Ciocolată

Termeni și origine

Ciocolata era cunoscută omenirii încă de pe vremea aztecilor, dar sub forma unei băuturi care conținea cacao. Termenul "ciocolată" provine din cuvântul aztec Xocolatl , care înseamnă apă amară sau apă cu cacao. Băutura era făcută din semințele plantei de cacao și apă rece și era considerată a fi amețitoare. În lumea aztecă, era rezervată bărbaților adulți de origine nobilă și nu era considerată potrivită pentru femei și copii. Regele aztec, Montezuma, ar fi băut large cantități de cacao. Sub domnia sa, boabele de cacao erau folosite și ca monedă de schimb.

În 1528, conquistadorii spanioli din epoca lui Hernán Cortés au adus cacao în Europa; băutura a fost gustată pentru prima dată la curtea spaniolă în 1544. În 1673, olandezul Jantz von Huesden a servit pentru prima dată ciocolată publicului din Bremen. Cu toate acestea, abia în secolele al XVIII-lea și al XIX-lea boabele de cacao au fost tratate acolo în cantități mai mari. Deoarece acestea erau foarte scumpe, doar nobilimea bogată și le putea permite.

În 1804, A. Miehte a fondat fabrica de ciocolată Halloren, cea mai veche fabrică de ciocolată din Germania, în orașul Halle an der Saale.

Prima fabrică elvețiană de ciocolată a fost fondată de François-Louis Cailler în 1819 la Vevey, urmată de Philippe Suchard (1824), Jean Tobler (1830), Rudolf Sprüngli (1845) și Daniel Peter și Henri Nestlé (1875). Procesul de coniacare, care a contribuit în mare măsură la reputația excelentă a ciocolatei elvețiene, datează de la Rudolphe Lindt.

Cocoa Nibs, Cocoa Mass, Cocoa Butter și Cocoa Powder

Denumirea botanică a arborelui de cacao, Theobroma cacao, provine din greacă (theos: "Dumnezeu"; broma: "hrană"). Acest nume exprimă înalta apreciere pentru această plantă. Theobroma cacao este o plantă caulifloră și, prin urmare, își dezvoltă atât florile, cât și mai târziu fructele pe trunchiul deja lignificat (figura 1).

Fructele galbene lungi de 15-20 cm cântăresc aproximativ o jumătate de kilogram și conțin între 30 și 60 de boabe albe. După recoltare, acestea sunt fermentate separat și uscate. În timpul fermentației, care durează aproximativ 10 zile, multe substanțe amare sunt descompuse, iar boabele de cacao își dezvoltă aroma și culoarea caracteristică.

Figura 2 prezintă boabele fermentate, fără coajă. De obicei, boabele sunt expediate în această stare în alte țări, unde sunt apoi transformate în ciocolată. Masa de cacao - care este importantă pentru producerea ciocolatei - este obținută atunci când boabele sunt sparte; aceasta este apoi transformată în pudră de cacao și unt de cacao.

Masa de cacao este, de fapt, termenul pentru boabele de cacao rămase după ce boabele sunt uscate și părțile din coajă îndepărtate. Atunci când aceste boabe sunt măcinate, grăsimea pe care o conțin - untul de cacao - iese la suprafață și leagă boabele într-o masă vâscoasă de culoare maro închis. Atunci când această masă de cacao este presată, untul de cacao iese afară, iar turta presată poate fi măcinată în pulbere de cacao. În funcție de conținutul rezidual de grăsime, această pudră este desemnată ca fiind puternic degresată (aproximativ 11-12 % grăsime) sau ușor degresată (aproximativ 20-22 % grăsime).

Ingrediente și efect

Pe lângă conținutul relativ ridicat de grăsimi (54% unt de cacao), cacaua conține și câteva substanțe cunoscute ca având un efect de îmbunătățire a dispoziției. Acestea sunt serotonina, dopamina și teobromina (3,7-dimetil xantină, _C7H8N4O2), o substanță din clasa metilxantinelor foarte asemănătoare cafeinei. Deși cacao conține doar concentrații de small din aceste ingrediente, ele trebuie să fie motivul care stă la baza concepției comune conform căreia "ciocolata te face fericit". Aspectele legate de sănătate ale consumului de cacao nu au fost încă stabilite în mod concludent și fac încă obiectul cercetărilor actuale. Cu toate acestea, în numeroase studii separate au fost confirmate efecte favorabile sănătății, în special în cazul ciocolatei cu un conținut ridicat de cacao (> 50 %). Aceste efecte pozitive includ reducerea depunerilor în vasele de sânge, scăderea tensiunii arteriale și a nivelului de colesterol LDL, precum și îmbunătățirea funcționalității pielii și a performanței fizice generale.

Figura 3 prezintă un sortiment de tablete de ciocolată cu diferite niveluri de conținut de cacao.

Polimorfismul untului de cacao

Din punct de vedere chimic, untul de cacao este compus în principal din trigliceride din diferiți acizi grași, în principal acid palmitic, acid stearic, acid oleic și acid linoleic. Datorită polimorfismului pronunțat al untului de cacao, se știe că acesta are șase structuri cristaline care se topesc în intervalul de temperatură cuprins între 17°C și 36°C. Pentru producerea ciocolatei, este deosebit de important ca polimorfismul V - așa-numita "ß-modificare" - să se formeze în timpul solidificării masei lichide de ciocolată. Acest lucru se realizează printr-un tratament termic special numit "temperare". În timpul temperării, masa de ciocolată este supusă unei răciri definite și apoi este reîncălzită pentru a retopii cristalele nedorite cu Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică).punct de topire scăzut. Este dificil să se stabilească temperatura corectă în acest caz, deoarece formarea nucleelor de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare în untul de cacao are loc foarte lent; cu alte cuvinte, procesul de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare este foarte lent, iar masa de ciocolată poate fi supraîncălzită înainte ca cristalizarea să devină vizibilă. Cu toate acestea, în cazurile de încălzire în care formele de cristale cu Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică).punct de topire scăzut s-au lichefiat deja, dar rămân cantități suficiente de cristale cu Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică).punct de topire ridicat - care reprezintă cea mai stabilă modificare ß din punct de vedere termodinamic -, acestea ajung să servească drept nuclee de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare pentru răcirea ulterioară. Prin urmare, în timpul răcirii, se formează aproape exclusiv modificarea ß dorită.

Acest proces poate fi reprodus și analizat cu ușurință prin intermediul Calorimetriei diferențiale cu baleiaj (DSC). Comportamentul la Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire al unei anumite ciocolate (cu un conținut de 60% cacao) este prezentat în figura 4. Pentru modificarea ß care este vizată în timpul producției de ciocolată, topirea începe lent la aproximativ 25°C și atinge maximul de vârf la prima încălzire (roșu) la 33,2°C. În timpul răcirii (albastru), începutul cristalizării la 22,7°C poate fi detectat ca un set final extrapolat.

Cu toate acestea, o parte din topitură poate fi supraîncălzită până la 15°C înainte ca aceste porțiuni să înceapă să cristalizeze. La o rată de răcire de 5 K/min, acest eșantion are nevoie de aproximativ -5°C pentru a finaliza cristalizarea. Se poate observa deja din forma de vârf a curbei de răcire că - spre deosebire de situația anterioară de producție industrială - au avut loc modificări multiple ale untului de cacao care se topește la temperaturi mai scăzute ca urmare a răcirii în instrumentul DSC. Acest lucru este confirmat în plus de rezultatele celei de-a doua încălziri (negru).

Modificările formate în instrumentul DSC în timpul răcirii încep să se topească deja la puțin peste 10 °C, ceea ce este indicat de căldura endotermă de reacție. Topirea se termină deja la 28 °C, o temperatură la care ciocolata originală abia începuse să se topească în timpul primei încălziri. O altă constatare importantă este oferită de integrala zonelor de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire și CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare. Acestea sunt proporționale cu valorile căldurii latente și sunt, prin urmare, o măsură a gradului de Cristalinitate / grad de cristalinitateCristalinitatea se referă la gradul de ordine structurală a unui solid. Într-un cristal, dispunerea atomilor sau a moleculelor este consecventă și repetitivă. Multe materiale, cum ar fi vitroceramica și unii polimeri, pot fi preparate astfel încât să producă un amestec de regiuni cristaline și amorfe. cristalinitate a probei. Deși părțile cristaline ale probei în starea sa inițială au condus la o entalpie de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire de 49,5 J/g (prima încălzire, curba roșie), a fost detectată o entalpie de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire de numai 30,0 J/g (curba neagră).

Aceasta corespunde gradului de Cristalinitate / grad de cristalinitateCristalinitatea se referă la gradul de ordine structurală a unui solid. Într-un cristal, dispunerea atomilor sau a moleculelor este consecventă și repetitivă. Multe materiale, cum ar fi vitroceramica și unii polimeri, pot fi preparate astfel încât să producă un amestec de regiuni cristaline și amorfe. cristalinitate care a fost obținut în timpul curbei de răcire (comparați curba de răcire, albastru). Aceasta înseamnă nu numai că - în timpul răcirii în DSC la o viteză liniară de 5 K/min - au avut loc modificări diferite de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire scăzută față de circumstanțele inițiale de producție a ciocolatei, ci și că gradul de Cristalinitate / grad de cristalinitateCristalinitatea se referă la gradul de ordine structurală a unui solid. Într-un cristal, dispunerea atomilor sau a moleculelor este consecventă și repetitivă. Multe materiale, cum ar fi vitroceramica și unii polimeri, pot fi preparate astfel încât să producă un amestec de regiuni cristaline și amorfe. cristalinitate a scăzut simțitor. Acest lucru confirmă, la rândul său, că - după cum s-a menționat mai sus - este necesar un tratament special la temperatură pentru generarea direcționată a unei proporții large de modificare ß cu Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică).punct de topire ridicat.

Variația gradului de cristalizare a ciocolatei prin mijloacele de temperare

În producția industrială de ciocolată, masa de ciocolată lichidă este supusă unui tratament mecanic și termic pentru a obține în mod specific modificarea ß de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire ridicată dorită și pentru a suprima cristalizarea untului de cacao. Simularea unui astfel de tratament poate fi realizată parțial cu ajutorul instrumentului DSC, dar, bineînțeles, fără componenta mecanică. Figura 5 prezintă modificarea porțiunilor din aria vârfului de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire peste 20°C și peste 24°C pentru o serie de teste de temperare. Testul de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată. cristalizare 1 descrie rezultatele atunci când se utilizează o rată de răcire liniară de 5 K/min. Testele de la 2 la 5 variază temperatura de îmbătrânire (1) și temperatura la care nucleele de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată. cristalizare ale polimorfismului nedorit sunt din nou topite (2). Testul de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată. cristalizare 5 arată o creștere clară a cristalinității în comparație cu răcirea liniară. Aceasta a fost obținută prin temperarea probei timp de 10 minute la 14° și ulterior încălzirea acesteia la 30°C. Programul de temperatură corespunzător este prezentat în figura 6.

Relația dintre conținutul de cacao și entalpia de topire

În urma examinării ciocolatei cu diferite niveluri de conținut de cacao, se poate observa că relația dintre acestea este în mare parte liniară. Pe măsură ce conținutul de cacao crește, crește și cantitatea de unt de cacao cristalin și, prin urmare, crește și cantitatea de energie necesară pentru Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire. Entalpia de topire poate fi determinată direct din aria vârfului de la prima încălzire. Aplicând conținutul nominal de cacao și entalpia de topire detectată se obține o relație liniară, care este prezentată în figura 7. Valorile enumerate sunt valorile medii pentru cinci măsurători fiecare. Barele de eroare descrise nu reprezintă erorile reale de măsurare, ci doar ilustrează faptul că această relație liniară se aplică cu o corelație de + 3 %.

Deoarece zona vârfului de topire ajută nu numai la cuantificarea comportamentului de topire al diferitelor probe de ciocolată, ci și - prin utilizarea poziției și formei vârfului - la determinarea intervalului de temperatură și a procesului de topire, este posibil să se specifice, pentru fiecare probă în parte, cât din grăsimea (unt de cacao) conținută este încă solidă la temperatura corespunzătoare și cât este deja lichidă. Această informație este cunoscută și sub denumirea de indice de grăsime solidă (SFI). Este ușor să se ajungă la o astfel de afirmație dacă zona de vârf este scalată la 100% și cursul este reprezentat ca o integrală de suprafață. O astfel de aplicație este prezentată pentru toate probele de ciocolată investigate în figura 8. În primul rând, se poate vedea clar la ce temperatură exact jumătate din conținutul de grăsime corespunzător este încă solid; și în al doilea rând, se poate deduce cu ușurință ce parte din grăsimea conținută este deja topită la o anumită temperatură (aici 30°C).

Literatura de specialitate conține numeroase exemple care evidențiază informațiile oferite de rezultatele măsurătorilor DSC, pe lângă cele prezentate aici pentru investigarea comportamentului de topire și CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare a ciocolatei. Cammenga et al. descriu utilizarea Calorimetriei diferențiale de scanare pentru dulciuri în general. Zahărul și înlocuitorii zahărului constituie, de obicei, cea mai mare parte din masa acestor produse, iar proprietățile măsurabile, cum ar fi temperatura de tranziție vitroasă, cristalinitatea, temperatura de topire și entalpiile de transformare a fazelor - pentru a numi doar câteva - au o influență majoră asupra proprietăților fiziochimice și tehnologice, precum și asupra stabilității la depozitare [1].

Într-o serie întreagă de lucrări, Ziegleder et al. descriu stabilitatea pe termen lung [2] și formarea bloomului de grăsime în ciocolată [3].

Chapman et al. [4] și Merken et al. [5] s-au concentrat în lucrările lor asupra polimorfismului și prelucrabilității ciocolatei, în timp ce Tscheuschner et al. [6] și Ziegleder et al. [7] au efectuat numeroase investigații privind condițiile de răcire și cristalizarea ciocolatei și a masei de ciocolată.

Rezumat

Untul de cacao cristalizează în șase structuri diferite (PolimorfismPolimorfismul este capacitatea unui material solid de a forma structuri cristaline diferite (sinonime: forme, modificări).polimorfism), dintre care una - așa-numita modificare ß - este preferată pentru producția de ciocolată. Pentru a obține acest rezultat, este necesară o procedură specială de tratare la temperatură numită "temperare". Cu ajutorul DSC (Calorimetria diferențială de scanare), nu numai că se poate determina temperatura de topire a untului de cacao, care oferă informații despre modificările care au loc în timpul producției, dar se poate determina și entalpia de transformare (entalpia de topire), care permite cuantificarea porțiunilor cristaline ale untului de cacao. Prin investigarea diferitelor ciocolate cu un conținut de cacao cuprins între 32 % și 99 %, a fost posibil să se confirme că există o relație în mare măsură liniară între conținutul specificat de cacao și entalpia de topire determinată cu ajutorul DSC. În plus, s-a demonstrat că este, de asemenea, posibil să se investigheze influența temperării asupra cantității și diferențierii modificărilor cristaline individuale ale untului de cacao. Rata de răcire în legătură cu fazele izoterme și orice reîncălzire ulterioară de scurtă durată a masei de ciocolată au o influență asupra gradului de Cristalinitate / grad de cristalinitateCristalinitatea se referă la gradul de ordine structurală a unui solid. Într-un cristal, dispunerea atomilor sau a moleculelor este consecventă și repetitivă. Multe materiale, cum ar fi vitroceramica și unii polimeri, pot fi preparate astfel încât să producă un amestec de regiuni cristaline și amorfe. cristalinitate rezultat. Prin urmare, este posibil să se recreeze temperarea masei de ciocolată care are loc în timpul producției în cadrul unei analize DSC prin intermediul modificării controlului temperaturii. În plus față de controlul flexibil al temperaturii programelor de măsurare în cadrul unei analize DSC, informațiile conținute în rezultatele DSC oferă o serie de posibilități suplimentare de protecție pentru producția de ciocolată în domenii precum inspecția mărfurilor primite, controlul producției și controlul calității.