카카오버터의 지방 분자들이 온도에 따라 다양한 결정 형태를 가지는데, 이 중 가장 안정적이고 광택이 나는 결정을 유도하는 열역학적 원리는 무엇인가요?

Question

초콜릿을 녹여서 다시 굳힐 때 특정 온도 구간을 섬세하게 거치는 템퍼링 과정을 생략하면 표면에 하얀 얼룩이 생기고 식감이 푸석해집니다. 카카오버터의 지방 분자들이 온도에 따라 다양한 결정 형태를 가지는데, 이 중 가장 안정적이고 광택이 나는 결정을 유도하는 열역학적 원리는 무엇인가요?

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

초콜릿 템퍼링은 카카오버터 이용해 특정 결정 구조를 선택적으로 성장시키는 정밀한 상전이 공정입니다. 템퍼링을 생략했을 때 생기는 하얀 얼룩과 푸석한 식감은 지방 분자들이 무질서하고 불안정한 구조로 결합했기 때문입니다. 이를 방지하고 가장 이상적인 결정을 유도하는 열역학적 원리에 대해 설명해 드릴게요.

카카오버터의 지방 분자들은 6가지 결정 구조를 가지는데, 이 중 광택과 식감이 뛰어난 가장 이상적인 구조는 베타형 구조입니다. 초콜릿을 그냥 식히면 활성화 에너지가 낮은 불안정한 결정들이 먼저 생겨 식감이 푸석해지기 때문에, 이를 막기 위해 초콜릿을 녹인 후 27℃로 냉각했다가, 다시 베타형 구조의 녹는점 직전까지 온도를 살짝 올립니다. 이 구간에서 녹는점이 낮은 불안정한 결정들은 모두 녹아 분해되고, 안정한 베타형 구조의 결정만 남아 결정 핵 역할을 하게 되고 이 씨앗을 중심으로 주변 분자들이 조밀하게 정렬되면서 계 전체의 자유 에너지가 최소화되어, 하얀 얼룩 없이 매끄럽고 단단한 초콜릿이 완성됩니다.