كيمياء السلاش

ممّ يتكوّن السلاش؟

يُعدّ السلاش Slush من أكثر المشروبات الباردة انتشاراً في فصل الصيف، ولعلّ طبيعته الثلجية هي أكثر ما يجذبنا إليه. يُعرّف السلاش بأنه شراب يحوي بلّورات ثلجية. يلعب السكر دوراً في تخفيض درجة حرارة تجمّد الشراب.

تعتمد آلات تحضير السلاش التقليدية على مبدأ التجميد التجزيئي، حيث يتم مزج الماء والسكر مع بقيّة المكوّنات، ومن ثم يُبرّد المزيج إلى ما دون درجة تجمّد الماء مع التحريك المستمر كي لا يتجمّد كامل الشراب. هناك نوعين من هذه الآلات التقليدية، النوع الأول مخصّص للمشروبات الغازية، أما النوع الثاني الظاهر في الصورة المجاورة فهو أبسط وأكثر انتشاراً في الأسواق ويتكوّن من مبرّد وخلاط للشراب.

يمكننا أيضاً تحضير السلاش بتطبيق مبدأ التبريد الفائق، وسنتحدّث عن ذلك في الفقرة الأخيرة.

التجميد التجزيئي:

■ عند استعمال الآلات التقليدية، لماذا يكون السلاش أكثر حلاوة عند بداية شربه؟

قد نظنّ أن السبب هو اعتيادنا على الحلاوة فلا نعود نشعر بها مع مرور الوقت، ولكن تثبت القياسات أن حلاوة الشراب غير المتجمّد في السلاش تكون أعلى من حلاوة الشراب قبل وضعه في الآلة. عند الانتهاء من كوب السلاش، سيتبقّى بعض الثلج وفيه آثار من الشراب، ما سبب ذلك؟

يعود السبب إلى اختلاف درجات حرارة تجمّد مكوّنات الشراب، فعند انخفاض درجة الحرارة سيبدأ الماء بالتجمّد (أي ستبدأ البلورات الثلجية بالتشكّل). تدريجيا،ً ستلتحم البلورات الثلجية مع بعضها لتشكيل بلورات أكبر، ولن تدخل جزيئات الشراب في بنية البلورات الثلجية المتشكلة (ممّا يؤدي إلى ابتعاد جزيئات الشراب).

أمّا بالنسبة للسلاش المحضّر بطريقة التبريد الفائق، يعتمد المذاق على درجة الحرارة التي يصلها الشراب قبيل تعرّضه للتحريك.

■ من تطبيقات التجميد التجزيئي:

– إزالة الأملاح من مياه البحر:

لنبسّط الأمور، عندما نسخّن ماءً مالحاً إلى درجة الغليان، سنحصل على بخار ماء خالٍ من الأملاح (في حال لم تتعلّق أي من الأملاح مع البخار الصاعد) حيث يتغيّر طور الماء من سائل إلى غاز.

أمّا في حالة التبريد، فسنحصل على بلّورات ثلجية قد يتعلّق بها بعض الأملاح، حيث يتغيّر طور الماء من سائل إلى صلب.

– زيادة تركيز العصائر:

استُعمل التجميد التجزيئي في المناطق الباردة، منذ القدم، كأحد طرق حفظ العصائر.

تمتاز طريقة التجميد التجزيئي بأنها لا تضرّ مكوّنات العصير (فمثلاً، ستتطاير بعض المركّبات عند استعمال طريقة التبخير، وقد يفقد العصير بعض مركّباته إذا خضع لعمليّة الفلترة).

بوظة الثلج:

تتكوّن بوظة الثلج Ice Pop من نفس مكوّنات السلاش على أن يتمّ تجميدها بالكامل. ونظراً لبساطتها، يحاول البعض تحضيرها في المنزل، ولكن ماذا يحدث؟

سنحصل على كتلة متجمّدة يمتاز سطحها بحلاوة مرتفعة على عكس داخلها، وذلك كحالة ارتفاع حلاوة الشراب الغير متجمّد في السلاش.

السؤال الذي يطرح نفسه: لماذا لا تحدث هذه المشكلة في حالة بوظة الثلج التجارية؟

أمّا الجواب فهو ارتفاع سرعة التجميد التي يتعرّض لها الشراب عند تحويله إلى بوظة الثلج، ممّا لا يسمح بانفصال مكوّنات الشراب عن بعضها البعض أثناء تجمّدها.

التبريد الفائق:

التبريد الفائق Supercooling هو عملية الوصول بالمادة إلى أقلّ من درجة حرارة تجمّدها دون حدوث أي تصلّب، يحدث ذلك عند غياب أي نوى بلورية مع الأخذ بالاعتبار أنّ اهتزاز المادة يعيق من وصولها إلى مرحلة البرودة الفائقة.

على سبيل المثال، يمكن للماء أن يصل إلى ما دون أربعين درجة مئوية تحت الصفر دون أن يتجمّد. خضعت عبوة المياه، الظاهرة في الصورة المجاورة، إلى التبريد الفائق، وما أن تمّ رجّها حتى بدأت بلّورات الثلج بالتشكّل.

لا تختلف المشروبات كثيراً عن الماء، فبرغم وجود مواد منحلّة كثيرة فإنّ تبريد الشراب لما دون درجة التجمّد وبلا أي تحريك (مهما كان صغيراً) سيمكننا من الوصول إلى مرحلة البرودة الفائقة، وما أن يتعرّض الشراب لأي تحريك حتّى يبدأ السلاش بالتشكّل.

يهدف التحريك في طريقة التبريد الفائق إلى تشكيل البلورات، أمّا في آلات السلاش التقليدية (المعتمدة على مبدأ التجميد التجزيئي) فإنّ هدف التحريك هو الحفاظ على تجانس المواد ومنع تجمد كامل الشراب.

عملياً، نحتاج لأكثر من تجربة لتحقيق التبريد الفائق في البرّادات المنزلية. تكمن الصعوبة في عدّة عوامل أهمها اختلاف قدرة التبريد من براد لآخر فيصعب بذلك تقدير الزمن اللازم للتبريد وخاصة عند اختلاف نوع الشراب.

المصدر:

Freezing Desalination Process. (n.d.). Encyclopedia of Desalination and Water Resources. Retrieved September 18, 2015, from http://www.desware.net/Sample-Chapters/D04/D08-063.pdf

Philip R. Ashurst. (2005). Chemistry and Technology of Soft Drinks and Fruit Juices. Blackwell Publishing Ltd.

Popsicle Flavors. (n.d.). Science NetLinks. Retrieved September 18, 2015, from http://sciencenetlinks.com/science-news/science-updates/popsicle-flavors/

Supercool: Water doesn’t have to freeze until -48˚C. (November 28, 2011). Science Daily. Retrieved September 18, 2015, from http://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111123133123.htm