תקציר הניסוי

התלמידים: שחף לביא , מיתר גמליאל, אופיר פיין, עדן כולני וספיר בלכר.
המורה המנחה: פנינה חכמון.
חט"ב "גוונים" , ראש העין.
המנהלת: ציפי בן מאיר.

הנושא : השפעת אבקת אפייה על גובה עוגת שוקולד – עבודת חקר בביולוגיה

מבוא :  הנושא שעליו אנחנו עושות את העבודה הוא אבקת האפייה וההשפעה שלה על גובה עוגת השוקולד. לפי מידע שקראנו בנושא הבנו שכאשר אבקת האפיה באה במגע עם נוזל היא פולטת פחמן דו חמצני שעושה את העוגה אוורירית וגבוהה .בחרנו בנושא זה מכיוון שהוא מעניין אותנו, ואנחנו אוהבות עוגות ואנחנו אופות אותן ביום יום והיינו רוצות לבדוק את הנושא ולחקור אותו לעומק.

שאלת החקר: כיצד תשפיע אבקת אפייה על גובה עוגת שוקולד?

השערה: אנו משערות שכאשר נוסיף אבקת אפיה העוגה תהיה גבוהה יותר וכאשר נפחית היא תהיה נמוכה במעט.

תיאור התהליך:  בניסוי זה הכנו כמות גדולה של בלילה לעוגת שוקולד, (שמרנו על יחסים שווים עם המתכון) שפכנו כמות שווה של בלילה מהקערה לתבנית קאפקייקס בעלת 6 שקעים שכולם באותו הגודל, ובכל שקע שפכנו אבקת אפייה במינונים שונים ובשקע אחד לא שפכנו כלל. לאחר שעשינו זאת אפינו את העוגות במשך 45 דקות כולן נאפו בזמן שווה ובטמפ' שווה . לבסוף , הוצאנו את העוגות מן התנור וציננו אותן במשך אותו הזמן. חתכנו את העוגות, טעמנו והשווינו אותן לפי גוביהן.

ממצאים: כל אחת מהתבניות תפחה בצורה שונה. התבניות בהן הייתה יותר אבקת אפיה תפחו יותר והתבניות בהן הייתה פחות אבקת אפיה תפחו מעט. התבנית בה לא הייתה אבקת אפיה לא תפחה כלל.

מסקנות: מסקנותינו מניסוי זה הן שאבקת האפייה אכן משפיעה על גובה עוגת השוקולד. כאשר מוסיפים כמות גדולה מידי של אבקת אפיה העוגה תופחת לגובה ואפילו גולשת מהתבנית שלה, וכאשר לא שמים אבקת אפייה כלל העוגה נשארת באותו הגובה.

דוח ניסוי

מטרה: כיצד תשפיע אבקת אפייה על גובה עוגת שוקולד?

השערה: אנו משערות שכאשר נוסיף אבקת אפיה העוגה תהיה גבוהה יותר וכאשר נפחית היא תהיה נמוכה במעט.

כלים וחומרים:
מתכון לעוגת שוקולד-
חומרים:
2 כוסות קמח
5 כפות קקאו
2 כפיות אבקת אפייה
150 גרם מרגרינה רכה
כוס וחצי סוכר
1 כפית תמצית וניל
3 ביצים
3/4 כוס חלב

כלים:
תבנית קאפקייקס בעלת 6 שקעים.
תבנית קטנה נוספת לשאר הבלילה.
כוס
כף, כפית, מטרף
מנפה
צלחת
קערה גדולה
מרית גומי- לקקן

מהלך הניסוי:



1- מחממים תנור לחום בינוני.
שמים בתוך תבנית הקאפקייקס ניירות אפיה.
משמנים תבנית נוספת לשאר הבלילה שנשארת לאחר ביצוע הניסוי.
מנפים יחד את הקמח והקקאו לתוך צלחת.

2- שמים בקערה נפרדת את המרגרינה והסוכר.
בוחשים היטב בעזרת כף עד שהתערובת אחידה.
מוסיפים וניל וביצים. בוחשים.

3- מוסיפים לקערה את התערובת המנופה וממשיכים לבחוש עד שהנוזלים משתלבים עם התערובת המנופה ויוצרים תערובת חלקה מגושים.

4- ממשיכים לבחוש עד שהתערובת נראית אחידה וחלקה ומעבירים את התערובת לתבניות הקאפקייקס בעזרת הלקקן.

5- מוסיפים כמויות שונות של אבקת אפיה לכל אחד מהשקעים: בלי אבקה בכלל, עם מעט אבקה, קצת יותר, כמות מדויקת, כמות גדולה, וכמות גדולה מאוד ומערבבים.

6- אופים במרכז התנור במשך כ-45 דקות או עד שכאשר נועצים קיסם עץ במרכז העוגה הוא והוא יוצא יבש.

7- מוציאים את התבניות בזהירות. מצננים מעט ומוציאים את העוגות מתבניות הקאפקייקס וניתן לראות את הבדלי הגובה המשמעותיים. 

בקרה וחזרה:
בקרה- באחת מהעוגות לא שמנו אבקת אפייה כלל, בכדי לראות האם אכן אבקת האפייה היא זו שגורמת לעוגת השוקולד לתפוח לגובה.

חזרה- ביצענו את הניסוי פעם נוספת והתוצאות היו זהות לחלוטין מכיוון שערכנו את הניסוי בצורה מדויקת לפי מידות מדויקות של אבקת האפייה והחומרים האחרים.


תוצאות:
כל אחת מהתבניות תפחה בצורה שונה. התבניות בהן הייתה יותר אבקת אפיה תפחו יותר והתבניות בהן הייתה פחות אבקת אפיה תפחו מעט. התבנית בה לא הייתה אבקת אפיה לא תפחה כלל.
ניתן לראות את הנתונים בטבלה ובגרף הבאים:



מסקנות:
מסקנותינו מניסוי זה הן שאבקת האפיה אכן משפיעה על גובה עוגת השוקולד. כאשר מוסיפים כמות גדולה מידי של אבקת אפיה העוגה תופחת לגובה ואפילו גולשת מהתבנית שלה, וכאשר לא שמים אבקת אפייה כלל העוגה נשארת באותו הגובה.

המלצות לעתיד:
היינו ממליצות להמשיך לחקור את הנושא של אבקת אפיה כי הוא אכן מסקרן. לחקור מה באבקת האפייה גורם לעוגה לתפוח לגובה? ועוד.

תכנון החקר

בעיה: כיצד תשפיע אבקת האפיה על גובה עוגת שוקולד?

השערה: אנחנו משערות שכאשר נוסיף אבקת אפייה העוגה תהיה גבוהה יותר מאשר עוגה חסרת אבקת אפייה.

תכנון שיטת המחקר- ניסוי

כלים וחומרים: אבקת אפייה,חומרים לעוגת שוקולד (לפי מתכון),תנור,כף וכלי מטבח נוספים,תבניות אפייה.

מהלך הניסוי:נכין כמות גדולה של בלילה לעוגת שוקולד, (נשמור על יחסים שווים עם המתכון) נשפוך כמות שווה של בלילה לתבניות באותו הגודל, ובכל תבנית נשפוך כמות שונה של אבקת אפייה, ובתבנית אחת לא נשים כלל אבקת אפייה (לשם בקרה). נאפה במשך זמן שווה, ובטמפרטורה שווה ונצנן את העוגות למשך אותו זמן. נחתוך את העוגות, נטעם, ונשווה לפי גובה העוגה.

הגורם המבודד: אבקת האפייה

הגורמים שעליהם נקפיד לשמור: טמפ' שווה, זמן אפייה שווה, מסה שווה של בלילה בכל תבנית, תבניות באותו הגודל.

בקרה: באחת התבניות נשים אבקת אפיה לפי המתכון המדוייק.

הדרך שבה אנחנו מתכוונות למדוד את התוצאות: טבלה לאיסוף תוצאות.

ב . רקע מדעי

אחד השלבים החשובים באפיה הוא הפיכת תערובת הרכיבים לבצק שייתן מאפה תפוח ובעל נפח. התפיחה מתרחשת בזכות היווצרות בועות וכיסי אוויר בבצק בעקבות ערבוב, ערבול, טריפה ולישה. כל כיסי האוויר נוצרים בשלב הכנת הבצק, ולא ניתן להוסיף עוד כאלה בהמשך עיבוד המאפה. מה שכן ניתן לעשות הוא להגדיל אותם על-ידי מילוי שלהם בגז: אדי מים, שנוצרים בזמן האפייה, או פחמן דו-חמצני, שנוצר בעקבות פעילות של שמרים, סודה לשתיה או אבקת אפיה.

אבקת אפייה היא כימיקל יבש שנעשה בו שימוש באפייה. התערובת באבקה זו מכילה מלחים שבהתמוססותם במים מתנהגים כבסיסים וכחומצות. אחד המרכיבים הוא בדרך כלל סודה לשתייה שממנה מתקבל בסיס לאחר ההתמוססות במים. מקורה של החומצה במלח אחר שנכלל על מרכיבי אבקת האפייה. בנוסף למלחים נמצא באבקת האפייה עמילן שתפקידו לספוג לחות ולשמור על המלחים יבשים. כאשר באה התערובת במגע עם מים, החומצה והבסיס מגיבים ויוצרים את גז הפחמן הדו-חמצני, אשר יוצר בועות בבצק ועוזר בהתפחתו.

רוב אבקות האפייה המודרניות מכילות שני מלחי חומצות, אחד שמגיב בטמפרטורת החדר, המתפיח את הבצק בזמן הכנתו, ושני המגיב בטמפרטורות גבוהות יותר וגורם להתפחה נוספת בזמן האפייה. מלחי החומצות הנפוצים המגיבים בטמפרטורת החדר כוללים קרם טרטר, סידן זרחתי וחומצה ציטרית. מלחי חומצות המגיבים בטמפרטורות גבוהות הם בדרך כלל מלחי אלומיניום שונים, כמו קלציום אלומיניום פוספט.

אבקת אפייה:
בסיס וחומצה ביחד מאוזנים
מופגלת במגע עם נוזלים בטמפרטורת החדר או בשלב האפייה.
להשתמש כשאין במתכון חומצה, או בנוסף סודה לשתיה וחומצה כשמעוניינים בחמצמצות או בתפיחה רבה יותר.
בדיקת טריות: בעבוע במים חמים.
אבקת האפייה והסודה לשתיה הם נתרן דו פחמני, חומרים מעט בסיסיים המשמשים להתפחה (הגדלת נפח) באפייה.
כאשר מוסיפים אותם למרכיב חומצי- נוזלי כמו חלב, חמאה, יוגורט או דובשות, נוצרות בועות גז פחמן דו חמצני הוא CO2 אשר מנפח את העיסה.

NaHCO3 + H+ >>> Na + H20 + CO2 אבקת אפייה מימן נתרן מים פחמן דו חמצני

עם ספיגת הנוזל בסודה לאפייה, התגובה מיידית, לכן יש לערבב אותה כשהיא יבשה, להוסיף אח"כ את הנוזלים, ומיד לאחר מכן להכניס את העיסה לתנור.
כאשר מתכון מכיל אבקת אפייה וסודה לשתיה, אבקת האפייה היא הגורם העיקרי להתפחה. את הסודה לשתיה מוסיפים כדי לנטרל מרכיבים חומציים, להוספת רכות, ומעט התפחה.

מרבית אבקות האפייה פועלות פעולה כפולה: הן מגיבות לנוזל וגם לחום. כל פעולה מתרחשת בשלב נפרד.
התגובה הראשונה מתרחשת עם הוספת האבקה לעיסה, כשזו באה במגע עם נוזל. אחד המלחים החומציים מגיב עם אבקת האפייה ונוצר גז פחמן דו חמצני.
התגובה השניה מתרחשת כאשר העיסה מוכנסת לתנור. חללי הגז מתרחבים ומתפיחים את העיסה.
הודות לשני שלבים אלו ניתן להשהות את אפית העיסה, ללא איבוד כוח ההתפחה שלה.

שימוש בכמות גדולה מידי של אבקת אפייה יגרום למוצר להיות בעל טעם מר, העיסה עלולה גם לתפוח במהירות ולשקוע חזרה. כמות קטנה מידי של אבקת אפייה תגרום למאפה להיות קשה ונפחו יהיה קטן מהרגיל.



http://scienceinmyplate.com/2011/01/07/%D7%90%D7%99%D7%9A-%D7%A2%D7%95%D7%91%D7%93%D7%95%D7%AA-%D7%A1%D7%95%D7%93%D7%94-%D7%9C%D7%A9%D7%AA%D7%99%D7%94-%D7%95%D7%90%D7%91%D7%A7%D7%AA-%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%94/

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%91%D7%A7%D7%AA_%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%99%D7%94

http://www.gamnon.net/AG-NewHerbal/Glossary/H-BakingSoda.htm

א- נושא ושאלת חקר

נושא החקר שלנו הוא: השפעת אבקת אפייה על עוגה.בחרנו בנושא זה מכיוון שאנחנו אוהבות לאפות, וזה מעניין אותנו לדעת מה קורה לעוגה בנוכחות אבקת אפייה בכמויות שונות. בנוסף אנחנו אוהבות מאוד לאכול עוגות, ולכן הנושא קשור אלינו בחיי היום יום, מעניין אותנו, ומסקרן אותנו ונשמח להעמיק בו.שאלת החקר שלנו היא: כיצד תשתנה העוגה, כאשר נוסיף או נפחית אבקת אפייה?המשתנה הבלתי תלוי (המשפיע): אבקת האפיה, המשתנה התלוי (המושפע): העוגה (גובה העוגה, טעמה, והאווריריות שבה).אנחנו מתכוונות לבצע את החקר באמצעות ניסוי שייתן תשובה לשאלת החקר שלנו.

שאילת שאלות משנה לשאלת החקר

שאלת החקר שלנו היא: כיצד תשתנה העוגה, כאשר נוסיף או נפחית אבקת אפייה?

שאלות משנה:
משפיע (אבקת האפייה):
כיצד אבקת האפייה גורמת לעוגה לתפוח?
האם אבקת האפייה משפיעה על טעם העוגה?
האם אבקת האפייה משפיעה על מראה העוגה?
האם אבקת האפייה משפיעה על מרקם העוגה?

מושפע(העוגה):
האם כמות החומרים בעוגה משפיעה על התפיחה לאחר הוספת אבקת האפייה?
האם עוגות שונות יתפחו באופן שונה?
כיצד תשתנה העוגה אם לא נשים בה קמח?
כיצד תשתנה העוגה אם לא נשים בה סוכר?
האם זמן האפייה משפיעה על כמות התפיחה העוגה?
האם טמפ' התנור משפיעה על כמות התפיחה של העוגה?
האם כמות הקצפת החומרים תשפיע על כמות התפיחה של העוגה?

הצעות לשאלת חקר

הנושא שבחרנו לעבודה הוא השפעת אבקת אפייה על עוגה, בתנאים שווים- טמפרטורה שווה בתנור, זמן אפייה שווה, ומסה שווה.
ניסחנו שאלת חקר: כיצד תשפיע אבקת אפייה על גובה עוגת שוקולד?