¿Cristalografía también en esto? Chocolate por la noticia

Los secretos de un buen chocolate tienen un fundamento en la ciencia de la Cristalografía, que es la disciplina que se ocupa de la forma y propiedades de las sustancias cristalinas.

La forma y el estado del chocolate está directamente relacionado con la ciencia de la cristalografía.
La forma y el estado del chocolate está directamente relacionado con la ciencia de la cristalografía.

El chocolate (del azteca, xocoatl) es una mezcla de polvo o pasta de cacao, manteca de cacao (extraídos de las semillas del árbol de cacao) más los frecuentes agregados de azúcar y leche. La manteca de cacao es una grasa formada por triglicéridos que, además de ciertas propiedades organolépticas, es la que le da al chocolate sus características físicas. Una de las propiedades que se busca es que se mantenga sólido a temperatura ambiente y la base para ello, aunque parezca mentira, está en la ciencia de la Cristalografía.

La Cristalografía es una disciplina que se encarga del estudio de los cristales que son formaciones sólidas, de variada composición química, que pueden mostrarse como cuerpos facetados (limitados por caras planas) que exhiben diferentes simetrías geométricas. Son muy populares aquellos cristales que están a la venta como objetos decorativos tales como el cuarzo. También son comunes de ver las geodas que son formaciones rocosas redondas en cuyo interior se encuentra un hueco superficialmente cubierto de una gran cantidad de pequeños cristales de cuarzo apuntando hacia el centro. La corteza terrestre nos regala una diversidad enorme de cristales y también se pueden hacer crecer cristales sintéticamente. También se los puede encontrar en la casa en algunos de los productos que habitan la cocina. A simple vista o con ayuda de una lupa, podemos observar los pequeños cristales que conforman un puñado de azúcar o sal gruesa (en el azúcar impalpable o la sal fina, simplemente los cristales son mucho más pequeños). Los sólidos que forman cristales se denominan sólidos cristalinos, se caracterizan por el hecho de que en su interior (inobservable hasta con microscopios ópticos potentes) los átomos o moléculas forman un orden perfecto, a diferencia de los sólidos que no tienen ese orden interno y que se denominan sólidos amorfos (como el vidrio común). Y casi siempre muchos objetos sólidos que nos rodean (como una cucharita de acero, o el marco de aluminio de una ventana) están formados por el aglomerado de pequeños cristales que es lo que la cristalografía llama policristal. También resulta muy interesante saber que si se cambia el orden interno de un dado cristal este se transforma en otro cristal lo que da lugar a un sólido con otras propiedades. Los distintos tipos de cristales que puede exhibir una dada sustancia sólida se denominan polimorfos (el ejemplo clásico y muy sorprendente nos lo da el carbono que se puede mostrar como grafito o como diamante).

La forma y el estado del chocolate está directamente relacionado con la ciencia de la cristalografía.
La forma y el estado del chocolate está directamente relacionado con la ciencia de la cristalografía.

¿Y todo esto qué tiene que ver con el chocolate? Bueno, ahí vamos.

Las moléculas de los triglicéridos (que en el presente caso son los que forman la manteca de cacao) tienen una forma de silla y son capaces de formar aglomerados ordenados, o sea, cristalinos. Las distintas posibilidades para que las moléculas formen el empaque (que, dicho sea de paso, siempre busca la eficiencia como cuando hacemos una encomienda formada por diversos objetos o armamos la valija de viaje) depende de la manera de ordenarse para formar una estructura y se corresponde con las maneras de... apilar sillas de manera eficiente (ya el lector estará recordando algún final de fiesta). Y para ser más rigurosos, debemos saber que las propias moléculas de triglicéridos pueden adoptar tres posibles formas (tres tipos de sillas). Con todas estas variantes es posible tener seis polimorfos diferentes para manteca de cacao, y que en el ambiente chocolatero se denotan con números romanos, de I a VI. Cada uno se presenta como policristal y posee una temperatura de fusión (derretimiento o pasaje al estado líquido) diferente.

La forma y el estado del chocolate está directamente relacionado con la ciencia de la cristalografía.
La forma y el estado del chocolate está directamente relacionado con la ciencia de la cristalografía.

La manteca de cacao I se obtiene a partir del líquido caliente y por enfriamiento rápido (directamente a un freezer), y luego se transforma rápidamente al polimorfo II. Si el enfriamiento del líquido se hace lentamente, se obtiene directamente la manteca de cacao II. La variante III se obtiene enfriando la II a 5 oC-10 oC. Por su parte, la variante IV se forma por enfriamiento del líquido a temperatura ambiente o a partir de la forma III, dejada a temperatura ambiente por algunos días. La forma V se obtiene del líquido (50 oC), enfriando a 32 oC y con posteriores ciclos de calentamiento-enfriamiento del sólido. La fase VI (la más estable) no se puede obtener directamente desde el líquido, sino a partir de la forma V y luego de un estacionamiento a temperatura ambiente durante meses o años. Como se puede apreciar es un juego en la cocina. Y el asunto es saber a qué jugar. De todos los polimorfos o variantes, el que debe estar mayoritariamente presente en una barra de chocolate para asegurar su óptima calidad es el polimorfo V. Además del aroma y el sabor, la característica primordial tiene que ver con el proceso físico en la boca que es diferente al de un caramelo: el chocolate no se disuelve en la lengua, sino que se funde. Todas las formas funden a la temperatura corporal, pero las formas I a IV son muy blandas (aptas para cremas), mientras que la forma V es crocante. La desventaja del polimorfo VI está en que es muy duro y se disuelve muy lentamente en la boca (afortunadamente, como se mencionó, a temperatura ambiente la conversión de la variante V a la VI es extremadamente lenta). Una manera alternativa de aumentar la proporción del polimorfo V es mediante el agregado de pequeños cristales (¡sí, cristales!) de esta variante en los procesos de enfriamiento del líquido, ya que actuarán como núcleos para lograr una cristalización selectiva del polimorfo V (y tal como se puede hacer crecer en casa cristales de azúcar).

Como se podrá apreciar, la manufactura de chocolate del bueno tiene una interpretación científica cristalográfica en la que se sustentan los secretos de las recetas de los maestros chocolateros (casi como alquimistas del presente) que permiten regular una composición polimórfica óptima diferente para cada producto.

*El autor es investigador Centro Atómico Bariloche. Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).

Producción y edición: Miguel Títiro - mtitiro@losandes.com.ar

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