왜 부서지기 쉬운 지 궁금해? 아니면 Candy Floss가 어떻게 작동하는지 알고 싶습니까? 그런 다음 중요하지만 상당히 복잡한 개념 인“유리 전이 온도”를 발견 할 수 있습니다.
당신의 마음을 감싸는 것은 까다로운 개념 일 수 있습니다. 유리 전이 온도는 재료가 단단하고 유리가 많은 물질에서 점성이지만 유연한 제품으로 전이 될 때를 설명합니다. 다시 말해, 이전에 바삭 바삭한 땅콩 부서지기 쉬운 이유를 설명 할 수있어 더 나은 사탕 제조업체가되도록 도와줍니다.
유리는 단단해 보이는 액체입니다
우리 대부분은 가스, 액체 및 고체의 세 가지 기본 물질 상태에 익숙합니다. 당신은 아마 그것을 알고있을 것입니다 :냉동 얼음은 solid 입니다 , 실내 온도는 액체 입니다 증발 된 물은 가스 입니다 .
이 세 단계를 서로 차별화시키는 것은 재료 내의 원자 및/또는 분자가 얼마나 자유롭게 움직일 수 있는지입니다.
- solid , 그들은 결정질 로 단단히 구성됩니다 구조. 그들은 거의 제자리에 붙어 있습니다.
- 액체 , 그들은 주위를 움직일 수 있습니다 그러나 함께 머물러 있습니다.
- 가스 , 분자는 물리적 경계에 의해 제한되지만 자유롭게 움직입니다 그 공간 내에서.
유리가 뭐야? 글쎄, 그것은이 세 가지 범주 중 하나에 깔끔하게 떨어지지 않습니다. 유리 재료는 단단한 것처럼 보입니다. 그들은 모양을 잡고 갈라지고 흐르지 않습니다. 그러나 원자 규모에서는 액체처럼 보입니다! 즉, 원자는 결정 형식으로 구성되지 않습니다. 대신, 그들은 액체처럼 더 무작위로 조직됩니다. 우리는 이것을 비정질 구조라고 부릅니다.
단단한 사탕은 음식의 일반적인 유리입니다
음식에 유리의 좋은 예는 단단한 사탕입니다. 이 유형의 사탕은 매우 단단하고 부서지기 쉬지만 내부에 비정질 구조가 있습니다. 결정이 포함되어 있지 않습니다. 벌집은 또한 단단한 사탕의 예입니다.
또 다른 예는 솜사탕입니다. 솜사탕은 입안에서 녹아 단단하고 부서지기 쉬운 것이 아닙니다. 그러나 그것은 솜사탕을 구성하는 실이 매우 얇기 때문입니다. 모든 스레드는 유리입니다.
점성에서 경질로의 전이
액체가 고체로 변하기 위해서, 그 액체의 분자는 조직화 된 결정 구조로 단단히 조직 할 수 있어야한다. 그러나 액체가 매우 점성이라면 분자가 이런 식으로 스스로를 조직하기 어려울 수 있습니다. 대신, 분자는 실제로 조직화 된 구조를 형성 할 수 없으며 제자리에 고정되어 있습니다. 이런 일이 발생하면 재료가 유리로 변합니다. 점성 액체에서 유리로 의이 전이는 유리 전이 입니다. .
액체의 점도는 그것이 흐르는 방식을 설명합니다. 물은 점도가 낮은 액체이며 아주 쉽게 흐릅니다. 꿀은 점도가 높고 두껍고 분명히 다르게 흐릅니다. 고도로 농축 된 설탕 시럽은 훨씬 점성입니다.
는 온도
에 따라 다릅니다무언가가 가스, 액체 또는 고체인지 여부는 다른 요인들 중에서도 온도에 달려 있습니다. (사탕을 만들 때 온도를 측정하는 것이 매우 중요한 이유 중 하나입니다.) 구성 요소가 위상을 변경하는 온도를 위상 전이 온도라고합니다. 예를 들어, 용융점에서 재료는 고체에서 액체로 변합니다. 끓는점에서 액체는 가스로 전이됩니다.
유리에서 점성 액체로의 전이는 공식적인 위상 전이가 아닙니다. 유리 전이 온도는 조금 다르게 작동합니다. 그럼에도 불구하고, 그것은 또한 온도에 의존하며 비슷한 원칙에 의해 지배됩니다.
제품이 유리 전이 온도 이상으로 유지되면 점성 액체입니다. 유리 전이 온도 아래로 고정되면 유리입니다.
이름이 다른 생각으로 생각하게 할 수도 있지만 유리 전이 온도는 하나의 특정 온도가 아닙니다. 일반적으로 유리 전이는 다양한 온도에서 발생합니다. 예를 들어, 40-45 ° C (104-133 ° F)에서 발생할 수 있습니다.
또한, 그것이 어떻게 그리고 그것이 발생하는지는 제품을 얼마나 빨리 식히는 지에 따라 다릅니다. 많은 음식은 유리를 빨리 식히면 유리 만 형성합니다. 그렇지 않은 경우, 분자는 유리를 따라갈 기회를주지 않고 스스로를 다르게 조직 할 수 있습니다.
마지막으로, 그것은 우리가 아래에서 논의 할 제품의 구성에 크게 의존합니다.
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예 :땅콩 취성
땅콩 취성은 설탕 시럽을 고온으로 요리 한 다음 다시 냉각하여 만들어집니다. 뜨겁지 만 혼합물은 액체입니다. 당신은 냄비에서, 트레이에 쉽게 부을 수 있습니다. 그러나 식히면 점성이 더 높아집니다. 어느 시점에서는 단단 해지고 유리 전환을 통과했습니다. 따뜻한 땅콩 취성을 구부릴 수있는 반면, 부서지기 쉬운 냉각은 단순히 스냅됩니다.
다소 수분이 차이를 만듭니다
유리 전이 온도의 개념을 파악하기가 매우 어렵게 만드는 것은 제품의 정확한 구성에 매우 의존한다는 사실입니다. 음식의 경우 특히 물의 양이 중요한 역할을합니다.
설명하기 위해, 우리는 사탕 과학의 세계에 더 깊이 뛰어들 것입니다.
사탕을 만들려면 일반적으로 설탕과 물을 끓여서 시작합니다. 이 설탕 용액을 특정 온도로 끓입니다. 그 온도는 여전히 시럽에 남아있는 물의 양을 측정 한 것입니다. 온도가 높을수록 해당 용액의 물량이 낮습니다. (우리는 이것의 과학에 대해 더 자세하게 논의합니다 .)
시럽에 남은 물의 양은 시럽의 점도에 큰 영향을 미칩니다. 물이 덜 남을수록 점성이 높을수록 두껍고 시럽이됩니다.
특히 매우 점성 액체는 유리를 형성하는 경향이 있음을 상기하십시오. 그러한 액체의 분자가 주위를 돌아 다니며 잘 정리 된 결정질 구조를 형성하는 것이 더 어렵다. 따라서 요리 된 시럽의 온도가 높을수록 유리를 형성 할 수있을 가능성이 높습니다.
사탕에 여전히 수분이 많이 있으면 사탕의 유리 전이 온도가 실온보다 훨씬 낮습니다. 사탕이 식더라도 유리 전이 온도가 너무 낮기 때문에 유리가 형성되지 않습니다.
사탕의 수분 함량이 낮을수록 유리 전이 온도가 높아집니다. 따라서 냉각 할 때 사탕이 유리 전환을 통과 할 가능성이 높아집니다. 딱딱한 사탕을 만들려면 일반적으로 유리를 만들기 위해 설탕 시럽을 최소 132 ° C (270 ° F) 이상의 온도로 끓여야합니다. 정확한 온도는 사탕의 구성에 달려 있습니다.
일반적으로 수분 함량과 유리 전이 온도의 관계는 다음과 같습니다.
수분 함량이 낮을수록 유리 전이 온도가 높아집니다.
뜨거운 습한 날에 캔디를 만드는 것이 어려운 이유
>사탕 요리법은 종종 뜨거운 습한 날에 시도해서는 안된다고 말합니다. 그렇게하는 이유 중 하나는 유리 전이 온도와 관련이 있습니다.
딱딱한 사탕이 유리가되기 위해서는 다음과 같습니다.
- 빨리 식히십시오
- 수분 함량이 낮습니다.
사탕의 유리 전이 온도가 27 ° C (80 ° F) 인 경우 더운 날이 더워지면 사탕이 유리 전이 온도 아래로 떨어질 정도로 충분히 식히는 것이 불가능할 수 있습니다. 제품이 아래에있을 때만 유리 전이 온도는 유리로 변할 것입니다!
높은 습도도 도움이되지 않습니다. 뜨거운 습한 날에 공기에는 많은 수분이 포함되어 있습니다. 반면에 단단한 사탕에는 수분이 거의 없습니다. 사탕을 습한 환경에 넣음으로써 공기의 수분 중 일부는 사탕으로 끌려 갈 것입니다. 결과적으로, 유리 전이 온도가 떨어집니다. 유리 전이 온도가 저장 온도 아래로 떨어지면 사탕은 더 이상 단단하고 부서지기 쉬워집니다. 대신, 그것은 고무가 많고 약간 유연합니다.
이것이 바로 이러한 유형의 사탕을 밀폐 용기에 항상 보관 해야하는 이유이기도합니다. 습지가 아닌 날에도 공기에는 사탕보다 더 많은 수분이 포함되어 있으며 수분은 천천히 사탕으로 이동할 것입니다. 결과적으로, 이전에 단단하고 부서지기 쉬운 사탕은 시간이 지남에 따라 부드럽습니다!
또한 솜사탕이 입에서 거의 순간적으로 녹는 이유이기도합니다. 솜사탕은 많은 얇은 유리 가닥으로 만들어졌습니다. 일단 타액을 만지면 수분 함량이 빠르게 증가하여 유리를 설탕 용액으로 돌립니다!
참조
Tu Eindhoven, 유리 단계 :물리 미스터리, 링크
톰 남편, 사탕 제조의 달콤한 과학, 2014 년 10 월, 링크
