Cosa succede se metti una lattina nel freezer? Il ruolo di acqua e CO2 e il rischio esplosione

L'esplosione delle bibite tenute troppo tempo in freezer è legato alla combinazione di due fenomeni chimico-fisici: da una parte l'acqua contenuta nella bevanda aumenta di volume quando congela, perché il ghiaccio occupa più spazio rispetto all'acqua liquida; dall'altra, durante il congelamento, l'anidride carbonica (CO₂) disciolta nella bevanda (il gas che “frizza”) viene progressivamente esclusa dalla fase solida, il ghiaccio, e si concentra nella parte ancora liquida, modificando l'equilibrio della pressione interna. Soprattutto adesso che è estate, fa caldo e vorremmo goderci una bella bevanda con i nostri amici a cena, capita spesso di usare il freezer per raffreddarla il più in fretta possibile. Ora sapete perché è bene tenerla solo per pochi minuti. Una lattina di bibita gassata è infatti un contenitore progettato per contenere una bevanda già sottoposta alla pressione generata dalla CO₂. Se il congelamento procede a sufficienza, questi fenomeni possono aumentare le sollecitazioni sulla contenitore e favorire deformazioni, perdite o rotture della bottiglia o lattina, e, a lungo andare… boom!

Il congelamento può danneggiare una lattina di bibita: la causa è l’acqua

Il primo fenomeno da considerare è il comportamento dell'acqua quando passa dallo stato liquido a quello solido. Normalmente siamo abituati a pensare che raffreddando una sostanza liquida questa occupi meno spazio, e infatti per la maggior parte dei casi è così. L’acqua, però, è un’eccezione: la presenza di forti legami a idrogeno tra una molecola di H₂O e l’altra, fanno sì che l’acqua congeli assumendo una disposizione cristallina (della fase fisica di arrivo, cioè il ghiaccio) più aperta e spaziosa rispetto alla fase liquida: in altre parole, il ghiaccio occupa un volume maggiore rispetto all'acqua. Già questo primo aspetto ci fa capire che il contenitore deve essere sufficientemente resistente per sopportare questo leggero aumento di volume.

In secondo luogo, è importante comprendere che l'anidride carbonica (CO₂) presente nelle bibite gassate rimane disciolta in acqua grazie all'elevata pressione (e bassa temperatura, nel caso del frigo) all'interno della lattina. Questo comportamento è descritto dalla legge di Henry, secondo cui più alta è la pressione di un gas, maggiore è la quantità che può sciogliersi in un liquido. Quando la bevanda inizia a congelare, però, il ghiaccio che si forma tende a "lasciare fuori" la CO₂. Di conseguenza, il gas si concentra nella parte della bevanda che è ancora liquida.

Come spiegano Li e colleghi, che hanno studiato la formazione di bolle durante il congelamento di goccioline d'acqua, il gas viene respinto man mano che il fronte di ghiaccio avanza e si accumula progressivamente davanti all'interfaccia acqua-ghiaccio, fino a rimanere intrappolato come bolle vere e proprie all'interno del ghiaccio stesso. Lo stesso fenomeno viene sfruttato a livello industriale per concentrare liquidi come il latte o i succhi di frutta, dove prende il nome di crioconcentrazione (freeze concentration).

In questo modo, mentre il ghiaccio occupa sempre più spazio, cambia anche l'equilibrio della CO₂ all'interno della bevanda, contribuendo ad aumentare le sollecitazioni sul contenitore. È come se, mentre l'acqua congela e si dispone nelle struttura ordinata del ghiaccio, non ci fosse più spazio per nessun altra molecola se non acqua stessa: così, tutti i gas, in primis la CO₂, vengono "cacciati".

Perché succede più spesso con le bevande gassate

In realtà, l'espansione dell'acqua durante il congelamento interessa qualsiasi bevanda, anche quelle non gassate come succhi di frutta o vino con deformazione della bottiglia o, nei casi peggiori, rottura. Nelle bevande gassate, però, entra in gioco un secondo fenomeno: oltre all'espansione del ghiaccio, è presente anche l'anidride carbonica disciolta, che contribuisce a modificare le condizioni di pressione all'interno del contenitore. Questo rende il sistema più complesso rispetto al semplice congelamento di una bottiglia d'acqua: la lattina deve infatti gestire contemporaneamente l'espansione del contenuto e la presenza di un gas sotto pressione: non uno, ma ben due fenomeni che rischiano di compromettere l’integrità del contenitore.

Una lattina è già un contenitore in pressione: cosa succede quando cede

Le lattine delle bevande non sono semplici contenitori, ma strutture metalliche progettate per resistere a una pressione interna. La CO₂ aggiunta durante la produzione delle bibite rimane in equilibrio tra la fase liquida e quella gassosa, creando già una leggera pressione all'interno della confezione. Studi ingegneristici sui contenitori in alluminio hanno analizzato proprio il comportamento meccanico delle lattine sottoposte a pressione interna, mostrando come la loro geometria e il materiale siano progettati per sopportare queste condizioni.

Come abbiamo visto, quando una lattina viene lasciata nel freezer per un tempo sufficiente, il congelamento modifica le condizioni interne: l'acqua diventa ghiaccio e si espande e la CO₂ viene redistribuita nella parte non congelata della bevanda. Questo aumento delle sollecitazioni può portare alla deformazione della confezione e, se vengono superati i limiti meccanici del materiale, alla perdita di integrità della lattina. Lo stesso principio vale per una birra dimenticata nel congelatore: il problema non è che la bevanda diventi pericolosa dal punto di vista chimico, ma che il contenitore possa danneggiarsi rompendosi o, nel peggiore dei casi, esplodendo.

Quindi, mettere una bibita gassata nel freezer per pochi minuti non è un problema, ma lasciarla congelare completamente può trasformare una semplice lattina in un piccolo problema domestico: non una vera "esplosione" da film, ma abbastanza per ritrovarsi il freezer pieno di cola o soda ghiacciata.

non perderti questo articolo

Perché il cibo in freezer tecnicamente non scade mai a meno 18 °C ma può perdere qualità