Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kvalita čokolády silně závisí na způsobu její přípravy. Kakaové máslo, jako její důležitá součást, je směsí různých triacylglycerolů a mastných kyselin, která při tuhnutí vykazuje polymorfismus. Může existovat v pěti různých strukturách, přitom jedině přítomnost fáze β zaručuje tu nejchutnější čokoládu.
Dokonalou čokoládu definuje hned několik vlastností. Při rozlomení krásně křupne, báječně se rozpouští v ústech, nešpiní prsty a sametově se leskne. To věděli už dávno výrobci čokolády, tedy čokolatiéři, a proto směs surovin při výrobě temperovali. Zdlouhavý mnohahodinový proces se skládal z opakovaného ohřívání a chladnutí čokoládové hmoty určitou rychlostí, přičemž záleželo opravdu na každém stupni Celsia.
Jinou variantou bylo dlouhé míchání roztavené masy v průběhu jejího tuhnutí. Díky tomu vznikalo v mezeře mezi vařečkou a nádobou za působení smykových napětí dostatečné množství malých krystalizačních zárodků, na kterých čokoláda dále krystalizovala. Nesmělo se však míchat příliš razantně, aby nestoupala teplota. Vzniklé krystalky by se zase rozpustily.
Oba postupy nezaručují bez patřičné rutiny dobré výsledky, o čemž se v praxi zřejmě přesvědčil každý, kdo na Vánoce zkoušel připravit domácí čokoládu. Současní průmysloví výrobci proto „očkují“ taveninu, než začne tuhnout, pevnými krystalky čokolády β.
Přibližný TTT diagram znázorňuje teplotní a časové oblasti existence jednotlivých metastabilních pevných fází čokolády
Kakaové máslo, nejdůležitější složka čokolády, je směsí různých triacylglycerolů a mastných kyselin. Jejich poměr určuje fyzikální vlastnosti čokolády, jako je hustota, tvrdost nebo bod tání. Při tuhnutí může vznikat až pět různých struktur, vzájemně odlišných polymorfních forem, které mají různou termodynamickou stabilitu. Jejich označení a teploty tání jsou: γ (16 °C – 18 °C), α (21 °C – 24 °C), β1 (27 °C – 29 °C), β (34 °C – 35 °C) a β2 (36 °C – 37 °C). Kinetika nukleace jednotlivých forem čokolády není stejná. Je velmi pomalá pro fázi β, takže při přímém ochlazování vznikají také méně stabilní struktury.
Fáze γ je velmi nestabilní a prakticky okamžitě se při pokojové teplotě mění ve fázi α. Ta nikdy není zcela tvrdá a svou konzistencí připomíná spíše asfalt. Proto nejlepší křupavá čokoláda s vyšším bodem tání obsahuje velký podíl kakaového másla se značně stabilní strukturou β. Pak se rozpouští v ústech, kde je vyšší teplota, a nešpiní o něco chladnější prsty.
Přibližný TTT diagram na obrázku dostal své označení podle informace o teplotě, času a transformaci. Ukazuje, že právě k dosažení struktury β je zapotřebí poměrně dlouhý čas. Proto se v průmyslu do taveniny přidávají malé krystalky fáze β, na kterých tato struktura při tuhnutí snáze roste.
Momentální struktura kakaového másla se může v čase proměňovat. Fyzikální procesy tak někdy způsobí nemilé překvapení, když otevřete dlouho skladovanou bonboniéru a objeví se bonbóny s bělavým povrchem připomínajícím plíseň. V této „dobře odleželé“ čokoládě přechází fáze β v pevném stavu ve stabilní fázi β2. Transformaci doprovází tvorba malých tukových kuliček, které formují onen matně bělavý povrch bez lesku.
Lesk je fyzikální veličinou definovanou poměrem směrového odrazu k odrazu difúznímu. Hladký povrch odráží světlo směrově, drsný pak difúzně. Pro sametový lesk patřící k dobré čokoládě platí hodnota 0,3 – 0,4. Při čísle 0 už bude sladká pochoutka beznadějně „šedivá“. Řešení tohoto problému jsou v zásadě tři. Mlsání dlouho neodkládat, odleželé bonbony jíst se zavřenýma očima anebo, což je možná nejchytřejší, skladovat bonboniéru při 18 °C.
Staří mistři čokolády ovládli složité termodynamické procesy intuitivně, na základě tradované zkušenosti. První čokolatiér v Praze, o němž nacházíme písemný záznam z roku 1770, dost pravděpodobně věděl, jak na věc jít, aniž by však přesně věděl proč. Přitom právě odpověď na tuto otázku je nejpodstatnější. Bez ní by totiž většina z nás dobrou čokoládu nikdy neochutnala a ta by byla stále jen exkluzivní lahůdkou vyráběnou po lžičkách „řemeslnými zasvěcenci“.
Originální zdroje:
Ž. Knez, E. Weidner: Precipitation of solids with dense gases. In: High Pressure Process Technology: Fundamentals and Applications. Industrial Chemistry Library 9 (2001) 587-611.
Čokoláda v českých zemích – Muzeum. Muzeum čokolády a marcipánu Tábor [online]. Copyright © 2020 Muzeum čokol [cit. 15.01.2021]. Dostupné z: https://www.cokomuzeum.cz/cz/muzeum/historie/cokolada-v-ceskych-zemich
The Science of Chocolate: interactive activities on phase transitions, emulsification, and nucleation – Soft-Matter. [online]. Dostupné z: http://soft-matter.seas.harvard.edu/index.php/The_Science_of_Chocolate:_interactive_activities_on_phase_transitions,_emulsification,_and_nucleation
Welt der Physik: Wie gelingt die perfekte Schokolade?. Welt der Physik: Startseite [online]. Copyright © Welt der Physik [cit. 15.01.2021]. Dostupné z: https://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/wie-gelingt-die-perfekte-schokolade/
Pozvánka
Jeden stream s fyzikou
Experimentální odpoledne na Matfyzu
čtvrtek 18. února 2021, 15:00–19:00
Místo tradičního Jednoho dne s fyzikou pořádá MFF UK s ohledem na aktuální situaci náhradní setkání formou online přenosu s možností klást dotazy k prezentovaným tématům.
Podrobnosti
Autoři: Ivana Stulíková, Luboš Veverka
Převzato z Matfyz.cz.
