Alljärgnev tekst on kokku pandud viidetes 1 ja 2 antud materjalile tuginedes.
Šokolaadi tegemiseks ei ole palju komponente vaja - kakaojahu, kakaovõi, emulgaator (kondenspiim või letsitiin) ja suhkur. Aga šokolaaditegu nässu ajada ei ole üldse keeruline.
Kööki me teadust tavaliselt kaasa ei võta?
Olete te tähele pannud, et šokolaad sulab suus, aga ei sula käes? Katsetades selgub ka, et tume šokolaad sulab aeglasemalt kui piimašokolaad. Miks murdub šokolaad "krõpsuga"? Selgub, et üks põnev komponent selles mängus on kakaovõi. Sest (üllatus-üllatus) kakaovõis moodustuvad kristallilised struktuurid.
Kakaovõi on küllastunud rasv, kus molekulid asetsevad tihedasti üksteise kõrval ja kristalliseeruvad temperatuuridel, mis on madalamad toatemperatuurist. Selgub ka, et kakaovõi saab kristalliseeruda kuuel erineval moel ja neist vaid kaks on sobilikud šokolaadi valmistamiseks. Protsess, mida nimetatakse tempereerimiseks, peab tagama, et kakaovõi kristalliseerub soovitud viisil. Šokolaadi tempereerimine on sarnane protsess, kui metallide karastamine - šokolaadi soojendatakse ja jahutatakse aeglaselt. Erinevad kakaovõi faasid määravad, kuidas šokolaad meile maitseb ja millised omadused sellel on. Ja sellel on põhjus, et mõned šokolaadid on väga kallid, teised jälle ei ole.
Alljärgneval joonis pärineb Verme jt tööst3 faas saadakse šokolaadi kiirel jahutamisel. Kui jahtumine toimub aeglasemalt, jääb nukleatsiooniks ja kristallide moodustumiseks rohkem aega ning tekivad tihedamad kristallvõred, kus sees on nii , kui ka faasid. Šokolaadi tegemiseks on vaja faasis kakaovõid. Vähem tihedad struktuurid, nagu ja faasid annavad šokolaadi, mis pudiseb. faas annab šokolaadi, mis murdub õige "krõpsuga", sulab õigel, so kõrgemal temperatuuril (suus, aga mitte käes) ja näeb ka muidu hea välja.
Järgnev joonis võtab kokku, kuidas toimub kakaovõi kristalliseerumine püsival temperatuuril (isotermiliselt)4. Graafikut tuleb lugeda vasakult paremale ning uue faasi tekkimine ei tähenda, et eelmine faas oleks kadunud. Tuleb ka mainida, et nende katsete tegemisel šokolaadi ei segatud. Näeme, et faas ei saa tekkida, kui kakaovõid hoitakse temperatuuridel alla 0 kraadi.
Selge see, et niisugune joonis ei anna meile käitumisjuhist šokolaadi õigeks tempereerimiseks. Aga see annab meile aimu, mis šokolaadi sees toimub.
Niisiis, šokolaad on üsna ebastabiilne erinevate kakaovõi faaside segu. Tõepoolest, faasidiagrammilt on näha, et näiteks toatemperatuuril saab kakaovõi olla mitmes erinevate omadustega faasis. Ja põhimõtteliselt võib ette kujutada eksperimenti, kus pika aja jooksul eralduvad šokolaadis kakaovõi ja kakaojahu. On ka näiteks teada, et madalal temperatuuril (näiteks külmkapis) hoitud šokolaad viib faasi muutumisele beetalt vähem tihedale ja faasi segule, või isegi ainult faasile.
Võib ka küsida, et millised kuumtöötluses valminud ainete segud üldse on toatemperatuuril stabiilsed? Näiteks külmikust võetud eelmise päeva kanasupp näeb oma pinnal ujuva rasvakilega üsna eemaletõukav välja. Või suhteliselt kunagine debatt BPA kasutamisest plastikpudelite tootmises. Pudelite plastmass toodetakse kõrgel temperatuuril, aga kasutatakse toatemperatuuril. Kas selline polümeeride segu on toatemperatuuril stabiilne või metastabiilne?
Allikad:
- Andrew Capulli blogipostitus
- A. C. Rowat, K. A. Hollar, Howard Stone, and D. Rosenberg, "The Science of Chocolate: Interactive Activities on Phase Transitions, Emulsification, and Nucleation," J. Chem. Educ. 88 (1), 29-33 (2011).
- Verma et al at the University of Buffalo
- Kevin Smith, Chocolate tempering