Geschmolzene Schokolade, die fraktale Zweige bildet

Baumartige Struktur in Schokolade

Heute habe ich etwas geschmolzene Schokolade in einer glatten Schüssel in meinem Kühlschrank fest werden lassen. Als es sich gesetzt hatte, erhitzte ich die Außenseite der Schüssel vorsichtig mit warmem Wasser, um die Schokolade zu lösen. Es erregte meine Aufmerksamkeit, dass die restliche Schokolade (sowohl in der Schüssel als auch auf dem größeren Stück, das ich entfernt hatte) eine Art schöne, fraktale Baumstruktur bildete. Mir ist aufgefallen, dass sich die verschiedenen Äste im Baum nicht zu überschneiden scheinen.

Nach dem erneuten Erhitzen von Schokolade, die in einer glatten Schüssel erstarrt war, entstand eine komplexe, baumartige Struktur.

Als nächstes fiel mir ein, dass ich ähnliches mit weicher Butter auf einem kalten Messer gesehen hatte. Ich vermute, dass der Effekt auftritt, weil die Fettverbindungen in Schokolade / Butter versuchen, ihre Oberflächenspannung zu minimieren (wie Wassertröpfchen bildet), aber warum ist die Konfiguration mit minimaler Energie eine sich nicht selbst schneidende, fraktale Zweigstruktur und nicht einfach Tröpfchen? ? Könnte es ein Kompromiss zwischen Oberflächenspannung, Viskosität und Dichte sein?

Dasselbe passiert mit weicher Butter auf einem kalten Messer.

BEARBEITEN Der Benutzer Bert Hickman schlug vor, dass der Effekt ein Beispiel für eine "Hele-Shaw-Zelle" sein könnte. Diese Apparatur wird verwendet, um den "Hele-Shaw-Fluss" einer Flüssigkeit zwischen zwei Platten zu demonstrieren:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Erklärung macht Sinn, wenn man bedenkt, was ich mit der Schokolade gemacht habe. Beim erneuten Erhitzen verflüssigt sich die Schokolade zwischen der Schüssel und der oberen Schicht. Sobald ich die obere Schicht entferne, strömt Luft herein und erzeugt die eigentümliche Strömung. Ich habe dieses nette Video gefunden , das die Wirkung mit Wasser und Öl demonstriert.

Ähnliche Beobachtungen wurden über die Bruchflächen von Metallen gemacht. Es gibt einen Artikel mit dem Titel „Fractal character of break surface of metals“ von keinem geringeren als Benoit Mandelbrot, et. al., in Nature, Bd. 308, 721 (1984). Leider benötigt man für den Zugriff ein Abonnement.
Es sieht so aus, als hätten Sie versehentlich eine Hele-Shaw-Zelle erstellt. Hele-Shaw-Strömung tritt auf, wenn eine dünne viskose Flüssigkeitsschicht zwischen zwei flachen festen Platten besteht, die dann getrennt werden. Siehe: rspa.royalsocietypublishing.org/content/245/1242/312.short
Stimme @berthickman zu. ein sehr ähnliches Muster, das beim Auseinanderziehen von Proben von spritzgefrorenen amorphen Metalllegierungen zu sehen ist. Der gleiche Trick kann gemacht werden, indem man mit Vaseline zusammengeklebte Glasplatten auseinanderzieht.

Antworten (1)

Das ist die Mikrostruktur von Fettkristallnetzwerken.

Quelle: „ Nanostructured Fat Crystal Systems “ (November 2014), von Acevedo, Nuria & Marangoni, Alejandro. Jährliche Überprüfung der Lebensmittelwissenschaft und -technologie. 6.10.1146/annurev-food-030713-092400.

Abbildung 3 zeigt die Mesoskala eines Fettkristallnetzwerks in zwei verschiedenen Vergrößerungen. Deutlich zu erkennen sind Kristalle und polykristalline Aggregate im Mikrometerbereich sowie die fraktale Verteilung der kristallinen Masse im Netzwerk. Die Bildung dieser Polykristalle wird stark durch externe Felder (wie Temperaturgradienten und Scherfelder) beeinflusst, die während der Keimbildung und des Kristallwachstums auftreten.

Überlagerte PLM- und PCM-Mikrofotografien, die die Fettkristall-Mesostruktur bei zwei verschiedenen Vergrößerungen zeigen.

Abbildung 3. Mikroskopische Aufnahmen mit Polarisationslichtmikroskopie (PLM) und Phasenkontrastmikroskopie (PCM), die die Fettkristall-Mesostruktur bei zwei verschiedenen Vergrößerungen zeigen. Die Bilder wurden durch Überlagerung von PLM- und PCM-Aufnahmen erstellt. Es können Polykristalle und Polykristallagglomerate von mehreren Mikrometern Größe beobachtet werden. (Die Daten sind unveröffentlicht.)

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Die neuen experimentellen Ergebnisse auf der Nanoskala von Fetten bereiten die Voraussetzungen für die aktualisierte Darstellung der Struktur von TAG-Kristallnetzwerken auf unterschiedlichen Längenskalen (Abbildung 9). Die komplexe Kombination der strukturellen Eigenschaften auf allen Längenskalen, von TAG-Molekülen, primären Nanoplättchen und Mesokristallen bis hin zu einem kolloidalen Netzwerk aus Polykristallen, bestimmt die makroskopischen Eigenschaften eines Fetts, wie seine mechanische Festigkeit, Ölbindungskapazität und sensorischen Eigenschaften .

Strukturelle Ebenen in einem Triacylglycerol (TAG)-Kristallnetzwerk.

Abbildung 9. Strukturelle Ebenen in einem Triacylglycerol (TAG)-Kristallnetzwerk. Die kristalline Einheit ist ein Plättchen mit Größen im Bereich von mehreren Nanometern; Nanoplättchen wiederum bestehen aus Stapeln von TAG-Lamellen. Auf der Mesoskala (mehrere Mikrometer) können Sphärolithe beobachtet werden, die sich dann selbst zusammensetzen, um ein dreidimensionales Netzwerk zu bilden. Adaptiert von Marangoni et al. (2012) mit Genehmigung der Royal Society of Chemistry.

Die Mathematik dahinter wird erklärt in: „ Süßwaren- und Schokoladentechnik: Prinzipien und Anwendungen “ von Ferenc A. Mohos.

Ich bin mir nicht sicher, ob die "Kristall-Erklärung" richtig ist. Der Effekt war sichtbar, während die Schokolade noch flüssig war, daher sollten zu diesem Zeitpunkt keine Kristallstrukturen vorhanden sein. Wenn es mit Kristallisation zu tun hätte, würde man es sicherlich immer dann sehen, wenn Schokolade unter normalen Umständen schmilzt oder sich verfestigt? Es scheint eher ein Masseneffekt als einer im Mikromaßstab zu sein. Ich denke, das Hele-Shaw-Modell erklärt die Situation besser. Ihre Abbildung 3 besagt, dass Scherspannung (die im HS-Modell vorhanden sein sollte) die Kristallstruktur beeinflussen kann, also gibt es dort vielleicht einen Zusammenhang?
HS erfordert dünne, nicht poröse Platten , und Darcys Gesetz verwendet ein poröses Medium in Bezug auf die Homogenisierung - Leider hatten Samuel, Bert und Niels keine Zeit, eine Antwort zu geben, und wir haben nur Ferencs Fachwissen.
Geschmolzene Schokolade, die fraktale Zweige bildet
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