<らくらく化学実験>

       コーンなに膨らむポップコーン

「実験テーマ」
ポップコーンを作る

「実験概要」
コーンの皮が破裂して粒内の水が急激に膨張する、水蒸気爆発が起こる。

「学習項目」
 @  水 A熱膨張 Bデンプンのα化


「画 像」
アルミホイルでふたをする
30粒でビーカーがいっぱいに!




「動 画」


「準備物」「操作手順」

 WEB非公開


解 説」

1.  ポップコーンは水蒸気爆発の結果

ポップコーンには、皮が丈夫な種類のトウモロコシ(爆裂種と呼ばれる)が材料として使われている。普通に焼いたりゆでたりして食べる種類とは違い、硬質デンプンを強度のある種皮が被った構造をしている。粒の内部の、胚の部分の両側に軟らかく水分を含む部分があり、10%を超える水分が含まれている。水は、加熱による熱運動により膨張しようとするが、硬く覆われたデンプン質に阻まれて、徐々に膨らむことができない。しかし、ついには限界まで達し、水蒸気爆発を起こし、ポップコーン状に膨らむわけである。1mL〕の水が、水蒸気になる場合の体積は、おおざっぱに次のように算出することが可能である。水の分子量は18g/mol〕であるから、1モルの水がそのまま理想気体として気体となり、22.4L〕の気体が100℃では体積が(273+100/273)倍に膨張し・・・

    1/18 ×22.4×(273+100/273)=1.7L

 わずか、1〔mL〕の水が1.7L〕にもなるのである。実験では、スプーン()20粒、8g〕であったので、粒の10%が水分であるとしても、200mL〕のビーカーいっぱいになるくらいの体積膨張は期待できることになる。(ビーカー内の空間も考慮したとしても) ちなみに、水が水蒸気に変わるときに起こす爆発を水蒸気爆発という。水蒸気爆発は、加熱した天ぷら油に水を注いだときにも起こるし、火山の噴火でも起こる。自然界で起こる水蒸気爆発の威力はすさまじく、福島県の磐梯山の水蒸気爆発(明治21年:1888)では、山の北半分が吹き飛んだといわれる。

2.  白い部分はデンプンの泡

ポップコーンの食べる部分、すなわち白くて軟らかい部分であるが、これは粒内部のデンプン部分が膨張して弾けたものである。加熱して中身が十分に熱くなって、アルファ化したデンプンが水蒸気を包み込んだまま一気に圧力が低下し、小さな泡になって固化したものである。白く見えるのは、気泡が細かく、光を乱反射するためである。ポップコーン作りと同様のお菓子で「ポン菓子」と呼ばれるものがある。ポン菓子つくりには、穀類膨張機と呼ばれる製造機械が使用されるが、外皮のそれほど丈夫ではない穀物でもポップコーンと同様な圧力変化を人工的に作り出すことができる。機械内部を十分加圧したところで、圧力バルブをハンマーで叩いて蓋を解放し、一気に減圧させると、サクサクと軽い食感の菓子になるのである。


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編集:山田暢司