4AFQ-Inmersos en la Ciencia: Bebidas autocalentables o autoenfriables

Quizá, en algún momento, todos hayamos visto en algún supermercado o gasolinera, esos cafés o chocolates que prometen autocalentarse. Y quizá, en ese momento, se nos haya pasado por la mente como será su funcionamiento, si es verdad que se calientan, si estará bueno y si será dañino para la salud. Pues bien, calentarse, se calienta gracias a un proceso de lo más sencillo. Es una simple reacción química exotérmica, nada más. Podemos encontrar este mecanismo en cafés, chocolates, tés y hasta en sopas. Es un adelanto bastante útil para calentar una bebida o tentempié en momentos que no se dispone de fuentes de calor como por ejemplo, si vamos de excursión a la montaña, un viaje en invierno o cualquier momento en el que se necesite una bebida caliente rápidamente. Su sistema es tener separado del alimento, en una cámara, una sustancia química, que al mezclarse con agua produce una reacción que genera calor, el suficiente para calentar de forma muy rápida el contenido.

En este esquema se pueden observar las dos cámaras del producto. La bebida, en este caso chocolate, está separada en una de las cámaras y en la otra esta el componente químico que junto con el agua producirá la reacción exotérmica, es decir, que desprende calor. Este componente es oxido de calcio, separado del agua por una lamina de aluminio. Al romper esa lamina, con ayuda de un botón que viene en el reverso del recipiente, el agua entrará en contacto con el oxido de calcio produciéndose una reacción altamente exotérmica. Es fundamental que los reactivos permanezcan separados hasta que se desee que se produzca el calentamiento y además, es necesario que haya un perfecto hermetismo en la cámara donde se produce la reacción para que ni los reactivos iniciales ni los productos finales entren en contacto con el alimento.

Este dispositivo también se puede comercializar en forma de lata siendo el mecanismo el mismo, pero en este caso utilizando cloruro cálcico.

.Mezcl

ando 100 ml de agua con 40g de cloruro de calcio (CaCl₂) se puede conseguir que la temperatura del sistema pueda subir desde la temperatura ambiente de 20ºC a 90ºC. Es una reacción muy exotérmica, por ello calienta tan rápidamente estos envases. También se podría utilizar sulfato de cobre (anhidro) o sulfato de magnesio.

Una disolución exotérmica consiste simplemente en que la energía del producto es menor que la de los reactivos por separado, el estado final del sistema tiene menos energía que el inicial, así que por ello desprende esa energía que sobra en forma de calor. Esa diferencia de energía es lo que se conoce como calor de disolución o entalpia de disolución (cuando el proceso tiene lugar a presión constante). En este caso la entalpía es negativa puesto que el producto tiene menos energía que el sistema inicial.

Este mecanismo de autocalentar bebidas o alimentos también existe de manera inversa, es decir, enfriándolas. El proceso es exactamente el mismo cambiando el producto químico para que la reacción al mezclarse con agua en vez de exotérmica sea endotérmica, es decir, en vez de desprender calor, la reacción absorba calor. En este caso se utilizaría nitrato de amonio. Experimentalmente se ha comprobado que 30g de nitrato de amonio (NH₄NO₃) con 100ml de agua pueden hacer que la temperatura del sistema pase de la temperatura ambiente de 20ºC hasta 0ºC. En proporción 1:1 se puede llegar hasta -7ºC. Esta reacción nos permite tomar bebidas frías sin necesidad de haberlas enfriado con anterioridad.

La aplicación de estos procesos se utiliza desde principios de siglo XX, en principio para uso de montañeros, excursionistas en el ámbito militar. En los últimos años se han comercializado en España diversas bebidas de este tipo accesibles para todos. Una de ellas, que comercialmente se conoce como “Caliente caliente” es producida en Grumo Nevano (Nápoles, Italia) por la empresa Malgara Chiari & Forti y se basa en el calentamiento del cloruro cálcico en agua. El invento de este dispositivo se debe al ingeniero italiano Francesco Guida quien manifestó: “ La idea se me ocurrió a raíz del problema que teníamos en la familia de calentar el biberón de mi nieta cuando íbamos a esquiar. En los años 80 empecé a buscar soluciones para que un liquido se autocalentase y ya en 1990 patente mi creación a nivel mundial”. Este mismo fabricante vende bebidas autoenfriables (no comercializadas en España) basadas en la disolución de tiosulfato sódico pentahidratado Na₂S₂O₃ 5H₂O en agua.

En España

Desde 2009 la empresa española Fast Drinks fabrica en Venta de Baños (Palencia) bebidas autocalentables que comercializa con el nombre de 2GO. Su tecnología se basa en la reacción exotérmica de la hidratación del oxido de calcio al transformarse en hidróxido de calcio.

Materiales utilizados en la fabricación de una bebida autocalentable comercial.

Este sencillo mecanismo demuestra como una simple reacción química puede mejorar nuestra comodidad en la vida diaria y resulta atractivo para la introducción en la enseñanza de alumnos en el mundo de la química y los experimentos. Una duda que puede surgirle al lector es por qué este invento aparentemente tan útil no se ha extendido de forma masiva. La respuesta quizá podría ser cualquiera de estos puntos:

· La poca cantidad de bebida que viene en los envases. El recipiente aparentemente grande promete una buena cantidad, pero en realidad tiene que almacenar todos los productos para que sea factible la reacción y en consecuencia el alimento a tomar no es muy abundante.

· La desconfianza a que el alimento se contamine. Estamos hablando de productos químicos y hay un cierto recelo a que el compuesto químico entre en contacto con la bebida y pueda ser toxico.

Este artículo pretende demostrar como una simple reacción química, de lo más básica, puede darnos comodidad en nuestra vida diaria, y hacer atractiva la química a los menos familiarizados con ella.