Siarkować czy nie siarkować? (cz. 1.)

Możemy wyodrębnić różne metody utrwalania żywności, w tym także napojów: pasteryzacja, chłodzenie, mrożenie, solenie, kiszenie, zakwaszanie przez dodatek kwasów organicznych, dosładzanie do wysokiego stężenia cukru, a także dodawanie konserwantów.

Nie zamierzam analizować słuszności/niesłuszności wyboru ostatniej opcji. Faktem jest, że konserwanty są w żywności, a sejmowe akty prawne limitują ich maksymalne dopuszczalne stężenia w środkach spożywczych. Jedną z takich substancji jest dwutlenek siarki, czyli SO2. Artykuł ten zamieszczony jest na portalu dotyczącym cydrów, więc traktować on będzie o powiązaniu SO2 z fermentowanym napojem z jabłek o niskiej zawartości alkoholu. Wszelkie dane liczbowe, do których dojdziemy, trzeba poprzedzić pewnymi informacjami.

Najpierw wyjaśnimy sobie, czym jest zjawisko dysocjacji elektrolitycznej. Połączenie dwóch ostatnich wyrazów brzmi może zagadkowo – zwłaszcza dla osób, które zaczynają swoją przygodę z cydrami, chemią itd. Jednak wytłumaczenie jest bardzo proste. Dysocjacja elektrolityczna jest to rozpad cząsteczek substancji o budowie jonowej (pod wpływem cząsteczek wody) na jony o przeciwnych ładunkach tj. kationy (cząstki o ładunku dodatnim) i aniony (cząstki o ładunku ujemnym). Dzieje się tak z solami (także z solą kuchenną NaCl- dysocjuje na jony Na+ i Cl-), cząsteczkami kwasów (np. w 10% roztworze kwasu octowego wykorzystywanym w kuchni), a także z granulkami kreta do udrożniania rur. Kret pod względem chemicznym jest wodorotlenkiem sodu (NaOH), który w środowisku wodnym dysocjuje na kationy sodu i aniony wodorotlenowe OH-. Cząsteczki niektórych substancji o budowie jonowej zawierają dwa (lub więcej) kationy, ale wówczas zawierają także dwa (lub więcej) aniony – suma ładunków (dodatnich i ujemnych) zawsze wynosi zero.

Czasami jest tak, że nie wszystkie cząsteczki danej substancji w roztworze rozpadają się na jony. Tak właśnie jest w przypadku dwóch soli, które możemy wykorzystać do siarkowania własnoręcznie sporządzonego cydru. Są nimi pirosiarczyn sodu Na2S2O5 oraz pirosiarczyn potasu, czyli K2S2O5. Dodatek każdej z nich do cydru powoduje pojawienie się cząsteczek SO2 oraz jonów HSO3– oraz SO32-. Wspomniane sole można kupić w postaci sypkiej (w proszku) albo w formie tabletek. Cena wynika przede wszystkim z wielkości opakowania (produkt kupowany w mniejszej ilości zazwyczaj jest droższy niż ten w większym opakowaniu) i klasy czystości preparatu. Czystość jest oznaczana skrótem literowym na przykład cz. d. a., który odszyfrowujemy jako „czysty do analizy”. W skrócie rzecz biorąc – możemy przyjąć, że jeżeli kupiliśmy np. 100-gramowe opakowanie, to jesteśmy szczęśliwymi posiadaczami 100 gramów soli do siarkowania (cydru oczywiście).

Wróćmy jednak do sedna sprawy. Napisałem, że pirosiarczyn sodu i potasu nie dysocjują w 100% na jony. Co to dla nas oznacza? Dobrze to czy źle? Otóż źle, ponieważ my chcemy (jednak sił przyrody nie zdołamy przezwyciężyć), aby w cydrze znajdowało się jak najwięcej cząsteczek SO2, a nie wolnych jonów SO32- i HSO3-. To właśnie wolny, cząsteczkowy SO2 spełnia w napojach rolę konserwantu. Co więcej, mniejsza (zupełnie niewielka) część całkowitej puli stanowi pożądany SO2, a większość to forma zjonizowana. Ponadto należy zauważyć, że wyższe pH cydru zmniejsza stężenie SO2, a jonów zwiększa, dlatego starajmy się utrzymywać odczyn cydru 3,0, zamiast 4,0 (do pomiaru posłuży nam uniwersalny papierek wskaźnikowy, a do korekty nastawu – kwas organiczny, np. cytrynowy). Zawsze w cydrze (ale też w winie) zauważamy stan równowagi pomiędzy formą wolną SO2 i jonową (dwóch jonów): SO32- HSO3-. Przy tym jednak wspomnę, że jony (choć w rzeczywistości nie wykazują aktywności lotnego SO2), mogą się przekształcić (w wyniku związania się pewnej ilości aktywnego SO2 z innymi cząsteczkami tzn. przejścia formy wolnej aktywnej do związanej – nieaktywnej) do formy lotnego SO2.

Zatem całkowite stężenie SO2 w cydrze jest stałe (pod warunkiem niestosowania desulfitacji np. poprzez ogrzewanie, gdyż SO2 ulatnia się pod wpływem podwyższonej temperatury) i stanowi sumę trzech stężeń: wolnego lotnego SO2 (aktywnego), SO2 wolnego zdysocjowanego do postaci jonowej (prekursora formy lotnej aktywnej) i SO2 związanego (nieaktywnego) z innymi cząsteczkami zawartymi w cydrze. Związanie SO2 w cydrze choćby z glukozą powoduje, że dana cząsteczka opisywanego tlenku spełniła już w cydrze swoją rolę. Stężenie poszczególnych form dodanego do cydru SO2 zależy m.in. od: pH napoju (niższe pH wymaga mniejszego siarkowania, gdyż w cydrze o niższym odczynie równowaga SO2 wolnego sprzyja formie wolnej cząsteczkowej, a postaci jonowej jest mniej), temperatury (podwyższona temperatura sprzyja szybkości wiązania się SO2), a także czasu przechowywania cydru (czym dłuższy, tym w większym stopniu SO2 wiąże się z innymi cząsteczkami). A jakie powinno być minimalne stężenie wolnego lotnego SO2 w cydrze, aby zwiększyć jego mikrobiologiczną stabilność, czyli zmniejszyć ryzyko rozwoju niepożądanych mikroorganizmów w czasie produkcji? Wynosi ono 0,8 mg/l napoju (dawka całkowitego wolnego SO2 poniżej 25 mg/l jest nieefektywna). Jak uzyskać takie stężenie? Poniższa tabela przedstawia zależność pomiędzy stężeniem całkowitego wolnego SO2 w cydrze, a stężeniem dwóch pochodnych (składowych formy wolnej) – formy lotnej (aktywnej) i formy jonowej (nieaktywnej).

Wspomniałem, że do siarkowania można zastosować dwie sole – pirosiarczyn sodu lub pirosiarczyn potasu, a ciągle piszę o tym, ile SO2 trzeba dodać do cydru. Robię tak, aby usystematyzować wiedzę. Oczywiście, możliwe jest spalenie knota siarkowego w celu sulfitacji. Wówczas SO2 powstaje w wyniku reakcji atomów siarki (S), które budują knot siarkowy z cząsteczkami tlenu (O2), znajdującymi się w powietrzu. Stosowanie takiej metody w warunkach domowych jest dyskusyjne. Po jakimś czasie domownicy narzekać będą na ostry duszący zapach roznoszący się po pomieszczeniach. Poza tym taki zabieg podrażni nam błony śluzowe, a samo siarkowanie może być mało wydajne (część cząsteczek SO2 od razu znajdzie się w powietrzu zamiast w cydrze). Oczywiście inhalacja białymi drobinkami Na2S2O5 lub K2S2O5 również jest drażniąca, jednak gaz przedostanie się do naszego układu oddechowego o wiele szybciej, aniżeli ciało stałe, nawet bardzo lekkie.

Przy tej okazji wspomnę również, że niektórzy mogą być uczuleni na SO2– takie osoby nie powinny podejmować się siarkowania cydru. Czasami alergie (pokarmowe, wziewne) są na tyle poważne, że już śladowe ilości alergenu powodują bardzo niekorzystne dla organizmu reakcje. Nie jestem lekarzem, ale mimo to zalecałbym ostrożność. Ponadto, nie powinno się trzymać pirosiarczanu w kuchni obok takich artykułów jak mąka czy cukier puder – osoby niedowidzące lub małe dzieci (albo rozkojarzony, w pełni sprawny dorosły) mogą pomylić siarkową sól z czymś innym i np. „posłodzić” nim herbatę. Pirosiarczyn (zarówno sodu, jak i potasu) jest sypkim ciałem stałym, który swoim wyglądem przypomina wiele artykułów spożywczych. Generalnie zalecam ostrożność wobec „obcych” substancji chemicznych, należy dokładnie czytać instrukcje i stosować się do nich! Dalsza systematyzacja wiedzy na temat SO2 będzie kontynuowana w drugiej części artykułu.

Adam Ludowski

Bibliografia:
1. Produkcja win gronowych w małym gospodarstwie, część pierwsza: Poprawa jakości win białych, Polski Instytut Winorośli i Wina, Kraków 2008, Wojciech Bosak
2. Technologia Winiarstwa Gronowego i Owocowego (wkładka do miesięcznika Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny) 1994-1998
3. Układ Okresowy Pierwiastków

Dodaj komentarz przez FB