הכנת גלידה בבית

הכנת גלידה מדעית 

בניסוי זה נדגים כיצד ניתן להכין גלידה בתנאי שדה ללא מכונת גלידה או מקפיא. תהליך ההקפאה יעשה באמצעות קוביות קרח . השיטה המוצעת תבוצע בשלוש קבוצות ניסוי : כל קבוצה תכניס את מרכיבי הגלידה לשקית ניילון בעל סגר אטימה (שקית Ziploc, הניתנת לרכישה במרכולים). אמצעי ההקפאה יהיה קערה עם קוביות קרח. השוני בין הקבוצות יתבטא בכך שקבוצה א' תוסיף לקרח מלח בישול גס. קבוצה ב' תוסיף לקרח מלח בישול עדין. קבוצה ג' לא תוסיף מלח לקרח כלל. הוספת המלח לקרח גורמת להורדת נקודת הקיפאון של המים. ובכך מתאפשרת קפיאת 0 תערובת הגלידה שאינה קופאת ב- 0 C . השפעת המלח תוסבר בסוף המאמר . התהליך אינו קשה וראוי לנסותו , בעיקר כשמובטחת חוויית הטעימה בסופו 

חומרים ? 

קרח.
½ כוס מלח גס.
¼ כוס שמנת מתוקה.
¼ כוס חלב.
כף סוכר.
¼ כפית תמצית וניל.
שקית פס סגור חזקה די קטנה (כמו שקית סנדביץ).
שקית חזקה גדולה יותר.

שמנת, חלב, סוכר ותמצית וניל לתוך השקית הקטנה.

קרח ומלח לתוך השקית הגדולה.

לשים את השקית הקטנה בתוך הגדולה, על הקרח.

להתחיל לשקשק. 

משך השקשוק: 10 דקות. לא להתעצל! תעשו תורות. 

ואז… יש לכם גלידה!

הערה: אפשר להשתמש ב1/2 כוס חלב ולוותר על השמנת.

הסבר מדעי 

9 נקודות לחשיבה : .א מדוע הוסף מלח הבישול לקרח? מה קורה ברמה המיקרוסקופית? .ב מדוע השתמשנו במלח בישול גס ובמלח בישול רגיל? .ג האם הוספת מלח לקרח מוכרת מתופעה אחרת בחיי היומיום? מה תפקיד המלח? 5 רקע מדעי הוספת מלח לקרח בניגוד לחומרים אחרים, שצפיפותם עולה ככל שהטמפ' יורדת, צפיפות המים יורדת כאשר 0 מקררים אותם לטמפ' הנמוכה מ- 4 C . משום כך, מים הנמצאים במצב צבירה מוצק (קרח , ) הם בעלי צפיפות נמוכה ממים במצב צבירה נוזלי (ולכן הקרח צף על פני המים). תופעה זו קרויה "האנומליה של המים", והשפעותיה בטבע רבות (לדוגמה, זוהי הסיבה שמי האגמים אינם קופאים לחלוטין באזורים קרים בימות החורף ). השרטוט המצורף ממחיש את המבנה המיקרוסקופי של מולקולת מים בשלושת מצבי הצבירה : 0 המים קופאים בטמפ' של 0 C . במצב זה גבישי הקרח יוצרים מבנים מרחביים של משושים , הקשורים זה לזה בקשרי מימן . כאשר הקערה עם קוביות הקרח נמצאת בטמפרטורת החדר, מתחיל תהליך המסה של הקרח ומולקולות המים שעל פני שטח קוביות הקרח עוברות למצב נוזלי . הוספת המלח NaCl לתערובת הקרח והמים גורמת להתמוססות חלק מגבישי המלח במים שנמסו מקוביות הקרח. במצב זה יונֵי המלח הנמצאים במים המומסים מפריעים להיווצרות מבנים מסודרים של מולקולות מים ולכן תמיסת המלח שנוצרה נשארת במצב נוזלי (בשונה 0 ממים טהורים הקופאים בטמפרטורה של 0 C ). מכאן, שהוספת המלח למים מורידה את נקודת הקיפאון שלהם . תהליך ההתמוססות של מולקולות המלח במים, ותהליך ההמסה של הקרח, הם תהליכים הדורשים השקעת אנרגיה. אנרגיה זו נלקחת מתמיסת המלח ובאה לידי ביטוי בירידת הטמפרטורה של תמיסת המלח , . באופן עקרוני טמפרטורת התמיסה יכולה להמשיך ולרדת עד שתגיע לנקודת הקיפאון החדשה של התמיסה (21.1°C-) , אם כי באופן מעשי דרוש לכך זמן ממושך (מספר ימים). שני אטומי מימן אטום חמצן מערך מולקולות המים במצב נוזלי מערך מולקולות המים בגביש קרח מבנה מולקולת מים 6 לגבי הנקודות לחשיבה: השימוש במלח בישול גס לעומת מלח בישול דק גבישי מלח גדולים מתמוססים לאט יותר מאשר גבישי מלח קטנים, ולכן תהליך ההתמוססות של המלח הגס איטי יותר מאשר תהליך ההתמוססות של המלח העדין. הוספת מלח עדין לקרח, גורמת להתמוססות מהירה של המלח ולירידה מהירה בטמפ' תמיסת המלח ל. עומת זאת, בהוספת מלח יש ירידה איטית של הטמפרטורה. שימושים בחיי היומיום להוספת מלח לקרח בכבישים שכוסו בשלג / קרח - הוספת המלח מורידה את טמפ' הקיפאון ומונעת הצטברות קרח ושלג על הכבישים . בעולם החי – ריכוז המומסים בדם, הגבוה מריכוז המומסים במים, מאפשר ליצורים ימיים 0 לשרוד במים שהטמפ' שלהם יורדת ל - 0 C . ריכוז המומסים הגבוה מוריד את טמפ' הקיפאון של הדם אל מתחת לזו של המים . (Between Ice and Ice Cream) לגלידה קרח בין הקשר תערובת המרכיבים של הגלידה היא תרחיף. תרחיף הוא נוזל בו מרחפים חלקיקים של מוצקים או נוזלים אחרים . תערובת הגלידה מורכבת מטיפות שומן נוזלי המרחפות בתמיסה מימית. תערובת כזו נקראת אמולסיה, והיא מיוצבת בעיקר על ידי חלבוני החלב, וכן על ידי תוספים שונים . הקצפת תערובת הגלידה מכניסה בועות אוויר ומקנה לגלידה את המרקם האוורירי והנימוח . הקפאת תערובת יוצרת גבישי קרח מהמים שבתמיסה, וגבישי שומן מטיפות השומן שהיו בתערובת . הורדת נקודת הקיפאון מתרחשת גם בתערובת הגלידה ולא רק בקערת הקרח עם המלח . -כ %50-70 ממרכיבי הגלידה הם מים. כשגבישי קרח נוצרים בגלידה בתהליך ההקפאה, עולה בתמיסה שטרם קפאה ריכוז הסוכרים והמלחים (שמקורם בחלב, בשמנת ובסוכר). העלייה בריכוז המומסים גורמת להורדת טמפ' הקיפאון, כפי שראינו בתהליך של הוספת המלח לקוביות הקרח . 0 טמפ' ההגשה של גלידה היא 16 C -. במצב זה רק כ-%72 ממולקולות המים קפאו, מה שמקנה לגלידה את תכונת הנימוחות המונעת היווצרות גוש קרח מהתערובת שהיה עלול לשבור את שינֵי אוכלי הגלידה . גודל גבישי הקרח בגלידה קובע את איכות הגלידה. ככל שגבישי הקרח יהיו קטנים יותר - הגלידה תהיה נימוחה יותר. גודל גבישי הקרח בגלידה תלוי בקצב ההקפאה של הגלידה. 7 תהליך איטי של הקפאה יגרום להיווצרות גושי קרח גדולים, לעומת תהליך מהיר של הקפאה, בו ייווצרו גרעיני הקפאה רבים יותר ומספר רב יותר של גבישי קרח קטנים (זו הסיבה שהגלידה בעלת המרקם הנימוח ביותר, המכילה את גבישי הקרח הקטנים ביותר, נוצרת 0 בהכנה עם חנקן נוזלי שהטמפרטורה שלו היא 196 -