📻 SPRÓBUJ SERNIKA. Z przepisu Chemika

Obróbka cieczy nienewtonowskich w domowym laboratorium

AUDIO REO. Posłuchaj nagranego artykułu. Czyta Danuta Stachyra. 9’44”


KUP SKŁADNIKI POKARMOWE:

– Apetyt na słodkie? Zatem jest to doskonały czas, żeby w domowym laboratorium zapoznać się z fizykochemią cieczy nienewtonowskich – powiedział chemik, zabierając się za pieczenie sernika…


ZMIEL SER

Zaczynamy od rozdrobnienia mieszanin niejednorodnych, charakteryzujących się wysoką zwartością, elastycznością oraz sprężystością. Te cechy znacznie utrudniają zastosowanie moździerza. Dlatego wybieramy metody polegające na szarpaniu, cięciu i przetłaczaniu.

1 kg ściętej masy białkowo-tłuszczowej, dostępnej w handlu jako twaróg tłusty, rozdrabniamy za pomocą urządzenia do prac z cieczami nienewtonowskimi. Ma ono szerokie zastosowanie do mieszanin niejednorodnie zhomogenizowanych z powietrzem, jak i emulsjami wodno-tłuszczowymi.

Proces przeprowadzamy kilkakrotnie w urządzeniu widocznym na ilustracji poniżej, do uzyskania jednorodnych wytłoczyn. Wykorzystujemy pracę mięśni, oszczędzamy więc energię, nie emitujemy CO2, dobra na mięśnie grzbietowe.

Przetłaczanie

ODDZIEL ŻÓŁTKA OD BIAŁEK

Kolejnym etapem będzie separacja mechaniczna materiału biologicznego. Sześć sztuk nienarodzonych kurcząt przepłukujemy ditlenkiem wodoru poprzez puryfikację z użyciem wodnego roztworu stearynianu sodu, po czym wbijamy do naczynia.

Separację można przeprowadzić ręcznie. Uzyskujemy dwie frakcje, będące wodnymi mieszaninami.

Ładne pomarańczowe żółtka: dieta niosek mogła być bogata w karotenoidy. Lub w przypadku większej hodowli, najpewniej pasza wzbogacona została w ten barwnik

UTRZYJ ŻÓŁTKA Z CUKREM

Emulgator o żółtej barwie podlega mieszaniu z sacharozą, uprzednio rozdrobnioną w moździerzu. 150 gramów sacharozy z emulgatorem rozcieramy na jednorodną emulsję. Ciecz nienewtonowska mieszana jest w obrębie mieszadła. Dlatego należy naczynie lub mieszadło prowadzić tak, by całość stała się  homogeniczna. Mieszalniki karuzelowe sprawę by ułatwiły.

DODAJ STOPIONE MASŁO

W międzyczasie na łaźni wodnej roztapiamy 250 gramów estrów kwasu butanowego i propan-1,2,3-tri-olu (naturalny tłuszcz, pozyskiwany mechanicznie z emulsji wydzielanej przez gruczoły mleczne krów). Dbamy o to, by nie dostarczyć za dużo energii, jedynie by upłynnić. Mieszamy ze zemulgowaną sacharozą, dbając o uzyskanie homogenicznego płynu o znacznej lepkości.

Łaźnia wodna

DODAJ SER

W uzyskany płyn stopniowo wmiksowujemy przetłoczoną białą masę białkowo-tłuszczową, uzyskaną na początku, znów w celu uzyskania homogenicznego materiału. To ta masa ma być osnową klastrów z powietrzem. Uzyskanie stabilnej piany z takiej masy nie jest zadaniem łatwym, o ile nie dysponuje się drogim sprzętem. Sam takiego nie posiadam, muszę więc poradzić sobie inaczej.

DODAJ ŚMIETANĘ, MĄKĘ ZIEMNIACZANĄ I STARTĄ WANILIĘ

Po pierwsze musimy uzyskać trwałą strukturę. Łatwiej będzie napowietrzyć ciecz o mniejszej lepkości. Dodajemy więc 0,15 decymetra sześciennego wodno-białkowo-tłuszczowej emulsji zwanej śmietaną 36%, 15 gramów skrobi ziemniaczanej i masę pozyskaną z laski wanilii jako odorant.

UBIJ BIAŁKA NA SZTYWNĄ PIANĄ

Pierwsza frakcja – emulgator została przerobiona i czeka na swoją kolej. Zajmijmy się wodnym roztworem koloidalnym, zwanym potocznie białkiem (który białkiem, czyli proteiną sensu stricte nie jest, bo jest emulsją wodną kilku związków chemicznych i zawiera białek, czyli różnych protein – naukowo nazywanych wielkocząsteczkowymi biokondensatami proteinowymi – znacznie mniej niż drugi produkt separacji zawartości jajka, czyli żółtko).

Po przelaniu do naczynia intensywnie mieszamy z napowietrzaniem. Dzięki lepkości i zdolnościom emulgacyjnym uzyskujemy pianę o trwałej strukturze i jednorodnej dyspersji powietrza.

 

Odpowiednio zdenaturowane białka – należycie zniszczone wiązania wodorowe i rozprostowane łańcuchy białek. Trwałą pianę możemy uzyskać poprzez zmniejszenie rozpuszczalności białka w wodzie w procesie wysalania. Nas interesuje nieznaczna zmiana lepkości, do której uzyskania wystarczy dodatek 0,1-0,2 grama NaCl (jeśli nie posiadacie chlorku sodu wysokiej czystości, można zastosować sól kuchenną jodowaną, sól morską lub sól kamienną; nie zaleca się soli drogowej).

POŁĄCZ BIAŁKA Z MASĄ SEROWĄ

Do uzyskanej piany (nośnik) wprowadzamy masę, która ma pełnić funkcję dyspergującą, uzyskaną z frakcji pierwszej i przetłoczyn. Masę tę staramy się delikatnie rozprowadzać w pianie. Jest to kluczowa część procesu, ponieważ od niej zależy trwałość dyspersji.

Mieszamy tak delikatnie, jak niektóre materiały pirotechniczne, by nie rozbić piany.
Po uzyskaniu jednorodnej masy możemy strukturę piany utrwalić, otrzymując coś na wzór lepkosprężystej gąbki. Najprościej uzyskać ją poprzez dostarczenie energii mikrofalowej lub termicznej, wywołując procesy sieciowania białek, częściowej ich deamidacji, dekarboksylacji, procesy karmelizacji węglowodanów, ich kondensacji z białkami, transestryfikacji w tłuszczach i wiele innych.

Ostatecznie produkt będzie mieć większą lepkość, a wydzielające się odory z odoratora i produktów przemian energetycznych mogą oddziaływać na ludzkie (i nie tylko) receptory, wywołując stan podwyższonej ekscytacji.

WŁÓŻ MASĘ DO FORMY I UPIECZ

Masę przekładamy do naczynia z powłoką antyadhezyjną (ja zastosowałem przekładkę z modyfikowanej celulozy, ale można poradzić sobie inaczej), po czym termostatujemy w temperaturze 170 stopni Celsjusza przez 3600 sekund.

Masa do termostatowania w naczyniu z przekładką antyadhezyjną

POZOSTAW SERNIK W PIEKARNIKU DO OSTYGNIĘCIA

Po upływie tego czasu odcinamy dopływ energii i pozwalamy w warunkach w miarę możliwości izotermicznych zrównać temperaturę wyrobu z temperaturą otoczenia. Dopiero po tym czasie można otworzyć komorę termostatu!

Nagrzewanie masy w komorze powoduje wzrost objętości, oczywiście nieliniowy, bo faza dyspergująca ma inną rozszerzalność cieplną niż zdyspergowany gaz. Jeśli uzyskaliśmy trwałą dyspersję, to produkt po ostygnięciu będzie mieć jednorodną strukturę, a powierzchnia nie będzie wyraźnym meniskiem wklęsłym. Sernik nie opadnie!

POSEGREGUJ ODPADY

Na zakończenie pamiętajmy, by odpady z prac w laboratorium kuchennym odpowiednio posegregować. Np. gazeta, w którą ekspedientka zawinęła twaróg nie jest odpadem papierowym, podobnie jak papier po maśle. Są to odpady biodegradowalne. Zapaprana masą organiczną folia, bo mógł być w nią twaróg pakowany jest odpadem zmieszanym, chyba że mamy tyle dobrej woli, by owo opakowanie umyć. Wtedy mamy plastik.

W czystym laboratorium możemy przystąpić do delektowania się wynikami eksperymentu.

SMACZNEGO!

Produkt reakcji


Ciecze nienewtonowskie

Jak postrzegamy ciecz? To coś, co płynie, co można przelać. Co wypełnia całkowicie dno naczynia, o ile dysponujemy odpowiednią ilością cieczy. No, ale są różne ciecze. Co je różnicuje? Lepkość, czyli łatwość do przemieszczania się warstw cieczy względem siebie. Bywają więc ciecze płynne i ruchliwe, jak np. benzyna lekka. Za pewien standard można uznać wodę. Ale są też ciecze błędnie nazywane gęstymi. Poprawna nazwa to ciecz nienewtonowska, czyli taka, która nie przestrzega hydrodynamicznego prawa Newtona.

Ciecze nienewtonowskie są niemalże nieściśliwe, a prędkość ścinająca nie zależy od lepkości. Co to znaczy? Podczas szybkiego mieszania ciecz będzie zachowywać się jak lejąca, przy wolnym jak prawie suche błoto. Zależy od ilości energii dostarczonej do układu.

Zdjęcia: Michał Karliński



REO POLECA

📻 NAUKOWCY opracowali dietę zdrową dla planety Ziemia. I jej mieszkańców