2. Дослідження фізичних властивостей шоколаду

У цьому розділі описуються критерії відбору шоколаду для проведення експерименту, досліди за визначенням деяких фізичних властивостей шоколаду.

2.1. Критерії відбору шоколаду для експерименту

У сучасні сорти шоколаду входять крім порошку какао - цукор, масло какао, знежирений молочний порошок, сироп глюкози, ваніль або ванілін, сироп етилового спирту, інверсний цукор, рослинні (горіхові) масла, горіхи (ліщина, фундук, мигдаль), лецитин, пектин, натуральні або штучні ароматичні речовини, що консервують засоби (бензоат натрію), лимонна кислота, лимонне масло, апельсинове масло, м'ятне масло. Ці компоненти допомагають різноманітити смакові відтінки, як самого шоколаду, так і особливо його начинок. Разом з традиційними сортами нині випускають також солоний, гіркий, пористий шоколад.

Ми вирішили проводити експеримент з шоколадом без додавань.

2.2. Вивчення фізичних властивостей шоколаду

При виборі фізичних властивостей шоколаду, які можна було б вивчити, ми виходили з наявне в кабінеті фізики устаткування.

Для того, щоб отримані результати можна було порівняти з якими-небудь ще, вже відомими, ми повторили досліди канадських дослідників (Фізика №41, 2004), які визначали температуру плавлення і твердіння свого шоколаду.

Окрім цього ми визначили густина різних видів шоколаду.

Для проведення досліджень ми спочатку вирішили використовувати тільки шоколад без додавань, оскільки горіхи, родзинки, повітряний рис і інші компоненти можуть утруднити процедуру проведення експерименту і вплинути на результати. Таким чином, нами було ухвалено рішення про вивчення чорного, молочного і білого шоколаду, як звичайного, так і пористого. Нам належало провести досліди з 6-ма різновидами шоколаду.

Ми визначали густина всіх видів шоколаду. Для визначення маси шоколаду ми використовували ваги з набі ром гирь (Додаток 2. Рис. 6). Дотримуючи всі правила зважування, отримали наступні результати.

m_ч = 25 г;

m_м = 25,5 г;

m_б = 21,61 г;

m_ч.п. = 16,52 г;

m_м.п. = 16,5 г;

m_б.п. = 16,9 г

де m_ч – маса чорного шоколаду, m_м – маса молочного шоколаду, m_б – маса білого шоколаду, m_ч.п. - маса чорного пористого шоколаду, m_м.п. - маса молочного пористого шоколаду, m_б.п. - маса білого пористого шоколаду.

Для визначення об'єму ми використовували мензурку. У мензурку з водою опускали шоколад (він тоне у воді, окрім пористого). Цей факт дозволив припустити, що густина шоколаду перевищує густина води (крім пористого). Після процедури визначення об'єму набули наступних значень:

v_ч = 24 мл;

v_м = 23 мл;

v_б = 20 мл;

v_ч.п. = 20 мл;

v_м.п. = 19 мл;

v_б.п. = 19,5 мл

де v_ч – об'єм чорного шоколаду, v_м – об'єм молочного шоколаду, v_б – об'єм білого шоколаду, v_ч.п. - об'єм чорного пористого шоколаду, v_м.п. - об'єм молочного пористого шоколаду, v_б.п. - об'єм білого пористого шоколаду (Додаток 2).

Переведемо значення маси в кілограми:

Переведемо значення об'єму в метри кубічні:

Набутих значень (маси в кілограмах, об'єм в метрах кубічних) підставили у формулу для визначення густини речовини

і набули наступних значень:

де ρ_ч – густина чорного шоколаду, ρ_м – густина молочного шоколаду,

ρ_б – густина білого шоколаду, ρ_ч.п. - густина чорного пористого шоколаду, ρ_м.п. - густина молочного пористого шоколаду, ρ_б.п. - густина білого пористого шоколаду.

Після того, як розрахували густина, приступили до визначення температури плавлення і твердіння різних видів шоколаду.

Прилади і матеріали: терка, плита, термометр, секундомір, алюмінієвий стакан, тарілка, лід.

Шоколад:

• чорний шоколад «Екстрачорний» (Roshen)

• молочний шоколад «Мілка» (Корона)

• білий шоколад «Millennium» (Rainford)

• чорний пористий шоколад «Intenza» (Корона)

• пористий молочний шоколад «Millennium» (Rainford)

• білий пористий шоколад «Millennium» (Rainford).

Ми натерли шоколадних стружок кожного виду. Стружки шоколаду насипали в алюмінієвий стакан і поставили на заздалегідь нагріту плитку. Шоколадні стружки нагрівалися до тих пір, поки не розплавилися. Після цього вимкнули піч, помістили в рідкий шоколад термометр і протягом деякого проміжку записували свідчення термометра з інтервалом в 30 секунд. Потім поставили ємкість в крижану воду, поки стакан з шоколадом не охолодився до температури 17°С. (Додаток 3)

Аналізуючи графіки можна зробити висновок: зміна температури як в процесі нагрівання, так і в процесі охолоджування, відбувається не лінійно. Температура плавлення і твердіння досліджуваних видів шоколаду однакова і рівна 20⁰С, не дивлячись на те, що густина їх відрізняється.