カルメ焼きは、中学2年生の理科で初めて登場することが多い、ちょっと特別な実験です。
理科室に広がる甘い香りと、ぷっくり膨らむ不思議な現象は、初めて体験する生徒たちをぐっと引きつけます。
授業の最初の時間に行うアイスブレイクとしても最適で、準備する材料も身近なものばかり。失敗を恐れず、みんなで一緒に楽しみながら、科学の面白さを体感できるんです。
今回はそんなカルメ焼きの手順について解説します！ぜひ参考にしながらチャレンジしてみてください！
実験準備
- ザラメ糖or上白糖（お玉の大きさにもよるが、1班あたり50g程度）
- 重曹25g（10班）→あらかじめ卵白と混ぜておきます。以下、この混ぜたものを重曹卵と呼ぶ。
- 卵白 大さじ1（10班）→あらかじめ重曹と混ぜておきます。
- ガスコンロ（ガスバーナー）
- 三脚（おたまを乗せる用）
- 乾いた雑巾（熱したカルメ焼きを冷ますのに利用）
- キッチンペーパー（完成したカルメ焼きを取り出すのに利用）
- デジタル温度計（温度計）
- おたま（カルメ焼き用が望ましいが、市販のものでも可。耐熱温度にだけ注意）
- 軍手（やけど防止）
- かき混ぜ棒（割り箸など）
- コップ（重曹卵を作製する用）
実験の手順
実験の片付け
- 作成したカルメ焼きはそのまま燃えるゴミで処理します。（学校ごとで危機管理のウェイトは違いますが、私はアレルギーだけ注意して、完成した班には食べてもいいよと許可しています。）
- 利用したお玉、デジタル温度計（先端だけ）、かき混ぜ棒は熱湯につけておくと、後程こびりついたカルメ焼きを取りやすくなります。
- 液状化していた砂糖水をお玉からこぼしてしまう生徒もいると思います。これを放置しておくと後々非常に厄介ですので、必ずその日のうちにお湯をしみこませた雑巾などで掃除を完了することをお勧めします。
実験の解説
ザラメ糖の加熱と温度変化
ザラメ糖（主成分：ショ糖）を加熱すると、水が蒸発し、温度が上昇していきます。100℃を超えると水飴状になり、さらに加熱を続けると、温度によって異なる状態変化が起きます。
今回の実験では、約125℃まで加熱することで、カルメ焼きに適した状態にします。
重曹の役割
実験の鍵となるのが「重曹」です。重曹の正式名称は「炭酸水素ナトリウム」です。これを加熱すると熱分解が起こり、以下の化学反応式で示されるように、二酸化炭素が発生します。
2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2
膨らむ仕組み
125℃で加熱したザラメ糖を100℃に冷ました後、この重曹を加えます。重曹が加熱された熱いザラメ糖に触れることで熱分解が起こり、大量の二酸化炭素ガスが発生します。
このガスが水飴状のザラメ糖の中に閉じ込められ、気泡となり、全体を大きく膨らませるのです。これがカルメ焼きの独特の軽くてサクサクとした食感の理由です。
まとめ
この実験を通して、物質が熱によって化学変化を起こすこと、特に重曹が熱分解によって二酸化炭素を発生させることを、視覚的・体感的に理解することができます。
また、温度やタイミングが実験結果に大きく影響することを学び、科学的なプロセスを体験することができます。
生徒の反応
成功すれば目に見えて変化を確認できるので、生徒の反応はだいぶいい実験です。
ただし、かき混ぜ棒を引き抜くタイミングがなかなか分かりづらいのと、思っている以上にかき混ぜるのが遅い生徒もいるので、そこが失敗の原因となることが多いです。
失敗をするとやり直したがる生徒が多くいますが、おたまについている焦げた砂糖を熱湯で取り拭いてからでないとできなため、できても2回が限界だと思います。
熱分解を伝えたい実験ではあるのですが、操作ポイントが多いために何を確認する実験かという部分がなかなか伝わりづらい実験でもあります。
そこは焦らずに、講義の方を進めてから、改めてふり返ってみるといいかと思います。
所要時間
教員が見本でやって10分程度、生徒は早いところで10分、遅いところだと25分くらいかかるところもあります。
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