ניסוי מפנק למבוגרים בלבד! (טוב נו, ניתן גם לילדים קצת)

הידעתם? הנושא השני המוביל בכתבי העת המדעיים הוא הקפה. תאמינו או לא, תמונת הפוסט היא פרי עץ הקפה. עץ הקפה לא מפסיק להפתיע. כ- 30 שבועות לאחר הפריחה פרחי עץ הקפה הם בצבע לבן ויש להם ריח מתוק. דובדבן הקפה (בתוכו מסתתר "הזהב שחור" פולי הקפה המוכרים לנו כל כך) הופך את צבעו מירוק לאדום. בשלב זה, דובדבן הקפה מוכן לקטיף. הניסוי הפעם מביא פינוק קפה אמיתי בניחוח מדעי.

איך סקרנות מובילה לניסויים מפתיעים?

אם מעניין אתכם לראות איך סקרנות מובילה לגילויים מפתיעים קבלו את הסיפור הבא:

סתם יום של חול אבא קורא המון עיתון אני מכינה קפה. "אבא רוצה קפה?" שמעתי את אבי אומר "קפה... אפילו לקפה אין יותר טעם כמו של פעם. פעם כשהיתה בלורית לסרק ועבודה היתה בשדה ולא לשלוח מייל שתינו קפה קצף".

"מה זה קפה קצף"? שאלתי. "נו... מה אתם מבינים. היום הכל מהר מהר. זה לוקח זמן מערבבים מערבבים ואז יוצא קצף מתוק על הקפה". "זה נשמע מעניין" אמרתי וביקשתי לחלץ עוד פרטים.

"לוקחים 2 כפיות קפה נמס רגיל ו 2 כפיות סוכר וקצת מים לפי הרגש ומערבבים מהר עד שמקבלים קצף ואת זה מוזגים מעל הקפה. זה היה המשקה של החבר'ה עד שהביאו בירה קרה מהחבית".

לא חשבתי שאפשר להקציף קפה. אבל בעצם, למה לא? בעצם מה זה קצף, חומר אוורירי בצבע לבן?

קיצור מדע הקצף?

ויקיפדיה מגדירים קצף כחומר שנוצר על ידי לכידת בועות גז רבות בנוזל או במוצק.

בגלל שמבנה הקצף שובר את האור. האור המוחזר לעין, נראה לבן.

קצף הוא קולואיד של גז בנוזל. הגז הוא בועת אוויר הלכודה במעטפת של נוזל אחר, למשל, חומר שומני או חלבוני.

קולואיד הוא תערובת כמעט אחידה בין שני חומרים. קולואיד מורכב מחלקיקים זעירים

ביותר של חומר אחד המעורבים בחומר אחר, באופן אחיד יחסית.

בקצף החומר הראשון האוויר נקרא ”פאזה מפוזרת“ מציין את החומר המומס. החומר השני הנוזל נקרא ”פאזה רציפה“. הנוזל נמצא בכמות רבה יותר מהאוויר, וחלקיקיו מקיפים את חלקיקי האוויר.

אם נקציף מים נקיים, לא יווצר קצף. מולקולות המים ימצאו זו את זו ויתחברו יחדיו, תוך דחיקת האוויר החוצה. כדי שיווצר קצף יש להוסיף למים חומר שיפריע למשיכה החזקה בין מולקולות המים, ויאפשר ללכוד את האוויר וליצור בועות, כלומר, יוריד את מתח הפנים של המים. לדוגמה מולקולת הליצטין הודות לתכונתו של הלציטין כמסיס גם במים וגם בשומן הוא מאפשר מיזוג

שומן ומים באותו חומר. כשמקציפים מים שמכילים ליצטין בועות האוויר מתפזרות במים. הלציטין עוטף את בועות האוויר ומייצב אותן בתוך הסביבה המימית. מתח הפנים של המים יורד ונוצרת מעטפת יציבה מסביב לבועות האוויר.

הקסם של קצף יציב הוא יצירת בועות קטנות שלא יתמזגו זו עם זו ויישארו מפוזרות. המשותף לרוב החומרים המייצבים בועות הוא מבנה המולקולות שלהם. יש להם צד אחד ש"אוהב" מים (הידרופילי המכונה "ראש") וצד אחד ש"שונא" מים (הידרופובי המכונה "זנב"). הצדדים ההידרופוביים פונים אל האוויר שבתוך הבועה ואילו הצדדים ההידרופיליים פונים לעבר הנוזל, שלרוב מכיל מים. כך נוצרות בועות אוויר שעטופות במולקולות שקושרות בין המים לבין האוויר.

הצטרפו לקבוצת הוואצאפ שלנו לילדים סקרנים וקבלו תכנים בלעדיים וניסויים שימשיכו לעורר בכם את הסקרנות

רוצה להצטרף

השלב המעשי - איך מכינים קפה קצף?

לאחר שבדקתי התכנות מדעית יצאתי לבדוק התכנות מעשית. המטבח הפך למעבדה.

שקלתי, מדדתי, ערבבתי. בחנתי סוגי קפה ניסיתי להתאים את הניסוי לטעם הילדים ולכן בדקתי קקאו ושוקולית (לצערי לא עובד). מהר הבנתי שלערבב בכפית זה לא התחום החזק שלי, לכן את המטרפה הידנית המרתי במטרפה חשמלית. לבסוף ערבבתי יחסים שווים של קפה סוכר ומים והתוצאה הפתיעה לטובה - טעם קפה עשיר במרקם אוורירי כמו ענן.

למתכון מפורט צפו בסרטון

בתהליך ההקצפה של "קפה קצף" מכניסים אוויר לתערובת המים והחלבונים. הבחישה הנמרצת של התערובת גורמת למבנה הכדורי של החלבונים להיפרם ולהיפתח, והם הופכים לשרשראות ארוכות וישרות. האוויר שמוכנס לתערובת במהלך הטריפה, פוגש את השרשראות הללו, החלבון מפנה אל בועת האוויר את הצד ההידרופובי שלו והצד ההידרופילי פונה לכיוון המים שבתערובת. כך נוצרת מעטפת חלבון שעוטפת את בועות האוויר ומדביקה אותן למים. והנה קיבלנו קצף. כלומר דבק שמחבר את האוויר עם המים בתוך מבנה אחד, זהו קצף.

נסו בעצמכם פינוק בחסות המדע. בהנאה.

מקור קפה הקצף

מסתבר שבשנת 2020 הקפה הזה היה להיט שרץ בטיקטוק בכל העולם. זה התחיל בקוריאה והתקדם משם. כולם אימצו את השם הקוריאני קפה דלגונה על שם ממתק טופי קוריאני בשם זה. (בגלל הדימיון בצבע של הממתק לקצף של הקפה). כן "אין חדש תחת השמש" הלהיט של 2020 כנראה נולד בהודו (beaten coffee) ודרך החיילים של ההממלכה המאוחדת הגיע לפלשתינה. כשההבדל היחיד שבמקור ההודי שופכים את החלב או הקפה על הקצף ולא להפך. (כמו שבסרטון)

אם הקצף לא עלה לכם לראש ואתם סקרנים לדעת עוד. הנה עוד קצת מידע על הנושא המורכב של הקצפת מזון.

קצפת - מידע מדעי

אנחנו מכירים שמנת להקצפה. החומר שמייצב את בועות האוויר בשמנת הוא השומן. מולקולות השומן בשמנת מכונסות בצבירים כדוריים השטים במים. פעולת הטריפה מחדירה אוויר אל השמנת, והאוויר נלכד בתוכה כבועות, פעולת הטריפה גם מפרקת את צבירי השומן וחושפת את המולקולות לסביבה המימית. מולקולות השומן הן הידרופוביות ("פוחדות" ממים זוכרים שמן ומים לא מתערבבים) ולכן, כדי להקטין את המגע שלהן עם המים, הן פונות כלפי האוויר שבתוך הבועה. מולקולות השומן יכולות גם להיצמד למולקולות שומן אחרות הנמצאות בשכבת השומן המצפה את הבועות. כך נוצרת רשת של בועות המיוצבות על-ידי מולקולות שומן. כלומר קצף - בועות אוויר שכלואות ברשת של שומן.

אנחנו מכירים גם את הקצף להכנת עוגות. קצף זה מבוסס על חלבון ולא על שומן בעצם טיפה אחת של החלמון (החלק היותר שומני של הביצה) יהרוס כל תקווה ליצירת קצף יציב.

השומנים שבחלמון מפריעים לחלבונים לנוע בחופשיות ולאבד את המבנה הכדורי ולהיפתח.

חלבון הביצה, ה"לבן", מורכב ברובו (כ-90 אחוז) ממים, והשאר הוא בעיקר מולקולות חלבון, כמו אובלבומין, כמעט ללא שומנים או מרכיבים נוספים.

פעולת הטריפה שוברת את המבנה המרחבי הכדורי הטבעי של החלבונים, והם נפתחים לשרשראות ישרות יותר. מכיוון שמבנה החלבון מיוצב על ידי קשרים חלשים רבים היוצרים מבנה מורכב ומסובך, פעולת הטריפה פוגעת באינטראקציות שבין חומצות האמינו. פגיעה זו מעוותת את מבנה החלבון. שינוי זה נקרא דֵּנָטוּרַצְיָה.

היות שמבנה החלבון מאפשר את תפקוד החלבון, שינוי המבנה - הדנטורציה פוגע בתפקוד החלבון.

כמו כן פעולת הטריפה גם מחדירה אוויר מרגע שהחלבונים נפתחו הנטייה הטבעית שלהם היא להיקשר מחדש, אך הכוח שמופעל עליהם לא מאפשר לחלבונים לחזור למבנה הקודם. החלבונים נוטים כעת להתחבר יחד על שטח הפנים שבין המים לאוויר, כך שהאזורים בחלבון שנוטים להיקשר למים פונים לעבר הסביבה המימית והאזורים שאינם מסיסים במים, פונים לכיוון האוויר. כך נוצרת רשת תלת-ממדית רציפה ומוצקה של חלבונים שעוטפת את בועות האוויר בצידה האחד וקושרת מים בצידה השני.

כך נוצר הקצף: אוסף בועות אוויר מצופות במעטפת חלבונים שצמודות זו לזו.

הסוכר הוא הרכיב העיקרי שהופך את קצף הביצה השביר למקצפת יציבה ומבריקה. ככל שנוסיף יותר סוכר (עד גבול שהסוכר יוכל להתמוסס בנוזל הביצה) כך המקצפת תשמור על מבנה יציב ופריך יותר. הסוכר מתמוסס במים שבחלבון הביצה, וכך נוצר סירופ סוכר שצפיפותו גדולה מזאת של חלבון הביצה. בזמן הטריפה אנחנו לא רוצים שבועות האוויר יהיו גדולות מידי, מפני שבועות גדולות גורמות לקצף לקרוס. העלייה בצפיפות הנוזל מקשה על בועות האוויר להתלכד לבועות גדולות יותר וכך הוספת סוכר שומרת על קצף יציב יותר.