居家科學專案：自己種植冰糖

歡迎來到《大眾科學》的居家科學實驗系列。我們將在工作日中午發布新的實驗項目，這些項目所需的材料都可以在超市買到。請在社群媒體上使用#popsciprojects標籤分享您的實驗成果。

任何一位廚師都會認同，烹飪本質上是一門應用科學，除非你是一位在家工作的科學家，否則你的廚房就是你最接近實驗室的地方。遵循食譜本質上就等於進行一項實驗，而最棒的是，你還能品嚐到美味的成果。這個項目也不例外。

製作冰糖很簡單——只需要糖、水和耐心。但如果配比不對，你就只能一直等到天荒地老才能看到晶體形成。那可就太可惜了。

統計數據

時間：準備工作需 30-40 分鐘，之後需等待長達兩週。

難度：簡單

1. 將水燒開。毋庸置疑，這一步驟應由成人操作，以免燙傷。一旦出現第一個氣泡，就將火調至小火。

2. 慢慢倒入糖，直到形成過飽和溶液。邊倒邊攪拌，直到所有糖晶完全溶解。最後，你會感覺到吸入蒸氣中的糖分——繼續攪拌。過飽和溶液可不是浪得虛名。

3. 讓溶液冷卻至室溫。您可以將其留在鍋中，也可以直接倒入玻璃罐中。將其倒入罐中會加快冷卻過程。

4. （可選）添加色素和香料。如果您想為冰糖增添顏色，可以在溶液中滴入幾滴食用色素並攪拌。色素的用量取決於您想要的顏色鮮豔程度。此時也可以添加香料。同樣，香料的用量取決於您想要的味道濃鬱程度。

5. 將筷子弄濕。將筷子分開，放入一杯水中。浸入的深度取決於玻璃罐的大小和溶液的用量。對於 12 盎司的玻璃罐，將筷子浸入水中至其長度的三分之一即可。然後，取出筷子。

6. 將筷子濕潤的一端沾上糖。在盤子裡倒些糖，把筷子在糖裡滾動。確保筷子盡可能沾上糖粒。

7. 讓筷子晾乾幾分鐘。如果可以的話，把它們放在某個東西上面，讓沾有糖的一端懸空。

8. 準備玻璃罐。如果還沒準備，請將食用色素和香精倒入玻璃罐中，然後倒入糖水。確保每個罐子裡的糖水足以完全浸沒筷子沾有糖的末端。你不需要蓋子，但如果需要，可以擰緊罐蓋，縮小開口。

9. 將一根筷子放入每個玻璃罐中。筷子沾糖的一端要完全浸入糖中。用手指捏住筷子乾淨的一端，確保筷子不要接觸罐底或罐壁。如果接觸到罐底或罐壁，糖晶就會在木頭和玻璃之間形成，之後想把糖取出就很難了。用衣夾固定筷子。第二個罐子也重複這個步驟。

注意：這就是為什麼罐子開口的大小很重要。如果開口太大，衣夾會掉進溶液裡，筷子也會靠在罐子壁上。這肯定不行。如果找不到夠大的衣夾，可以用兩個。我們甚至試過用一條線綁住筷子，拉緊線頭，用橡皮筋固定兩端。不過，要保持平衡有點難，因為筷子會傾向於線的一側，但應急的時候這個方法也行。

10. 用廚房紙巾蓋住罐子。這樣做是為了防止有異物掉進罐子裡，在糖上凝固成化石。將紙巾對折，用剪刀在中間剪一個小口，以便插入筷子。

11. 耐心等待。冰糖的生長是一個緩慢的過程。第二天你就能看到一些晶體，但它們會在兩週後達到生長高峰。

12. 取出你的糖果。當你對冰糖的大小滿意後，就可以把它取出來了。用湯匙敲碎頂部的糖層，然後用筷子輕輕撥動，把冰糖取出來。如果筷子上黏著一些晶體，大人可以用刀小心地把它鑿下來。

水溶解糖的能力會隨溫度變化。這就是為什麼如果你把兩包糖倒入一杯熱茶中，糖晶體幾乎會立即溶解。但如果你把它倒入一杯冰茶中，一些糖晶體就會沉到杯底。

在室溫下，水只能溶解你倒入其中的糖的大約 67%——該特定溫度下的特定飽和度是熱力學平衡。

「當濃度低於 67% 時，添加到溶液中的任何晶體都會溶解，試圖達到熱力學平衡，」威斯康辛大學麥迪遜分校食品科學系食品工程教授 Richard W. Hartel 解釋。

室溫下，糖濃度高於此值的水會形成過飽和溶液。我們需要這種高濃度的溶液來培養晶體。但是，為了讓這麼少的水溶解這麼多的糖（2.5 杯！），我們需要先把水煮沸。

當溶液冷卻至室溫時，其糖濃度將與沸騰時相同，約為75%。此時，溶液中的糖分子會試圖透過將濃度降低至67%來達到平衡。它們透過恢復到初始狀態來實現這一點。

「液態的糖分子在運動時能量很高。但當它們被限制在晶格中時，能量就很低了，」哈特爾說。

筷子上的糖會讓晶體更容易在筷子周圍生長，但（如你將要看到的）晶體也會在玻璃罐的壁上形成，甚至在溶液的表面上形成。

大約兩週後，當糖濃度達到67%時，晶體就會停止生長，你的冰糖也會達到最大尺寸。像挖掘古代寶藏一樣敲碎這些晶體，盡情享用吧。