Cristales en el chocolate

Autoría: M.A. Cuevas-Diarte, T. Calvet Pallas, L. Bayés García

Aplicaciones , Chocolate , Cristalografía

Se dice que cuando se pregunta a diez personas si les gusta el chocolate, nueve responden afirmativamente, y la décima miente. No es de extrañar que antiguamente se conociese como el “alimento de los dioses”. Será cierto o no, pero incluso entre aquellas personas que respondan afirmativamente muy pocas relacionan el placer de degustar un trozo de chocolate con los cristales y en general con la cristalografía. Vamos a ver si aportamos un poco de luz a este enigma.

El chocolate está compuesto básicamente por pasta de cacao, manteca de cacao, azúcar y otros aditivos como algunas especies. La pasta de cacao es el producto resultante del tostado, la molienda y el refinado del cacao en grano, y está constituida por cacao en polvo (menos de la mitad) y por manteca de cacao que se extrae como fracción grasa del cacao.

Cuando el etiquetado de una tableta de chocolate nos indica que contiene un 70% de cacao, éste se refiere al porcentaje de cacao total, es decir a la suma de la pasta de cacao y la manteca de cacao añadida. De este modo, un chocolate de estas características contendrá aproximadamente un 60% de pasta de cacao y un 10% de manteca de cacao añadida, que constituyen el 70% que se especifica en el envase. El 30% restante será azúcar. Así mismo, un chocolate con leche de un 40% de cacao, contendrá un 12% de pasta de cacao, un 28% de manteca de cacao añadida (que constituyen el 40%), y el resto será azúcar (40%) y leche en polvo (20%). Se entiende, pues, que un chocolate con leche contenga menos sólidos de cacao que un chocolate negro. En cambio, en un chocolate blanco no encontraremos sólidos de cacao y su composición aproximada será de un 30% de manteca de cacao, un 25% de leche en polvo y un 45% de azúcar.

De todos estos ingredientes, la manteca de cacao es la clave del enigma ya que es la que aporta muchas de las propiedades sensoriales como el aspecto y textura del chocolate. La manteca de cacao está formada por unas substancias químicas, triacilgliceroles para los especialistas, constituyentes principales también de otros alimentos grasos como la leche, la manteca, el jamón…. En la manteca de cacao, estas sustancias pueden cristalizar en seis formas diferentes, es decir, se pueden ordenar en seis estructuras cristalinas distintas, que nombramos de I hasta VI. Este es un fenómeno que denominamos polimorfismo, muchas formas con la misma composición química, muy frecuente en minerales, fármacos, y sustancias químicas muy variadas. El ejemplo más sencillo es el carbono que cristaliza, entre otros, como grafito y como diamante. Los dos están formados por átomos de carbono, pero su estructura cristalina, es decir su disposición en el espacio es diferente, lo que se traduce en propiedades muy diferentes, y en este caso en particular en precios muy diferentes.

Las propiedades físicas del chocolate, como su fusión, reología y textura, dependen mayoritariamente de las formas polimórficas que presenten los cristales en la manteca de cacao.

Controlar las formas cristalinas presentes durante la elaboración del chocolate y su almacenamiento es indispensable para obtener las características deseadas del producto final.

De esas seis formas cristalinas, la forma V es la buscada y deseada por todos los chocolateros, artesanos como el de la pastelería de nuestro barrio o industriales como las multinacionales que todos conocemos. Es la forma que proporciona al chocolate una fusión adecuada y una textura y un placer al paladar. Por ejemplo, es la que tiene una temperatura de fusión ligeramente inferior (32-33°C) a nuestra temperatura corporal (recordemos que es de 36-37°C). El proceso se denomina “temperado”. Consiste en calentar el chocolate como mínimo hasta unos 45°C para que funda, enfriar hasta 27°C, temperatura a la que cristalizará la forma inestable IV, calentar hasta los 32°C para conseguir que los cristales de la forma IV se transformen en la forma estable V, y finalmente enfriar a 20°C para que estos nuevos núcleos cristalinos induzcan la cristalización del líquido restante en forma V. Cada chocolatero introduce su saber hacer, pero básicamente este es el camino térmico a seguir.

¿Vemos los cristales en el chocolate? La escala de observación es importante. Una tableta de chocolate, a simple vista parece totalmente lisa, brillante y homogénea. Si hacemos un corte y la observamos al microscopio, nos aparecen diferentes componentes, una base que lo llena todo donde están insertados los cristales de azúcar y de triacilgliceroles que resaltan por sus colores en determinadas condiciones de observación. Para verlos mejor deberemos utilizar un microscopio electrónico donde los cristales aparecen con tota su esplendor.


Las diferentes formas polimórficas pueden ser distinguibles y caracterizadas utilizando técnicas adecuadas de análisis: fundamentalmente de análisis térmico, difracción de rayos X, y espectroscopia de infrarrojos o Raman en algunos casos. Seamos conscientes de que las diferencias se establecen a la escala molecular.

Hay muchos factores que influyen en las propiedades físicas de las grasas: la composición en ácidos grasos, la estructura, la capacidad de mezclarse, la temperatura de fusión, la solubilidad, velocidad de enfriamiento, fluctuación de la temperatura, aditivos, presión, etc. Por ejemplo, la cinética de cristalización afecta a las formas que cristalizan, y variando las velocidades de calentamiento y/o de enfriamiento, se puede observar que a velocidades rápidas de enfriamiento la tendencia es que cristalicen formas menos estables, mientras que velocidades lentas favorecen la presencia de formas más estables. Por otro lado, a velocidades lentas de calentamiento se observan más transiciones entre diferentes formas polimórficas.

Las formas que cristalicen jugaran un papel muy importante en las características del chocolate que fabriquemos: brillo, naturaleza crujiente y rotura, textura fina, fusión suave y refrescante en boca, vida útil adecuada, etc. De aquí la importancia de cristalizar correctamente el chocolate. Se trata de un tema fundamentalmente cristalográfico.

Una vez obtenido un buen chocolate, los quebraderos de cabeza no se acaban. Su conservación y almacenamiento es crucial para conservar todas sus propiedades. Mantenerlo a temperaturas superiores a 19-20°C, o inducir variaciones bruscas y repetitivas de temperatura producidas, por ejemplo, al tener el chocolate en la nevera (aproximadamente 4°C) y sacarlo para consumirlo a una temperatura superior a 20°C pueden deteriorar el chocolate. Pensemos en una pieza de buen chocolate e imaginemos como funde agradablemente en nuestra boca y nos produce una sensación refrescante. Esta sensación refrescante es un fenómeno propio de la fusión en sí misma, ya que para que un material funda necesita absorber energía o calor de su entorno (se trata de un fenómeno endotérmico). Si el chocolate nos “roba” calor de nuestra boca, la enfriará ligeramente y nos aportará esa sensación de frescor que nos agrada. Ahora, pensemos en la misma imagen, pero en este caso el chocolate está recubierto de una pátina blanquecina en su superficie. Esta pátina se ha producido por una cristalización no deseada cuando el chocolate se ha guardado en las condiciones no adecuadas que comentábamos. La sensación que tendremos es diferente, no funde tan rápidamente y notamos una cierta aspereza en la lengua. Este chocolate es menos agradable al paladar, sin duda. Se trata del fenómeno conocido como “fat bloom”, que representa uno de los problemas más importantes para los chocolateros. El chocolate puede consumirse sin ningún peligro, pero notaremos propiedades organolépticas diferentes que no lo hacen tan placentero. Lo que sucede es que, al conservar el chocolate a una temperatura ligeramente alta, se produce una proporción demasiado elevada de manteca de cacao líquida (aceite), de la que una parte sube por capilaridad entre los intersticios y canales creados por los cristales de azúcar, grasa y partículas de cacao existentes en la microestructura del chocolate y, al disminuir la temperatura, esta fracción líquida cristaliza en una forma polimórfica no adecuada. Estamos, pues, comiendo cristales de una forma polimórfica diferente. Se han formado cristales del polimorfo tipo VI, que tiene una temperatura de fusión superior y una morfología diferente a los de la forma V.

Las diferencias en los cristales no se observan a simple vista, hay que recurrir a imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM). Con el tiempo los cristales de la forma VI cada vez son más abundantes. Su morfología es acicular, es decir son como agujas, y no es de extrañar que nos rasquen en el paladar. El fenómeno es más complejo de lo que hemos explicado aquí, no está bien conocido y se sigue trabajando para aportar soluciones. Y no es éste tan solo el único problema. Y el estudio del comportamiento cristalino y polimórfico de la manteca de cacao no sólo nos permite comprender las propiedades texturales y organolépticas del chocolate, sino que abre la puerta a un mundo con increíbles aplicaciones y posibilidades. Pero eso lo dejaremos para otra vez.

 

  • Beckett’s Industrial Chocolate Manufacture and Use; Beckett, S., Fowler, M. S., Ziegler, G. R., Eds.; Wiley Blackwell: Oxford, U.K., 2017.
  • Cocoa Butter and Related Compounds; Garti, N., Widlak, N.R., Eds.; AOCS Press: Urbana, U.S.A., 2012.
  • Bayés-García, L., Calvet, T., Cuevas-Diarte, M.A., Rovira, E., Ueno, S., Sato, K. New Textures of Chocolate are Formed by Polymorphic Crystallization and Template Effects: Velvet Chocolate. Growth Des. 2015, 15, 4045-4054.
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