Schlüsselbegriffe
Kunststoff
Polymere
Milch
Casein
Einführung
Haben Sie schon einmal gehört, dass man Plastik aus Milch herstellen kann? Wenn sich das weit hergeholt anhört, werden Sie vielleicht überrascht sein zu erfahren, dass von den frühen 1900er Jahren bis etwa 1945 Milch üblicherweise zur Herstellung vieler verschiedener Kunststoffornamente verwendet wurde. Dazu gehörten Knöpfe, dekorative Schnallen, Perlen und anderer Schmuck, Füllfederhalter, die Rückseiten von Handspiegeln und ausgefallene Kamm- und Bürstensets. Milchplastik (normalerweise Kaseinplastik genannt) wurde sogar zur Herstellung von Schmuck für Königin Mary von England verwendet! In dieser Aktivität stellen Sie Ihr eigenes Kaseinplastik aus heißer Milch und Essig her.
Hintergrund
Kunststoffe sind eine Gruppe von Materialien, die unterschiedlich aussehen oder sich unterschiedlich anfühlen können, aber alle in verschiedene Formen geformt werden können. Die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen verschiedenen Kunststoffen sind auf die Moleküle zurückzuführen, aus denen sie bestehen. Alle Kunststoffe bestehen aus Molekülen, die sich in einer Kette, dem sogenannten Polymer, wiederholen. Polymere können Ketten sein, die entweder aus einem einzigen Molekültyp oder aus verschiedenen Molekülen bestehen, die in einem regelmäßigen Muster miteinander verbunden sind. Außerdem wird in einem Polymer eine einzelne Wiederholung des Musters von Molekülen als Monomer bezeichnet, das aus nur einer Art von Molekülen bestehen oder mehrere verschiedene Arten enthalten kann.
Milch enthält viele Moleküle eines Proteins namens Kasein. Jedes Caseinmolekül ist ein Monomer und eine Kette von Caseinmonomeren ist ein Polymer. Das Polymer kann geschöpft und geformt werden, weshalb aus Milch hergestellter Kunststoff Kasein-Kunststoff genannt wird.
Materialien
– Messbecher
– Milch
– Herd und Pfanne oder ein mikrowellengeeignetes Gefäß
– Becher oder ein anderer hitzebeständiger Becher
– Messlöffel
– Weißer Essig
– Papiertücher
– Eine saubere, harte Oberfläche, die nicht durch Feuchtigkeit beschädigt wird
– Löffel
– Ausstechformen, Glitter, Lebensmittelfarbe, Marker (alles optional)
– Hilfe von Erwachsenen und Beaufsichtigung beim Erhitzen und Hantieren mit heißen Flüssigkeiten
Zubereitung
– Erhitzen Sie eine Tasse Milch in einem Topf oder auf dem Herd, bis sie dampfend heiß ist. Alternativ können Sie die Milch in einem mikrowellengeeigneten Behälter in der Mikrowelle erwärmen, indem Sie sie bei 50 Prozent Leistung fünf Minuten lang erhitzen. Sie sollte etwa die gleiche Temperatur haben wie Milch, die Sie für heißen Kakao verwenden würden; erhitzen Sie sie bei Bedarf länger.
Vorgehensweise
– Geben Sie vier Teelöffel (TL) weißen Essig in einen Becher oder eine andere hitzebeständige Tasse.
– Geben Sie die Tasse mit der heißen Milch in den Becher. Sie sollten sehen, dass die Milch weiße Klumpen bildet, die als Quark bezeichnet werden. Warum denkst du, dass die Milch einen Käsebruch bildet, wenn sie zum Essig hinzugefügt wird? Woraus, glaubst du, bestehen sie?
– Mische den Becher langsam mit einem Löffel für ein paar Sekunden. Was passiert, wenn die Milch und der Essig miteinander vermischt werden? Warum, glaubst du, ist das so?
– Staple vier Lagen Papiertücher auf eine harte Oberfläche, die nicht beschädigt wird, wenn sie feucht wird.
– Sobald die Milch-Essig-Mischung etwas abgekühlt ist, benutze einen Löffel, um den Quark herauszuschöpfen. Sie können dies tun, indem Sie den Löffel gegen die Innenseite des Bechers kippen, um überschüssige Flüssigkeit ablaufen zu lassen, während Sie den Käsebruch im Löffel zurückhalten. Sammeln Sie auf diese Weise so viel Quark wie möglich und legen Sie ihn auf den Papierhandtuchstapel.
– Falten Sie die Ränder des Papierhandtuchstapels über den Quark und drücken Sie sie nach unten, um überschüssige Flüssigkeit aufzusaugen. Verwenden Sie bei Bedarf zusätzliche Papiertücher, um die restliche Feuchtigkeit aufzusaugen.
– Kneten Sie den gesamten Quark zu einer Kugel zusammen, als wäre es ein Teig. Was Sie in Ihren Händen haben, ist Kaseinplastik. Wie fühlt sich der geknetete Quark an und sieht anders aus als der ursprüngliche?
– Wenn Sie die Kaseinplastik verwenden möchten, um etwas zu machen, können Sie sie jetzt (innerhalb einer Stunde nach der Herstellung des Plastikteigs) färben, formen oder modellieren und sie auf Papiertüchern für mindestens 48 Stunden trocknen lassen. Nach dem Trocknen wird die Kaseinplastik hart sein.
– Tipp: Um die Plastik zu formen, muss der Teig gut durchgeknetet werden. Formen und Ausstechformen funktionieren gut, mit etwas Geduld kann der Teig auch von Hand geformt werden. Dem feuchten Kaseinplastik-Teig können Lebensmittelfarbe, Glitter oder andere dekorative Teile zugefügt werden, und getrocknete Kaseinplastik kann bemalt oder mit Markern eingefärbt werden.
– Extra: Wie wirkt sich die Menge des verwendeten Essigs auf die Ausbeute der Kaseinplastik aus? Um das herauszufinden, können Sie diese Aktivität wiederholen – aber zusätzlich zum Testen von vier Teelöffeln weißem Essig mit einer Tasse heißer Milch, versuchen Sie auch, einen Teelöffel, zwei Teelöffel oder acht Teelöffel des Essigs, jeweils mit einer Tasse heißer Milch, zu testen. Um die meisten Bruchstücke zu sammeln und eine bessere Vorstellung von der Casein-Plastik-Ausbeute zu bekommen, können Sie, anstatt den Bruch mit einem Löffel zu schöpfen, die Essig-Milch-Mischung durch ein Stück Baumwolltuch (wie ein altes T-Shirt) gießen, das mit Gummibändern oben auf einer Tasse befestigt ist.
– Extra: Neben Essig gibt es noch viele andere Säuren, die uns in der Küche ständig begegnen, wie Zitronensaft, Orangensaft, Limonade und Tomatensaft. Funktionieren einige dieser gängigen Säuren besser als andere, um Kasein plastisch zu machen?
– Extra: Sie haben in dieser Aktivität heiße Milch verwendet, die keine bestimmte Temperatur hatte, aber die Verwendung von heißerer oder kälterer Milch könnte die Kaseinplastik-Reaktion beeinflussen. Entwerfen Sie ein Experiment, um dies zu untersuchen. Wie wirkt sich die Temperatur der Milch darauf aus, wie viel Kaseinplastik man herstellen kann?
Beobachtungen und Ergebnisse
War es möglich, den Käsebruch zu sehen, als die heiße Milch und der Essig zusammengemischt wurden, und konnte man den Käsebruch herausschöpfen, um Kaseinplastik herzustellen?
Nach dem Hinzufügen der heißen Milch zum Essig sollten kleine, weiße Klumpen – oder Käsebruch – in der Mischung sichtbar werden. Das liegt daran, dass die Zugabe einer Säure (wie Essig) zur Milch deren pH-Wert (Säuregehalt) verändert und die Kaseinmoleküle dazu bringt, sich zu entfalten und zu einer langen Kette umzuorganisieren, wodurch die Milch gerinnt. Sie sollten in der Lage sein, den Käsebruch mit einem Löffel vom größten Teil der Flüssigkeit zu trennen. Durch zusätzliches Trocknen des Käsebruchs mit Papiertüchern sollte der Käsebruch bereit sein, zu einer Kugel geknetet und als Kaseinplastik verwendet zu werden, die geformt und dekoriert werden kann.
Mehr zum Erforschen
Polymer Basics vom Polymer Science Learning Center, Department of Polymer Science, the University of Southern Mississippi
Casein von der Plastics Historical Society
Willkommen im Caseino: Ein virtuelles Museum über Casein-Kunststoffe von John Morgan
Turn Milk into Plastic! von Science Buddies
Diese Aktivität wird Ihnen in Zusammenarbeit mit Science Buddies präsentiert