Caramelo de cristales en un hilo

Qué va a aprender

• Que el agua caliente disuelve mucho más azúcar que la fría (≈ 2 kg por litro a 20 °C y casi 5 kg a 100 °C).
• Qué es una disolución saturada y una sobresaturada, y que el exceso de azúcar sale en forma de cristal cuando el líquido se enfría y se evapora.
• Que los cristales necesitan una «semilla» donde empezar a crecer (nucleación).
• A medir y registrar un proceso lento: milímetros por día, fotos y gráfica.
• Que las moléculas iguales se colocan ordenadas y dan caras planas y aristas rectas.

Prepara antes

• Imprime al 100 % la página de plantillas y comprueba que la escala B mide 100 mm del 0 al 100.
• Lava los frascos con agua muy caliente y aclara bien: restos de jabón o polvo hacen que salgan muchos cristales pequeños en el fondo en vez de en el hilo.
• Elige ya el sitio donde pasarán la semana: estable, sin vibraciones (lejos de lavadora y nevera), a temperatura ambiente y fuera del alcance de hermanos pequeños.
• Si puedes, siembra los hilos la noche anterior (pasos 1–4) para que las semillas estén bien secas.

Materiales y herramientas

• Azúcar blanco — 600 g para el almíbar + 2 cucharadas para sembrar
  azúcar común (sacarosa) de grano normal; pésalo, «3 tazas» varía mucho
• Agua — 250 ml
  del grifo o filtrada
• Frascos de vidrio — 2
  de 370–400 ml, boca de 6–8 cm y unos 11 cm de alto, limpios y lavados con agua caliente (sin restos de jabón)
• Hilo de algodón grueso — 2 trozos de 20 cm
  cordel de cocina o de bramante de algodón, 1–2 mm; nada de nailon ni hilo encerado (los cristales no se agarran)
• Lápices o palitos — 2
  más largos que la boca del frasco (≥ 10 cm)
• Clips metálicos — 2
  pequeños (28 mm), limpios, como peso en la punta del hilo
• Cartulina — 1 hoja A4
  200 g, para las 2 tapas centradoras A (la escala B va en papel normal, que se adapta mejor a la curva del frasco)
• Colorante alimentario — 3–4 gotas (opcional)
  líquido, para el segundo frasco
• Papel de cocina — 2 hojas
  para tapar encima de la tapa de cartulina (polvo e insectos) y para secar el hilo
• Cinta adhesiva transparente — 20 cm
  para pegar la escala al frasco

Herramientas

• Cazo mediano y cuchara de madera — preparar el almíbar adulto
• Báscula de cocina y jarra medidora — pesar 600 g de azúcar y medir 250 ml de agua
• Termómetro de cocina (opcional) — servir el almíbar a 40–50 °C adulto
• Tijeras y punzón o lápiz afilado — recortar la tapa A y hacer su agujero central
• Manoplas de cocina — verter el almíbar caliente adulto
• Móvil o cámara — una foto al día desde el mismo sitio para el timelapse

Piezas y plantillas

• A · Tapa centradora ×2 — cartulina 200 g
• B · Escala de crecimiento ×2 — papel
• C · Hilo sembrado ×2 — cordel de algodón 1–2 mm

Paso a paso

1. Siembra el hilo

   Mezcla en un vaso 2 cucharadas de azúcar con 1 cucharada de agua caliente. Moja en este almíbar los 3,5 cm finales de cada hilo C y rebózalos sobre un plato con 2 cucharadas de azúcar seco.

   Truco: Haz rodar el hilo sobre el azúcar con los dedos: cuantos más granos queden pegados, más puntos de partida tendrán los cristales.

2. Deja secar las semillas

   Cuelga los 2 hilos estirados (con una pinza de un vaso) sin que se toquen y déjalos secar como mínimo 1 hora; mejor toda la noche. Esos granos pegados son las semillas.

   Comprueba: El hilo debe estar seco y rígido al tacto, con granos que no se caen al moverlo.

3. Recorta las tapas centradoras

   Recorta las 2 tapas A de cartulina (Ø 100 mm). Perfora el agujero central de 3 mm y los 4 respiraderos con un lápiz afilado, y corta con tijera la línea radial desde el borde hasta el centro.

4. Prepara el montaje del hilo

   Ata un clip en la punta sembrada de cada hilo. Mete el hilo por el corte de la tapa A hasta el agujero central y ata el otro extremo al lápiz. Enrolla hilo en el lápiz hasta que el clip quede a 2,5 cm del fondo del frasco.

   Comprueba: Presenta el montaje sobre el frasco vacío: el clip debe quedar centrado, a 2–3 cm del fondo y a 1,5 cm o más de las paredes, y el final de la parte sembrada a unos 9 cm del fondo (2,5 cm + 3 cm de clip + 3,5 cm sembrados), por debajo de donde llegará el almíbar (1,5 cm bajo el borde). Si tu frasco mide menos de 11 cm de alto, siembra menos hilo.

5. Calienta el agua adulto

   El adulto pone 250 ml de agua en el cazo a fuego medio. Cuando empiece a humear, añade los 600 g de azúcar en 6 tandas de 100 g, removiendo hasta que cada tanda se disuelva antes de echar la siguiente.

   Truco: Pesar es mucho más fiable que medir en tazas: una taza de azúcar puede pesar de 180 a 220 g.

6. Hierve hasta que quede transparente adulto

   Cuando esté todo el azúcar, sube el fuego hasta que hierva y mantén 1 minuto removiendo. El almíbar debe quedar totalmente transparente, sin un solo grano en el fondo.

   Comprueba: Inclina el cazo y mira el fondo con luz: si ves granos, sigue calentando y removiendo hasta que desaparezcan.

7. Deja templar adulto

   Apaga el fuego y deja reposar el cazo tapado 30–40 minutos, hasta unos 40–50 °C. Mientras, cuenta a los niños por qué no puede ir caliente: disolvería las semillas.

   Comprueba: El almíbar está listo cuando el cazo se puede tocar por fuera unos segundos sin quemarse (o el termómetro marca 40–50 °C).

8. Llena los frascos adulto

   El adulto reparte el almíbar entre los 2 frascos hasta 1,5 cm por debajo del borde (≈ 300 ml cada uno). Si quieres un frasco de color, añade en ese 3–4 gotas de colorante y remueve con una cucharilla limpia.

9. Cuelga el hilo

   Apoya la tapa A sobre la boca del frasco y el lápiz encima, de modo que el hilo baje recto por el agujero central. Comprueba que el clip no toca el fondo ni las paredes. Cubre con una hoja de papel de cocina.

   Comprueba: El hilo cuelga vertical y quieto; los 3,5 cm sembrados quedan totalmente sumergidos, con al menos medio centímetro de almíbar por encima.

10. Pega la escala

    Pega la escala B por fuera del frasco, en vertical, con la palabra FONDO abajo, tocando la mesa, y cúbrela con cinta transparente. Si sobresale por arriba, recorta lo que sobre a ras del borde del frasco. Los números cuentan hacia abajo desde el borde. Haz la primera foto (día 0) desde un sitio fijo, con la escala visible.

11. Espera sin mover

    No muevas los frascos durante 7 días. Cada día, a la misma hora, haz una foto y anota el grosor del racimo y hasta qué número de la escala B llegan los cristales por arriba y por abajo.

    Truco: Los primeros cristales visibles suelen aparecer entre las 24 y 48 horas.

12. Rompe la costra

    Si se forma una capa dura de azúcar en la superficie, cada 2 días levanta un poco el lápiz y saca la tapa A de lado, haciendo pasar el hilo por su corte; vuelve a apoyar el lápiz en el borde del frasco para que el hilo siga colgando centrado. Rompe la costra con cuidado con la punta de un cuchillo de mesa, lejos del hilo, retira los trozos con una cucharilla y vuelve a meter la tapa A por el corte.

13. Saca y seca los cristales

    El día 7 (o cuando dejen de crecer) saca el hilo tirando hacia arriba; si está pegado a la costra, rómpela antes. Cuélgalo sobre un vaso vacío 2 horas para que escurra y se seque.

    Comprueba: Cristales de 5–15 mm, transparentes, con caras planas y aristas rectas: mira uno con una lupa.

¿Funciona? La prueba

Mide cada día el racimo de cristales con la escala B (altura que ocupa y grosor) y haz la foto diaria. El día 7, sácalo, sécalo y pesa el hilo en la báscula (si es de precisión).

Qué debe pasar: A las 24–48 h aparecen cristales de 1–2 mm sobre las semillas. Al cabo de 7 días el racimo tiene 1,5–3 cm de grosor con cristales individuales de 5–15 mm y pesa unos 20–60 g. Siempre crecen también cristales en el fondo y paredes: es normal.

Si algo falla

• Pasan 3 días y no crece nada — Almíbar poco concentrado (no se pesó el azúcar) o habitación muy caliente. Solución: Vuelve a calentar el almíbar añadiendo 100 g más de azúcar, deja templar y repite con un hilo nuevo sembrado.
• Las semillas del hilo desaparecieron — El almíbar estaba demasiado caliente al servirlo y las disolvió. Solución: Saca el hilo, siémbralo de nuevo y espera a que el almíbar esté a 40–50 °C antes de volverlo a colgar.
• Todo el fondo se llena de azúcar y el hilo casi nada — Quedó azúcar sin disolver, el frasco estaba sucio o se ha movido el frasco. Solución: Recalienta hasta transparencia total, usa frascos bien limpios y no muevas el frasco. Una brocheta de madera en vez de hilo da más superficie.
• Los cristales se pegaron a la pared del frasco — El hilo no estaba centrado o se movió. Solución: Usa la tapa A y el clip de peso; deja al menos 1,5 cm entre el hilo y el vidrio.
• El almíbar se volvió todo una masa dura — Demasiado azúcar, enfriamiento muy rápido o un golpe. Solución: Añade 50 ml de agua, recalienta hasta disolver y empieza de nuevo.
• Hay moho o insectos — Frasco destapado o en un sitio cálido y húmedo. Solución: Tapa siempre con la tapa A y papel de cocina, y cambia a un sitio más fresco. Tira el almíbar con moho.

Seguridad

• El almíbar llega a 103–105 °C y se pega a la piel: quema mucho más que el agua hirviendo. Lo calienta y lo vierte solo un adulto, con manoplas, y los niños se mantienen a 1 m de la cocina.
• Coloca el frasco sobre un trapo al verter: un vidrio frío puede romperse si recibe almíbar muy caliente (otra razón para dejarlo templar).
• Los cristales son comestibles solo si todo estaba limpio y no hubo moho; el clip nunca se chupa ni se come.
• Son azúcar puro: tómalos como una golosina ocasional y lávate los dientes.
• Los clips y trozos de cristal son pequeños: fuera del alcance de menores de 3 años.

La ciencia detrás

Para los niños

El agua caliente es como una mochila que se estira: le caben muchísimos granos de azúcar. Cuando se enfría, la mochila se encoge y ya no puede llevar tanto, así que el azúcar que sobra tiene que salir. Y sale buscando un sitio donde agarrarse: las semillitas que pegamos al hilo. Allí las moléculas de azúcar se colocan muy ordenadas, como ladrillos en una pared, una encima de otra. Por eso crecen cristales con caras lisas y esquinas rectas.

Para el adulto

La solubilidad de la sacarosa aumenta mucho con la temperatura: ≈ 200 g por 100 ml de agua a 20 °C y ≈ 480 g a 100 °C. Nuestra receta (600 g en 250 ml, es decir 240 g/100 ml) está saturada a unos 35–40 °C y queda sobresaturada al enfriarse a temperatura ambiente; además la evaporación lenta por los respiraderos concentra aún más la disolución. Una disolución sobresaturada es metaestable: el exceso solo precipita si hay núcleos donde empezar (nucleación heterogénea). Las semillas del hilo, rugosas y ya cristalinas, ofrecen la superficie de menor energía, por eso los cristales crecen allí: las moléculas se incorporan una a una en las posiciones de la red monoclínica de la sacarosa, que da cristales con caras planas. Si el enfriamiento es rápido o hay polvo, granos sin disolver o vibraciones, aparecen muchos núcleos y se obtienen muchos cristales pequeños en lugar de pocos grandes. Servir el almíbar a 40–50 °C es un compromiso: por encima de la temperatura de saturación las semillas se redisuelven; muy por debajo, la sobresaturación es tan alta que cristaliza en masa en el fondo.

• disolver: cuando un sólido se mezcla con un líquido y desaparece de la vista, como el azúcar en el agua.
• disolución saturada: agua que ya no puede disolver más azúcar a esa temperatura.
• sobresaturada: agua con más azúcar del que podría tener; está deseando soltarlo.
• cristal: sólido con las moléculas ordenadas en forma geométrica, con caras planas.
• semilla (núcleo): grano pequeño donde empieza a crecer un cristal.
• evaporación: cuando el agua se convierte poco a poco en vapor y se va al aire.

Por edades

• 5–7 años: El adulto hace todo lo de la cocina. El niño siembra el hilo, monta el clip y la tapa A y hace la foto diaria. En vez de medir en mm, que compare cada foto con la anterior: «¿está más gordo?».
• 8–10 años: Pesan el azúcar y miden el agua, montan el hilo y la escala, y anotan cada día en la tabla. Introduce las palabras disolver, saturada y cristal.
• 11–12 años: Calculan la concentración (g por 100 ml) y la comparan con la curva de solubilidad. Hacen la gráfica de crecimiento y el timelapse con las fotos. Reto: probar distintas temperaturas de servido y explicar el resultado.

En grupo o en clase

Equipos de 3–4 con 1 frasco y 1 hilo por equipo. El adulto prepara en casa o en la cocina del centro una olla con 3 kg de azúcar y 1,25 l de agua (5 veces la receta, para 10 frascos), y lo sirve templado en el aula. Antes de la sesión: siembra de hilos (puede ser la sesión anterior, 15 min) y recorte de tapas A. Sesión de 40 min el día 1 y 5 min diarios de medición durante una semana; al final, comparación y gráfica común en la pizarra.

Retos

• Consigue el cristal individual más grande posible: elige el mejor del día 7, átalo a un hilo fino y ponlo en almíbar nuevo (técnica del cristal semilla).
• Haz un timelapse de 7 días con las fotos diarias.
• Prueba sobre brocheta de madera, hilo de algodón y limpiapipas: ¿dónde crecen mejor?
• Cultiva cristales de sal, de azúcar y de bicarbonato y compara sus formas con lupa.
• Calcula cuántos gramos de azúcar han pasado al hilo pesándolo antes y después.

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