Studiekompasset.dkKlasse: STX 3.g · Fag: SRP, Fysik A, Kemi B
STUDIERETNINGSPROJEKT 2010
Chokolade
Fysik A og Kemi B
STX 3.g
Billede af kakaobønne i det tidlige stadie
STX 3.g
Symbol- og forkortelsesliste
a
Symbol -og forkortelsesliste
Forkortelsesliste:
DSC – Differential Scanning Calorimetry (Differential Skannings Kalorimetri)
Symbol og enheder:
ms
kg
sPaviskositet
:
, enheden ses også i poise, P, hvor 1P = 0,1 Pa · s =100 cP = 100 mPa
ms
kg
sPaviskositetPlastisk
pl
:
Hastighedsgradienten:
sy
u 1
Paæf tenMinumumskr
0
:
i Binghamformlerne (3), (4)
1
1
: s
s
DdgshastigheForskydnin
10
KogK
konstanter i Steinerformlen
Varmeenergi:
JQ
Densitet:
3
cm
g
Farten:
s
m
v
Abstract
b
Abstract
The purpose of this project is to examine the sub-processes from the moment the cocoa bean is being
harvested to the point where chocolate is being marketed. Before the cocoa beans can be used for
chocolate manufacturing they have to be fermented, dried, roasted etc, and the last step is to temper the
chocolate. This is the process where the chocolate obtains the right solid phase which is form V that has a
stable 𝛽 structure. If the chocolate don’t obtain the right form, it will bloom which looks like a mat grey
surface on the chocolate. To examine the tempering calorimetric methods such as DSC (Differential
scanning calorimetry) is normally used. An experiment in the project, which was executed at LIFE, was to
construct a simple calorimeter to measure the melting point and melting heat of the two different
tempered chocolates, but the study states that this calorimeter does not work due the fact that an
incorrect curve appeared. Moreover was the viscosity of the chocolate examined, because it is important
for the next sub-processes. The method to examine viscosity is called a rheometer but an experiment in
this project was to examine this using a ball drop through liquid chocolate, but it is clear, however, that this
method was too slow but practicable but therefore a rheometer is still more useful.
Furthermore dark chocolate is investigated as a health beneficial product in view of the fact that dark
chocolate contains considerable amounts of antioxidants in the form of polyphenols, which can reduce the
tendency of LDL-cholesterol to be oxidized. In addition chocolate contains theobromine which can help on
cough.
Indholdsfortegnelse
c
Indholdsfortegnelse
1 Indledning ...................................................................................................................................................... 1
2 Chokolade – fra bønne til produkt ................................................................................................................ 2
2.1 Fremstillingsproces .................................................................................................................................. 2
2.1.1 Fermentering .................................................................................................................................... 3
2.1.2 Tørring .............................................................................................................................................. 4
2.1.3 Rensning og afskalning ..................................................................................................................... 4
2.1.4 Ristning ............................................................................................................................................. 4
2.1.5 Formaling .......................................................................................................................................... 4
2.1.5.1 Triglycerider ............................................................................................................................... 4
2.1.5.2 Krystalformer ............................................................................................................................. 6
2.1.6 Blanding med andre ingredienser og valsning ................................................................................. 8
2.1.7 Conchering ........................................................................................................................................ 8
2.1.7.1 Viskositet .................................................................................................................................... 9
2.1.7.1.1 Måling af viskositet ........................................................................................................... 11
2.1.7.2 Emulgatorer ............................................................................................................................. 13
2.1.8 Temperering ................................................................................................................................... 14
2.1.8.1 Bloom ........................................................................................................................................... 15
2.1.8.2 Kalorimetri og DSC ................................................................................................................... 15
2.1.8.3 Faseovergange ......................................................................................................................... 16
3 Sundhedsfremmende stoffer ..................................................................................................................... 19
3.1 Antioxidanter ......................................................................................................................................... 19
3.1.1 Flavonoider ..................................................................................................................................... 19
3.2 Andre sundhedsfremmende stoffer ...................................................................................................... 20
4 Forsøg på LIFE ............................................................................................................................................. 22
4.1 Forsøg 1: Smeltevarme og smeltepunkt ................................................................................................ 22
4.1 Forsøg 2: Viskositet................................................................................................................................ 29
5 Konklusion .................................................................................................................................................. 33
6 Litteraturliste .............................................................................................................................................. 34
Appendiks 1: Billeder .......................................................................................................................................... i
Appendiks 2: grafer, tabeller og data ................................................................................................................ ii
Indholdsfortegnelse
d
Appendiks 3: Resultater..................................................................................................................................... v
Indledning
1
1 Indledning
Chokolade er en meget kendt luksusvare over hele verden, og som vi forbrugere regner med at være i
orden, når vi køber chokoladen. At chokoladen skal fra bønne til et færdigt produkt, er et langt og
kompliceret forløb. Opgaven omhandler kun mørk chokolade.
Denne opgave er derfor udarbejdet omkring de processer, der sker fra det øjeblik kakaobønnen bliver
høstet, til den bliver støbt i forme og ender som et færdigt produkt. Opgaven er opbygget kronologisk fra
bønnen bliver høstet, hvorefter der med det samme sker fermentering i bønnen, til temperering af selve
chokoladen, så man ender med at få et produkt, der er blankt og siger et lille knæk, når man bider i
chokoladen. Denne opbygning finder jeg mest relevant, idet det giver læseren et større overblik over hele
projektet, da hver af delprocesserne i chokoladefremstilling fører til den næste.
Opgaven afsluttes med to forsøg udført på LIFE, som omhandler forskellige slags tempereret chokolades
smeltevarme og smeltepunkt, og hvordan man ud fra smeltepunktet kan bestemme chokoladernes
krystalform, der i sidste ende har betydning for det færdige produkt. Det andet forsøg omhandler
viskositeten i flydende chokolade, da denne har betydning for chokoladens fysiske egenskaber.
Opgaven er bygget på bøger, bachelor- og specialeprojekter, artikler og internetsider. Meget information er
også givet på LIFE, hvor kilder herved henvises som et oplæg fra LIFE.
Det skal fremhæves, at jeg har gjort brug af mange figurer/modeller i besvarelsen, som bevirker i det
overskridende antal af sider i opgaven. Jeg har fundet det væsentlig at have de forskellige figurer med i
opgaven i stedet for at vedhæfte dem på bilag, idet de er med til at lette forståelsen af teksten for læseren,
i kontrast til, at den kunne virke uforståelig og forvirrende, hvis figurerne var placeret i bilag. Der er dog
gjort brug af bilag opdelt i appendiks for det materiale, som kunne undværes i besvarelsen. Min brødtekst
overholder dog kravet med et sidetal på 15-20 sider.
Det forudsættes, at læseren har en god forståelse indenfor fagene kemi og fysik, idet det er de fag min
opgave er bygget på.
God fornøjelse.
Chokolade – fra bønne til produkt
2
2 Chokolade – fra bønne til produkt
Chokoladefremstilling er en lang proces, som starter med udvinding af kakaobønner fra kakaofrugten, der
vokser på kakaotræet Theobroma cacao L, heraf navnet kakao. Det stammer fra Maya- og Aztekerrigerne,
men træet findes i dag også i Vestafrika, Sydøstasien samt Syd- og Centralamerika i miljøer med høj
temperatur året rundt, høj luftfugtighed og meget regn. Der findes flere varianter af Theobroma cacao, og
de inddeles i criollo, forastero og trinitario. Criollo-kakaoen er meget aromatisk og mild, og bruges derfor i
luksuschokolader, men anvendelsen er faldende, da træet er meget følsomt overfor sygdomme. Den type,
som oftest anvendes i dag, er forastero.
Træets blomster vokser direkte ud fra stammen og de større grene, men kun 5 % af blomsterne udvikles til
kakaofrugter. Det tager cirka 4 måneder før frugten er færdigudviklet og går fra grøn til gul. En frugt
indeholder omkring 40 kakaobønner i en såkaldt bælg. En kakaobønne består af to kimblade, som også
kaldes nibs, et kim og en skal. Kakaofrugterne høstes ved håndkræft med manchetter, hvorefter bønnerne
udtages af bælgen.
1
Bønnerne indeholder ca. 55 % fedt (kakaosmør), 20 % kulhydrater og 12 % protein samt andre forskellige
stoffer som bl.a. theobromin, der er et opkvikkende stof og epicatechin, som er en antioxidant.
2
2.1 Fremstillingsproces
Nedenfor på figur 2.1 ses et flowdiagram over fremstillingsprocessen fra bønne til produkt som vil blive
uddybet nærmere i dette kapitel.
Forbehandling af kakaobønner
Sker på farmen eller plantagen
Fermentering
Tørring
Chokoladefremstilling
Sker på chokoladefabrikken
1. Rensning og afskalning
2. Ristning
3. Formaling af kakaomasse
4. Blanding med andre ingredienser
5. Valsning
6. Conchering
7. Temperering og udstøbning
1
Kilde 9: Flourescens og sensoriske egenskaber af kakao i relation til kvaliteten p. 4
2
Kilde 1: Kakao – et naturprodukt p. 10-13
Chokolade – fra bønne til produkt
3
Figur 2.1 Flowdiagram over fremstillingsprocessen fra bønne til produkt
2.1.1 Fermentering
Fermentering er en proces, som dræber bønnen, så den ikke angribes af sygdom og er essentiel for at få en
god smag i den endelige chokolade. Processen sker umiddelbart lige efter kakaofrugterne er høstet og
bønnerne er fjernet fra frugten og varer ca. fem til seks dage frem. Hele processen er naturligt
forekommende af mikroorganismer, såsom gær og bakterier, der stammer fra frugtens skal, men også fra
arbejdernes hænder og knive og de opformeres i frugtkødet.
3
Fermenteringen kan inddeles i tre trin, som dog i
praksis overlapper hinanden:
I. Første trin finder sted i løbet af det første halvandet døgn, hvor gær omdanner kulhydrater til
alkoholer ved en anaerob forgæring, da iltindholdet er meget lavt. Det er et godt miljø for gæren,
idet pH i frugtkødet er <4 pga. citronsyren. Kakaobønnerne dør på andendagen pga. stigende
temperatur og eddikesyrekoncentration.
II. I andet trin stiger pH, og mælkesyrebakterierne opformeres og bliver dominerende efter 48 timers
fermentering. De omdanner kulhydrater og organiske syrer fx citronsyre til mælkesyre.
III. I tredje trin dominerer eddikesyrer pga. et stigende iltindhold, og forholdende bliver aerobe, idet
frugtkødet drænes væk, da det er nedbrudt af pektin, hvilket øger lufttilgangen til bønnen.
Bakterierne omdanner ethanol til eddikesyre, hvilket er en kraftig exoterm reaktion, hvorfor
temperaturen kan stige op til
C
50
.
4
Overordnet set er denne proces noget mere kompliceret end som så (se figur 2.2), da mange andre vigtige
reaktioner forløber under fermenteringen fx proteiner og peptider reagerer med polyphenoler for at
frembringe den brune farve, som man forbinder med chokolade. Det sker pga. en kompleksdannelse,
protein-polyphenolkompleks, som begrænser protein hydrolyse, og her medfører den brune farve.
5
Herudover bliver proteinerne splittet til aminosyrer, som har en betydning på dannelsen af
chokoladesmagen. Fermenteringen finder sted pga. meget varierede forhold. Dette gælder ikke kun
forskellige forhold fra land til land, men også om fermenteringen finder sted i dynger overlagt med
bananblade, kurve eller i kasser, hvor tit bønnerne vendes, type af bønner, modenhed, etc.
6
3
Kilde 9:Flourescens og sensoriske egenskaber af kakao i relation til kvaliteten p. 5
4
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 3-4
5
Kilde 9:Flourescens og sensoriske egenskaber af kakao i relation til kvaliteten p. 6-8
6
Kilde 4: The science of chocolate p. 18-20
Figur 2.2 Kemiske ændringer i kakaobønner under fermentering (kilde 3)
Chokolade – fra bønne til produkt
4
38%
35%
24%
3%
Fedtsyresammensætning i
kakaosmør
Oliesyre (O) (monoumættet C-
18)
Stearinsyre (St) (mættet C-18)
Palmetinsyre (P) (mættet C-16)
Andre
2.1.2 Tørring
Efter fermenteringen bliver bønner lagt til tørre, som for det meste sker ved soltørring, men det afhænger
stærkt af produktionslandet, da det kræver plads og mange soltimer. Formålet med tørring er at reducere
vandindholdet fra 60 % til 6-7 %, da bønnerne her bliver stabile, idet den mikrobiologiske aktivitet
stabiliseres. Hvis tørringen ikke forløber korrekt, det vil sige enten for hurtigt eller for langsomt, vil det
skade smagen pga. at fermenteringen vil fortsætte, hvorved der dannes mug på kakaobønnerne, eller de
flygtige stoffer vil forblive i nibsene efter som skallen tørrer hurtigere end nibsene.
7
2.1.3 Rensning og afskalning
Efter kakaobønnerne er blevet transporteret hen til chokoladefabrikkerne, skal de først renses, hvor alle
fremmedlegemer, såsom sten, metal og endda sko, frasorteres, for ikke at ødelægge maskinerne. Herefter
bliver bønnerne knust, og hvis fermenteringen er forløbet korrekt sker afskalningen nemt. Afskalningen kan
da også ske efter ristningen.
8
2.1.4 Ristning
Endvidere er nibsene klar til at blive ristet, hvilket sker kontinuerligt ved høje temperaturer fra 110 til
C
140
. Ristningen er med til at gøre nibsene helt fri fra eventuelle mikroorganismer, fx salmonella, der
ville være på nibsene, selvom størstedelen forsvandt ved afskalning, da de sidder på skallen. Ristningen
varer ofte mellem 45 minutter og en time alt afhængig af type og størrelse. Udover at fjerne alle former for
mikroorganismer, så nedsætter ristningen også vandindholdet yderligere ned til 3 %, samt fjerner
forskellige syrer. Overordnet set medfører ristningen, at chokoladens smag og aroma udvikles under
dannelse, fjernelse og forøgelse af stoffer, der er til stede i nibsene.
9
2.1.5 Formaling
Efter ristningen formales nibsene ved en temperatur på 70 til
C
90
, hvor kakaosmørret smelter og
kakaonibsene bliver til at tyktflydende masse – kakaomasse
10
. Kakaomassen indeholder mange fedtsyrer –
mættede samt monoumættede og antioxidanter, hvilket også betegnes som kakaosmørret, der frigives ved
presning. Det er kakaosmørret, der bruges i chokolade og andre konfekturevarer som fx nougat.
11
2.1.5.1 Triglycerider
Fedtsyresammensætningen
7
Ibid p. 20-22
8
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 4
9
Kilde 4: The science of chocolate p. 40-48
10
Kilde 9:Flourescens og sensoriske egenskaber af kakao i relation til kvaliteten p. 11
11
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 5
Chokolade – fra bønne til produkt
5
i kakaosmør er, som det ses i diagrammet figur 2.3, størstedelen af fedtsyrerne, mættede fedtsyrer, hvilket
er med til at holde kakaosmørret sammen i en masse. Hvis der var for mange umættet fedtsyrer ville
massen være flydende, fx som olie ved stuetemperatur.
Den generelle fedtsyrestruktur er en carboxylsyregruppe, som er polær, hvorpå der er en lang carbonkæde,
der er upolær.
Se figur 2.4, der viser en mættet fedtsyre. Forskellen på mættet og umættet fedtsyrer er indholdet af
dobbeltbindinger. En monoumættet indeholder en dobbeltbinding som oliesyre og polyumættet
indeholder to eller flere.
Oliesyre
og stearinsyre har begge 18 C-atomer i deres kæde, men stearinsyre har et smeltepunkt på
C
71
og
oliesyre har et smeltepunkt på
C
13
. Der er altså et fald på knap
C
60
, hvilket skyldes dobbeltbindingen i
oliesyre. En dobbeltbinding giver et knæk i kæden, som i princippet både kan være trans eller cis, men de
naturlige fedtsyrer forekommer dog kun på cis-form. Oliesyre er en omega-9-fedtsyre, idet
dobbeltbindingen sidder på 9. carbonatom, når man tæller fra den modsatte ende af
carboxylsyregruppen.
12
Fedtsyrer forekommer ikke naturligt alene, men sidder på et glycerinskelet og betegnes triglycerider, idet
tre fedtsyrer er bundet til et glycerinskelet. Glycerin betegnes også propan-1,2,3-triol. Hver af fedtsyrerne
bindes til hver sin hydroxygruppe under fraspaltning af vand, hvilket betegnes som en
kondensationreaktion. Se figur 2.5 der viser en kondensationreaktion mellem glycerin og stearinsyre.
12
Oplæg fra LIFE
Figur 2.3 Diagram over fedtsyresammensætning i kakaosmør (Kilde 6: kemi C)
Figur 2.4 En mættet fedtsyrestruktur
Chokolade – fra bønne til produkt
6
Figur 2.5 Kondensationreaktion mellem glycerin og stearinsyre
Triglycerider er hydrofobe (vandafvisende) da der hverken er polære bindinger mellem oxygen og hydrogen
eller ionladninger
13
. Triglycerider er derfor også under betegnelsen lipider.
Kakaosmør består af mange forskellige kombinationer af de tre fedtsyrer, som smørret indeholder. Den
mest udbredte sammensætning er POSt molekyle, der udgør ca. 80 %. Sammensætningen er også betegnet
SOS, idet både palmetinsyre og stearinsyre er mættede (saturated (S)) fedtsyrer. Se figur 1 i appendiks 2
over triglyceridernes komposition (%) i kakaosmør fra forskellige lande. Når de forskellige kombinationer af
triglyceriderne bliver kombineret, som de er i kakaosmør, vil smørret være næsten flydende ved
stuetemperatur, da fx en kombination af SSS har et højt smeltepunkt og SOO er nærmeste flydende ved
stuetemperatur.
14
2.1.5.2 Krystalformer
Krystaller opstår når atomer, molekyler eller ioner i et stof ordner sig i et rumligt gitter i gentagende
mønstre. Der kan dannes krystaller når der sker en faseovergang fx fra en smeltet tilstand til fast form, som
et resultat af ændringer i temperatur, som er tilfældet i kakaosmør. Der kan også opstå krystaller fra
luftformig til fast form under ændring af tryk – denne proces kaldes krystallisering.
15
I den smeltet tilstand ligger krystallerne i kakaosmørret i uorden, og så snart der sker en nedkøling vil
krystallerne finde sammen og til sidst danne et krystalgitter. Det kan foregå som en homogen nukleation,
men vil det tage lang tid at krystallisere kakaosmørret ud, men hvis man derimod seeder massen med en
enkel seed-krystal (En krystal, som har den korrekte krystalform), vil de andre krystaller ”efterligne” denne
og der vil ikke gå lang tid fra at der er uorden i krystallerne til de ligger i orden i et krystalgitter – dette
betegnes en heterogen nukleation.
16
13
Kilde 6: Isis Kemi C p. 172-173
14
Kilde 4: Science of chocolate p. 104-107
15
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 5-6
16
Oplæg fra LIFE
Chokolade – fra bønne til produkt
7
Triglyceriderne antager en stemmegaffel struktur som ses på figur 2.6.
17
Figur 2.6 Stemmegaffelstruktur
Hvordan triglyceriderne pakker sig sammen (krystalliserer) kan ske på flere måder og er betegnet
polymorfisme. Triglyceriderne kan pakkes ved en dobbelt-kædet længde molekylpakning og en tredobbelt-
kædet længde molekylpakning, se figur 2.7.
Figur 2.7 Dobbelt- og tredobbelt-kædet længde molekylepakning
18
Endvidere kan molekylepakningerne ændres ved hældningsvinklen. Der er seks forskellige strukturer for
kakaosmør, hvor af
er mindst stabil og
er mest stabil.
er derfor tættest pakket og har et højere
smeltepunkt, som er det der bliver brugt i chokolade, så chokoladen først smelter i munden og ikke imens
man fx tager chokoladen med fingrene. På figur 2.8 ses en oversigt over det temperaturinterval hvori de
seks krystalformer smelter. Jo højere op ad rangstigen krystalformerne ligger, jo tættere pakket er de og
derved mere stabil.
Figur 2.8 Temperaturintervaller over smeltepunktet for de seks krystalformer i kakaosmør.
19
Den enkelte krystalform er derfor afgørende for chokoladens fysiske egenskaber.
20
Krystalform I og II er de polymorfe former, som falder hurtigst ud, dvs. krystalliserer først, da de er meget
løst pakket, derfor har en lav densitet. Krystalform I dannes ved hurtig afkøling ved lav temperatur og dens
smeltepunkt er imellem 16 til
C
18
. Pga. at formen er ustabil, omdannes den hurtig til krystalform II, der
igen omdannes til krystalform III og IV, som igen omdannes hurtigt til form V. Som det ses på figur 2.8 er V
og VI de mest stabile former, og man ønsker helst krystalform V.
17
Ibid
18
Kilde 4: Science of chocolate p. 107
19
Kilde 4: Science of chocolate p. 108
20
Oplæg fra LIFE
Chokolade – fra bønne til produkt
8
Figur 2.9 Mulige krystalliseringsveje for kakaosmørkrystaller.
Som ses på figur 2.9 kan krystalform VI kun omdannes via krystalform V i kontrast til de andre former, som
kan dannes fra den smeltede chokolade. Dog er omkrystalliseringen fra I og frem irreversibel.
21
2.1.6 Blanding med andre ingredienser og valsning
For at lave mørk chokolade tilsættes til kakaomassen formalet sukker samt lidt kakaosmør for at opnå den
optimale valsningskonsistens, som bliver blandet i knap en halv time. Herefter valses chokolademassen
igennem et fem-valses maskineri, som er med til at frembringe høj finhed, det vil sige at formindske
krystalstørrelserne i chokoladen, som gør chokoladen mere behagelig at spise.
22
Under conchering tilsættes mere kakaosmør og emulgatoren lecithin.
2.1.7 Conchering
Efter valsning af chokolademassen skal den æltes, hvilket kaldes conches. Denne process sker i en conche,
som er opfundet af Rudi Lindt i 1878 og er den eneste maskine, der rent faktisk er udviklet specielt til
fremstilling af chokolade.
I conchen blandes chokolademassen med lecithin (dog ikke alle chokoladetyper, blandes med lecithin), som
er en emulgator og kan mindske viskositeten i massen. Chokolademassen blandes også med kakaosmørret
og andre tilsætningsstoffer, men lecithin og kakaosmør tilsættes først umiddelbart lige før concheringen er
færdig.
Concheringen er overordnet set to særskilte processer, som foregår i den samme maskine. Concheringen
foregår ved høj varme i mange timer, hvilket resulterer i, at der fordamper mange flygtige off-flavours og
chokoladen får en behagelig smag. At udvikle smagen er det ene primære formål i concheringen. Det andet
primære formål er at ændre chokoladen fra at være en tyk masse til en fri bevægelig væske (viskositet),
som bruges til at lave det endelige produkt. For at ændre viskositeten involveres det, at man skal belægge
21
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 6-7
22
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 7
Chokolade – fra bønne til produkt
9
overfladen af de faste partikler med fedt, så de kan glide forbi hinanden, hvilket er formålet med en
emulgator.
23
Når formålene er opnået flyttes chokoladen fra conchen til tanke, der tempererer chokolade hvilket kaldes
temperering.
24
2.1.7.1 Viskositet
En væskes viskositet kan også kaldes tyktflydenhed og afhænger af styrken af de intermolekylære
bindinger, altså det er betegnelse for en væskes indre gnidningsmodstand og sejhed.
25
Fx vand har en lav viskositet da det er tyndtflydende, hvorimod chokolade er tyktflydende og derfor har en
højere viskositet.
Viskositeten har derfor betydning for, hvordan chokoladen flyder, og dermed valg af pumpe til fx at
sammenblande en emulgator i chokolade eller når man skal transportere chokoladen fra conchen til
lagertanken.
Hvordan chokoladen flyder har også betydning for at produktet opnår korrekt vægt og udseende.
Sir Isaac Newton påstod at for lige, parallelle og ensartede flow ville
forskydningskraften
, mellem lagene være proportional med
hastighedsgradienten
y
u
i en vinkelret retning på lagene og formelen ser
sådanne ud,
y
u
(2.1)
Hvor
er en konstant, viskositetskoefficienten. Hastighedsgradienten
y
u
angiver hastighedsændringen når
y ændrer sig og alle andre parametre, der har indflydelse på hastigheden holdes konstant.
Denne formel er en konstitutiv ligning, dvs. at den grundlæggende er korrekt, men ikke kan bruges på alle
væsker, men kun newtonske væsker som fx vand og nogle gasser. Nogle væsker har ikke en konstant
viskositetskoefficient, da forholdet mellem forskydningskraften og forskydningshastigheden er mere
kompliceret og de betegnes som ikke-newtonske væsker, hvorfor chokolade er en ikke-newtonsk væske,
når den er på flydende form, da den ændrer viskositet som funktion af hastighedsgradienten.
26
(Se graf 1,
23
Kilde 4: The Science of chocolate p. 68-69 (gælder også for de forrige to afsnit i afsnittet conchering)
24
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 8
25
Kilde 2: Kemi i perspektiv 2 p. 165
26
Kilde 19: wikipedia om viskositet
Figur 2.10 Laminar shear flow i en væske.
Den ikke-konstant gradient, er et resultat af
den geometri væsken strømmer gennem (fx
et rør). (kilde 18)
Chokolade – fra bønne til produkt
10
appendiks 2). Her ses også, at viskositeten afhænger af
temperaturen. Ikke-newtonske væsker betegnes også
pseudoplastisk væske.
27
Figur 2.11 Sammenhængen mellem forskydningsspænding
og
forskydningshastighed D i h.h.v. 1) newtonsk væske, 2) Bingham væske og 3) Pseudoplastisk væske (fx chokolade) (kilde 5 p. 143)
Flowet begynder straks der tilføres en kraft til newtonske væsker og er en lineær regression der går
igennem origo.
Se figur 1, som viser de tre typer væsker og sammenhængen mellem
og D.
Viskositeten
er forholdet mellem forskydningskraften
og forskydningshastigheden D som er lig med
reciprokværdien af hastighedsgradienten,
D
(2.2)
Dette er ikke tilfældet ved Bingham væsker (fx tandpasta). For at flowet påbegyndes skal der tilføres en
minimumskraft
0
for at flyde og derfor ikke går igennem origo. Dog er der stadig en lineær regression og
derfor opførervæsken sig som en newtonsk væske. Denne er betegnet som plastisk viskositet (en væskes
tykkelse når den bevæger sig forholdsvis hurtigt) og betegnes
pl
med formlen,
D
0
(2.3)
Og hvis man isolerer
kan formlen skrives som,
D
pl
0
(2.4)
I forbindelse med chokolade er kurven for flowet ikke lineær, men kurvet. Den mest accepterede formel til
beskrivelse af denne, er Steiners model. Hvis man tager kvadratroden af forskydningskraften og
forskydningshastigheden bliver kurven for chokoladen lineær, og derfor er den reologiske opførsel af
chokolade beskrevet ved to parametre K
0
og K
1
, ligesom i formlen for en Bingham væske,
27
Kilde 5: Industrial chocolate, manufactore and use p. 142-145
Reologi: Læren om den mekaniske
bevægelse i stoffer med stor viskositet,
fx chokolade, olier, lakker.
Kilde: Fremmedordbog(Gyldendal)
Chokolade – fra bønne til produkt
11
DKK
10
(2.5)
Hvor K
0
og K
1
er konstanter i Steinerformlen.
28
Det vil sige, at væsken skal have en kraft for at flowet igangsættes, og så snart væsken flyder jo højere en
kraft er til stede og jo tyndere bliver væsken, hvilket er et stort problem for chokoladeindustrien da
viskositetsværdien for chokolade afhænger af, hvor hurtigt chokoladen flyder.
Man bruger et viskometer til at måle på viskositeten, da den måler nogle punkter på kurven og man derved
kan beregne to flow parametre: minimumskraften og den plastiske viskositet. Minimumskraften er
relateret til den energi, der er nødvendig for at få chokoladen til at flyde til at starte med. Den plastiske
viskositet relaterer til den energi, der er brug for at opretholde bevægelsen efter flowet er begyndt, hvilket
er vigtigt til bestemmelse af størrelse af pumpe til at pumpe flydende chokolade, som nævnt i starten af
kapitlet.
29
Desuden har viskositeten og hårdheden af chokoladen også en indflydelse på smagsoplevelsen da tungen
har forskellige smagsområder.
2.1.7.1.1 Måling af viskositet
Figur 2.12 Diagram som illustrerer hastigheden v, areal af bevægelig plade, kraften F anvendt til at bevæge pladen og y som er
højden af prøven.
30
Der gælder for figur 2.12 at,
AF
A
F
Hvor F er den anvendte kraft til at bevæge pladen og A er arealet er den bevægelige plade.
Hvis formlel (2.1) indsættes får man,
y
v
AF
Man kan bestemme/måle viskositeten i chokoladen på flere måder. Fx
1. Med et reometer.
2. En kugles fald gennem en væske
28
Kilde 5: Industrial chocolate, manufactore and use p. 142-145
29
Kilde 4: The Science of chocolate p. 80-84 og p. 90-91
30
Kilde 20: Melting chocolate p. 1
Chokolade – fra bønne til produkt
12
Et reometer er analogisk til figur 2.12, da den også har en plade med en kraft med en defineret hastighed,
der roterer rundt i chokoladen. Se billede 2 i appendiks 1 af et reometer.
Som eksempel 2 kan nævnes, at for en kugle, der falder ned igennem
en cylinder fyldt med smeltet chokolade, er kuglen påvirket af
tyngekraften F
t
og opdriften F
op
som opnår en større og større
hastighed indtil,
F
t
= F
op
hvor der endvidere indtræffer at,
F
w
= F
t
-F
op
hvor F
w
er friktionskraften. Herefter gælder Newtons anden lov at,
0
opwtres
FFFF
Hvilket efter indsættelse af de respektive udtryk, hvor
gVgmF
t
,
gVF
op
, også kaldt
Archimedes’ lov og
vrF
w
6
, hvilket er betegnet Stokes’ lov (se bevis 1, appendiks 2 for bevis)
fås,
06 gVvrgV
væskekugle
hvor V er kuglens volumen. Stokes’ lov gælder dog kun ved strømninger hvor,
1Re
Dv
(2.6)
Her er D = diameter af kuglen og
densiteten af væsken, v = farten på kuglen gennem væsken og
Viskositeten af væsken.
Re betegner Reynolds tal som bruges til at forudsige om en strømning bliver laminar eller turbulent. I den
laminare strømning bevæger de enkelte partikler i strømningen sig langs strømlinjerne, hvilket de gør i
chokolade, der derfor strømmer laminart.
Endvidere isoleres viskositet i ligningen,
Chokolade – fra bønne til produkt
13
væskekugle
kugle
væskekugle
væskekugle
g
v
r
vr
gr
vr
gVgV
2
3
3
4
9
2
6
6
(2.7)
Herefter kan farten måles eksperimentelt og radius af kuglen måles. Densiteterne for henholdsvis
chokolade og kuglen, måles også, og endvidere kan viskositeten beregnes.
31
Viskositeten bestemmes under forsøget på LIFE (jf. afsnit 4)
2.1.7.2 Emulgatorer
En emulgators rolle er at lave en barriere mellem to ikke blandbare stoffer dvs. at den stabiliserer
blandingen af de ikke blandbare væsker eller stoffer. Når man taler om emulsioner er det typisk en vand-i-
olie emulsion eller en olie-i-vand emulsion, hvilket betyder oliedråberne i vand med en emulgator, der
former et lag mellem de to. Dette er dog ikke tilfældet ved chokolade idet det meste af vandet i chokolade
er fjernet under conchering. Hvis ikke vandet er fjernet, kan det trænge ind i chokoladen og opløse nogle af
sukkerpartiklerne, der så endvidere vil sætte sig sammen i klumper og chokoladen vil smage sandet.
I chokolade er det i stedet sukkerpartikler, som er hydrofile (vandtiltrækkende) men lipofobiske
(fedtafvisende). Siden chokolade flyder, dvs. sukker og andre partikler bevæger sig forbi hinanden, må de
faste partikler være omgivet af fedt, hvilket ikke forekommer naturligt, og der er derfor tilsat en emulgator.
32
Figur 2.13 Kemisk struktur for stoffet lecithin
Kendetegnet ved et emulgatormolekyle er, at det har mellem 7-25 CH
2
-grupper i kæderne og består af en
polær og en upolær del, hvorfor lecithin bliver brugt som en emulgator i chokolade, da den har 13 CH
2
-
grupper i kæderne, der er upolære og lipofile.
33
Lecithin er dog i denne sammenhæng et detergent (en
overfladeaktiv agent) snarere end en emulgator da den polære del af lecithin hæfter sig til den faste
overflade af sukkeret og skaber et lag mellem sukker og fedt. Se figur 5, hvordan lecithinen binder sig til
sukkeret. Lecithin betegnes også et fosfolipid, idet det består af alkoholen glycerol, der er bundet til to
31
Kilde 12: Videregående fysik p.
32
Kilde 4: The Science of chocolate p. 93-98
33
Kilde 2: Kemi i perspektiv 2 p. 179-182
Chokolade – fra bønne til produkt
14
fedtsyrer og en fosfatgruppe med esterbindinger, hvor der her yderligere er bundet en polær gruppe – ofte
cholin. Se figur 4.
Figur 2.14 Billede af lecithin molekyler, der binder sig til sukkerpartklerne med det lipfobiske hoved og den lipofile ”hale” er vendt
ud mod fedtmassen.
Mellem 0,1 % og 0,3 % lecithin er med til at reducere viskositeten, men allerede over 0,5 % kan være
skadeligt for flydegenskaberne idet lecithinen begynder at hæfte til sig selv, så der opstår et dobbeltlag
rundt om sukkeret, der medfører en stigning i minumumskraften, selvom den plastiske viskositet fortsætter
med at falde.
34
2.1.8 Temperering
Efter conchering skal chokoladen tempereres. Formålet med temperering er at opnå krystalform V i den
færdige chokolade. Som ses på figur 2.8 er den mest stabile dog krystalform VI, men det er her
karakteristisk for chokoladen, at det får bloom (jf. afsnit 2.1.8.1) på denne krystalform, og man vælger
derfor krystalform V. Dog ved langtidsopbevaring vil chokoladen med den polymorfe form V langsomt
omdanne sig selv til form VI, hvilket er kendetegnet for, hvordan bloom opstår.
Tempereringen sker i et chokoladetemper, der består af en genopvarmningsbeholder og 3 kamre med hver
sin temperatur
35
. Tempereringsforløbet starter med at smelte chokoladen ved
C
50
, da man så er sikker
på at alle krystaller er smeltet. Herefter nedkøler man chokoladen til ca.
C
32
i det første temperkammer,
hvor man her opnår en mættet opløsning af triglyceriderne med højt smeltepunkt samt her sker ingen
krystallisation. Dernæst danner blandingen krystaller i både den ønskede polymorfe form V, men også
ustabile former i andet tempermeter ved en temperatur på
C
27
. Herefter opvarmes chokoladen til
C
3230
så de ustabile polymorfe former smelter og tilbage er krystalform V
36
. Til sidst bliver chokoladen
udstøbt i den facon, som den skal være i, hvorefter den passerer en køletunnel, der stabiliserer krystalform
V. Temperaturen stiger dog til sidst i køletunnelen, så der ikke opstår kondensat, der kan fremkalde
sukkerbloom og skimmelvækst.
Luksuschokolade kan kun fremstilles ud fra stabile krystaller, men som nævnt tidligere, vil disse efter
langtidsopbevaring omdanne sig til krystalform VI og man vil endda på disse kunne se bloom.
34
Kilde 4: The Science of chocolate p. 93-98 (gælder også for forrige afsnit og figur)
35
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 8-10
36
Oplæg fra LIFE
Chokolade – fra bønne til produkt
15
For veltempereret chokolade, som man oftest ser på luksuschokoladerne fx 70 % kakao fra Ghana, kan man
se en glat, fin overflade, der er hård og når man bider i den, vil det give et behageligt knæk. Chokoladen
smelter dernæst først i munden og ikke hånden, pga. de høje smeltetemperaturer for de stabile polymorfe
former.
37
2.1.8.1 Bloom
Mange tror, at når chokoladen får denne hvide overflade, er det mug og chokoladen er for gammel, hvilket
ikke er tilfældet. Bloom kan på dansk oversættes til matning, idet chokolade får den hvide overflade. Der
kan både opstå fedtbloom og sukkerbloom.
Sukkerbloom opstår, hvis chokoladen har været opbevaret i køleskab, hvor der herved kan dannes
kondens. Dette medfører, at sukkeret absorberer vanddråberne og herved udkrystalliseres på overfladen,
hvilket resulterer i den hvide matte overflade.
Fedtbloom opstår ved forkert krystallisering. Det er, fordi krystallerne kan have en tildens til at vokse, og
man kan se det på overfladen, idet krystallerne har en synlig bølgelængde, som skaber diffraktion af lyset,
hvilket kommer til at virke som en mat overflade.
Fedtbloom kan dog skyldes flere ting:
I. Dårlig temperering – flere forskellige krystalformer eller omdannelse til mere stabil.
II. Tilblanding af fremmed fedt – kan danne flere forskellige krystalformer
III. Forkert opbevaring – enten for varm eller for kold.
38
Se appendiks 1 billede 1 af bloom på forskellig tempereret chokolade.
2.1.8.2 Kalorimetri og DSC
Som nævnt tidligere har tempereringen en indflydelse på kvaliteten af chokoladen idet man kan se på
chokoladen, hvis den er forkert tempereret. Derfor skulle man gerne kunne bestemme chokoladens
temperering inden den bliver markedsført. DSC er en meget anvendt metode til undersøgelse af
chokoladekrystallisering og bliver brugt som reference til kalorimetriforsøget senere i projektet under
Forsøg på LIFE.
Ved hjælp af DSC er det muligt at bestemme antal krystalformer, der er til stede i chokoladen, idet varme er
absorberet eller produceret når der sker faseændring i fedtet, og der er derfor brug for en stor mængde
energi. Prøven af chokoladen placeres i et lukket kammer, hvor der også placeres en reference.
Temperaturen på DSC kurven i appendiks 2, figur 3 er sat til at følge et bestemt forløb, som her er
C
5
pr.
37
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 8-10
38
Kilde 8: Confectionery fats handbook
Chokolade – fra bønne til produkt
16
0,5min og temperaturen i de to prøver måles kontinuerligt. Forskelstemperaturen
T
findes ved hjælp af
temperaturen for måleprøven T
c
og temperaturen for referencen T
r
:
rc
TTT
Da reaktionen er en smeltning, er den endoterm, det vil sige, at reaktionen forbruger energi,
T
vil være
negativ og udsvinget (toppen) vil gå nedad (jf. appendiks 2, figur 3). Antal toppe på DSC-kurven svarer til
antallet af krystalformer. Udsvinget vokser ved den temperatur krystalformen begynder at smelte og har
maksimum der, hvor den smelter kraftigst, som også betegnes smeltepunktet og
0T
.
39
DSC er et isoleret, ligevægtssystem og derfor meget anvendt i industrien, da det er yderst præcist.
Det samme princip kan bruges i et traditionelt kalorimeter man selv kan konstruere. Dette undersøges i
forsøget på LIFE, hvor der ønskes en kurve som ses på figur 2.15, idet vi antager, at der vil ske tre ting, når
vi opvarmer fast chokolade i vores kalorimeter:
1. Den faste chokolade vil blive varmet til smeltepunktet.
2. Ved smeltetemperaturen vil chokoladen skifte fase, fra fast til flydende, men bevare sin
temperatur.
3. Den nu smeltede chokolade vil blive varmet til samme temperatur som vandet.
Figur 2.15 Illustration over den kalorimetrisk kurve man ønsker at opnå ved forsøg.
2.1.8.3 Faseovergange
Man kan vha. af DSC-kurven også bestemme om reaktionen er endoterm eller exoterm, vha. enthalpi.
Overordenet er enthalpi defineret som varmeindholdet i et system og den stiger ved faseovergange. På
vores DSC kurve kan enthalpien bestemmes i det: (se figur 3, appendiks 2)
1
0
t
t
EPdT
dEPdT
dT
dE
T
E
P
Dette betegner arealet under kurven, da det er et integral.
39
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 15-16
Chokolade – fra bønne til produkt
17
Her er
HQE
p
ved et konstant tryk, hvilket er tilfældet ved DSC kurven som er på 50mW, da
arealet og kraften er konstant, da må trykket også være konstant og lig med 0, og volumen er også
konstant.
Først gælder der at
V
QE
ved termodynamikkens 1. Hovedsætning, hvor
V
=0, da den er konstant,
40
Vindre
Vindre
Vindre
QE
QE
VpQE
0
V
Q
kan måles ved et bombekalorimeter, som ses i forsøg 1 på LIFE.
Herefter definerer man enthalpi ved formlen,
41
p
indrepindre
indre
indre
QH
VpEQiVpEH
pppnårVVpEH
VpEVpEH
HHH
VpEH
det
)(
)(
2112
111222
12
Derfor er
HQE
p
På kurven ses at integralet er -769,2mJ ved smeltningen af utempereret mørk chokolade ved dag 0 og
enthalpien for denne må derfor være,
HmJE 2,769
Hvilket betegner en endoterm reaktion for chokoladen, idet den modtager energi og derved får varme som
får temperaturen i chokoladen til at stige. I kontrast er processen exoterm for omgivelserne, idet de afgiver
varme til chokoladen. Det vil altså sige, at processen er afhængig af, hvordan man ser på processens
energiændring og herefter kan tale om en endo eller exoterm reaktion.
Altså kan termodynamikken for chokolade kort beskrives ved en endoterm reaktion ved, at den går fra fast
til flydende (smeltning) og optager varme, hvorimod en exoterm reaktion går fra flydende til fast
(størkning) og herved afgiver varme.
40
Kilde 7: Isis Kemi A p. 12-13
41
Kilde 3: Kemi i perspektiv 3 p. 15-16
Chokolade – fra bønne til produkt
18
Ligesom enthalpien stiger entropien ved faseovergange. Entropien er et mål for uorden i et system. Det vil
sige, at entropien vokser når et stof smelter da molekylerne får mere plads til at bevæge sig og dermed kan
skabe mere uorden.
42
Det gælder for kakaosmør, at man kan bestemme dets absolutte entropi, idet det er et rent krystallinsk stof
og man udnytter derved termodynamikkens tredje hovedsætning:
”Alle rene, krystallinske stoffer har entropien nul ved det absolutte nulpunkt.”
43
Entropitilvæksten i et system ved en temperaturændring og konstant tryk,
T
Q
S
Men hvis der sker en ændring fra en tilstand til en anden, da er den tilførte varme under konstant tryk
beskrevet ved,
TCQiT
T
C
S
p
p
det
Man udnytter dog ved større temperaturstigninger at entropien er stamfunktion til forholdet C
p
/T,
2
1
12
T
T
p
p
dT
T
C
ssS
ersådT
T
C
dS
Ved det absolutte nulpunkt sidder kakaosmørs molekyler helt stille i et perfekt ordnet gitter dvs. ved fast
form. Vi antager derfor at S0=0 da kakaosmør danner perfekte krystaller ved meget lave temperaturer og
den absolutte entropi er derfor,
T
T
p
dT
T
C
TS
0
)(
Da kakaosmør smelter ved temperaturen T
smelte
< T, da absorberer det varme ved faseovergangen og
smelteentropien er da,
T
T
p
smelte
T
p
smelte
smelte
dT
T
C
T
H
dT
T
C
TS
0
)(
Findes entropiværdien for hhv. fast og smeltet tilstand samt faseovergangene herved, vil det være muligt at
lave en kurve over kakaosmør.
44
42
Kilde 7: Isis kemi A p. 20-21
43
Kilde 3: Kemi i perspektiv 3 p. 41
44
Ibid p. 41
Sundhedsfremmende stoffer
19
3 Sundhedsfremmende stoffer
Man hører tit om, at det er sundt at spise chokolade, drikke mere rødvin etc.. Alt skal dog spises og drikkes
med måde, da det kan være lige så usundt i længden som det kan være sundt på kort sigt. En ting rødvin og
chokolade har tilfælles er, at de indeholder væsentlige mængder af naturlige antioxidanter.
Et andet stof som kan være sundhedsfremmende i chokolade er lecithin, som forekommer i små mængder
naturligt, men det bliver også tilsat til de fleste chokolader som en emulgator.
3.1 Antioxidanter
Der er studier der har vist, at der er en sammenhæng mellem et øget indtag af antioxidanter og nedsat
risiko for hjerte-kar-sygdomme og former for kræft.
Antioxidanterne i chokolade stammer fra polyphenoler – herunder flavonoider, som er den største gruppe
af kendte plantepolyphenoler, hvilke der vil blive redegjort for disse i det følgende afsnit. Antioxidanter kan
være forskellige typer af stoffer bl.a. enzymer, proteiner og vitaminer.
Indholdet af antioxidanter i kakaobønnerne afhænger af bønnesort, dyrkningssted og forhold og kan
variere fra 20mg/100g til 1600mg/100g.
45
Grunden til at antioxidanter kan forebygge nogle sygdomme er, at de kan modvirke lipidoxidation både in
vitro og in vivo. Lipidoxidation igangsættes af frie radikaler, som fx oxidation af LDL-cholesterol, som anses
for at være et forstadie til udvikling af atherosklerose, som i sidste ende kan føre til blodprop. Frie radikaler
er molekyler, som indeholder et eller flere uparrede elektroner, hvilket gør, at de er meget reaktive, derved
ustabile og indgår i kædereaktioner, hvor de kobler sig på et stof og oxiderer (ødelægger) det. Oxidationen
stopper først når to radikaler reagerer med hinanden eller en antioxidant. Lipidoxidation er, når frie
oxygenradikaler ødelægger cellemembranen og, det igangsættes når lipider bliver påvirket af katalysatorer
som fx lys, varme, radioaktiv stråling etc.
3.1.1 Flavonoider
Flavonoider er som nævnt tidligere en plantepolyphenol. En phenol består af mindst én aromatisk ring
hvorpå der sidder en eller flere hydroxygrupper. Når der sidder flere hydroxygrupper på ringen betegnes
den en polyphenol og er et phytokemikalie
46
.
45
Kilde 13: Chokolade – en sund snack? p. 16
46
Phytokemikalier er substanser i planter, der kan have helbredsbeskyttende virkninger uden at de er livsessentielle.
Figur 3.1 General nomenklatur og struktur af flavonoidskelettet.
Strukturer markeret med hvidt er mulige flavonoider.
Sundhedsfremmende stoffer
20
Flavonoiders kemiske struktur er opbygget omkring et C
15
-skelet (jf. figur 3.1), som består af en aromatisk
ring (A), hvorpå der sidder et heterocyklisk ring (C), som bærer en endnu en aromatisk ring (B) på C
2
. Alt
afhængig af flavonoidtypen er hydroxygrupperne bundet til de aromatiske ringe, og det er disse som
tildeler flavonoiderne deres potentielle antioxidative egenskaber.
Flavonoider underdeles i 7 grupper efter deres struktur i C-ringen: Flavoner, flavanoner, flavonoler,
flavanonoler, isoflavoner, flavanoler (catechiner) og anthocyanidiner.
Det antioxidative potentiale opnås ved at indeholde flere af følgende elementer:
1. 0-Dihydroxy struktur på ring B.
2. Dobbeltbinding mellem C
2
og
C
3
, der danner en ketongruppe på C
4
.
3. Hydroxygrupper ved C
3
og A
5
.
47
De primære flavonoider i mørk chokolade er flavanoler, som primært består af epicatechin, der har
strukturen som ses på figur 3.2.
Figur 3.2 Kemisk struktur over epicatechin, der tilhører undergruppen flavanoler.
Som det ses på figur 3.2 så består den af samme skelet fra figur 3.1 og karakteristisk for denne type er den
heterocykliske ring, hvorpå der på C
3
sidder en hydroxygruppe. Dens antioxidative potentiale er rimelig
højt, idet den måde indeholder 0-dihydroxystrukturen på ring B og hydroxygrupper ved C
3
og A
5
samt A
7
.
3.2 Andre sundhedsfremmende stoffer
Stoffer som fx garvesyre, som også stammer fra polyphenoler har vist at have en anti-bakteriel og anti-
enzymatisk aktivitet, hvilket vil sige at de hjælper med at forbygge plak (belægning på tænderne) og
47
Kilde 11: Antioxidanter i mørk chokolade
Sundhedsfremmende stoffer
21
hæmmer syredannelsen. Dette betyder dog ikke, at man skal til at spise chokolade for at få renere tænder
idet, der er mange andre stoffer som har negative virkninger på tænderne.
48
Herudover er det bevist at lecithin, som er nævnt tidligere til brug som en emulgator også har gavnlige
effekter for kroppen. Lecithin er et naturligt stof, som stammer fra sojabønner og har en evne til at danne
og frigive acetylcholin. Dette frigives dog kun når physostigmin indtages sammen med lecithin, der er et
naturligt udvundet alkaloid. Acetylcholin er en neurotransmitter og er nødvendig for at kunne overføre
signaler mellem nerverne i vores krop. Dette kommer af at cholin (polært alkohol) er et B-vitamin og er
nødvendig for at kunne lagre data i hjernen.
49
Et andet stimulerende stof i mørk chokolade er theobromin, der har vist sig at være mere effektiv mod
hoste end codein, som er den mest brugte medicin mod hoste. Man er nu i gang med at få theobromin på
tabletform, da den ikke nok med at være mere effektiv en codein, men også har færre bivirkninger og virker
stimulerende i kontrast til codein der virker sløvende. Chokolade indeholder dog ikke umiddelbart nok
theobromin til, at man skal spise chokolade, når man hoster. Det vil dog have en lille men gavnlig effekt.
50
Om chokolade er sundhedsfremmende eller ej, så har det også vist sig, at chokolade kan forbedre dit
humør, idet velsmagende mad kan frigøre hjerne-endorfiner, som er kemiske stoffer, der får dig til at føle
godt tilpas.
51
Der er også mange kvinder, som føler, at de har trang til chokolade, da chokolade virker
euforisk. Chokolade indeholder nemlig stoffet 2-phenylethylamin, som kun i nogen grad når hen til
nervecentralsystemet, hvor det virker som amfetamin. Dette frigør dopamin i hjernens lystcenter og derfor
virker euforisk. Dette kan være grundet til at mange kvinder generelt foretrækker chokolade frem for sex.
Dog hjælper chokoladen med at få et højere niveau af lyst, begær og tilfredsstillelse ved sex, så disse to ting
burde kombineres i stedet for at vælge den ene frem for den anden.
52
48
Kilde 4: The science of chocolate p. 202-205
49
Kilde 17: Lecithin
50
Kilde 18: Chokolade som hostemedicin
51
Kilde 4: The science of chocolate p. 207-208
52
Kilde 14: Bliv høj på mørk chokolade
Forsøg på LIFE
22
4 Forsøg på LIFE
Jeg fik mulighed at komme til Københavns universitet LIFE for at undersøge forskellige chokoladers
forskellige egenskaber alt afhængig, hvilken krystalform de har.
4.1 Forsøg 1: Smeltevarme og smeltepunkt
Undersøgelse af forskellig tempereret chokolades smeltevarme og smeltepunkt.
Formålet med dette forsøg er at undersøge to forskellige tempereret chokoladers smeltevarme og
smeltepunkt vha. flamingopapbæger-kalorimetri. Herunder undersøges også de forskellige tempereret
chokoladers krystalformer vha. smeltepunktet på hhv. kalorimetri-kurven og DSC-kurven og brug af figur
2.8.
Et simpelt bombekalorimeter blev konstrueret med 2 flamingopap-bægre med låg, som et isoleret system
og en kontrol bestående af samme materialer. Herefter kom chokoladen, som var størknet i et tykt
reagensglas, ned i det varme vand, hvorefter der sker varmediffusion og chokoladen smelter. Til det
isolerede system er der fastsat 3 termometre – én til chokoladen, én til vandet chokoladen befinder sig i og
én til referencevandet, så man kan kontrollere varmetabet til omgivelserne. Tiden bliver målt over et
tidsrum med intervallet 30sek til 1 min indtil chokoladen og vandet opnår samme temperatur. Dette bliver
gentaget med henholdsvis den tempereret og utempereret mørke chokolade.
Figur 4.1 Illustration over forsøgsopstilling med bombokalorimeteret
Forsøg på LIFE
23
Teori:
Kakaosmør har, som tidligere nævnt, 6 forskellige krystalformer(se figur 2.8). Det vil sige, at da der er
forskellige mikrostrukturer i de forskellige faser vil kakaosmør også have forskellige fysiske egenskaber i de
forskellige faser, såsom smeltevarmen, da den energi der skal til for at skifte fase fra fast til flydende er
afhængig af, hvilken fase man starter i og ligeledes vil smeltepunktet også være forskellige.
Under forsøget vil der ske varmediffusion dvs. varmen kan ikke nå at trænge ind i kernen af chokoladen
med det samme, men det bliver opvarmet lidt efter lidt. Samtidig sker der også en varmediffusion ud til
omgivelserne, hvorved der opstår et energitab, hvis man ikke har et isoleret system. Vi kontrollerer dette
energitab til omgivelserne vha. en reference, så vi senere kan korrigere for det ved vores beregninger.
Først og fremmest kan vi bestemme den mængde energi, som er blevet brugt i hele processen, idet at den
mængde energi, som er forsvundet fra vandet må være blevet overført til chokoladen og omgivelserne,
hvilket kan måles som temperaturfaldet af vandet,
vandvandvand
mcTQ
(4.1)
Hvor
vand
T
er temperaturfaldet [K], m
vand
er massen [kg] og c
vand
er varmekapaciteten af vandet
gK
J
.
Formel nummer 1 bliver også brugt til at finde den mængde varmeenergi, der er blevet afgivet til
omgivelserne i vores reference,
refvandref
mcTQ
Endvidere kan man så finde den energi som er blevet overført til chokolade ved at tage højde for varmetab
til omgivelserne ved at trække energien fra referencen fra vores energi i vandet chokoladen stå i,
refvandchokolade
refchokoladevand
QQQ
QQQ
(4.2)
Til sidst kan man finde smeltevarmen vha. følgende formel,
chokolade
chokolade
chokos
m
Q
L
,
(4.3)
Man kan også beregne varmefylden for chokoladen efter formlen,
Forsøg på LIFE
24
chokoladechokolade
chokolade
mT
Q
c
(4.4)
Og som nævnt tidligere under afsnit 2.1.8.2 så ønskes der en kurve som ses på figur 2.15 i det samme afsnit
når vi antager at:
1. Den faste chokolade vil blive varmet til smeltepunktet.
2. Ved smeltetemperaturen vil chokoladen skifte fase, fra fast til flydende, men bevare sin
temperatur.
3. Den nu smeltede chokolade vil blive varmet til samme temperatur som vandet.
Forberedelse før eksperimentet
Vi kan før vi udfører forsøget lave en overslagsberegning over den temperatur vandet skal have for, at der
er tilstrækkelig energi til, at den tempererede chokoladen kan smelte:
Hvis vi antager af vandet har en starttemperatur på
C
80
når chokoladen nedsættes i vandet, da har
vandet mulighed for at afgive en energimængde på:
Joule
Kg
J
gKcmTQ
chokochoko
,420040 
før det får samme temperatur som chokoladen, da dette gerne skal opvarmes til
C
40
for at kunne smelte.
Den mængde energi som chokoladen skal bruge for at smelte kan beregnes ud fra termogrammet PÅ DSC
kurven (figur 4 i appendiks 2):
Ca. 1000mJ skal bruges til at smelte 20g chokolade dvs.,
g
J
mg
mJ
L
chokos
50
20
1000
,
Da vi ca. har 20 gram chokolade skal vi bruge 1000 J og får derfor langt mere energi ved 80 grader end vi
skal bruge. Vi vælger derfor at bruge vand af 60 grader, da der her stadig frigives rigeligt med energi
(16724J), og varmetabet til omgivelserne herved langt mindre idet temperaturen er tættere på
stuetemperaturen og derfor vil formindske en evt. fejlkilde.
Forsøg på LIFE
25
Resultater
Graf over de forskellige tempererede chokolader i temperatur som funktion af tiden. Se supplerende
resultater under appendiks 3 i forsøg 1.
Databehandling
Beregning af smeltevarmen og varmefylden for utempereret chokolade (se appendiks 3 for resultater)
Til beregning af smeltevarme bruger jeg formel (4.3) fra teoridelen af forsøget, men først skal jeg finde
varmeenergien for chokolade, ved at finde varmeenergien for vandet som chokoladen er i og
referencevandet ved brug af formel (4.1),
Utempereret chokolade i smeltet
tilstand (Stejl hældning på graf).
Chokolade
Vand
Vand
reference
Masse (m)
22,3g
276,4g
266,6g
Temperaturforskel (
T
)
53,2-26,8 = 26,4 K
60,7-61,8 = -1,1K
64-64,7 = -0,7K
Varmefylde (c)
4,181
gK
J
4,181
gK
J
Først findes varmeenergientabet Q i vandet med chokolade,
Jg
gK
J
KmcTQ
vandvandvand
2,12714,276181,41,1
Herefter findes varmeenergien i vand
reference
,
Jg
gK
J
KmcTQ
r efrefref
3,7806,266181,47,0
Dernæst kan varmeenergien findes i chokolade ved brug af formel (4.2)
0
10
20
30
40
50
60
70
600
Temperatur [°C]
Tid [s]
Tempereret chokolade
Utempereret chokolade
Forsøg på LIFE
26
JJJQ
chokolade
9,4903,7802,1271
Da vi nu har varmeenergien kan vi finde smeltevarmen ved formel (4.3),
g
J
g
J
L
chokos
01,22
3,22
9,490
,
Herefter beregner vi smeltevarmen vha. formel (4.4)
gK
J
gK
J
mT
Q
c
chokoladechokolade
chokolade
834,0
3,224,26
9,490
De andre resultater er beregnet på samme måde og resultaterne er derfor,
Utempereret chokolade
Utempereret chokolade i smeltet
tilstand (Stejl hældning på graf).
Chokolade
Vand
Vand
reference
Masse (m)
22,3g
276,4g
266,6g
Temperaturforskel (
T
)
53,2-26,8 = 26,4 K
60,7-61,8 = -1,1K
64-64,7 = -0,7K
Varmefylde (c)
0,834
gK
J
4,181
gK
J
4,181
gK
J
Smeltevarme (L
s
)
22,01
g
J
Utempereret chokolade i fast
tilstand.
Masse (m)
22,3g
276,4g
266,6g
Temperaturforskel (
T
)
1,6K
-3,9K
-1,7K
Varmefylde (c)
73,21
gK
J
4,181
gK
J
4,181
gK
J
Tempereret chokolade
Utempereret chokolade i smeltet
tilstand (Stejl hældning på graf).
Chokolade
Vand
Vand
reference
Masse (m)
21g
265,4g
255,3g
Temperaturforskel (
T
)
19,9K
-1,2K
-0,7K
Varmefylde (c)
1,39
gK
J
4,181
gK
J
4,181
gK
J
Smeltevarme (L
s
)
27,82
g
J
Utempereret chokolade i fast
tilstand.
Masse (m)
21g
265,4g
266,6g
Temperaturforskel (
T
)
6,3K
-7,4K
-2,6K
Varmefylde (c)
41,1
gK
J
4,181
gK
J
4,181
gK
J
Forsøg på LIFE
27
Diskussion
Jeg har valgt, at smeltepunkterne befinder sig der, hvor graferne knækker første gang. Dette grundet i
kildeanvisninger for de forskellige krystalstrukturers smeltepunkter i figur 2.8. Derfor har jeg valgt
smeltepunktet for tempereret at være
C
3432
, og derfor er en fase V struktur, som vi havde regnet
med. Den utempereret har et smeltepunkt mellem
C
2624
, og derfor en fase III struktur. Det er dog
muligt, at der befinder sig fx fase IV eller II struktur i chokoladen, som derved kan have en effekt på
smeltepunktet.
I realiteten kræver det mere energi at bryde en tætpakket krystalstruktur, det vil sige at den tempererede
kræver mere energi, da den burde have en fase V struktur, som er bedre pakket. Dette kan man se på, at
den har en større gradient end den utempererede. Den tempererede smelter over et kortere interval, dette
grundet i, at den indeholder færre forskellige slags krystalstrukturer, og de former den indeholder ligger
smeltepunktsmæssigt tættere på hinanden.
Det ses på kurverne for smeltning, at den tempererede og den utempererede chokolade ikke er som
forventet. Det ses at temperaturen er konstant i vandet – der kommer altså ikke mere varme ind, men
temperaturen stiger markant ved chokoladen idet den smelter. Dette kan skyldes mange fejlkilder, der hver
har sin indflydelse på resultatet:
Kurven burde som nævnt have haft et fladt stykke, hvor den tilførte energi blev brugt til at smelte
chokoladen, hvorunder temperaturen forholdt sig konstant. Dette har vores kurver ikke, hvilket kan
skyldes mangel på varmemigrationen; chokoladen i yderkanten smelter, hvorefter den varmes op,
mens det tager længere tid at få varmen ind til midten, hvor vores termometer befinder sig, så
chokoladen herinde kan smelte. Mens chokoladen i midten smelter er chokoladen yderst i
reagensglasset smeltet og varmet yderlige op.
Vandet som chokoladen bliver opvarmet af burde have afgivet en mængde energi, der lig med
chokoladens modtagne energi, men da vores system ikke er isoleret godt nok, så er der også et
energitab til omgivelserne. Dette korrigerer vi dog for ved at fratrække det varmetab, der er til
omgivelserne, vha. reference vandet, fra den mængde energi som chokoladevandet afgiver.
Der er ingen omrøring i vandet og derfor ingen termisk udveksling. Vandet omkring chokoladen
afgiver varme, men udveksler ikke varme med det vand der ligger yderst i glasset, hvor en
magnetomrører kunne have optimeret dette, og derved givet mere præcise temperaturer, da bare
en meget lille forskel i temperatur vil give stort udslag i L og c.
Forsøg på LIFE
28
Der kan være stor usikkerhed på termometrerne. Termometrerne burde have været kalibreret ens
fra starten af, så vi kunne undgå usikkerhed omkring målingerne af temperaturen. Dette kan
muligvis have indflydelse på vores graf, hvor vi her ud fra finder værdierne til beregning af
smeltepunkt og smeltevarmen.
På kurven ses også, at chokoladen får tilført næsten den sammen mængde energi før smeltningen som
under smeltningen, hvilket medvirker til, at der er stor forskel i varmefylden, der er langt lavere i
smeltetilstanden end i den faste tilstand, hvilket forekommer ved begge slags tempereret chokolade. Man
kan derfor diskutere, om det er strukturen, der medvirker til den hurtige opvarmning af chokoladen, idet
chokoladen har en lavere varmefylde under smeltetilstanden, dvs. der skal ikke nær så meget energi til at
smelte chokoladen. Dette kunne også skyldes nogle spændinger inde fra chokoladen, der er med til at
varme den selv op og på den måde giver denne enorme stigning i chokoladens temperatur under
smeltningen.
Dette forsøg kommer i sidste ende til at omhandle faststoffysik, der omhandler chokolades fysiske
egenskaber i den fast/sammentrukne tilstandsfase, der optræder når antallet af elementer er store og der
er stærke interaktioner imellem dem (krystaller i chokolade) og chokolades specifikke termiske
konduktivitet der indikerer chokolades evne til at lede varmeenergi Q, hvilket ikke er noget jeg har arbejdet
med i dette projekt.
53
Konklusion
Ud fra forsøget kan konkluderes, at tempereret chokolade kun indeholder krystalform V, som har et
smeltepunkt mellem
C
3432
. Det ses ud fra den utempererede chokolades kurve, at den måske kunne
indeholde flere krystalformer, men primært krystalform III, da den har et smeltepunkt på mellem
C
2624
. Dog må man konkludere, at metoden kunne optimeres, da vi ikke har fået den ønskede kurve,
som vi antager, er pga. krystallerne eller ukendte spændinger i chokoladen.
Vi kan også konkludere, at vores værdier for smeltevarmen for de to forskellige chokolader er hhv. 22,01
𝐽
𝑔
og 27,82
𝐽
𝑔
er fine værdier, idet de er under 50
𝐽
𝑔
, som er en beregnet værdi fra overslagsberegningen i
starten af forsøget ud fra DSC kurven.
53
Kilde 21: Faststoffysik
Forsøg på LIFE
29
4.1 Forsøg 2: Viskositet
Bestemmelse af chokoladers viskositet.
Formål
Formålet med forsøget er at bestemme viskositeten af mørk chokolade ved hhv. 60 og
C
80
. Dette gøres
vha. vandbad opvarmet til hhv. 60 og
C
80
, hvori der er et bæger med smeltet chokolade. Der bruges en
kugle hvorpå der sidder en aflæsningsstang samt et stopur.
Fremgangsmåde:
Der markeres to streger på aflæsningstangen med en afstand på ca. 5cm imellem, hvor der skal gælde at
hele kuglen befinder sig i chokoladen. Dernæst måles den tid det tager for kuglen at bevæge sig igennem
chokoladen fra den ene markering til den anden. Målingerne gentages 8-10 gange indtil tiden er
nogenlunde ens igennem målingerne.
Teori:
Til at beregne viskositeten bruges formel (2.7) som er udledt i afsnit 2.1.7.1.1,
væskekug le
kug le
g
v
r
2
9
2
Men den gælder kun hvis Reynolds tal er under 1. Dette beregnes ved formel (2.6),
1Re
kuglemvæske
Dv
Hvor v
m
er middelhastigheden og D er diameter af kuglen.
Densiteterne af kuglen og væsken beregnes efter formlen,
V
m
Vm
(4.1)
Resultater:
Resultater for hastigheden af kuglen gennem mørk chokolade ved 60 °C og 80 °C. Der er til sidst beregnet
middelhastigheden v
m
.
mørk chokolade 60 °C
Måling
s [m]kugle
t [s]kugle
v [m/s]kugle
1
0,05
2,1
0,023810
2
0,05
1,3
0,038462
3
0,05
1
0,050000
mørk chokolade 80 °C
Måling
s [m]kugle
t [s]kugle
v [m/s]kugle
1
0,05
0,8
0,0625
2
0,05
0,9
0,0556
3
0,05
0,9
0,0556
Forsøg på LIFE
30
4
0,05
1,4
0,035714
5
0,05
1,1
0,045455
6
0,05
1,1
0,045455
7
0,05
1
0,050000
8
0,05
1,1
0,045455
middelværdi
0,041794
4
0,05
0,9
0,0556
5
0,05
0,8
0,0625
6
0,05
1,1
0,0455
7
0,05
1
0,0500
8
0,05
0,9
0,0556
9
0,05
0,7
0,0714
10
0,05
0,8
0,0625
middelværdi
0,0577
Diameter (D)
Masse (m)
Højde (h)
Kuglen
1,874cm
10,5g
--
Chokolade
5,677cm
188g
6,6cm
Databehandling
Beregning af densitet af kuglen vha. formel (4.1):
333
3
4
3047047,3
2
874,1
5,10
m
kg
cm
g
cm
g
V
m
Beregning af densitet af chokoladen vha. formel (4.1) (chokoladen befinder sig i en cylinderformet
beholder):
332
1125125,1
6,6
2
677,5
188
m
kg
cm
g
cm
cm
g
V
m
Dernæst beregnes viskositeten af chokolade ved 60 °C ved brug af formel (2.7):
sPa
ms
kg
m
kg
m
kg
s
m
s
m
m
g
v
r
væskekugle
m
kugle
 809,8809,782,9
04179,0
2
01874,0
9
2
9
2
332
2
2
Dernæst beregnes viskositeten af chokolade ved 80 °C ved brug af formel (2.7):
Forsøg på LIFE
31
sPa
ms
kg
m
kg
m
kg
s
m
s
m
m
g
v
r
væskekugle
m
kugle
 385,6385,782,9
0577,0
2
01874,0
9
2
9
2
332
2
2
Herefter finder jeg ud af om formel (2.7) gælder til beregning af chokolades viskositet ved at finde Reynolds
tal ved brug af formlen (2.6)
11905,0Re1
385,6
01874,00577,01125
Re
11,0Re1
809,8
01874,004179,01125
Re
80
3
80
60
3
60
CC
CC
ms
kg
mm
m
kg
ms
kg
mm
m
kg
Da Reynolds tal for hhv. 60 °C og 80 °C er under 1, da gælder formlen viskositeten og forsøget kan bruges
som metode til beregning af viskositeten samt gælder der at chokoladen strømmer laminart.
Diskussion
Formel (2.7) gælder kun for en kugle og det vi måler på er en kugle med en stang på – det vil sige, at vi
regner på en approximering.
Desuden får man en lavere viskositet, hvis man måler hurtigt efter hinanden idet det virker som en
omrøring og det gør chokoladen mere tyndtflydende. Dette betegnes med en såkaldt ketchupeffekt.
(ketchuppen flyder hurtigere/nemmere ud af tuben, hvis den har været rystet inden – der samme sker med
binghamvæskerne)
Som set fra en fejlkilde fra forsøg 1 kunne omrøringen i chokoladen have en væsentlig betydning og der
burde måske være en magnetomrører i chokoladen, så man var sikker på en konstant temperatur. Men
samtidig kan omrøring også sænke viskositeten, derfor kunne man lave en reference hvori man i en anden
chokolade (samme slags chokolade og temperatur) har en magnetomrører og derved måler på begge og
herefter se om dette kunne have en betydning.
Desuden burde man have en reference i form af en reometermåling, så man kunne sammenligne
viskositeterne.
Forsøg på LIFE
32
Det ses på chokoladens viskositet, at den bliver mere og mere flydende, altså får en lavere viskositet jo
varmere den bliver. Dette kan forklares ved, at chokoladen udvider sig mere under smeltning og der herved
kommer mere plads mellem molekylerne.
Konklusion
Det kan konkluderes ved dette forsøg, at metoden til måling af viskositet er udmærket, idet Reynolds tal er
under 1 ved begge beregninger, og der er et begrænset antal fejlkilder, da den eneste parameter man skal
måle er farten. Viskositeten ved 80 °C er 8,8 Pa*s og derved mindre end viskositeten ved 60 °C som er på
6,4Pa*s, hvilket er som forventet, idet chokoladen er mere smeltet ved 80 °C og herved mere
tyndtflydende.
Konklusion
33
5 Konklusion
For at chokolade kan blive til en luksusvare, gennemgår den en række delprocesser, som skal opfylde en
række krav. Chokolade indeholder kakaosmør, som hovedsageligt består af fedtsyrer i form af
kombinationer af triglycerider, der vær især har bestemte smeltepunkter. Det vil sige, at for at få den rette
tekstur og smeltepunkt, skal man have et højt indhold af en bestemt sammensætning af fedtsyrer, som i
kakaosmør er SOS. Triglyceriderne i kakaosmør kan eksistere i flere krystalformer, hvilket betegnes
polymorfi. Den ønskede form er krystalform V, som skabes ved processen temperering. Hvis ikke
chokoladen tempereres korrekt, får den bloom.
Smeltning af chokolade er en endoterm reaktion, som i vores forsøg med tempereret chokolade havde en
enthalpiændring på -769,2J ud fra vores udleveret DSC-kurve. For den utempererede chokolade var
enthalpiændringen på -990,8J (igen ud fra DSC). Den tempererede chokolade havde ifølge vores forsøg en
smeltevarme på 22,01
𝐽
𝑔
og den utempererede havde en på 27,82
𝐽
𝑔
, hvilket er fine værdier da vi fik vores
overslagsberegning ud fra DSC-kurven til at være 50
𝐽
𝑔
. Dog har vores simple udgave af kalorimetri ikke
været særlig god, da vi ikke fik den ønskede kurve, hvilket skyldes store fejlkilder såsom, at vi ikke havde en
magnetomrører i vores system. At chokoladen stiger voldsomt i temperatur under smeltningen kan ikke ske
i den reelle verden, da chokoladen burde have haft en konstant temperatur under smeltningen pga. at alt
tilført varme bruges til at bryde de intermolekylære bindinger i chokoladen. Der må derfor ske noget inde i
chokoladen, som fx krystalstrukturen, der får temperaturen til at stige væsentligt. Det kunne undersøges
nærmere med fx røntgenkrystallografi eller nærinfrarød spektroskopi, da fedt har absorptionsbånd i det
infrarøde måleområde og molekylebindinger kan derved bestemmes analytisk.
54
På denne måde kunne
man finde ud af, hvad der sker med chokoladen molekylært når den smelter. Dette har dog ikke været
muligt for mit projekt og ikke var en del af forsøget på LIFE, men kunne være interessant at finde ud af,
hvorfor chokoladens temperatur stiger så kraftigt under smeltningen.
På LIFE målte vi også viskositeten, hvor det viste sig som forventet, at en højere opvarmet chokolade er
mere tyndtflydende, idet der er mere plads til, at molekylerne kan bevæge sig.
Udover chokolades mange komponenter, der influerer på kvaliteten af chokoladen, indeholder chokoladen
også mange sunde stoffer, som gør det sundt at spise chokolade vel og mærke i små mængder. Chokolade
indeholder bl.a. stoffer som antioxidanter, der kan hjælpe mod hjerte-kar-sygdomme, theobromin, der kan
hjælpe mod hoste og lecithin, der indeholder neurotransmitter. Som afsluttende skal det huskes, at ligesom
chokolade kan være sundt, kan det være lige så fedende i længden.
54
Kilde 10: Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade p. 17-18
Litteraturliste
34
6 Litteraturliste
Bøger:
1 Boldt, Kaj (1986). Kakao – et naturprodukt, 1. Udgave 1. Oplag, Skarv Nature Publications.
2 Andersen, Erik Strandgaard; Parbo, Henrik, (1990). Kemi i perspektiv 2, 2. udgave 1. Oplag,
Gyldendal.
3 Andersen, Erik Strandgaard; Parbo, Henrik; Mortensen, Kim Kusk, (1992). Kemi i perspektiv 3, 1.
Oplag, Gyldendal.
4 Beckett, Stephen T (2008). The Science of chocolate, 2. Udgave, RSCPublishing. 208 sider.
5 Beckett, Stephen T (1988). Industrial chocolate, manufactore and use, Avi book. 372 sider.
6 Bruun, Kim; Munthe, Søren; m. fl.(2005-06). Isis Kemi C, 2. Udgave, 2. Oplag, Systeme
7 Jensen, Hans Birger (2007). Isis Kemi A. 1. Udgave, 1. Oplag, Systeme
8 Timms, Ralph E. (2003). Confectionery fats handbook, The oily Press
9 Green-Petersen, Ditte; Rossen, Karina J. (2000). Flourescens og sensoriske egenskaber af kakao
i relation til kvaliteten, Bachelorprojekt, Den Kongelige Veterinær- og landbohøjskole. 81 sider.
10 Svenstrup, Gitte (2003). Hurtigmetoder til bestemmelse af temperering i chokolade – vurderet
ved hjælp af kemometri, Specialeprojekt, Den kongelige Veterinær- og landbohøjskole.
11 Madsen, Katja H. (2006). Antioxidanter i mørk chokolade, Bachelorprojekt, Den kongelige
Veterinær- og landbohøjskole.
12 Øhlenschlæger, Erik (1991). Videregående fysik, 1. Udgave, 1. Oplag, Gyldendal.
13 Raff, Marianne (2001). Chokolade – en sund snack?, bachelorprojekt, Den kongelige Veterinær-
og landbohøjskole.
Artikler:
14 Dansk kemi (2005), Årg. 86, nr. 2, Christphersen, Carsten: Bliv høj på mørk chokolade.
15 Dansk kemi (2006), Årg. 87, nr. 9, Lock, Nina: Undersøgelse af fedtstoffers krystalformer.
Kan ses på denne hjemmeside: http://www.techmedia.dk/files/pdf/dak/2006/s46-49dak09.pdf
16 Lycke, Kathrine Dyhr. Aabenraa, 18 marts 2008: Chokolade. Unge forskere projekt.
Internetsider:
Litteraturliste
35
17 Lecithin: http://www.helsenyt.com/frame.cfm/cms/id=4898/sprog=1/grp=8/menu=3/
(set d. 24. november 2009)
18 Chokolade som hostemedcin: http://ing.dk/artikel/48462-chokolade-som-hostemedicin
(set d. 24. november 2009)
19 Viskositet. http://en.wikipedia.org/wiki/Viscosity
20 PDF fil: Melting Chocolate,
http://www.aeromech.usyd.edu.au/rheology/snasseri/images/chocolate.pdf
21 Faststoffysik: http://da.wikipedia.org/wiki/Faststoffysik
NB: Det er muligt at få data til DSC-kurven, hvis det ønskes.
Appendiks 1: Billeder
i
Appendiks 1: Billeder
Billede 1 Bloom: Billede af forskellig tempereret chokolade – både mælke og mørk, hvor de
utempererede chokolader har fået bloom.
Billede 2 Reometer på LIFE
Appendiks 2: Grafer, tabeller og data
ii
Appendiks 2: grafer, tabeller og data
Figur 1 Triglyceriders komposition i kakaosmør fra forskellige lande. (Kilde 4:Science of chocolate).
Figur 2 Sammenhæng mellem viskositet og hastighedsgradienten målt med et reometer. Kurven er
logaritmisk.
Figur 3 Bevis for friktionsskraften,
Bevis for friktionskraften
Formlen for modstand eller friktionskraften er,
Appendiks 2: Grafer, tabeller og data
iii
AvcF
ww
2
2
1
Da formmodstanden c
w
er afhængig af legemets geometri og stærk afhængig af Reynolds tal, da er
formmodstanden for en kugle, som gælder, når Re < 1, som er fundet eksperimentelt,
dv
c
c
w
w
24
Re
24
hvilket indsættes i ligningen,
vrF
vr
F
rv
rvF
rv
rv
F
Av
dv
F
w
w
w
w
w
6
2
12
2
24
2
1
2
24
2
1
24
2
1
22
22
2
Appendiks 2: Grafer, tabeller og data
iv
Figur 4 DSC kurve over tempereret og utempereret mørk chokolade ved hhv. dag 0 og dag 4.
NB: Når der henvises til utempereret eller tempereret chokolade er det kun kurve blå og grøn der benyttes
idet kurve rød og blå ligner at have det samme smeltepunkt – og herved samme krystalform. Dette kan
forklares ved at chokoladen på dag 4 har nået at omdanne sig selv til en fase V eller VI form både ved
utempereret og tempereret.
Appendiks 3: Resultater
v
Appendiks 3: Resultater
Resultater til forsøg 1: Smeltevarme og smeltepunkt, samt krystalfase
Utempereret
tid (s)
0
60
120
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
Chokolade
22,3
22,4
22,9
23,9
26,8
34,2
41,5
53,2
54,2
55,1
55,8
56,7
57,6
57,8
58
58,1
58,3
58,3
vand
66
63,1
62,6
62,1
61,8
61,4
61,1
60,7
60,2
59,8
59,6
59,4
59,7
59,5
59,2
59
58,7
58,6
vand Ref
67
65,8
65,5
65,3
64,7
64,5
64,2
64
63,8
63,6
63,4
63,2
63
62,8
62,6
62,4
62,2
62
smeltet tilstand
Fast tilstand
m=masse
m vand
276,4
g
276,4
g
ΔT = temperaturforskel
Δ T vand
-1,1
K
-3,9
K
c=varmefylde (specifik
varmekapacitet)
c vand
4,181
J/g/K
4,181
J/g/K
Q=varmeenergi
Q vand
-1271,1
J
-4507
J
m choko
22,3
g
22,3
g
Δ T choko
26,4
K
1,6
K
Q choko
-490,9
J
-2612
J
L choko
22,01
J/g
c choko
0,834
j/k/g
73,21
J
m kontrol
266,6
g
266,6
g
Δ T kontrol
-0,7
K
-1,7
K
c kontrol
4,181
J/K/g
4,181
J/K/g
Q kontrol
-780,25822
J
-1895
J
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
600
Utempereret
Vand
Vand kontrol
Utempereret
Appendiks 3: Resultater
vi
Tempereret
tid (s)
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
Chokolade
22,2
22,2
22,6
23,8
24,6
25,6
26,6
27,5
28,5
29,8
31,2
40,9
49,7
53
55,5
57,2
58,5
59,4
60,1
60,6
61
vand
71,8
67,1
66,4
65,7
65,5
65,1
64,8
64,6
64,4
64,3
63,7
63,4
63,1
63
62,8
62,6
62,4
62,2
62
61,8
61,7
vand ref
70,8
70,1
69,9
69,5
69,3
69
68,7
68,4
68,2
67,9
67,8
67,5
67,2
67
66,8
66,6
66,4
66,2
66
65
64,9
Smeltet tilstand
fast tilstand
m=masse
m vand
265,4
g
265,4
g
ΔT = temperaturforskel
Δ T vand
-1,2
K
-7,4
K
c=varmefylde (specifik
varmekapacitet)
c vand
4,181
J/g/K
4,181
J/g/K
Q=varmeenergi
Q vand
-1331,56488
J
-8211,3
J
m choko
21
g
21
g
Δ T choko
19,9
K
6,3
K
Q choko
-584,37837
J
-5436,1
J
L choko
27,
J/g
c choko
1,6
J/g/K
41,1
J/g/K
m kontrol
255,3
g
255,3
g
Δ T kontrol
-0,7
K
-2,6
K
c kontrol
4,181
J/g/K
4,181
J/g/K
Q kontrol
-747,18651
J
-2775,3
J/g/K
Q choko er hvad vandet afgiver til chokoladen.
Tallet ville være positivt hvis man siger at chokoladen modtager energien.
20
30
40
50
60
70
80
600
Tempereret
Vand
Chokolade
Vand kontrol
Appendiks 3: Resultater
vii
Resultater til forsøg 2: Viskositet
Resultater ved måling af mørk chokolade ved
C
60
:
mørk chokolade 60 °C
Måling
s [m]kugle
t [s]kugle
v [m/s]kugle
1
0,05
2,1
0,023810
2
0,05
1,3
0,038462
3
0,05
1
0,050000
4
0,05
1,4
0,035714
5
0,05
1,1
0,045455
6
0,05
1,1
0,045455
7
0,05
1
0,050000
8
0,05
1,1
0,045455
middelværdi
0,041794
Resultater ved måling af mørk chokolade ved
C
80
mørk chokolade 80 °C
Måling
s [m]kugle
t [s]kugle
v [m/s]kugle
1
0,05
0,8
0,0625
2
0,05
0,9
0,0556
3
0,05
0,9
0,0556
4
0,05
0,9
0,0556
5
0,05
0,8
0,0625
6
0,05
1,1
0,0455
7
0,05
1
0,0500
8
0,05
0,9
0,0556
9
0,05
0,7
0,0714
10
0,05
0,8
0,0625
middelværdi
0,0577
Beregning af densitet for hhv. kuglen og chokoladen
m kugle
10,5
g
dia kugle
1,874
cm
vol kugle
3,7
cm
3
ρ kugle
3,2
g/cm
3
3047,066392
kg/m
3
dia chokolade
5,677
cm
højde chokolade
6,6
cm
Volume chokolade
167,0596647
cm³
Masse chokolade
188
g.
ρ chokolade
1,6
g/cm³
1125,346446
kg/m³