Kluczowe pojęcia
Plastik
Polimery
Mleko
Kazeina
Wprowadzenie
Czy kiedykolwiek słyszałeś, że plastik może być zrobiony z mleka? Jeśli to brzmi daleko idąco, możesz być zaskoczony, gdy dowiesz się, że od wczesnych lat 1900 do około 1945 roku, mleko było powszechnie używane do produkcji wielu różnych plastikowych ozdób. Należały do nich guziki, ozdobne klamry, koraliki i inna biżuteria, wieczne pióra, podkłady pod ręczne lusterka oraz fantazyjne zestawy grzebieni i szczotek. Plastik mleczny (zwykle nazywany kazeinowym) był nawet używany do produkcji biżuterii dla Królowej Anglii Marii! W tym ćwiczeniu zrobisz swój własny plastik kazeinowy z gorącego mleka i octu.
Przedmowa
Plastiki to grupa materiałów, które mogą wyglądać inaczej lub być inne w dotyku, ale wszystkie można formować w różne kształty. Podobieństwa i różnice między różnymi produktami z tworzyw sztucznych sprowadzają się do molekuł, które je tworzą. Wszystkie tworzywa sztuczne składają się z molekuł, które powtarzają się w łańcuchu, zwanym polimerem. Polimery mogą być łańcuchami złożonymi z jednego rodzaju cząsteczek lub z różnych, połączonych ze sobą w regularny wzór. Ponadto w polimerze pojedyncze powtórzenie wzoru cząsteczek nazywane jest monomerem, który może składać się tylko z jednego rodzaju cząsteczek lub zawierać kilka różnych rodzajów.
Mleko zawiera wiele cząsteczek białka zwanego kazeiną. Każda cząsteczka kazeiny jest monomerem, a łańcuch monomerów kazeiny to polimer. Polimer może być nabierany i formowany, dlatego plastik z mleka nazywany jest plastikiem kazeinowym.
Materiały
– Kubek z miarką
– Mleko
– Kuchenka i patelnia lub pojemnik do mikrofalówki
– Kubek lub inny kubek odporny na ciepło
– Łyżeczki do odmierzania
– Biały ocet
– Ręczniki papierowe
– Czysta, twarda powierzchnia, która nie ulegnie uszkodzeniu, twarda powierzchnia, która nie zostanie uszkodzona przez wilgoć
– Łyżka
– Wycinarki do ciasteczek, brokat, barwniki spożywcze, markery (wszystko opcjonalnie)
– Pomoc dorosłych i nadzór przy ogrzewaniu i obchodzeniu się z gorącymi płynami
Przygotowanie
– Podgrzej jedną filiżankę mleka na patelni lub na kuchence, aż będzie gorące. Można też podgrzać mleko w mikrofalówce, podgrzewając je na 50 procent mocy przez pięć minut. Powinno mieć taką samą temperaturę jak mleko, którego użyjesz do zrobienia gorącego kakao; w razie potrzeby podgrzej dłużej.
Procedura
– Dodaj cztery łyżeczki (tsp.) białego octu do kubka lub innej żaroodpornej filiżanki.
– Dodaj filiżankę gorącego mleka do kubka. Powinieneś zobaczyć, że mleko tworzy białe grudki, które nazywamy skrzepem. Jak myślisz, dlaczego mleko tworzy skrzepy po dodaniu do octu? Jak myślisz, z czego są one zrobione?
– Mieszaj kubek powoli łyżką przez kilka sekund. Co się dzieje, gdy mleko i ocet mieszają się ze sobą? Jak myślisz, dlaczego tak się dzieje?
– Ułóż cztery warstwy papierowych ręczników na twardej powierzchni, która nie ulegnie uszkodzeniu, jeśli będzie wilgotna.
– Kiedy mieszanina mleka i octu nieco ostygnie, użyj łyżki, aby nabrać skrzepu. Możesz to zrobić, przechylając łyżkę o wnętrze kubka, aby nadmiar płynu wypłynął, zachowując skrzepy w łyżce. Zbierz w ten sposób jak najwięcej skrzepów i połóż je na wierzchu stosu ręczników papierowych.
– Złóż krawędzie stosu ręczników papierowych nad skrzepami i naciśnij na nie, aby wchłonęły nadmiar płynu. W razie potrzeby użyj dodatkowych ręczników papierowych, aby wchłonąć pozostałą wilgoć.
– Zagnieć wszystkie skrzepy razem w kulę, jak gdyby to było ciasto. To, co masz w rękach, to plastyczna kazeina. Jak ugniatany twaróg różni się w dotyku i wyglądzie od oryginalnego?
– Jeśli chcesz wykorzystać plastik kazeinowy do zrobienia czegoś, możesz go teraz pokolorować, uformować lub nadać mu kształt (w ciągu godziny od zrobienia plastikowego ciasta) i pozostawić do wyschnięcia na ręcznikach papierowych na co najmniej 48 godzin. Po wyschnięciu plastik kazeinowy będzie twardy.
– Wskazówka: Aby nadać kształt plastikowi, należy dokładnie zagnieść ciasto. Formy i wykrawacze do ciastek działają dobrze lub, z większą cierpliwością, ciasto może być rzeźbione ręcznie. Barwnik spożywczy, brokat lub inne kawałki dekoracyjne można dodać do mokrego ciasta z tworzywa sztucznego kazeiny, a wysuszone tworzywo kazeinowe można pomalować lub pokolorować markerami.
– Extra: Jak ilość użytego octu wpływa na wydajność tworzywa sztucznego kazeiny? Aby dowiedzieć się, możesz powtórzyć tę czynność – ale oprócz testowania czterech łyżek białego octu z jedną filiżanką gorącego mleka, spróbuj również przetestować jedną łyżkę, dwie łyżki lub osiem łyżek octu, każda z jedną filiżanką gorącego mleka. Aby zebrać najwięcej skrzepów i uzyskać lepszy pomysł na ich wydajność tworzywa sztucznego kazeiny, zamiast nabierać skrzepy łyżką, można wlać mieszaninę octu i mleka przez kawałek bawełnianej tkaniny (takie jak stary T-shirt) zabezpieczone gumkami na górze filiżanki.
– Extra: Oprócz octu, istnieje wiele innych kwasów, które spotykamy w kuchni cały czas, takich jak sok z cytryny, sok pomarańczowy, soda pop i sok pomidorowy. Czy niektóre z tych powszechnych kwasów działają lepiej niż inne do tworzenia plastiku kazeinowego?
– Extra: W tym ćwiczeniu użyłeś gorącego mleka, które nie miało określonej temperatury, ale użycie gorętszego lub zimniejszego mleka może wpłynąć na reakcję plastiku kazeinowego. Zaprojektuj eksperyment, aby to zbadać. W jaki sposób temperatura mleka wpływa na ilość tworzywa kazeinowego, które można wytworzyć?
Obserwacje i wyniki
Czy byłeś w stanie zobaczyć skrzep, gdy gorące mleko i ocet zostały zmieszane razem, i czy mogłeś nabrać skrzep, aby zrobić plastik kazeinowy?
Po dodaniu gorącego mleka do octu, małe, białe kawałki – lub skrzep – powinny stać się widoczne w mieszaninie. Dzieje się tak dlatego, że dodanie kwasu (takiego jak ocet) do mleka zmienia jego pH (kwasowość) i sprawia, że cząsteczki kazeiny rozwijają się i reorganizują w długi łańcuch, tym samym zsiadając mleko. Powinieneś być w stanie za pomocą łyżki oddzielić skrzep od większości płynu. Dodatkowe suszenie skrzepu na papierowych ręcznikach powinno sprawić, że skrzep będzie gotowy do zagniecenia w kulkę i wykorzystania jako tworzywo kazeinowe, które można formować i dekorować.
Więcej do odkrycia
Podstawy polimerów z Polymer Science Learning Center, Department of Polymer Science, the University of Southern Mississippi
Kazeina z Plastics Historical Society
Welcome to the Caseino: Wirtualne muzeum poświęcone tworzywom sztucznym z kazeiny od John Morgan
Turn Milk into Plastic! od Science Buddies
This activity brought to you in partnership with Science Buddies