Hóa học đằng sau bột nặn Play-Doh

Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu lý do tại sao bột nặn Play-Doh hoạt động theo cách mà nó hoạt động. Bạn cũng sẽ tìm hiểu một chút về lịch sử của nó và xem xét các thành phần hóa học quan trọng giúp vật liệu này được trẻ em sử dụng trong hơn 65 năm qua.

Đôi nét

Theo wikipedia thì Play-Doh là một hợp chất mô hình được trẻ nhỏ sử dụng cho các dự án nghệ thuật và thủ công tại nhà. Sản phẩm lần đầu tiên được sản xuất tại Cincinnati, Ohio, Hoa Kỳ, như một chất tẩy rửa giấy dán tường vào những năm 1930.

Play-Doh sau đó được làm lại và tiếp thị cho các trường học ở Cincinnati vào giữa những năm 1950. Play-Doh đã được giới thiệu tại một hội nghị giáo dục vào năm 1956 và các cửa hàng bách hóa nổi tiếng đã mở tài khoản bán lẻ.

Kể từ khi ra mắt trên thị trường đồ chơi vào giữa những năm 1950, Play-Doh đã tạo ra một lượng đáng kể các mặt hàng phụ trợ như Fun Factory.

Câu chuyện

Tất cả bắt đầu với chất làm sạch giấy dán tường. Một giáo viên mầm non đã nói với anh rể của cô rằng đất nặn trong lớp học của cô quá khó để trẻ em sử dụng. 

Năm 1955, ông gửi cho bà một mẫu chất tẩy rửa giấy dán tường của công ty ông – một chất bột nhão mà người ta lăn lên lăn xuống tường để loại bỏ muội than. 

Nó không độc hại và dễ nhào nặn, và nó đã gây được tiếng vang ngay trong lớp học. Trong vòng một năm, chất làm sạch giấy dán tường đã trở thành hợp chất mô hình Play-Doh. Nó chính thức được tung ra thị trường vào năm 1956.

Những gói Play-Doh đầu tiên là những lon các-tông chứa đầy một pound rưỡi bột màu trắng. Các gói bột màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương có ba lon xuất hiện vào năm 1957, và bột màu trắng xuất hiện một năm sau đó.

dat nan play doh 8 mau a79231 15012016115912 min min edited
Các loại màu bột nặn. Ảnh: Internet

Chín trăm triệu bảng Anh – hoặc 2 tỷ lon – hợp chất Play-Doh đã được sản xuất trong 50 năm qua. Các nhà máy sản xuất khoảng 95 triệu lon hợp chất này mỗi năm. Hơn 6.000 cửa hàng ở Hoa Kỳ kinh doanh hợp chất này và nó được bán ở 75 quốc gia.

Bột nặn (Play-Doh) là gì?

Một hỗn hợp đơn giản của nước, muối và bột đóng vai trò là cơ sở để tạo ra một vật liệu làm mô hình mềm dẻo phổ biến với trẻ em từ giữa những năm 1950 khi một hỗn hợp tương tự được bán trên thị trường dưới tên thương hiệu
“Play-Doh.”

Ban đầu nó được tạo ra như một chất làm sạch giấy dán tường! Bột trét đầy màu sắc, không độc hại, dẻo này tiếp tục là một món đồ chơi nổi tiếng vẫn được sử dụng trong gia đình và trường học ngày nay.

Theo bằng sáng chế năm 2004 (US Patent 6.713.624) được cấp bởi Hasbro, công ty hiện đang sản xuất phiên bản bán lẻ của Play-Doh, sản phẩm bao gồm “nước, chất kết dính dựa trên tinh bột, chất ức chế sự phân hủy ngược, muối, chất bôi trơn, chất làm cứng, hương thơm và màu sắc.

Phụ gia dầu mỏ mang lại cho hợp chất một cảm giác mượt mà và hàn the (borax) ngăn ngừa nấm mốc phát triển. Những thành phần bổ sung này làm cho phiên bản bán lẻ khác với bột mà người ta chỉ trộn lượng bột mì, muối và nước.

Bột nặn tự làm hiếm khi có chất lượng cao như bột nặn khi so sánh với hàng bán lẻ thương hiệu. Trẻ em thường thích trải nghiệm xúc giác khi tạo ra các hình dạng và mô hình từ bột nặn. Bọn trẻ thích cắt nó, nặn nó, cuộn nó và chơi với nó.

Bột nặn chất lượng cao có thể được sử dụng chơi miễn phí trong các trung tâm cảm giác, hoặc như một công cụ để hình thành các chữ cái, con số, hình dạng, hoặc thậm chí là mô hình động vật, hình thành đất, và xây dựng cấu trúc.

Thành phần

Bột nặn này thực chất là một chất kết dính dựa trên tinh bột trộn với nước, muối, chất bôi trơn và chất bảo quản.

Cụ thể hơn, nó chứa:

  • Nước
  • Chất kết dính dựa trên tinh bột
  • Chất ức chế thoái hóa ngược
  • Muối
  • Chất bôi trơn
  • Chất hoạt động bề mặt
  • Chất bảo quản
  • Chất làm cứng
  • Chất giữ ẩm
  • Hương thơm
  • Màu sắc

Mỗi thành phần này đều có ảnh hưởng đến kết cấu, hương thơm và vẻ ngoài của hợp chất. 

Một trong những yếu tố chính góp phần tạo nên độ mềm và kết cấu của bột nặn Play-Doh là sự tương tác giữa hai thành phần chính của nó – chất kết dính dựa trên tinh bột và nước. 

Để hiểu cách hoạt động của bột, bạn phải biết một chút về tinh bột và điều gì sẽ xảy ra khi nó tiếp xúc với nước.

Chúng ta sẽ xem xét hóa học đằng sau tinh bột trong phần tiếp theo.

Hóa học đằng sau

Tinh bột

Tinh bột là polysaccharid, hoặc các chuỗi phân tử đường. Tinh bột bao gồm hai loại phân tử:

  • Amylose, mạch thẳng
  • Amylopectin, mạch nhánh
cau truc cua amylose va amylopectin
Cấu trúc hóa học của amylose và amylopectin. Ảnh: Internet

Trong hạt tinh bột, các sợi amylose và amylopectin tự sắp xếp thành hình sao xung quanh một điểm trung tâm được gọi là hilum.

Liên kết hydro giữa các sợi tạo ra hình dạng của hạt. Các hạt có nhiều kích cỡ, và các loại tinh bột khác nhau có tỷ lệ amylose và amylopectin khác nhau.

Nếu bạn thêm nước lạnh vào tinh bột, các hạt sẽ hấp thụ một ít, nhưng chúng vẫn không thay đổi nhiều. Nhưng nếu bạn thêm đúng lượng nước ấm, các hạt tinh bột sẽ nở ra, vỡ ra và giải phóng một số thành phần của chúng vào nước. 

Xem thêm bài viết hóa học đằng sau quá trình nấu cháo để hiểu rõ hơn.

Nói cách khác, chúng bị hồ hóa. Bạn có thể nhận được ảnh hưởng tương tự bằng cách trộn tinh bột với nước mát và đun nóng đến nhiệt độ hồ hóa. 

Hoặc, bạn có thể khuấy hỗn hợp một cách mạnh mẽ – hoạt động cơ học của việc khuấy sẽ giúp phá vỡ các hạt. 

image 2 min
Cấu trúc hạt tinh bột. Ảnh: Howstuffworks

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến độ đặc của hỗn hợp sền sệt này:

  • Các hạt tinh bột lớn dễ trương nở hơn các hạt nhỏ
  • Tinh bột càng chứa nhiều amylose, thì càng cần nhiều độ phồng để hồ hóa nó. Tinh bột có hàm lượng amylose cao cũng làm cho gel cứng hơn, chắc hơn vì nhiều amylose hơn có thể di chuyển ra khỏi hạt và vào nước.

Vì vậy, đó là manh mối đầu tiên về hóa học của hợp chất Play-Doh. Hợp chất cần phải chắc, nhưng dẻo. Tinh bột nó sử dụng cần phải có đủ amylose để tạo ra bột nhào cứng cáp và có thể nhào nặn được. 

Sự tương tác giữa tinh bột và nước cũng giải thích tại sao hợp chất Play-Doh bị khô và sần sùi nếu bạn để nó qua đêm hoặc chơi với nó trong thời gian dài. Khi nước bay hơi ra khỏi bột và bay vào không khí, nó sẽ để lại các thành phần tinh bột khô. Phần bột còn lại khô và bong tróc khi sờ vào.

Vì những lý do này, hợp chất Play-Doh chứa tinh bột mì, chứa khoảng 25% amylose và 75% amylopectin.

Chúng ta sẽ xem xét các thành phần khác ảnh hưởng như thế nào đến cách thức hoạt động của hợp chất Play-Doh trong phần tiếp theo.

Chất ức chế và chất hoạt động bề mặt

image min
Hiện tượng thoái hóa ngược. Ảnh: Howstuffworks

Amylose giúp làm cho hợp chất Play-Doh cứng cáp và gắn kết, nhưng nó có một nhược điểm. Khi hỗn hợp tinh bột và nước nguội đi, các sợi amylose còn lại trong nước sẽ liên kết với nhau. 

Điều này được gọi là thoái hóa ngược, hoặc lùi lại. Sự thoái hóa ngược có thể làm cho bột nhào cứng lại vĩnh viễn.

Vì lý do này, hợp chất Play-Doh bao gồm một chất ức chế thoái hóa ngược – một chất giữ cho các sợi amylose không dính vào nhau. 

Play-Doh bao gồm amylopectin hoặc tinh bột dạng sáp để hoạt động như một chất ức chế sự thoái hóa ngược. Tuy nhiên, amylopectin bổ sung có thể khiến hợp chất Play-Doh trở thành hỗn hợp dính hơn là gel mịn. 

Vì lý do này, Play-Doh bao gồm các thành phần để cải thiện kết cấu và độ đặc của nó – chất bôi trơn, như dầu khoáng hoặc dầu thực vật và chất hoạt động bề mặt .

Bạn có thể tìm thấy chất hoạt động bề mặt – còn được gọi là chất hoạt động bề mặt – trong các sản phẩm tẩy rửa trong nhà của bạn. 

Chất hoạt động bề mặt là các phân tử được sản xuất nhân tạo có công việc là làm lơ lửng các chất trong nước. Chúng có thể làm được điều này vì cấu trúc phân tử độc đáo của chúng. 

Một đầu của phân tử chất hoạt động bề mặt là chất ưa nước – nó thích nước. Đầu kia là chất béo – nó thích chất béo . Phần cuối ưa béo cũng được gọi là kỵ nước.

image 3 min
Cấu trúc chất hoạt động bề mặt. Ảnh: Howstuffworks

Nếu bạn thêm dung dịch chất hoạt động bề mặt và nước vào chất béo, các phần cuối ưa béo của các phân tử chất hoạt động bề mặt sẽ liên kết với các phân tử chất béo. 

Phần cuối ưa nước của các phân tử sẽ liên kết với các phân tử nước gần đó. Bằng cách này, chất béo sẽ lơ lửng trong nước. (Với các tỷ lệ khác nhau, nước cũng có thể bị lơ lửng trong chất béo). 

Trong hợp chất Play-Doh, các chất hoạt động bề mặt, chẳng hạn như polyetylen glycol este, liên kết với các phân tử của chất bôi trơn và đình chỉ chúng trong dung dịch tinh bột và nước. Điều này làm giảm độ dính của hợp chất.

Vì vậy, với sự kết hợp của các thành phần – tinh bột, nước, chất ức chế thoái hóa ngược, chất hoạt động bề mặt và chất bôi trơn – bạn sẽ có được một hợp chất dẻo, mịn thay vì dính. 

Muối

Muối trong bột nhào giúp tăng cường liên kết gluten bằng cách ảnh hưởng đến các tương tác tĩnh điện.

Gluten là một hỗn hợp phức tạp của hàng trăm loại protein có liên quan nhưng riêng biệt, chủ yếu là gliadin và glutenin.

Các protein gluten đẩy nhau một cách tự nhiên, nhưng các ion clorua trong muối sẽ giúp chúng vượt qua lực đẩy đó và kết dính cùng nhau. Điều này dẫn đến bột ít dính hoặc dính.

Muối cũng đóng một vai trò có lợi trong việc ngăn ngừa hoặc giảm sự phát triển của nấm mốc, do đó hoạt động như một chất bảo quản.

Muối bổ sung một số đặc tính chống vi khuẩn ngăn ngừa nấm mốc phát triển và giảm số lượng phân tử nước tự do. Muối có thể là natri, kali hoặc canxi clorua.

Các chất khác

Phần còn lại của các thành phần Play-Doh sẽ tinh chỉnh bột và tạo cho nó màu sắc và mùi thơm. 

Chất làm cứng và chất giữ ẩm có thể làm cho hợp chất cứng hơn hoặc ẩm hơn nếu cần. Thêm một lượng nhỏ dầu vào bột nhào làm giảm độ đàn hồi của gluten bằng cách hạn chế phân tử dài hơn phát triển, nhưng nó cũng cải thiện các đặc tính giữ ẩm của bột nặn.

Chất bảo quản như canxi propionat, natribenzoat, paraben hoặc hàn the làm tăng thời hạn sử dụng.

Hương thơm bao gồm hương vani, và màu sắc như thuốc nhuộm FD&C Red số 40 thêm phần hoàn thiện cuối cùng. 

Tóm lại

Sản xuất bột nặn Play-Doh về cơ bản yêu cầu trộn tất cả các thành phần này với nhau và cho hỗn hợp vào các thùng có thể đậy kín.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé.

Tham khảo Howstuffworks, Wikipedia, Yeep, Jason WardC&EN.

Chia sẻ:

Đăng ký Bản tin
BÀI ĐĂNG MỚI

Đăng ký danh sách gửi thư của chúng tôi và nhận những nội dung thú vị và cập nhật vào hộp thư đến email của bạn.

Cảm ơn bạn đã đăng ký.

Đã xảy ra lỗi.

 
HHLCS

Tôi là người đam mê Hóa học và muốn chia sẻ những kiến thức này cho những người cùng sở thích, đam mê. Tôi chủ yếu xuất bản về các chủ đề liên quan đến hóa học trong cuộc sống hằng ngày.