缶や瓶の炭酸飲料を開ける前に上部を叩く行為は、吹きこぼれを防ぐ科学的な効果が認められないことが流体力学の研究や実験で明らかになっています。ブラウン大学などの専門家によると、炭酸の気泡を抑えるには物理的な打撃ではなく、時間を置くことが確実な方法です。
炭酸飲料の缶をうっかり落としたり揺らしたりした際、開けた瞬間に中身が噴き出すのを防ぐため、人々は缶の上部を叩くなどの異なるテクニックを使ってきました。このアドバイスは何年もの間語り継がれてきましたが、実際のところ本当に効果があるのでしょうか。その答えは、缶の内部で何が起きているのかという物理学にあります。炭酸飲料を作るためには、ソーダやビール、シャンパンなどの液体に対して、二酸化炭素を高圧かつ冷温で注入します。
ロベルト・ゼニットとハビエル・ロドリゲス・ロドリゲスによる流体力学の解説
流体力学を研究するブラウン大学の工学部教授であるロベルト・ゼニット（Roberto Zenit）氏は、「[気泡は]二酸化炭素の過飽和と呼ばれる現象の結果として形成されます」とLive Scienceに述べています。
過飽和とは、不安定な状態であり、液体や気体が通常の条件が許す限度を超えて溶解した物質を保持できる現象です。その不安定さゆえに、缶を振るなどのある種の動作が、さらなる気泡の生成を促す可能性があります。マドリードのカルロス3世大学で流体力学の准教授を務めるハビエル・ロドリゲス・ロドリゲス（Javier Rodríguez Rodríguez）氏は、電子メールでLive Scienceに対し、「機械的な動作（タップ、あるいはシェイク）によって液体の内部で激しい圧力波が発生し、これらの波が壁面で跳ね返り、微小な気泡が形成される低圧ゾーンを作り出します」と説明しました。「十分な時間（飲み物や容器に応じて数分から数十分）が与えられれば、これらの気泡は再び溶解し、缶は揺さぶられたことを『忘れます』」
しかし、気泡が液体中に浮遊している状態でソーダ缶が開けられると、開缶による急激な圧力低下がさらなる気泡の生成を促し、結果としてより多くの吹きこぼれにつながるとロドリゲス・ロドリゲス氏は述べています。NASCARの勝利後にシャンパンを噴き出させるような一部の稀なケースでは、泡のガイザーを作り出すことがまさに目的であり、ドライバーたちは事前にボトルを激しく振ることでそれを達成しています。
炭酸飲料の缶内部で何が起きているのか
容器を叩く行為に科学的根拠はあるのか
タッピングと核生成サイトに関するゼニットの指摘
NASCARのドライバーとは異なり、ほとんどの人は飲み物を救いたいと考えているため、缶の上部を叩くことを試すかもしれません。この戦略の背後にある考え方には、いくらかの価値があります。ゼニット氏によると、二酸化炭素の気泡は、ダストの粒子や缶の粗い表面などの核生成サイトと呼ばれる微小な不完全性から膨らむ可能性があります。
「叩く理由は基本的に、ソーダ缶の中にある可能性のある気泡やほこりの粒子を取り除くためです」とゼニット氏は述べ、それらを取り除くことで気泡の形成速度を低下させることができると付け加えました。缶を叩く行為は、ガラスやプラスチックのボトルに入った炭酸飲料でも機能します。
理論上、数回の軽いタップによって缶の壁面に付着しているいくつかの気泡を揺り落とし、ソフトドリンクが開けられる前に上の空洞へと浮き上がらせることが可能です。液体内に残る核生成サイトが少なくなれば、缶が開けられて圧力が低下した際に気泡が急速に成長する場所が減ることになります。
しかし、その説明には重要な注意点が付随します。軽いタップは少数の気泡を取り除くかもしれませんが、あまりに強く叩いたり、繰り返し叩いたりすると、かえって多くの気泡を作り出す可能性があるとロドリゲス・ロドリゲス氏は述べています。ビール瓶を下に叩くことも、泡が発泡してあふれ出るのを促す原因となり、ガラスやプラスチックボトルの炭酸飲料にも同じ原則が当てはまります。
ビールを用いた実験が示す結果2019年のプレプリント研究によるビール缶の検証
こうした相反する影響があるため、実際に打撃が有効であるかを判断することは難しく、実験データも否定的な見解を示しています。2019年のプレプリント研究では、計1,031本のビール缶を「振って叩いた群」「振って叩かなかった群」「振らずに叩いた群」「振らずに叩かなかった群」の4つに分類して検証が行われました。叩かれた缶は、開封される前に側面を指で3回弾かれました。研究者らは、缶が振られていたかどうかにかかわらず、叩かれた缶と叩かれなかった缶の間で失われたビールの量に統計的に有意な差は見出せませんでした。彼らは、タッピングが「ビールの損失を防ぐものではない」と結論付け、その慣習は彼らの観察結果によって裏付けられないとしています。
それがソーダに関する疑問を必ずしも完全に解決するわけではありませんが、タッピングが効果的な方法ではないことを暗示しています。「ビールとソーダは組成や発泡の挙動が異なりますが、この研究は、タッピングが実証された解決策ではないという関連する実験的証拠を提供しています」と、ラトガース大学の食品科学者であるキット・ヤム（Kit Yam）氏はLive Scienceへの電子メールで述べています。
泡の噴出を防ぐ現実的な方法ロドリゲス・ロドリゲスの冷却による冷却方法の提案
もしタッピングが答えではないのであれば、時間がおそらくその答えです。揺らしてしまった缶を数分間直立の状態で放置することで、気泡が溶解するか、缶の最上部にある空気のポケットへと上昇するための時間を与えることができます。二酸化炭素は低温ではるかに容易に溶解し続けるため、飲み物を冷たく保つことも役立ちます。
「うっかり落としたりぶつけたりした缶を半時間ほど冷蔵庫に入れて、その間に別の缶を開けましょう！」とロドリゲス・ロドリゲス氏は述べています。