Kann Schokolade brennen? Chemische Eigenschaften und Entflammbarkeit
Schokolade ist für die meisten Menschen ein unwiderstehlicher Genuss, aber kaum jemand stellt sich die Frage: Kann Schokolade eigentlich brennen und was sind ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften im Hinblick auf Entflammbarkeit? Dieser Artikel gibt einen maximal detaillierten und komprimierten Überblick zu den Eigenschaften, Herstellungsprozessen, Inhaltsstoffen und dem Brennverhalten von Schokolade.
Chemie und Aroma von Schokolade
Einige wenige Moleküle sorgen dafür, dass wir Schokolade so gern essen. Die Chemie lässt die Schokolade für viele so verführerisch schmecken und duften. Im Prozess des Röstens von Kakaobohnen werden etwa α,β-ungesättigte Carbonylverbindungen gebildet, die später mit anderen Zutaten unter hohen Temperaturen reagieren. Diese Art von Carbonylverbindungen ist hochgradig reaktiv und potenziell genotoxisch, könnte also beim Konsum der DNA Schäden zufügen. Um die tatsächlichen Gesundheitsgefahren dieser Verbindungen zu überprüfen, untersuchten Forschende von der belgischen Uni Löwen zehn verschiedene α,β-ungesättigte Carbonylverbindungen, die in Schokolade und anderen Süßigkeiten vorkommen.
Das Ergebnis: Die Konzentration war zu gering für eine potenzielle Gesundheitsgefahr für die Konsumenten. Eine dieser Substanzen allerdings, das genotoxische 2(5H)-Furanon, war in deutlich höheren Konzentrationen von 4,3 Milligramm pro Kilogramm in Crêpes und Keksen nachweisbar. Da der empfohlene Maximalkonsum für genotoxische Substanzen bei 0,15 Mikrogramm pro Tag liegt, könnte der Konsum dieser Süßigkeiten ein Gesundheitsrisiko darstellen.
Herstellung von Schokolade und ihre physikalischen Eigenschaften
Für die Herstellung von Schokolade wird Kakaomasse mit Kakaobutter, Zucker, Milchpulver, Gewürzen und Aromen in einem Knetmischer gut miteinander verrührt. Das jeweilige Mischungsverhältnis hängt von der Schokoladensorte ab und ist gesetzlich geregelt.
Um die Konsistenz zu verfeinern, läuft die Masse anschließend durch ein mehrstufiges Walzwerk, bis sie am Ende mit einer Partikelgröße von 0,02 mm Korndurchmesser als flockiges Pulver das Walzwerk verlässt. Danach wird die Masse in speziellen Rühranlagen (Conche-Behälter) bis zu drei Tage lang geknetet und verrührt und dabei auf Temperaturen zwischen 55 °C und 90 °C gehalten. Durch den langen Knet- und Rührvorgang verflüchtigen sich unerwünschte Bitter- und Geruchsstoffe und die Restfeuchte wird stark minimiert. Dieser Prozess des Conchierens entfaltet das volle Aroma der Schokolade und verleiht ihr den zart schmelzenden Charakter.
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Danach wird die Schokoladenmasse abgekühlt (temperiert), wobei eine ganz bestimmte Temperaturkurve eingehalten werden muss, um eine Oberfläche mit mattem Glanz und einen glatten Bruch mit dem typischen "Knack-Geräusch" zu erhalten. Zuletzt wird die Masse in die gewünschte Form gebracht. Dazu wird sie nochmals erwärmt und in vorgewärmte Kunststoff- oder Metallformen gegossen oder zum Umhüllen von verschiedenen Riegeln und Pralinen verwendet.
| Schokoladensorte | Kakaomasse (%) | Kakaobutter (%) | Milchpulver (%) | Zucker (%) |
|---|---|---|---|---|
| Milchschokolade | 30-40 | 20-35 | 20-25 | 15-25 |
| Bitterschokolade | 50-70 | 25-35 | 0 | 10-20 |
| Weiße Schokolade | 0 | 45-55 | 20-25 | 20-30 |
Polymorphie der Kakaobutter und Schmelzverhalten
Die Kakaobutter besteht chemisch vorwiegend aus Triglyceriden verschiedener Fettsäuren, hauptsächlich Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure und Linolsäure. Auf Grund der ausgeprägten Polymorphie sind sechs im Temperaturbereich zwischen 17° C und 36 °C schmelzende Kristallstrukturen bekannt. Für die Herstellung von Schokolade ist es wichtig, dass bei dem Erstarren flüssiger Schokoladenmasse vorwiegend das Polymorph V, die sogenannte ß-Modifikation gebildet wird.
Das Schmelzverhalten einer Schokolade mit 60 % Kakaogehalt zeigt, dass die gezielt erzeugte ß-Modifikation etwa bei 25 °C langsam zu schmelzen beginnt und das Peakmaximum in der ersten Aufheizung bei 33,2 °C erreicht. Ein Teil der Schmelze lässt sich bis auf etwa 15 °C unterkühlen, bevor auch diese Anteile kristallisieren.
| Probe | Kakaogehalt (%) | Schmelzenthalpie (J/g) |
|---|---|---|
| Milchschokolade | 32 | 35 |
| Bitterschokolade | 60 | 49.5 |
| Excellence | 99 | 77 |
Inhaltsstoffe und Wirkung auf Gesundheit
Kakao enthält neben dem vergleichsweise hohen Gehalt an Fett (Kakaobutter 54 %) einige Substanzen, denen eine stimmungsaufhellende Wirkung bescheinigt wird. Dazu gehören Serotonin, Dopamin und Theobromin, eine dem Coffein sehr ähnliche Substanz. Trotz des hohen Fett- und Zuckeranteils haben eine Reihe von Untersuchungen gezeigt, dass der Verzehr von Bitterschokolade blutgefäßschützende Wirkung hat und den Blutdruck senkt. Diese Effekte werden in erster Linie auf den höheren Kakaogehalt der dunklen Schokoladen im Vergleich zu weißen bzw. Milchschokoladen zurückgeführt.
Der Vergleich von Bitterschokolade mit einem hohen Kakaogehalt mit anderen Nahrungsmitteln zeigt, dass die Bitterschokoladen eine hohe relative antioxidative Kapazität besitzen. Kakao enthält relativ viele Antioxidanzien, vor allem wenn die Fermentation kurz war.
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Entflammbarkeit und Brennverhalten von Schokolade
Schokolade brennt vor allem deshalb so gut, weil sie viel Fett enthält. Fette haben bekanntlich am meisten Kalorien, also den höchsten Brennwert. Die Messgröße ist kJoule/g. Man spricht auch von Brennwert eines Stoffs. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Festkörper gar nicht brennt: Um ihn zu entflammen, muss man ihn zuvor verdampfen.
Beim Erhitzen entstehen Zersetzungsprodukte, die brennbar sind. Die Schokolade schmilzt zunächst und brennt dann, ohne die Feuerflamme zu brauchen. Die Aluminiumfolie zieht sich zusammen, schmilzt, brennt aber nicht. Holz brennt. Oder Kohle. Oder Heizöl. Schokolade ist feuchtigkeits-, geruchs- und oxidationsempfindlich und sollte daher an einem trockenen und kühlen, licht- und luftgeschützten Ort bei einer Temperatur von ca. 12 bis 20 °C aufbewahrt werden. Besonders wichtig ist, dass die Verbrennung hemmenden Stoffe (vor allem Wasser) ausgetrieben werden müssen.
Wird Schokolade zu warm gelagert oder ist sie stark schwankenden Lagertemperaturen ausgesetzt, verliert sie ihren Glanz und ein fleckiger, weicher, weißer Belag entsteht. Die Schokolade sollte nicht in der Nähe stark riechender Lebensmittel gelagert werden, wie z. B. Käse und Fisch.
- Fette fördern die Entflammbarkeit
- Wasser hemmend, muss ausgetrieben werden
- Festkörper muss zuerst schmelzen und verdampfen
- Brennwert (kJoule/g) entscheidend für Entflammbarkeit
- Schnelle Entflammbarkeit im Experiment, besonders bei Schokolade mit hohem Fettanteil
Praktische Experimente zur Entflammbarkeit
Man füllt einen Alubecher mit Schokolade und vermischt diese mit Holzkohlenasche. Das Stück Schokolade wird mit einer Zange oder Pinzette in eine Kerzenflamme gehalten. Das Ergebnis: Die Schokolade entzündet sich recht rasch und schmilzt schnell. Die Tropfen haben kaum Zeit sich zu entzünden. Beim weiteren Erhitzen entstehen brennbare Zersetzungsprodukte, und die resultierende Kohle kann ebenfalls entzündet werden.
Die Schokolade brennt dann, ohne die Feuerflamme noch zu benötigen. Watte, Serviette und Baumwollsäckchen brennen am schnellsten, gefolgt von Stroh, Wolle, Pappe, Zahnstocher und Buntstift, der langsam brennt. Schokolade schmilzt zunächst und brennt dann, wobei Fette die Entflammbarkeit begünstigen.
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Brennwert Schokolade im Vergleich zu anderen Lebensmitteln
Fette haben am meisten Kalorien, also den höchsten physiologischen Brennwert. Es gibt einen Unterschied zwischen dem physikalischen und physiologischen Brennwert, denn Nahrungsmittel müssen noch resorbiert werden und die Energie wird zum Aufbau und Umbau anderer biochemischer Substanzen genutzt (z.B. ATP). Dennoch sagt man gern, dass wir Nahrungsmittel „verbrennen“. Die chemische Energie kann als Brennwert kJ/g gemessen werden.
Lagerung, Qualitätsprüfung und Gesetzgebung
Schokolade ist feuchtigkeits-, geruchs- und oxidationsempfindlich und sollte daher an einem trockenen und kühlen, licht- und luftgeschützten Ort bei einer Temperatur von ca. 12 bis 20 °C aufbewahrt werden. Außerdem sollte Schokolade nicht in der Nähe stark riechender Lebensmittel gelagert werden, wie z. B. Käse und Fisch. Wird Schokolade zu warm gelagert oder ist sie stark schwankenden Lagertemperaturen ausgesetzt, verliert sie ihren Glanz und ein fleckiger, weicher, weißer Belag entsteht.
Zur Beurteilung von Schokoladen dienen die Sinnenprüfung (Aussehen, Geruch, Geschmack) sowie die Prüfung auf vorgeschriebene bzw. zugelassene Gehalte an Zutaten bzw. Zusatzstoffen nach der Kakaoverordnung. Wichtige chemische Prüfparameter sind der Gesamtfettgehalt, die Fettzusammensetzung, der Kakaogehalt, der Gehalt an Zuckerarten und Milchgehalt.
Schokolade und Kultur: Herkunft und historische Aspekte
Bereits die Azteken kannten Schokolade, verstanden darunter allerdings ein kakaohaltiges Getränk. Der Begriff Schokolade leitet sich wohl vom aztekischen Xocolatl ab, was "bitteres Wasser" bedeutete. Das Getränk wurde aus den Samen der Kakaopflanze und kaltem Wasser zubereitet und galt als berauschend. Nach dem Verständnis der Azteken war es erwachsenen Männern vorbehalten und für Frauen und Kinder ungeeignet. Der Aztekenkönig Montezuma soll große Mengen an Kakao zu sich genommen haben.
Die ungesüßten Kakaozubereitungen der Azteken mochten den Europäern jedoch nicht, erst nach Zugabe von Honig oder Rohrzucker begann der Siegeszug der Kakaoerzeugnisse in alle Welt. Im 17. Jahrhundert servierte der deutsche Koch des Marschalls, Graf von Plessis-Praslin, gebrannte Mandeln - die Praline - nach seinem Herren benannt. Heute gibt es vielfältige Pralinen und Schokoladenhohlfiguren, wie Osterhasen und Weihnachtsmänner, die besonders beliebt sind.
Fazit: Schokolade als brennbarer Genuss
Schokolade kann brennen, insbesondere aufgrund ihres hohen Fett- und Zuckeranteils. Fette erhöhen den Brennwert, und durch Erhitzen entstehen brennbare Zersetzungsprodukte. Die Entflammbarkeit ist jedoch von der Zusammensetzung und den Lagerbedingungen abhängig. Für den Alltag ist die Gefahr gering, aber im wissenschaftlichen Experiment lässt sich das Brennverhalten von Schokolade anschaulich demonstrieren.
Schokolade bleibt damit nicht nur ein Genussmittel, sondern auch ein spannendes Objekt für chemische und physikalische Experimente.
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