる炭酸ガスが溶け込んだ飲み物のことで、コーラ・ラムネなどに代表されるジュース類、ビール・シャンパンなどのアルコール類、そして炭酸ガス入りのミネラルウォーター、いわゆる天然の炭酸水などがあります。まずはこんな実験をしてみました。天然の炭酸水、ビール、炭酸ジュースそれぞれ３５０ｍｌのものを用意して、缶に同じ大きさの穴をあけ、５回しっかりと振り、どれが一番勢いよく噴射するか比べてみました。すると一番飛んだのは炭酸ジュースでした。これはもしかして、炭酸ガスの量に違いがあるのでは？ということで、実際にどのくらい炭酸ガスが入っているのか計測器で量ってみました。ビールに入っていた炭酸ガスはおよそ５２０ｍｌ。天然の炭酸水はおよそ７１０ｍｌで、炭酸ジュースはなんと９２０ｍｌでした。でもなぜ炭酸ガスの量に差があるのでしょうか？実はそれぞれの炭酸ガスの入れ方が全く違ったのです。
　まずはビールです。原料となる麦芽とホップを混ぜ、タンクで寝かせておくとブクブクと炭酸ガスが出てきます。これは酵母という微生物の力によるもの。原料に混ぜられた酵母は、原料の中に含まれる糖分を食べてアルコールと二酸化炭素に分解します。この過程でビールに二酸化炭素が溶け込み炭酸ガス入りのお酒になるのです。次にスタッフは天然の炭酸水がブクブクと湧き出ている、福島県金山町の井戸を訪れました。飲んでみると確かにシュワっとした炭酸が含まれていました。実は天然の炭酸水は、火山から放出されるガスに含まれる炭酸ガスが長い時間をかけて地下水に少しずつ溶け込んだものなんです。
　そして炭酸入りジュースは、工場でボンベから炭酸ガスを送り込む機械によって科学の力で作られていました。ところで、炭酸ジュースのペットボトルを開けると泡が出てきますよね？実は、炭酸ガスは圧力をかけるとより液体に溶ける性質があり、炭酸ジュースのボトルには高い圧力がかけられ炭酸ガスがたくさん溶ける状態になっています。だからフタを開けるとかかっていた圧力が開放され溶けきれなくなった泡が出てきていたのです。さらに夏の暑い日に、車のダッシュボードに缶の炭酸ジュースを放置してみたところ、缶は破裂してしまいました。オリジナル炭酸ソーダ３種類

この時の車内の温度は６５．８度。なぜ破裂してしまったのかというと、炭酸ガスは温度が低い方が水によく溶け、逆に温度が上がると段々溶けなくなり６０度を超えるとほとんど溶けなくなってしまいます。そのため、この炭酸ジュースの場合、溶けていた炭酸ガスが気体に戻り缶を膨張させ、ついには爆発させてしまったのです。つまり炭酸ジュースは圧力をかけ、さらに温度を下げて作られていたのです。そしてスタジオで所さんに牛乳、抹茶、トマトジュースに炭酸を入れた目がテン！特製のオリジナル炭酸飲料を飲んでもらうと、なんと所さんは炭酸入りトマトジュースを大絶賛でした。

炭酸ジュースは、科学の力で圧力をかけ、さらに温度を下げるなど、最新の技術を使って作られているのだ！

　さて、飲み会でとりあえずビール、食前酒にはシャンパンなどはよく見る光景ですよね。食前に炭酸を飲むと一体どんな効果があるのでしょうか？そこでこんな実験をしてみました。
　体型がほぼ同じ２０代の男性６人を３人ずつの２チームにわけ、片方のチームには食前にコップ一杯の水を、もう片方には炭酸水を飲んでもらい、同じメニューで同じ総重量１３ｋｇの料理をバイキング形式で限界までおなか一杯食べてもらいます。そして食後に残した料理の重さを計測してどちらが多く食べたかを調べます。残った料理の重さを計測すると、食前に水を飲んだチームは約８．６ｋｇに対し、炭酸水を飲んだチームは約７．１ｋｇ。つまり食前に炭酸水を飲んだチームの方がたくさん食べていたのです。正確を期すため、後日同じメンバーで、食前に飲む水と炭酸水を入れ替えて実験してみました。結果は、炭酸水を飲んだチームは約７．１ｋｇ、水を飲んだチームは約７．９ｋｇと、炭酸水を飲んだチームがたくさん食べていたのです。これはなぜでしょう？実際にＸ線を使い、水とバリウムを混ぜたものを飲んだ胃と、炭酸水を飲んだ胃を見比べてみると、炭酸水を飲んだ時だけ胃の形が変わり、腸とつながる部分がよく動いていました。さらに胃カメラで直接見てみると胃の出口の部分が収縮運動をしていました。つまり食前に炭酸水を飲むと、胃袋が広がり胃の神経が刺激され、胃酸が出て動きが活発になるからたくさん食べられたのです。

食前に炭酸を飲むと胃が活発になり、おいしく食事が食べられる！つまり夏バテ防止にもつながるのだ！

　燃焼ガスを噴射して宇宙に飛び出すロケット。このロケットのように炭酸水の噴射力を何かに使えないでしょうか？そこで、炭酸水が噴き出す力で船を動かせるのか大実験です！佐藤アナが乗った小型のボートに炭酸水をセットする台を取り付け、まずはよく振った１．５�Pの炭酸水のペットボトル１０本でスタート。一斉に噴射できるよう取り付けられた装置を使い発射しましたが、わずかに進んだだけ。そこで本数を３０本に増やしてみても、動きませんでした。原因は本数を増やしたことで噴射のタイミングや圧力がバラバラになってしまっていたからです。そして最後の挑戦では、ペットボトルを５０本に増やし、同じミスが起こらないように入念にチェックして発射すると、ついに大成功！なんと船は炭酸の力だけで８ｍも進みました。