STEM-小实验 · 2019年7月19日 0

STEM小实验-热冰淇淋

 

难度 <! – 3 – >
所需时间 短(2-5天)
先决条件
材料可用性 该项目需要特殊材料。有关详细信息,请参阅材料和设备列表。预计项目时间包括运输特种材料的时间。
费用 低($ 20 – $ 50)
安全 使用推荐的微波炉进行成人监督。

 

摘要

您想为冰淇淋等美味食物添加不同寻常的味道吗?在这个厨房科学项目中,你将制作令人费解的热冰淇淋。您将尝试,当然还要品尝这种美食。它很简单,很美味,很有趣!来吧试一试吧!

目的

 

测量如何在自制的热冰淇淋配方中添加更多甲基纤维素,以改变它融化的方式.

 

积分

 

Sabine De Brabandere,PhD,Science Buddies
Svenja Lohner,PhD,Science Buddies

引用本页

此处提供了一般引用信息。请务必检查所使用方法的格式,包括大小写,并根据需要更新引文。

MLA风格

Sabine,De Brabandere。”热冰淇淋。” 科学伙伴,2017年7月28日,https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/FoodSci_p079/cooking-food-science/hot-ice-cream。2019年7月6日访问。

 

APA风格

De Brabandere,S。(2017年7月28日)。热冰淇淋。从…获得https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/FoodSci_p079/cooking-food-science/hot-ice-cream

最后编辑日期:2017-07-28

简介

 

您喜欢尝试食物的味道,质地或外观吗?这些类型的科学实验使您能够创造性地学习科学 – 而且大多数时候,结果也是美味的!对新食物进行创造可能会产生最奇怪的发明。例如,您如何看待图1中所示的草莓与一勺热冰淇淋的组合?

在草莓上供应一勺热冰淇淋。
图1. 草莓淋上一勺香草热冰淇淋。

 

热冰淇淋分子美食的创造,这是一个烹饪领域,其中厨师使用通常仅供科学家和食品工业使用的工具和配料。工艺罕见和新的食品创作。热冰淇淋是这些令人费解的创意之一,因为它在热时是固体,在冷却到室温时会融化。这听起来不对,是吗?你能看出这有多奇怪吗?

热冰淇淋中的特殊成分是甲基纤维素.甲基纤维素是改性纤维素,纤维素是使植物强壮的纤维状物质。为了将甲基纤维素添加到食物中,烹饪者将其均匀地溶解在其他成分的溶液中。烹调类似甲基纤维素,因为它在加热时使溶液变稠并在冷却回室温时再次变成液体。此属性称为热凝胶。您可能会质疑这可能有用。例如,甲基纤维素有助于在烘焙食品中产生液体填充物。烘烤时填充物是固体,但冷却后再次变为液体。甲基纤维素具有更多的性质,可以帮助增强或保持食物的风味,味道,质地和外观,使其成为常见的食品添加剂.

在这个科学项目中,您将使用甲基纤维素制作自己的热冰淇淋配方。您将尝试不同的烹饪时间和配方解决方案,并测量产生的热冰淇淋融化的速度。无论您要尝试什么样的解决方案或烹饪时间,您都可以确保获得美味的结果,所以请继续尝试吧!

技术说明:  

想知道甲基纤维素如何在加热时使溶液变稠并在冷却时再次变为液体?在室温下,水粘在甲基纤维素分子周围。这可以防止纤维素分子聚集在一起并形成连接。加热时,水不再能够保持甲基纤维素分子。这些分子可以彼此足够接近以形成连接并产生凝胶或更厚的液体.

 

 

术语和概念

 

 

    • 热冰淇淋
    • 分子美食
    • 甲基纤维素

 

    • 纤维素
    • 解决方案
    • 热胶凝

 

    • 食品添加剂

 

问题

 

    • 热冰淇淋的一种特殊成分是什么让冰淇淋在冷却时融化?
    • 为什么热冰淇淋被归类为分子美食?
    • 像热冰淇淋一样烹饪的速度有多快或多慢?想想提供食物所需的时间以及您希望如何向顾客提供食物?

 

 

参考书目

 

 

有关创建图表的帮助,请尝试使用以下网站:

 

 

 

 

材料和设备

 

 

    • 甲基纤维素A4C(20克),可从 Modernist Pantry 等在线供应商处获得。
      • 注意:不同类型的甲基纤维素之间可能存在很大差异。该项目适用于A4C型。如果您需要使用其他类型,则可能需要调整烹饪时间,微波功率以及所用溶液的浓度。
    • 自来水(200毫升)
    • 重质奶油(½品脱)
    • 牛奶,(½品脱); 1%,2%或全脂牛奶
    • 白糖(25克)
    • 香草提取物(12.5g)
    • 微波炉,1升容量以上。
    • 数字刻度,增量为0.1 g。可以从 Amazon.com .
    • 微波
    • 带盖(3)的食品级容器必须能够容纳至少0.3升。

 

    • 冰箱

 

    • 微波炉量匙(圆形),餐匙大小。这种勺形汤匙可从 Amazon.com 效果很好.
    • 毫米方格纸,最好印在彩色纸上。可以在网上找到可打印的版本,就像这个一样 Wikimedia Commons
    • 透明薄片保护膜
    • 纸巾

 

 

    • 实验室笔记本
    • 可选:相机拍照

 

  • 定时器

 

声明:Science Buddies参与联盟计划家庭科学工具 Amazon.com Carolina Biological ,以及 Jameco Electronics 。联盟计划的收益有助于支持Science Buddies,501(c)(3)公益慈善机构,为每个人免费提供资源。我们的首要任务是学生学习。如果您对我们网站上的建议您为科学项目所做的购买有任何意见(正面或负面),请告诉我们。写信给我们 scibuddy@sciencebuddies.org

 

 

实验程序

首先,您将尝试制作热冰淇淋。您将尝试不同的烹饪时间并观察它是如何融化的。一旦您熟悉了该过程并选择了特定的烹饪时间,您将在三种不同的热冰淇淋解决方案上测试这个烹饪时间,进行详细测量,并选择您最喜欢的热冰淇淋配方.

在开始实验之前,您需要规划以下内容:

 

 

  • 提前一天制作食谱,因为解决方案需要在冰箱中休息一整天(24小时)。
  • 在您计划开始烹饪前一小时将食谱带出冰箱。这使解决方案有时间适应室温.
  • 您可以将冰淇淋溶液保存三天;但是,请务必在同一天进行详细测量。随着时间的推移,解决方案会稍微变厚,这将改变您的测量结果。如果您确实休息一下,请务必将您的溶液存放在冰箱中.

准备热冰淇淋解决方案

通过在微波炉中烹饪冰淇淋溶液(含有甲基纤维素)来制作热冰淇淋。在本节中,您将准备3个解决方案。所有这些都将从相同的基础配方开始:水,牛奶,奶油,糖和香草精的混合物。然后,您将溶解不同量的甲基纤维素到基础配方中,以创建不同的冰淇淋溶液。

 

 

  1. 准备基本配方。
      1. 收集所有成分,如图2所示。
      2. 逐一称量表1中列出的每种成分.如何使用比例部分可以帮助您准确地使用比例尺。
      3. 将所有配料倒入微波炉安全的搅拌碗中.
      4. 用叉子将溶液充分混合。结果应如图3所示。

     

 

 

 

 
200
重质奶油 175
Milk 125
Sugar 25
香草提取物 12

表1。热冰淇淋基础配方的成分。

 

热冰淇淋由奶油,牛奶,水,糖,香草精提取而成和甲基纤维素
图2. 热冰淇淋由奶油,牛奶,水,糖,香草精和甲基纤维素制成。

 

通过烹饪基础溶液来制备热冰淇淋。
图3. 混合奶油,牛奶,水,糖和香草精提液导致约半个升碱溶液。

 

  1. 稍微加热底座,在微波炉的最高设置下约一分钟。甲基纤维素在温热的液体中溶解得更好.
  2. 标记容器,如图4所示。每个容器应该有一个容器:2%,3%和4%的冰淇淋溶液。
用于标记2%,3%和4%冰热的容器奶油溶液
图4. 用于2%,3%和4%热冰淇淋溶液的标签容器。

 

  1. 通过添加甲基纤维素完成三种溶液。 
      1. 拿2%容器。
      2. 查看表2中2%溶液所需的碱和甲基纤维素的量。

         

         

         

         

          数量基础(g)  甲基纤维素量(g) 技术说明:%计算
        2% 98.0(或接近100) 2.0 2/(98 + 2)= 2/100或2%
        3% 194.0(或接近200) 6.0 6/(194 + 6)= 6/200 = 3/100或3%
        4% 96.0(或几乎100) 4.0 4/(96 + 4)= 4/100或4%

        表2。制造特定热冰淇淋溶液所需的碱和甲基纤维素的量。

     

      1. 将表2中给出的碱量添加到容器中,然后加入指定量的甲基纤维素.如何使用比例部分可帮助您准确称量数量。
      2. 用叉子将甲基纤维素搅拌到底部,直到所有团块消失。
      3. 对3%和4%溶液重复步骤a-d。请注意,您将使用此解决方案来制作更多3%的解决方案,以探索热冰淇淋的制备。
      4. 您现在应该有三种不同的冰淇淋溶液:一种含有2%,3%和4%的甲基纤维素,如图5所示。

     

将热冰淇淋溶液存放在密闭容器中。
图5. 准备存放在冰箱中的热冰淇淋溶液。

 

  1. 关闭容器并将其存放在冰箱中约24小时。这使得甲基纤维素能够完全溶解和水合。如果可以,取出溶液并在休息时间搅拌一次或两次.
  2. 图6给出了如何规划实验的示例。如您所见,您可以在制定解决方案后的第二天开始测试。如果你需要再等一两天,那也没关系.
在计划执行测试前至少一天准备解决方案
图6。在计划执行测试前至少一天准备解决方案。

 

技术说明:如何使用比例  

在测量成分之前将您的秤缩小。
图7. 将您的比例设置为以克(g)为单位,并在开始添加您想要称量的成分之前将容器放在秤上使比例为零。

 

显示分步说明  

 

确定最佳烹饪时间

烹饪和探索的时间!在本节中,您将尝试并确定3%解决方案的最佳烹饪时间。

 

 

  1. 将3%的溶液从冰箱中取出。搅拌均匀,让其适应室温约一小时。
  2. 将一张毫米方格纸放入塑料支架中,如图8所示。
保护一张毫米方格纸。
图8. 用塑料支架保护的毫米方格纸将用于测量热冰淇淋勺融化的速度。

 

  1. 将覆盖纸放在微波炉附近的平面表面上。当您在平坦的表面上工作时,熔化的冰淇淋勺往往是圆形的水坑,圆形水坑更容易测量.
  2. 选择一个微波炉圆形量匙(带有透明,深勺),只需一汤匙即可舀出一汤匙溶液。顶部平整,如图9所示。
平衡勺子可以保证同样大小的独家新闻。
图9。使用可微波炉,深汤匙舀取溶液,制作漂亮的热冰淇淋勺。

 

  1. 将量匙放在微波炉中间,如图10所示。每次试用时,始终将勺子放在同一位置。
在微波炉中煮热冰淇淋
图10. 在低功率微波炉中将热冰淇淋勺煮熟一小段时间。

 

  1. 功率水平3 上微波1:30分钟(min)。慢慢煮熟时,热冰淇淋更好.
  2. 当你拿出汤匙时,将煮好的冰淇淋放在汤匙里面30秒钟。图11显示了时间轴上的不同步骤.
 在转移热冰淇淋之前,给它30秒的休息时间。
图11. 将冰淇淋放置30秒,然后将其转移到纸张上。

 

  1. 将勺子翻过受保护的方格纸。如图12所示,勺子很可能从勺子中掉出来。下面是一些提示:
      1. 如果勺子脱落或溶液仍然太液体,请再次尝试稍微延长烹饪时间.
      2. 如果冰淇淋粘在勺子上,你可以用不同的勺子在边缘滑动,以松开热冰淇淋勺,如图13所示。
      3. 将铲子靠近纸张中间而不是边缘,因为它会熔化并增大尺寸。

     

将一勺煮熟的热冰淇淋转移到受保护的方格纸上
图12. 将一勺煮熟的热冰淇淋转移到受保护的方格纸上。

 

通过在边缘滑动另一个勺子来松开冰淇淋。
图13. 如果铲子本身没有滑出,请尝试在煮熟的冰淇淋勺边缘滑动不同的勺子。

 

  1. 花一点时间观察。勺子在热的时候看起来怎么样?它有吸引力和开胃吗?
  2. 观察勺子是如何融化的;这可能需要20分钟。勺子快速融化,还是需要相当长的时间?熔化的奶油是酱汁,开胃,浓稠还是薄?
  3. 记住你的观察,想想你想要获得什么。勺子融化的速度有多快或多慢?考虑一下它将在何处以及如何使用。它应该立即融化,还是需要时间服务?
  4. 实验的时间!探索不同的烹饪时间如何让您更接近理想。表3中的表格将帮助您记录您的观察结果。注意:如果在几次试验后结果看起来不太好,请尝试切换到略高的微波功率. 

 

 

3%热冰淇淋配方在微波炉中煮3次
烹饪时间(分钟) 外观 熔化特性
1:30    
   
   
   

表3。用于记录观察结果的表格。

 

  1. 您可以在同一张纸上放置几个勺子,只要它们不相互接触即可。如果你需要更多的空间,扔出熔化的勺子,用纸巾清洁塑料覆盖的方格纸,为新的勺子腾出空间.
  2. 探索,直到您对特定的烹饪时间感到满意,或直到您用完了3%的3%溶液。如果您仍对结果不满意,请选择您认为最佳的时间。测试其他解决方案可能有助于您实现目标.

比较不同的食谱

在本节中,您将详细测量2%,3%和4%溶液的冰淇淋勺在烹饪特定时间后融化的速度。你的假设是什么?请注意,这些测量需要一次性完成。如果你担心可能没有足够的时间,请暂时休息一下,稍后再回来。

 

 

  1. 从冰箱中取出所有三种溶液。搅拌均匀,调节至室温约1小时.
  2. 清洁受塑料保护的方格纸,然后将其放回微波炉附近的平面表面。
  3. 复制笔记本中的表格4。它将有助于记录您的测量结果。请记住填写您在”确定最佳烹饪时间” 一节中确定的烹饪时间。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在微波炉中煮3分钟的热冰淇淋的融化特性
配方 初始直径(mm) 10分钟后直径(mm) 20分钟后的直径(mm)
水平 垂直 水平 垂直 水平 垂直
2% 试验1            
试验2            
试验3            
3% 试验1            
试验2            
试验3            
4% 试验1            
试验2            
试验3            

表4。用于记录测量结果的表格。

 

  1. 要了解勺子融化的速度,您将测量勺子的尺寸或直径随时间的变化情况。具体来说,您将在0,10和20分钟后测量勺子直径。图14显示了时间轴上的每个步骤.
转移后(0分钟),10分钟后进行测量熔化和熔化20分钟后。
图14。在本节中,您将热冰淇淋煮一定时间,然后让它在转移前休息30秒,并在转移(0分钟)后,10分钟后进行测量熔化,熔化20分钟后。

 

  1. 定义铲子的直径,或测量其尺寸。
    通过取最长距离的平均值来量化不规则热冰淇淋勺的大小水平和垂直方向。
    图15。该项目将铲子的”直径” 定义为铲子最大水平距离的平均值(如上图所示,称为水平直径)和最大垂直距离勺子(如下图所示,称为垂直直径)。

    请参阅有关如何测量直径的详细说明。 

    显示分步说明  

  1. 拿一勺2%的溶液,按照之前的做法在”确定最佳烹饪时间” 部分确定的时间内烹饪。对于所有测量,坚持一种烹饪方法(铲子尺寸,烹饪时间,微波功率和休息时间)非常重要。
  2. 将计时器设置为10分钟。然后,在将铲子转移到覆盖的方格纸后启动计时器.
  3. 测量铲子的初始直径。可选:当您查看图片时,您可以拍摄勺子的鸟眼图片并计算它稍后覆盖的笼子,而不是现在进行测量。如果这样做,请记住在图片中包含标签,如图17所示。
图片有助于进行精确测量。
图17. 拍摄照片时,请拍摄鸟瞰图,并在照片中添加标签。图片可以帮助您获取准确的数据。

 

  1. 当计时器指示10分钟时再次测量并再次将计时器设置为10分钟。一旦第二个10分钟结束,测量勺子直径20分钟时间点.
  2. 在数据表中记录您的数据。
  3. 这结束了2%解决方案的第一条路径。对3%溶液重复步骤6-10,对4%溶液重复步骤6-10。
  4. 重复步骤6-11三次,总共三次试验.
  5. 没有品味测试,您的数据就不会完整!将表6复制到笔记本中,煮2%溶液样品,然后在10分钟熔点下品尝样品。重复其他两个食谱。请注意您对表中味道和质地的观察.

 

味觉和纹理观察

 

食谱
2%  
3%  
4%  

表6。记录味觉测试期间观察结果的表。

 

分析结果

 

 

  1. 通过添加水平和垂直直径并将总和除以2来计算每个铲子的平均直径。如果您需要帮助,请回顾了解如何测量直径。请在表7中的表格中注明您的结果。

 

<10> 10分钟后的平均直径(mm)<20> 20分钟后的平均直径(mm)

 

 

 

 

 

 

 

在微波炉中煮3分钟的热冰淇淋的融化特性
配方 平均初始直径(mm)
2% 试验1      
试验2      
试验3      
平均      
3% 试验1      
试验2      
试验3      
平均      
4% 试验1      
试验2      
试验3      
平均      

表7。表格记录每个勺子的平均直径,以及每个食谱的平均值。

 

  1. 计算1个特定配方的三次试验的平均直径。例如,为2%溶液添加三个初始平均直径,并将总和除以3.这得到2%溶液的总平均初始直径。在数据表的平均行中记录此配方的总平均值,如表7所示。
  2. 可选:您可能会看到一种解决方案如何比另一种解决方案更快融化,或者它的平均直径增长得更快。使用相对直径时,这种趋势可以更加明确,它可以告诉您铲子的直径与原始尺寸相比随时间变化的程度。要计算相对直径,请将时间点(最初为10分钟或20分钟)的平均直径除以其初始平均直径。例如,如果您最初测量48毫米,10分钟后测量62毫米,20分钟后测量96毫米,则相对直径最初为48/48 = 1,10分钟时为62/48 = 1.5.20分钟标记和96/48 = 2。标记。这意味着在10分钟时勺子的直径是原始勺子的1.5倍,并且在20分钟时的熔化勺具有与开始时相比尺寸的两倍的直径。复制表6中的表格,计算相对平均直径,并在表格中记下它们。

 

<10>

<20>

 

配方 相对平均直径(mm)
初始
2% 1    
3% 1    
4% 1    

表8. 记录相对平均直径的表。

 

  1. 使用水平轴上的时间点(0,10和20分钟)和垂直轴上的平均直径创建条形图。您可以为每个配方(2%,3%和4%甲基纤维素)制作图表,或使用一个不同颜色的条形图表示不同的配方.参考书目列出了一个在线图表工具,可以帮助您创建图表.
  2. 可选:如果计算了相对直径,请绘制每个时间点(水平轴)的相对直径(垂直轴)。使用一个不同颜色的条形图表示不同的配方。
  3. 查看您的图表和数据表,您能得出什么结论?你看到任何趋势吗?一种解决方案比另一种更快融化吗?
  4. 查看您的所有数据,备注和观察结果,您认为哪种食谱和烹饪时间最适合餐厅使用热冰淇淋?如果你是一家餐馆的厨师,你会为你的客人提供哪种食谱?

如果你喜欢这个项目,你可能会喜欢探索这些相关的职业:

 

食品科学技术员

良好的口感,质地,质量和安全性在食品工业中都非常重要。食品科学技术人员测试和编目食品的物理和化学特性,以帮助确保这些方面。了解更多

 

食品科学家或技师

世界上只有一小部分人口无法进食或无法获得营养丰富的食物。食品科学家或技术人员致力于寻找具有适当营养水平且对人类消费安全的新食物来源。事实上,我们国家的食品供应依赖于食品科学家和技术人员,他们测试和开发符合并超过政府食品安全标准的食品。如果您有兴趣结合生物学,化学和帮助人们的知识,那么作为食品科学家或技术专家的职业可能是您的最佳选择!了解更多

 

化学家

环境中的一切,无论是自然发生的还是人类的设计,都是由化学物质组成的。化学家寻找并使用有关化学品的新知识来开发新工艺或产品。了解更多

 

化学工程师

化学工程师通过应用化学原理解决影响我们日常生活的问题。如果您喜欢在化学实验室工作并且有兴趣为人们开发有用的产品,那么作为化学工程师的职业可能就在您的未来。了解更多

 

 

变体形式

 

    • 这个项目研究了当你略微改变食谱中的成分时冰淇淋的融化方式。更改解决方案后会发生什么?也许您可以在配方溶液中加入1%,6%或8%甲基纤维素?
    • 您已经尝试过在本项目第1部分中更改烹饪时间。您可以选择一种配方,更详细地研究改变烹饪时间后熔化的变化,而不是使用不同的冰淇淋配方来观察冰淇淋的融化行为。烹饪1:30分钟或3分钟后,你的冰淇淋融化得更快吗?
    • 您能找到更多或不同的在线使用甲基纤维素的热冰淇淋食谱吗?哪种成分有所不同?这种变化会对冰淇淋的融化行为,味道和外观产生什么影响?做一个假设并测试出来!
    • 在烘焙食品中制作液体馅料时经常使用甲基纤维素。作为一个工程项目,您能否设计,测试和改进在家庭烘焙食品中制作液体馅料的方法?
    • 使用甲基纤维素查找其他分子美食配方,例如面条。你能从中做出一个科学项目吗?您可以测量更改配方中或烹饪过程中的一个或另一个变量的效果吗?