Schokolade mehrmals schmelzen: Eigenschaften, Temperierung und Qualitätsauswirkungen
Schokolade wird beim Schmelzen und wiederholten Erhitzen und Abkühlen in ihren physikalischen Eigenschaften stark beeinflusst. Schokolade, die untemperiert erstarrt, wird schnell stumpf, bricht torfig und neigt dazu, Fettreif zu bilden. Die Notwendigkeit des Temperierens ergibt sich aus dem besonderen Kristallisationsverhalten der in der Schokolade enthaltenen Kakaobutter, die ohne diese Behandlung beim Erstarren eine instabile Kristallform ausbilden würde; die nachträgliche Umwandlung in eine stabilere Form führt dann zu den beschriebenen unerwünschten Effekten.
Warum das mehrfache Schmelzen problematisch sein kann
Die Kakaobutter ist ein Gemisch verschiedener Triglyceride, die polymorph, das heißt in verschiedenen Gitterstrukturen, kristallisieren können. Diese Kristallformen heißen Modifikationen, werden mit römischen Zahlen (vor allem in der Süßwarenwirtschaft) oder griechischen Buchstaben (in der Fettchemie) bezeichnet und unterscheiden sich in ihrem Schmelzpunkt, ihrer Dichte und in der Neigung der Fettsäureketten zur Ebene des Kristallgitters. Die Polymorphie der Kakaobutter ist ziemlich kompliziert und nach wie vor Gegenstand der Forschung; entscheidend für das Verständnis des Temperiervorgangs ist jedoch in erster Linie folgendes: Wenn vollständig geschmolzene Kakaobutter rasch abkühlt, kristallisiert sie hauptsächlich in einer instabilen Modifikation mit einem Schmelzpunkt von ca. 28 °C. Diese wird in der Literatur teils als Form IV, teils als β′ bezeichnet. Ihre Instabilität äußert sich darin, dass sie im Normalfall innerhalb weniger Stunden zu einer anderen Modifikation umkristallisiert, der Form V oder β, die einen Schmelzpunkt von ca. [...].
Es ist außerdem erwähnenswert, dass auch die Form V nicht vollkommen stabil ist, sondern bei langer Lagerung in eine endgültige Form VI umkristallisiert, mit ähnlichen Wirkungen wie beim Übergang von IV zu V, jedoch viel langsamer, so dass Schokolade oftmals jahrelang gelagert werden kann, bevor Fettreif auftritt. Alle Verfahren des Temperierens haben zum Ziel, in der geschmolzenen Schokolade einen hohen Anteil von Kristallisationskeimen der Form V und einen geringeren Anteil von Kristallen der instabileren Formen zu erzeugen.
Auswirkungen auf Aussehen, Textur und Schmelzverhalten
Das richtige Temperieren ist Grundvoraussetzung zur Herstellung von Schokolade ohne gravierende Qualitätsmängel. Es ist einerseits eine Handwerkstechnik der Konditoren und Chocolatiers (und auch im Haushalt) beim Anfertigen von Pralinen, Schokoladenfiguren usw. und beim Überziehen von Gebäck mit Kuvertüre, andererseits ein Arbeitsschritt in der industriellen Schokoladenherstellung. Schmelzenthalpie von 49,5 J/g (erste Aufheizung, rote Kurve), so ist in der zweiten Aufheizung lediglich eine Schmelzenthalpie von 30,0 J/g detektiert worden (schwarze Kurve). Das bedeutet nicht nur, dass während der Abkühlung in der DSC-Apparatur bei einer linearen Abkühlrate von 5 K/min andere niedrigschmelzende Modifikationen entstanden sind als bei der ursprünglichen Herstellung der Schokolade, sondern auch, dass sich der Kristallinitätsgrad merklich verringert hat.
Generell besteht Schokolade aus sehr unterschiedlichen Substanzen, deshalb hat Schokolade keinen scharfen Schmelzpunkt. Ab ca. 23°C wird sie zunehmend weicher und oberhalb von 37°C - sprich Körpertemperatur - ist sie flüssig. Vollmilchschokolade zum Beispiel ist weicher, schmilzt früher als Bitterschokolade. Das liegt an den Milchbestandteilen. Vollmilchschokolade enthält immer Milchfett, und das senkt den Schmelzpunkt, sodass die Schokolade schon bei relativ niedrigeren Temperaturen weich wird. Bitterschokolade enthält in der Regel keine Milchbestandteile, dafür umso mehr Kakaomasse - und Kakaomasse ist nichts anders als zermahlene Kakaobohnen, also eine ohnehin "feste" Substanz.
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Wie wiederholtes Schmelzen die Kristallstruktur verändert
In der industriellen Fertigung von Schokolade wird die flüssige Schokoladenmasse einer mechanischen und thermischen Behandlung unterzogen, um gezielt die gewünschte hochschmelzende ß-Modifikation zu erhalten und die Kristallisation der übrigen Kakaobuttermodifikationen zu unterdrücken. Teilweise gelingt die Simulation einer solchen Behandlung auch innerhalb der DSC-Apparatur, jedoch verständlicherweise ohne die mechanische Komponente. Die Abkühlgeschwindigkeit in Verbindung mit Isothermphasen und eventuell anschließendem kurzzeitigem Wiedererwärmen der Schokoladenmasse beeinflusst den resultierenden Kristallinitätsgrad.
Mit einiger Fachkenntnis kann der Bediener anhand des Verlaufs der Abkühlungskurve erkennen, ob die Schokolade den gewünschten Temperiergrad hat. Tempermeter kühlen die Schokoladenmasse bei möglichst gleichbleibender Umgebungstemperatur (isotherm) ab, bis sie erstarrt ist, und messen währenddessen fortwährend die Massentemperatur. Der grundsätzliche Aufbau des Geräts ist in der nebenstehenden Skizze dargestellt: Ein Probenbehälter aus wärmeleitfähigem Material wie Kupfer oder Aluminium wird mit der flüssigen Schokoladenmasse befüllt und verschlossen. Durch den Verschluss ragt ein Temperaturfühler wie beispielsweise ein Platin-Messwiderstand in die Probe hinein. Der Probenbehälter wird dann in einen äußeren Behälter mit Eiswasser getaucht oder in einen Kühlblock aus Peltier-Elementen mit einer konstanten Temperatur von 0 bis 10 °C eingesetzt. Dies führt dazu, dass die Schokolade innerhalb von etwa 4 Minuten fest wird; ihre Temperatur wird währenddessen von dem Temperaturfühler gemessen und auf Papier ausgedruckt (bei älteren Geräten) oder am Bildschirm angezeigt.
Temperierverfahren: Handwerkliche Methoden und Maschinen
Im Haushalt und in der Gastronomie, Bäckerei und Konditorei müssen oftmals kleinere Mengen Schokolade temperiert werden.
- Tabliermethode: Der größere Teil der flüssigen Schokolade wird auf eine Arbeitsplatte aus Marmor gegossen, ungefähr ein Drittel wird zurückgehalten. Auf der Platte wird die Masse mit einem Spachtel bearbeitet, bis sie auf ca. 26-28 °C abgekühlt und dickflüssig geworden ist. Dann wird sie zur flüssigen Schokolade zurückgegeben und gut vermischt.
- Impfmethode: In die geschmolzene Schokolade werden zerkleinerte oder geriebene feste Schokolade oder Schokoladenlinsen (Pellets) eingerührt, bis die Masse so weit abgekühlt ist, dass sie dickflüssig wird und sich die zugegebenen Stückchen nur noch schwer auflösen.
- Temperieren im Wasserbad: Das ist die klassische Methode: Schokolade fein gehackt und in einem Wasserbad unter Rühren geschmolzen. Dabei muss die Temperatur regelmäßig kontrolliert werden. Wichtig ist, dass kein Wasser in die Schokolade gelangt. Nur wenige Tropfen können das Gelingen verhindern.
- Temperieren in der Mikrowelle: Die feste Schokolade wird zerkleinert oder bereits in Form von Pellets beschafft. Die Stückchen werden im Mikrowellenherd geschmolzen, indem sie immer ca. ... (kleine Zwischenintervalle erhitzt und umgerührt werden).
Gieß- und Temperiermaschinen dienen vor allem dazu, Schokolade in Formen zu gießen. Sie bestehen aus einer beheizbaren Wanne, in die feste Schokolade gegeben und langsam aufgeschmolzen wird. Vor dem Verarbeiten werden gehackte Schokolade oder Schokoladenlinsen zugegeben und eingeschmolzen. Eine kreisrunde Scheibe ist so an der Wanne angebracht, dass sie im unteren Bereich in die flüssige Masse eintaucht. Diese Scheibe wird nun in eine dauernde Drehbewegung versetzt, so dass sie die anhaftende Schokolade anhebt. Im oberen Bereich ist eine Abstreifvorrichtung mit einem Abfluss, aus dem die Schokolade in einem Strahl wieder in die Wanne zurückfließt.
Automatische Temperiermaschinen: Es gibt auch für den handwerklichen Bereich vollautomatische Temperiermaschinen, in die feste Schokolade eingefüllt und aus denen am Ende vollständig temperierte flüssige Schokolade entnommen werden kann. Zu den einfachsten und ältesten industriellen Modellen zählen die Teller- oder Schüsseltemperiermaschinen, bei denen es sich im Grunde um eine Automatisierung des weiter oben beschriebenen Temperierens im Wasserbad im größeren Maßstab handelt.
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Kontrolle und Messung: Wie erkennt man Qualitätsverluste?
Um festzustellen, wie weit die Vorkristallisation einer Schokoladenmasse vorangeschritten ist - das heißt wie viele Kristallisationskeime vorhanden sind, der Temperiergrad - kann man den Einfluss der Vorkristallisation auf den Verlauf der Massentemperatur beim Erstarren ausnutzen. Die rote Kurve zeigt eine Schokoladenmasse, die als untertemperiert bezeichnet werden kann. Sie enthält nur wenige Kristallisationskeime und hat daher die beim vorherigen Schmelzvorgang zugeführte Schmelzenthalpie noch nicht wieder abgegeben. Die Abkühlung ist schnell, und die Kristallisation setzt bei einer relativ niedrigen Temperatur ein, führt jedoch zu einer so ausgeprägten Abgabe von Wärme, dass die Kühlung mehr als kompensiert wird und die Masse sich kurzzeitig wieder erwärmt, bevor sie wieder zur Abkühlung übergeht. Die gelbe Kurve zeigt eine Schokoladenmasse, die als ideal temperiert (korrekt temperiert o. ä.) bezeichnet werden kann. Hier sind bereits viele Kristalle vorhanden, so dass die noch enthaltene Schmelzenthalpie geringer ist. Die blaue Kurve zeigt eine Schokoladenmasse, die als übertemperiert bezeichnet werden kann. Hier haben sich bereits so viele Kristallisationskeime gebildet, dass nur noch relativ wenig Schmelzenthalpie frei wird, welche die Abkühlung verlangsamt, aber nicht anhält.
Dynamische Differenzkalorimetrie funktioniert ähnlich wie konventionelle Tempermeter insofern als auch hier die Masse unter isothermen Bedingungen abgekühlt wird. Thermorheometrie ist eine ergänzende Untersuchungsmethode, welche die Bedingungen in einer Temperiermaschine nachahmen kann.
Praktische Hinweise: Temperaturen und Vorgehen
Alle Verfahren des Temperierens haben zum Ziel, in der geschmolzenen Schokolade einen hohen Anteil von Kristallisationskeimen der Form V und einen geringeren Anteil von Kristallen der instabileren Formen zu erzeugen. Da der Schmelzpunkt der Form V höher ist als der anderen Formen, genügt es grundsätzlich, flüssige Schokolade auf 34 °C zu kühlen und so lange umzurühren, bis sich genügend Kristallisationskeime gebildet haben, um die ganze Masse im Falle einer raschen Abkühlung in der gewünschten Modifikation erstarren zu lassen. Nach dem Aufschmelzen wird die Schokoladenmasse bis kurz unter den Schmelzpunkt der Kristallform V abgekühlt und es folgt die Phase, in der die Kristallisation gefördert wird. Zur weiteren Verarbeitung, sei es zum Formgießen, sei es als Überzugsmasse, ist jedoch normalerweise eine dünnflüssige Masse besser geeignet. Aus diesem Grund wird die Schokolade wieder auf eine Verarbeitungstemperatur von ca. 30 °C oder etwas mehr erwärmt. Entscheidend ist, dass diese Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Form IV und anderer, noch instabilerer Formen, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes der stabilen Form V liegt.
Tipps für den Haushalt
- Schokolade nie unbeaufsichtigt überhitzen; die Höchsttemperatur hängt von der Schokoladenart und dem Schritt der Temperierung ab.
- Beim Schmelzen im Wasserbad darauf achten, dass kein Wasser in die Schokolade gelangt.
- Kleine Chargen sind leichter zu kontrollieren; wer häufiger temperiert, profitiert von einem einfachen Tempergerät oder einer Temperiermaschine.
- Besonders empfindlich ist Schokolade mit Füllung: Füllungen sind oft bereits weich oder flüssig bei Zimmertemperatur, deshalb ist ein schonendes Temperieren wichtig.
Messbare Effekte des mehrfachen Schmelzens
Untersuchungen mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) zeigen, dass sich nach thermischer Behandlung die Schmelz- und Kristallisationsflächen ändern. Aus der Peakform der Abkühlkurve ist bereits ersichtlich, dass ... durch die Abkühlung in der DSC-Apparatur mehrere bei niedrigeren Temperaturen schmelzende Modifikationen der Kakaobutter entstanden sind. Die während der Abkühlung in der DSC-Apparatur entstandenen Modifikationen beginnen bereits bei knapp über 10 °C zu schmelzen, was durch die endotherme Wärmetönung angezeigt wird. Das Schmelzen ist bereits bei 28 °C abgeschlossen, bei einer Temperatur, bei der die ursprüngliche Schokolade während der ersten Aufheizung gerade erst mit dem Schmelzen beginnt.
Untersucht man Schokoladen mit verschiedenen Kakaogehalten, so erkennt man einen weitgehend linearen Zusammenhang. Mit steigendem Kakaogehalt nimmt die Menge an kristalliner Kakaobutter zu und somit auch die zum Schmelzen notwendige Energie. Die Auftragung von nominellem Kakaogehalt und der detektierten Schmelzenthalpie ergibt einen linearen Zusammenhang. Da mit Hilfe der Fläche des Schmelzpeaks das Schmelzverhalten der verschiedenen Schokoladenproben nicht nur quantifiziert werden kann, sondern aus der Lage und der Peakform auch der Temperaturbereich und der Schmelzverlauf hervorgeht, ist es möglich, für jede Probe individuell anzugeben, wie viel des enthaltenen Fetts (Kakaobutter) bei der jeweiligen Temperatur noch fest ist und wie viel bereits flüssig vorliegt.
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Praktische Folgen für Lagerung und Haltbarkeit
Es ist außerdem erwähnenswert, dass auch die Form V nicht vollkommen stabil ist, sondern bei langer Lagerung in eine endgültige Form VI umkristallisiert, mit ähnlichen Wirkungen wie beim Übergang von IV zu V, jedoch viel langsamer, so dass Schokolade oftmals jahrelang gelagert werden kann, bevor Fettreif auftritt. In einer ganzen Serie von Arbeiten beschreiben Ziegleder et al. die Langzeitstabilität sowie die Fettreifbildung von Schokoladen. Die Abkühlgeschwindigkeit in Verbindung mit Isothermphasen und eventuell anschließendem kurzzeitigem Wiedererwärmen der Schokoladenmasse beeinflusst den resultierenden Kristallinitätsgrad.
Empfehlungen für den Umgang mit bereits mehrfach geschmolzener Schokolade
- Bei sichtbarem Fettreif oder stumpfer Oberfläche sollte die Schokolade nicht für optisch anspruchsvolle Anwendungen wie Pralinen oder Überzüge genutzt werden.
- Für Schokoladensaucen oder zum Backen kann mehrfach geschmolzene Schokolade verwendet werden, sofern Geschmack und Geruch in Ordnung sind.
- Wenn möglich, temperieren Sie die Schokolade nach dem Schmelzen erneut korrekt (Impfmethode oder Maschinen), um möglichst viel der gewünschten ß-Modifikation zu erzeugen.
- Bei industriellen Prozessen sind kontinuierliche Temperiersysteme und eine präzise Messung (Tempermeter, DSC, Thermorheometrie) wichtig, um Qualitätsverluste zu minimieren.
Kurze historische und stoffliche Einordnung
Bereits die Azteken kannten Schokolade, verstanden darunter allerdings ein kakaohaltiges Getränk. Der Begriff Schokolade leitet sich wohl vom aztekischen Xocolatl ab, was so viel wie bitteres Wasser oder Kakaowasser bedeutete. Durch Brechen der Bohnen werden die für die Schokoladenherstellung wichtige Kakaomasse und daraus das Kakaopulver sowie die Kakaobutter hergestellt. 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.
| Aspekt | Einfluss mehrfaches Schmelzens |
|---|---|
| Aussehen | Stumpf, Fettreif möglich |
| Textur | Weicher, torfiger Bruch |
| Schmelzverhalten | Verschiebung der Schmelzkurven, verringerte Kristallinität |
| Verarbeitbarkeit | Schwierigeres Entformen, weniger Glanz |
Die Erkenntnisse zur Polymorphie und zum Temperierprozess sind heute gut dokumentiert und bilden die Basis für handwerkliche und industrielle Verarbeitungsstandards. Wer Schokolade mehrmals schmilzt, sollte sich bewusst sein, dass ohne korrektes Temperieren Qualitätseinbußen auftreten können, die sich in Aussehen, Textur und Haltbarkeit bemerkbar machen.
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