از شیر، پلاستیک بسازید




می‌دانستید می‌شود به‌راحتی از شیر پلاستیک ساخت و با آن کاردستی‌های زیبا و بادوامی درست کرد؟


دست به کار شوید!


۱

این وسایل را آماده کنید:

  • یک لیوان شیر
  • سرکه سفید
  • صافی
  • دستمال کاغذی حوله‌ای یا پارچه‌ی آبگیر
  • قالب برش شیرینی (اختیاری)
  • رنگ خوراکی (اختیاری)

۲

یک لیوان (حدود ۲۰۰ میلی‌لیتر) شیر را در اجاق مایکروویو یا روی اجاق گاز گرم کنید تا داغ شود، اما نجوشد.

۳

چهار قاشق غذاخوری سرکه به شیر داغ اضافه کنید و حدود یک دقیقه به هم بزنید. به توده‌های سفیدرنگی توجه کنید که بلافاصله از مایع جدا می‌شوند و کم‌کم مقدارشان بیشتر می‌شود. مایع به چه رنگی درمی‌آید؟

۴

بعد از اینکه ظرف کمی خنک شد محتویات آن را صاف کنید. ماده‌ی روی صافی را با قاشقی بردارید و خوب فشار دهید تا مایع اضافی خارج شود، بعد آن را لابه‌لای چند لایه دستمال بگذارید و خوب آبش را بگیرید تا ماده‌ای خمیری شکل به‌دست آید. این ماده نوعی پلاستیک طبیعی به‌نامِ پلاستیک کازئینی است.

۵

پلاستیک را ورز دهید و به هر شکلی که می‌خواهید درآورید. می‌توانید از قالب‌های برش شیرینی استفاده و به آن رنگ خوراکی یا اکلیل هم اضافه کنید.

نکته: برای شکل دادن به خمیر حدود یک ساعت وقت دارید، بعد از آن پلاستیک‌تان کم‌کم سخت می‌شود.

تذکر مهم: باقی‌مانده‌ی پلاستیک کازئینی را در سینک ظرفشویی نریزید، چون ممکن است باعث گرفتگی شود


نکته: حداقل ۴۸ ساعت طول می‌کشد تا چیزهایی که ساخته‌اید، به‌طور کامل خشک و سخت شوند. در این مدت آنها را روی تکه‌ای دستمال بگذارید تا روغنی که خارج می‌شود جایی را کثیف نکند. بعد از ۲۴ ساعت می‌توانید یک خلال دندان از بین اشیایی که ساخته‌اید عبور دهید تا سوراخی برای رد کردن نخ یا زنجیر ایجاد شود.

اگر شیر را داغ نکنید چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر مقدار شیر یا سرکه را بیشتر یا کمتر کنید، چطور؟

چه مواد اسیدی دیگری در خانه دارید؟ آیا آنها هم مثل سرکه عمل می‌کنند؟

چیزهایی که ساخته‌اید را بعد از خشک شدنِ کامل امتحان کنید. آیا به‌راحتی می‌شکنند؟ آیا آب آنها را خراب می‌کند؟



چطور اتفاق افتاد؟



توده‌ی سفیدرنگی که از مخلوط کردن شیر و سرکه به‌دست می‌آید را تا مدتی می‌توانید به هر شکلی در آورید، اما بعد از آن خاصیت شکل‌پذیری‌اش را از دست می‌دهد؛ همین ویژگی‌هاست که باعث می‌شود آن را نوعی پلاستیک به حساب آوریم. پلاستیک‌های مصنوعی که در صنایع پتروشیمی تولید می‌شوند هم این ویژگی را دارند: در شرایطی خاص (مانند دمای بالا) می‌توان آنها را قالب گرفت و به شکلهای مختلف درآورد.

خاصیت شکل‌پذیریِ پلاستیک‌ها از کجا می‌آید؟ همه چیز به مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌ی آنها برمی‌گردد. این مولکول‌ها از اتصال تعداد زیادی واحدهای سازنده‎‌ی مشابه یا متفاوت تشکیل شده‌اند و پلیمر نامیده می‌شوند. پلیمرها بسیار بزرگ‌اند و می‌توانند روی هم بلغزند یا به‌آسانی تغییر شکل بدهند. پلاستیک کازئینی که در این آزمایش ساختیم هم نوعی پلیمر طبیعی و از جنس پروتئین است. به واحدهای سازنده‌ای که پروتئین‌ها را می‌سازند، آمینواسید (یا اسید آمینه) می‌گوییم. برای درست کردن پلاستیک کازئینی از شیر و سرکه استفاده کردیم، پس می‌توانیم حدس بزنیم که این پروتئین در شیر وجود داشته است.

مولکول‌های پروتئینِ کازئین (یکی از اصلی‌ترین و فراوان‌ترین پروتئین‌های شیر) به‌صورت میسل‌هایی کروی تجمع می‌کنند که در آب معلق‌اند (تقریباً ۸۸ درصدِ شیر را آب تشکیل می‌دهد). این میسل‌ها را نمی‌توانیم با چشم ببینیم، اما به خاطر وجود همین میسل‌هاست که شیر را سفید و غیرِشفاف می‌بینیم. شکل زیر تصویری نمادین از این میسل‌ها را نشان می‌دهد.

تصویری نمادین از میسل‌ کازئین. کازئینِ کاپا (قرمز رنگ) روی سطح بیرونیِ میسل قرار می‌گیرد. گروه‌های کلسیم فسفات (دایره‌های سیاه‌) پیوند دهنده‌ی مولکول‌های کازئین‌اند. (منبع تصویر:Wikimedia Commons)

دو عامل باعث می‌شود که این میسل‌ها از هم نپاشند: اول وجود بارهای الکتریکیِ منفی روی سطح میسل (که مربوط به نوعی از مولکول‌ها به نام «کازئینِ کاپا» هستند) و دوم، وجود گروه‌های کلسیم فسفات (دایره‌های سیاه‌رنگ در شکل بالا) که مثل پُلی مولکول‌های کازئین را به هم پیوند می‌دهند تا در کنار هم بمانند و میسل از هم نپاشد.

اثر اضافه کردن اسید به میسل‌های کازئین در شیر (منبع تصویر:Think USA Dairy)

وقتی به شیر ِگرم، سرکه اضافه می‌کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟ سرکه ماده‌ای اسیدی است که pH شیر را پایین می‌آورد (درباره‌ی pH و اسیدها اینجا بخوانید). با اسیدی شدنِ شیر، دو اتفاق می‌افتد: مولکول‌های کازئین بار منفی‌شان را از دست می‌دهند (اسید آنها را خنثی می‌کند) و گروه‌های کلسیم فسفات هم از داخل میسل بیرون می‌آیند و در شیر پخش می‌شوند. این دو عامل باعث می‌شود که کازئین تواناییِ تشکیل میسل را از دست بدهد؛ در نتیجه مولکول‌های کازئین کنار هم جمع می‌شوند و به شکل توده‌هایی سفیدرنگ در می‌آیند (تصویر بالا را ببینید). گرم بودن شیر هم کمک می‌کند تا این اتفاقات سریع‌تر رخ بدهد. این همان پلاستیک کازئینی است که با ورز دادن و قالب‌گیری می‌شود آن را به شکل‌های مختلف درآورد.



جالب است بدانید…



پلاستیک کازئینی اولین بار در دهه‌ی ۱۹۰۰ میلادی و با استفاده از شیر گاو تولید شد و به مدت حدود پنجاه سال از آن برای ساختن وسایلی مثل دکمه، سگک‌ها و مهره‌های تزیینی و انواع زیورآلات دیگر، خودنویس، قاب پشتیِ آینه‌های دسته‌دار و مجموعه‌های لوکس شانه و برس استفاده می‌شد. البته در تولید پلاستیک به جای استیک اسید از آنزیمِ رنین (rennin) استفاده می‌شد؛ این پلاستیک به‌مدتی طولانی در «فرمالین» (محلول پنج درصدِ «فرمالدئید» در آب) غوطه‌ور می‌ماند تا سخت‌تر شود، بعد با ماشین‌کاری به قالب‌هایی به شکل صفحه، میله، لوله یا دیسک درمی‌آمد تا با سنباده زدن و تراشیدن اشیای مختلف از آنها ساخته شود. مجموعه‌داران زیادی در سراسر دنیا زیورآلات کازئینیِ قدیمی را جمع‌آوری می‌کنند.

دکمه‌های ساخته‌شده از گالالیت (پلاستیک تهیه‌شده از کازئین و فرمالدئید). نام تجاریِ گالالیت (Galalith) از کلمات یونانیِ gala (شیر) و lithos (سنگ) گرفته شده است. (منبع تصویر: flickr.com)

دکمه‌های ساخته‌شده با پلاستیک‌های کازئینی در برابر شستشو، خشکشویی و حتی (در زمان کوتاه) در برابر اتوی داغ هم مقاوم‌اند. این نوع پلاستیک‌های طبیعی برخلاف پلاستیک‌هایی که در صنایع پتروشیمی تولید می‌شود، با محیط زیست سازگارند و با گذشت زمان به‌خوبی تجزیه می‌شوند، زیرا از جنس پروتئین‌اند، اما به دلیل بالاتر بودن هزینه‌ی تولید نسبت به پلاستیک‌های پتروشیمی، در دهه‌های اخیر کمتر تولید می‌شوند. امروزه گالالیت به‌طور محدود تولید می‌شود و بیشتر برای ساختن دکمه به‌کار می‌رود.


0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگو شرکت کنید؟
نظری بدهید!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل(ایمیل شما محفوظ است) شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

2 × 4 =