Syarat dan Asal
Cokelat sudah dikenal manusia sejak zaman Aztec, namun dalam bentuk minuman yang mengandung kakao. Istilah "cokelat" berasal dari kata Aztec Xocolatl yang berarti air pahit atau air kakao. Minuman ini dibuat dari biji tanaman kakao dan air dingin dan dianggap memabukkan. Di dunia Aztec, minuman ini diperuntukkan bagi pria dewasa keturunan bangsawan dan tidak cocok untuk wanita dan anak-anak. large Raja Aztec, Montezuma, dilaporkan meminum kakao dalam jumlah banyak. Pada masa pemerintahannya, biji kakao juga digunakan sebagai mata uang.
Pada tahun 1528, penjajah Spanyol di era Hernán Cortés membawa kakao ke Eropa; minuman ini pertama kali dicicipi di istana Spanyol pada tahun 1544. Pada tahun 1673, Jantz von Huesden, seorang Belanda, menyajikan cokelat kepada publik untuk pertama kalinya di Bremen. Namun, baru pada abad ke-18 dan ke-19 biji kakao diolah di sana dalam jumlah yang lebih besar. Karena harganya yang sangat mahal, hanya kaum bangsawan yang mampu membelinya.
Pada tahun 1804, A. Miehte mendirikan Pabrik Cokelat Halloren, pabrik cokelat tertua di Jerman, di kota Halle an der Saale.
Pabrik cokelat Swiss pertama didirikan oleh François-Louis Cailler pada tahun 1819 di Vevey, diikuti oleh Philippe Suchard (1824), Jean Tobler (1830), Rudolf Sprüngli (1845), serta Daniel Peter dan Henri Nestlé (1875). Proses conching, yang sebagian besar berkontribusi pada reputasi Swiss Chocolate yang sangat baik, dimulai oleh Rudolphe Lindt.
Biji Kakao, Massa Kakao, Mentega Kakao, dan Kakao Bubuk
Nama botani pohon kakao, Theobroma cacao, berasal dari bahasa Yunani (theos: "Tuhan"; broma: "makanan"). Nama ini mengekspresikan penghargaan yang tinggi terhadap tanaman ini. Theobroma cacao adalah tanaman kembang, dan dengan demikian mengembangkan bunga dan buahnya pada batang yang sudah mengalami lignifikasi (gambar 1).
Buah kuning sepanjang 15 - 20 cm ini memiliki berat sekitar setengah kilo dan berisi 30 hingga 60 biji kacang putih. Setelah dipanen, biji kakao akan difermentasi dan dikeringkan. Selama fermentasi, yang memakan waktu sekitar 10 hari, banyak zat pahit terurai dan biji kakao mengembangkan rasa dan warna yang khas.
Gambar 2 menunjukkan biji kakao yang difermentasi dan belum dikupas. Biasanya biji kakao dikirim ke negara lain, di mana biji kakao tersebut diproses menjadi cokelat. Massa kakao - yang penting untuk produksi cokelat - dihasilkan ketika biji kakao dipecah; kemudian diproses menjadi bubuk kakao dan mentega kakao.
Massa kakao sebenarnya adalah istilah untuk biji kakao yang tersisa setelah biji kakao dikeringkan dan bagian cangkangnya dibuang. Ketika biji kakao ini digiling, lemak yang terkandung di dalamnya - lemak kakao - akan keluar dan mengikat biji kakao menjadi massa kental berwarna coklat tua. Ketika massa kakao ini ditekan, lemak kakao akan keluar dan kue yang telah ditekan dapat digiling menjadi bubuk kakao. Tergantung dari kandungan lemak yang tersisa, bubuk ini diklasifikasikan sebagai bubuk kakao dengan lemak yang sangat rendah (sekitar 11% hingga 12% lemak) atau bubuk kakao dengan lemak yang rendah (sekitar 20% hingga 22% lemak).
Bahan dan Efek
Selain kandungan lemaknya yang relatif tinggi (54% lemak kakao), kakao juga mengandung beberapa zat yang diketahui memiliki efek meningkatkan suasana hati. Zat-zat tersebut adalah serotonin, dopamin dan theobromine (3,7-dimetil xantin, C7H8N4O2), zat dari kelas methylxanthine yang sangat mirip dengan kafein. Meskipun hanya small konsentrasi bahan-bahan ini yang terkandung dalam kakao, mereka pasti menjadi alasan di balik konsepsi umum bahwa "cokelat membuat Anda bahagia". Aspek kesehatan dari konsumsi kakao belum dapat dipastikan secara pasti dan masih menjadi subjek penelitian saat ini. Namun, efek yang meningkatkan kesehatan telah dikonfirmasi dalam berbagai penelitian terpisah, terutama untuk cokelat dengan kandungan kakao yang tinggi (> 50%). Efek positif ini termasuk pengurangan endapan dalam pembuluh darah, penurunan tekanan darah dan kadar kolesterol LDL, serta peningkatan fungsi kulit dan kinerja fisik secara umum.
Gambar 3 menunjukkan berbagai macam cokelat batangan dengan tingkat kandungan kakao yang berbeda.
Polimorfisme Lemak Kakao
Secara kimiawi, lemak kakao terutama terdiri dari trigliserida dari asam lemak yang berbeda, terutama asam palmitat, asam stearat, asam oleat, dan asam linoleat. Karena PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).polimorfisme cocoa butter yang menonjol, cocoa butter diketahui memiliki enam struktur kristal yang meleleh pada kisaran suhu antara 17°C dan 36°C. Untuk produksi cokelat, polimorf V - yang disebut "ß-modifikasi" - sangat penting untuk dibentuk selama proses pemadatan massa cokelat cair. Hal ini dicapai dengan perlakuan panas khusus yang disebut "tempering". Selama proses tempering, massa cokelat mengalami pendinginan dan kemudian dipanaskan kembali untuk melelehkan kembali kristal-kristal dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh rendah yang tidak diinginkan. Sulit untuk menentukan suhu yang tepat di sini karena pembentukan inti KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi dalam lemak kakao berlangsung sangat lambat; yaitu, proses KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi berlangsung sangat lambat dan massa cokelat dapat mengalami pendinginan yang berlebihan sebelum KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi terlihat. Namun, pada saat pemanasan di mana bentuk kristal dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh rendah telah mencair, namun masih tersisa kristal dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh tinggi dalam jumlah yang cukup banyak - yang merupakan modifikasi ß yang paling stabil secara termo-dinamis - maka kristal tersebut akan menjadi inti KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi pada proses pendinginan berikutnya. Oleh karena itu, selama pendinginan ulang, hampir secara eksklusif hanya modifikasi ß yang diinginkan saja yang terbentuk.
Proses ini dapat dengan mudah direproduksi dan dianalisis dengan menggunakan Differential Scanning Calorimetry (DSC). Perilaku pelelehan cokelat tertentu (dengan kandungan kakao 60%) disajikan pada gambar 4. Untuk modifikasi ß yang ditargetkan selama produksi cokelat, pelelehan dimulai secara perlahan pada suhu sekitar 25°C dan mencapai puncak maksimum pada pemanasan pertama (merah) pada suhu 33,2°C. Selama pendinginan (biru), awal KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi pada suhu 22,7°C dapat dideteksi sebagai titik akhir yang diekstrapolasi.
Namun demikian, sebagian lelehan dapat didinginkan secara berlebihan hingga 15°C sebelum bagian ini mulai mengkristal. Pada laju pendinginan 5 K/menit, sampel ini memerlukan waktu hingga kira-kira -5°C untuk menyelesaikan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan. kristalisasi. Dari bentuk puncak kurva pendinginan dapat dilihat bahwa - berbeda dengan situasi produksi industri sebelumnya - telah terjadi beberapa modifikasi lemak kakao yang meleleh pada suhu yang lebih rendah sebagai akibat dari pendinginan di dalam instrumen DSC. Hal ini juga dikonfirmasi oleh hasil pemanasan kedua (hitam).
Modifikasi yang terbentuk di dalam instrumen DSC selama pendinginan mulai meleleh pada suhu lebih dari 10°C, yang ditunjukkan oleh panas reaksi endotermal. Pelelehan sudah selesai pada suhu 28°C, suhu di mana cokelat asli baru saja mulai meleleh selama pemanasan pertama. Temuan penting lainnya diberikan oleh integral dari area pelelehan dan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan. kristalisasi. Hal ini sebanding dengan nilai panas laten dan oleh karena itu merupakan ukuran untuk tingkat Kristalinitas / Derajat KristalinitasKristalinitas mengacu ke tingkat keteraturan struktural suatu benda padat. Dalam kristal, susunan atom atau molekulnya konsisten dan berulang-ulang. Banyak bahan seperti keramik kaca dan beberapa polimer dapat dipersiapkan sedemikian rupa untuk menghasilkan campuran daerah kristal dan amorf. kristalinitas sampel. Meskipun bagian kristal dari sampel dalam keadaan aslinya menghasilkan entalpi peleburan sebesar 49,5 J/g (pemanasan pertama, kurva merah), entalpi peleburan hanya 30,0 J/g terdeteksi (kurva hitam).
Hal ini sesuai dengan tingkat Kristalinitas / Derajat KristalinitasKristalinitas mengacu ke tingkat keteraturan struktural suatu benda padat. Dalam kristal, susunan atom atau molekulnya konsisten dan berulang-ulang. Banyak bahan seperti keramik kaca dan beberapa polimer dapat dipersiapkan sedemikian rupa untuk menghasilkan campuran daerah kristal dan amorf. kristalinitas yang diperoleh selama kurva pendinginan (bandingkan kurva pendinginan, biru). Hal ini tidak hanya berarti bahwa - selama pendinginan dalam DSC dengan kecepatan linier 5 K/menit - telah terjadi modifikasi pencairan rendah yang berbeda dibandingkan dengan kondisi produksi cokelat asli, tetapi juga bahwa tingkat Kristalinitas / Derajat KristalinitasKristalinitas mengacu ke tingkat keteraturan struktural suatu benda padat. Dalam kristal, susunan atom atau molekulnya konsisten dan berulang-ulang. Banyak bahan seperti keramik kaca dan beberapa polimer dapat dipersiapkan sedemikian rupa untuk menghasilkan campuran daerah kristal dan amorf. kristalinitas telah berkurang secara nyata. Hal ini menegaskan bahwa - seperti yang dinyatakan di atas - perlakuan suhu khusus diperlukan untuk menghasilkan proporsi large modifikasi ß dengan tingkat leleh tinggi yang ditargetkan.
Variasi Derajat Kristalisasi Cokelat dengan Cara Tempering
Dalam produksi industri cokelat, massa cokelat cair mengalami perlakuan mekanis dan termal untuk mendapatkan kation ß-modifi kasi dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh tinggi yang diinginkan dan untuk menekan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan. kristalisasi lemak kakao. Simulasi perlakuan tersebut sebagian dapat dilakukan dengan instrumen DSC, namun dapat dimengerti tanpa komponen mekanik. Gambar 5 menunjukkan perubahan pada bagian area puncak leleh di atas 20°C dan di atas 24°C untuk serangkaian uji tempering. Uji kristalisasi 1 menjelaskan hasil ketika laju pendinginan linier 5 K/menit digunakan. Pengujian 2 hingga 5 memvariasikan suhu penuaan (1) dan suhu di mana inti kristalisasi dari PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).polimorfisme yang tidak diinginkan kembali meleleh (2). Uji kristalisasi 5 menunjukkan peningkatan Kristalinitas / Derajat KristalinitasKristalinitas mengacu ke tingkat keteraturan struktural suatu benda padat. Dalam kristal, susunan atom atau molekulnya konsisten dan berulang-ulang. Banyak bahan seperti keramik kaca dan beberapa polimer dapat dipersiapkan sedemikian rupa untuk menghasilkan campuran daerah kristal dan amorf. kristalinitas yang jelas dibandingkan dengan pendinginan linier. Hal ini dicapai dengan melakukan tempering sampel selama 10 menit pada suhu 14° dan kemudian memanaskannya hingga 30°C. Program suhu yang sesuai disajikan pada gambar 6.
Hubungan antara Kandungan Kakao dan Peleburan Entalpi
Setelah menyelidiki cokelat dengan berbagai tingkat kandungan kakao, dapat dilihat bahwa hubungan di antara keduanya sebagian besar bersifat linier. Seiring dengan meningkatnya kadar kakao, jumlah lemak kakao kristal juga meningkat, sehingga jumlah energi yang diperlukan untuk meleleh juga meningkat. Entalpi leleh dapat ditentukan secara langsung dari area puncak pemanasan pertama. Dengan menggunakan kandungan kakao nominal dan entalpi leleh yang terdeteksi, akan menghasilkan hubungan linier, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Nilai yang tercantum adalah nilai rata-rata untuk masing-masing lima pengukuran. Batang-batang kesalahan yang digambarkan tidak mewakili kesalahan pengukuran yang sebenarnya, tetapi hanya menggambarkan bahwa hubungan linier ini berlaku dengan korelasi + 3%.
Karena area puncak leleh tidak hanya membantu dalam mengukur perilaku meleleh dari sampel cokelat yang berbeda, tetapi juga - dengan menggunakan posisi dan bentuk puncak - dalam menentukan kisaran suhu dan proses pelelehan, maka dimungkinkan untuk menentukan, untuk setiap sampel secara individual, berapa banyak lemak (cocoa butter) yang terkandung yang masih berbentuk padat pada suhu yang sesuai dan berapa banyak yang telah berbentuk cair. Informasi ini juga dikenal sebagai Indeks Lemak Padat (Solid Fat Index/SFI). Sangat mudah untuk sampai pada pernyataan seperti itu jika area puncak diskalakan hingga 100% dan jalurnya digambarkan sebagai integral permukaan. Aplikasi seperti ini ditunjukkan untuk semua sampel cokelat yang diteliti pada gambar 8. Pertama-tama, dapat dilihat dengan jelas pada suhu berapa tepatnya setengah dari kandungan lemak yang sesuai masih berbentuk padat; dan kedua, dapat dengan mudah dikurangi berapa bagian dari lemak yang terkandung yang telah meleleh pada suhu tertentu (di sini 30°C).
Literatur berisi banyak contoh yang menyoroti informasi yang ditawarkan oleh hasil pengukuran DSC selain yang ditunjukkan di sini untuk penyelidikan perilaku peleburan dan kristalisasi cokelat. Cammenga dkk. menjelaskan penggunaan Differential Scanning Calorimetry untuk permen secara umum. Gula dan pengganti gula biasanya merupakan bagian terbesar dari produk tersebut berdasarkan massa, dan sifat terukur seperti suhu transisi gelas, Kristalinitas / Derajat KristalinitasKristalinitas mengacu ke tingkat keteraturan struktural suatu benda padat. Dalam kristal, susunan atom atau molekulnya konsisten dan berulang-ulang. Banyak bahan seperti keramik kaca dan beberapa polimer dapat dipersiapkan sedemikian rupa untuk menghasilkan campuran daerah kristal dan amorf. kristalinitas, Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh, dan entalpi transformasi fasa - untuk menyebut beberapa di antaranya - memiliki pengaruh besar terhadap sifat fisiokimia dan teknologi serta stabilitas penyimpanan [1].
Dalam serangkaian penelitiannya, Ziegleder dkk. menjelaskan stabilitas jangka panjang [2] dan pembentukan lemak mekar pada cokelat [3].
Chapman dkk. [4] dan Merken dkk. [5] berfokus pada PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).polimorfisme dan kemampuan proses cokelat dalam pekerjaan mereka, sementara Tscheuschner dkk. [6] dan Ziegleder dkk. [7] melakukan banyak investigasi terkait kondisi pendinginan dan kristalisasi cokelat dan massa cokelat.
Ringkasan
Lemak kakao mengkristal dalam enam struktur yang berbeda (PolimorfismePolimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk membentuk struktur kristal yang berbeda (sinonim: bentuk, modifikasi).polimorfisme), salah satunya - yang disebut modifikasi ß - lebih disukai untuk produksi cokelat. Untuk mencapai hasil ini, diperlukan prosedur perlakuan suhu khusus yang disebut "tempering". Dengan bantuan DSC (Differential Scanning Calorimetry), kita tidak hanya dapat menentukan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh lemak kakao yang menghasilkan informasi tentang modifikasi yang terjadi selama produksi, tetapi juga dapat menentukan entalpi transformasi (entalpi leleh) yang memungkinkan untuk mengukur bagian kristal lemak kakao. Dengan menyelidiki berbagai jenis cokelat dengan kandungan kakao antara 32% hingga 99%, dapat disimpulkan bahwa terdapat hubungan yang sangat linier antara kandungan kakao yang ditentukan dengan entalpi pelelehan yang ditentukan melalui DSC. Selain itu, juga dapat dilihat bahwa pengaruh tempering terhadap kuantitas dan diferensiasi dari masing-masing modifikasi kristal lemak kakao juga dapat diselidiki. Laju pendinginan sehubungan dengan fase IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal dan pemanasan ulang jangka pendek dari massa cokelat, semuanya memiliki pengaruh terhadap tingkat kristalinitas yang dihasilkan. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk menciptakan kembali tempering massa cokelat yang terjadi pada saat produksi dalam analisis DSC dengan memvariasikan kontrol suhu. Selain kontrol suhu yang dapat diubah-ubah pada program pengukuran dalam analisis DSC, informasi yang terkandung dalam hasil DSC menghasilkan sejumlah kemungkinan pengamanan lebih lanjut untuk produksi cokelat di berbagai bidang seperti inspeksi barang masuk, kontrol produksi, dan kontrol kualitas.