家でクリアアイスを作る方法～なぜ家庭で作る氷に白い斑点ができるのか？

カフェやコンビニで目にする氷は、透明で美しいですね。

でも、家で氷を作ると、ほとんどの場合は氷が白っぽく濁ってしまいます。この現象は一体何が原因なのでしょうか？

自宅でも、透明で美しい氷を作れる方法があるのでしょうか？

家庭で作る氷に白い斑点が現れる理由

自宅の製氷皿から取り出した氷をよく見ると、外側は透明なのに中に白い斑点が散見されます。これらの斑点は特に味に影響はなく、何か特別な物質が含まれているわけではありません。

実は、これらの白い斑点は空気が凝固したものなんです。

氷中に空気が閉じ込められるメカニズム

水中には、気体が溶け込む性質があります。例えば、炭酸水は、水に二酸化炭素が溶け込んでいる状態です。

この性質は、圧力が上がったり、温度が下がるほど強まります。

空気は、主に窒素と酸素で構成されており、これらは本来、水に少量溶解しています。水中の溶解酸素は、水生生物が生きるために必要なもので、これがなければ呼吸ができず、生存が困難になります。

氷ができる過程では、氷結晶が他の物質の侵入を阻みます。その結果、空気は氷の外に押し出されます。氷が形成されるにつれ、水の量が減り、残った水中の空気が濃縮されます。

急速に冷やされると、空気がより溶けやすくなるものの、未凍結の水が少なくなり、最終的には空気が溶けきれずに残ります。

冷却速度が早いと、濃縮された空気が氷から押し出されるよりも速く氷に囲まれてしまい、外に逃げることができなくなります。これが、氷の中に白い空洞ができる理由です。

自宅でクリアな氷を作る方法

空気を含まない水の準備

クリアな氷を作る最初のステップは、氷を白く見せる原因となる溶解空気を取り除いた水を用意することです。

一般に、水の温度が高くなるほど、その中に溶ける気体の量は減ります。つまり、水の温度を上げると、水はより少ない空気を含むようになります。

例えば、1気圧のもとで、20℃の水1リットルには約18ミリリットルの空気が含まれていますが、80℃になると、その量は約11ミリリットルに減少します。

水を加熱すると、溶けていた空気が完全に溶けきれずに小さな泡として表れます。

さらに加熱して水が沸騰し始めると、出てくる水蒸気の泡にはほぼ空気が含まれていません。この時、水に溶けていた空気は水蒸気の泡に取り込まれて外へと放出されます。

水を沸騰させることで、水に溶け込んでいた空気の大部分を取り除くことができます。このプロセスを効果的に行うには、水を暖めるだけでなく、一定時間沸騰させ続けることが重要です。

凍結速度を極力遅らせる方法

沸騰させて空気を取り除いた水でも、冷ます過程や製氷トレイに移す際に空気が再度溶け込むことがあります。

そのため、クリアな氷を作るには、凍結速度を遅くすることがカギです。速く凍らせてしまうと、水中の空気が逃げる時間が足りず、氷の中に閉じ込められてしまいます。

この凍結プロセスを遅くする一つの方法は、冷凍庫の温度を可能な限り温かい設定にすることです。

また、製氷トレイが冷凍庫の壁や底に直接触れないようにすることも重要です。

これには、製氷トレイを断熱材で包む、あるいは割り箸などを使って製氷トレイを隔離し、直接触れないようにする方法があります。

部分的に凍ったら残りの水を除去

水が凍る過程で、まだ凍っていない水分に空気が集まり濃縮されます。

氷が約三分の二まで凍ったら、残りの未凍結の水を取り除くことが大切です。

このステップを踏むことで、氷の内部に空気が閉じ込められることを防ぎ、より透明度の高い氷を作ることができます。

クリアな氷の溶解耐性

クリアな氷を作る際には、凍結プロセスをゆっくりと進めます。ゆっくりと凍らせることで、氷結晶が大きくなり、急速に凍らせた氷と比較して、その構造はより大きな結晶で形成されます。氷が溶ける際には、その表面だけでなく、結晶同士が接合している部分からも溶解が始まります。結晶が大きいほど、接合部は少なくなり、その結果、氷は溶けにくくなります。

まとめ：氷の白い部分は「空気」、家庭用の冷蔵庫で透明な氷を作るには

家庭用の冷蔵庫で作られる白く濁った氷の白い部分の原因は、実は空気にあります。自宅で透明な氷を作るには、以下の手順を踏みます。

自由研究で透明の氷を作ってみるのも、面白いですね。