تلاش علمی عجیب برای تهیه بستنی

وقتی به بستنی فکر می کنید ، ممکن است از وفور طعم های موجود شگفت زده شوید. یا از طراوتی که قاشق در یک روز گرم تابستان به همراه دارد لذت ببرید. اما بستنی چیز بیشتری نسبت به آب دهان دارد. بافت منحصر به فرد و لذت بخش آن نتیجه همان فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی حاکم بر مفاهیمی مانند جنگل کاری ، تشکیل سنگ و بقای معیشت در حیوانات است.

در اینجا پنج اتصال عالی برای تعمق وجود دارد که از مخروط ، فنجان یا پیمانه بعدی لذت می برید.

جاده سنگی

یکی از مواد اصلی بستنی آب است که بیشتر به صورت بلورهای یخ میکروسکوپی است. اندازه این بلورها نقش زیادی در کیفیت بستنی دارد. بلورهای بزرگ بافت دانه ای ایجاد می کنند ، در حالی که بلورهای کوچکتر – کوچکتر از سلول های خونی – آن را نرم و نرم می کنند. بنابراین چگونه بستنی سازها اجازه نمی دهند که قطعات کوچک یخ بزرگتر از ده میکرومتر رشد کنند؟

یک راه این است که بدانید یخ به اندازه کوارتز یا گرافیت ماده معدنی است. و از بعضی جهات مانند آنها رفتار می کند. جفری پست ، مدیر ارشد جواهرات و مواد معدنی در موزه ملی تاریخ طبیعی اسمیتسونیان ، گفت: “مشاهده بستنی در زیر میکروسکوپ با دیدن یک قطعه گرانیت یا سنگ دیگر که توسط ماگما خنک شده تفاوت چندانی ندارد.”

پست گفت: وقتی مواد معدنی از گدازه مایع یا ماگما جامد می شوند ، “کریستال های آنها برخی از سرنخ ها را در مورد شرایط تشکیل آنها نشان می دهد.” به عنوان مثال ، ماگمای غلیظ و متراکم ، که به آرامی در عمق زمین خنک می شود ، باعث رشد بلورها می شود. گدازه نازک و روان روی سطح بسیار سریعتر خنک و سخت می شود و سنگهایی با بلورهای کوچکتر تشکیل می دهد.

شیرین کننده ها و تثبیت کننده ها بستنی را ضخیم می کنند تا رشد کریستال ها را کند کنند ، اما روش دیگر کوچک نگه داشتن کریستال ها سرعت بخشیدن به انجماد است. افزودن ازت مایع ، که بستنی را در اثر تماس منجمد می کند ، با افزایش سن افزایش می یابد. دمای بسیار سرد آن تنها در عرض چند دقیقه بستنی صاف ایجاد می کند.

تراشه نعنا یا تراشه چوب؟

روش دیگر برای جلوگیری از رشد کریستال ها خرد کردن آنها به محض شروع تشکیل در کاسه مخلوط کردن است. در اولین مرحله ایجاد بستنی ، به نام انجماد پویا ، میکسر کریستال های تازه شکل گرفته را به طور مداوم از دیواره های سطل خراشیده و آنها را در وسط مخلوط پرتاب می کند. این نه تنها بلورهای ضخیم موجود در دیواره های داخلی را متوقف می کند ، بلکه هسته ها یا نقاط بیشتری از منشا کریستالی را برای یخ زدن مولکول های آب مایع ایجاد می کند. همانطور که پست توضیح می دهد ، “همه این کریستال های کوچکتر اکنون برای مولکول های آب دیگر با یکدیگر رقابت می کنند ، بنابراین هیچ یک از آنها نمی توانند واقعاً بزرگ شوند.”

این روند تأثیری را که قطع درختان ، طوفان ها یا آتش سوزی شدید جنگل ها می تواند بر جنگل ها داشته باشد تقلید می کند. وقتی درختان قطع می شوند ، می سوزند یا قطع می شوند ، نهال های پرتراکم در جای خود با سرعت ثابت رشد می کنند. ممکن است چندین دهه طول بکشد تا ضعیف تر از دنیا برود و جای افراد قوی تر را بگیرد. در همین حال ، جنگل های رشد یافته دوم که رشد می کنند متوقف می شوند زیرا درختان بیش از حد جمعیت برای منابع محدود رقابت می کنند. برای جنگل ها ، رشد کند و اندازه های مختلف معمولاً یک اکوسیستم سالم را فراهم می کند. اما برای بستنی ، برشهای شفاف و رقابت کلیدی در بافت خامه ای است.

ضد یخ تراشه شکلات

پس از تهیه بستنی ، بهتر است آن را به صورت یکدست و تازه میل کنید. اما اگر پر کردن دسرهای یخ زده گزینه ای نیست ، باید آنها را ذخیره کنید ، گاهی اوقات به مدت چند هفته یا چند ماه. در این مدت ممکن است با باز و بسته شدن درهای فریزر ، دمای بستنی متفاوت باشد. اگر حتی کمی ذوب شود ، یخ دوباره متبلور می شود و با گذشت زمان بلورهای بزرگتری رشد می کنند. نتیجه: یک بافت ترد و یخی که فقط یک پیمانه شش دلار هزینه ندارد.

با کند کردن حرکت مولکول های آب مایع در مخلوط بستنی ، غلیظ کننده ها و تثبیت کننده ها کار را به مدت طولانی ادامه می دهند. اما وقتی این کافی نیست ، سازندگان بستنی به دنبال کمک برای حیات وحش سازگار با سرما هستند.

چندین گونه از قورباغه ها ، حشرات و گیاهان برای زنده ماندن در شرایط سرما ، پروتئین های ضد یخ را در بافت های خود تکامل می دهند. این پروتئین ها به محض تشکیل بلورهای یخ در بدن احاطه شده و به آنها متصل می شوند. با جلوگیری از اتصال مولکول های آب مایع به بلورهای بیرون زده ، ضد یخ به ارگانیسم ها اجازه می دهد از آسیب سلول و حتی مرگ جلوگیری کنند.

پروتئین های ضد یخ که ابتدا در ماهیان آب سرد یافت می شود و سپس در آزمایشگاه توسط مخمر اصلاح شده ژنتیکی سنتز می شود ، برای جلوگیری از تبلور مجدد یخ روی بستنی های سراسر جهان اعمال می شود.

فیزیک و کرم

دفع روغن و آب. پس چرا بستنی – مخلوطی از اکثر چربی های یخ و شیر – به دو لایه تقسیم نمی شود؟ پاسخ را می توان در ساختار میکروسکوپی آن یافت.

اگر یک بطری روغن و سرکه را در آن تکان دهید ، روغن به صورت قطرات کوچک کروی تجزیه می شود. در صورت عدم مزاحمت ، قطرات در نهایت دوباره به یک لایه روی سطح ادغام می شوند. اما اگر دو مایع به شدت تکان داده شوند یا با سرعت زیادی مخلوط شوند ، می توانند مانند یک مایع باشند. آنها به یک امولسیون تبدیل می شوند – پراکندگی یکنواخت دو مایعات غیر قابل اختلاط.

بیشتر مخلوط هایی که نمی توانند مخلوط شوند از نظر ترمودینامیکی ناپایدار هستند ، به این معنی که در نهایت به ساختار ساده تر و سازمان یافته تری برمی گردند و یک مایع روی دیگری قرار دارد. اما امولسیون های پایدار متفاوت هستند. هر چقدر صبر کنید ، چربی به بالا نمی رود. آب نارگیل و شیر همگن دو نمونه شناخته شده از امولسیون های پایدار هستند.

این مواد روغن در آب به طور مساوی پراکنده می مانند ، بخشی از این امر حاوی پروتئین های امولسیون کننده طبیعی است که به روشی مشابه پروتئین های ضد یخ کار می کنند. به جای اتصال به یخ ، امولسیون کننده ها به قطرات چربی می چسبند و باعث کاهش تنش بین دو مایعات می شوند و از تجمع چربی و تشکیل لایه خود جلوگیری می کنند.

در بستنی ، پروتئین های شیر شرایط را نسبتاً پایدار نگه می دارند. اما غالباً به امولسیفایرهای اضافی مانند لسیتین یا کازئین برای کمک به باقی ماندن ماده اصلی دیگر – هوا – در مخلوط نیاز است. حباب های کوچک هوا باعث براقیت بیشتر بستنی شده و به شیرینی نرم کمک می کند تا شکل خود را حفظ کند اما به شرطی که کوچک بماند و به طور مساوی بین چربی و یخ توزیع شود.

کلوچه و کریستال

یخ طبیعی در اشکال و اندازه های مختلفی وجود دارد ، از ستون ها و سوزن های توخالی گرفته تا پلاکت ها و گل سرخ های گلوله ای. شکل بلور یخ به هر شکل باشد ، تا حد زیادی به رطوبت و درجه حرارت اطراف بلور در هنگام تشکیل بستگی دارد. رطوبت بیشتر منجر به دانه های برف بزرگتر و پیچیده تر می شود.

بیشتر این اشکال کریستالی برای رشد یا انشعاب به زمان ، فضا و هوای مرطوب نیاز دارند و مخلوط کن بستنی چنین راحتی را فراهم نمی کند. در عوض ، کریستال های بستنی بیشتر شبیه منشورهای ساده یا پلاکت هستند که در شرایط بسیار سرد و خشک تشکیل می شوند. حرکت مداوم همزن بلورها را به سمت پایین نیز می پوشاند ، درست همانطور که اقیانوس شن را از بین می برد و در نتیجه دانه های میکروسکوپی و نامنظمی ایجاد می کند.

گرچه ممکن است بلورهای یخ موجود در گلهای آفتابگردان شما چیزی بیشتر از سنگریزه های کوچک به نظر نرسند ، اما غذای بسیار خوبی برای تفکر هستند. پست گفت: “تمام فرآیندهای زمین توسط فیزیک و شیمی یکسان کنترل می شوند ، خواه بستنی باشد ، یا تشکیل سنگ در داخل زمین یا هوا در آسمان.” “اگر ما فیزیک و شیمی را درک کنیم ، پس می توانیم دنیای خود را درک کنیم – و می توانیم بستنی بهتری ایجاد کنیم.” و چه کسی بستنی بهتری نمی خواهد؟

داستان های مرتبط:
چرا دانشمندان دانه های برف را خنک می دانند
چگونه هفت تا از جالبترین گونه های طبیعت در برابر سرما زنده می مانند
چگونه سنگها و س questionsالات دیگر خوانندگان را تشخیص دهیم