自分でチョコレート ミルクを作ったことはありますか?牛乳、ココア パウダー、場合によっては砂糖を慎重に混ぜます。そして、しばらく放置します。ただし、あまりにも長く待った場合は、さらに数回かき混ぜる必要がある可能性があります.底面に黒褐色の層が形成されている場合があります。チョコレート ミルク スプリット！
あなたは沈降という非常にありふれた現象を目の当たりにしてきました。ではなぜそれが起こり、店で購入した一部のチョコレート ミルクが決して割れないのでしょうか?
チョコレート ミルクとは?
科学者ではない人に尋ねると、チョコレートまたはココア パウダーを混ぜたミルクというような答えが得られるでしょう。または、チョコレート味の飲み物です。
停止です
科学者に尋ねると、中断だと言うかもしれません 連続液体 (=ミルク) 中の固体粒子 (=ココア)。それは、カカオが牛乳に溶けないからです。代わりに、ココアの粒子がミルクの中に浮いています。
これは、牛乳と砂糖の溶液とは大きく異なります。牛乳と砂糖を混ぜると砂糖が溶けます。そうすることで、砂糖の結晶は個々の分子に分解されます。これらの個々の分子は非常に小さいため、もはや肉眼でも光学顕微鏡でも見ることができません.
一方、ココア粒子は溶けません。個々の分子に完全に分解されるわけではありません。代わりに、まだそれらを見ることができるかもしれません!
チョコレートミルクの作り方
では、チョコレートミルクを作るとどうなるでしょうか？この懸濁液を作るために必要なことは、3 つの材料を混ぜ合わせることだけです。
- ミルク
- ココアパウダー（またはチョコレート）
- 砂糖（甘さのため、お好みで）
ほんのり甘さを出すために砂糖を入れます。砂糖は牛乳に溶けてしまい、砂糖の結晶は戻ってきません。
カカオはチョコレートミルクにチョコレートの風味を与えます.ただし、溶けません。かき混ぜるとミルク全体に粒子が分散しますが、粒子のままです。
おいしいチョコレート ミルクを作るには、飲む直前によくかき混ぜます。そうしないと、ココアが牛乳から分離します。
ちなみに、おいしいチョコレート ミルクを作るには、おいしいココア パウダーも使用する必要があります。そして、想像以上に粉の味が違う！注意すべきカカオの力の違いのいくつかについて書いています.
高温でスピードアップ
ホットミルクとコールドミルクの両方でチョコレートミルクを作ることができます.しかし、いくつかの理由により、より熱い牛乳は物事をスピードアップします:
<オール>しかし、ホットミルクはチョコレート作りをスピードアップします。分離もスピードアップします!
ココア vs チョコレートの使用
この記事の残りの部分では、ココア パウダーとミルクで作られたチョコレート ミルクに焦点を当てます。ただし、牛乳とチョコレートでチョコレート ミルクを作る場合も同じ理論が適用されます!
チョコレートはカカオバター（脂肪）、ココアパウダー、砂糖でできていることに注意してください.砂糖が溶け、脂肪が溶けるので、ミルクの中にまだカカオの粒子が浮いています.
分離の原因:沈降
どの懸濁液でも、粒子と液体は時間の経過とともに分裂します。これは沈降と呼ばれるプロセスによるものです。
沈降は重力によって駆動されます。重力は、液体だけでなく粒子も引き下げます。 「重い」段階は下に沈み、「軽い」段階は上に浮きます。
油と水を混ぜてみましたか?どれだけよく振っても、時間が経つと再び分離します。ここでは、油は常に上にあり、水は下にあります。この背後にある科学は、チョコレート ミルクの科学と非常によく似ています。
牛乳が沈まない理由 – 密度の比較
「重い」という表現は正確ではありませんが、密度を比較する必要があります。密度は、何かの特定の体積の重量の尺度です。これは、1 リットルまたは 1 ガロンの重さを表す尺度です。
何かの密度が低い場合、それは 1 リットルの重量が非常に小さいことを意味します。例えば鳥の羽。 1 リットルの鳥の羽の重さはほとんどありません。
反対に、密度が高いものは、1 リットルの重量がはるかに大きいことを意味します。例としては、鋼鉄やコンクリートがあります。 1 リットルのコンクリートは 1 リットルの鳥の羽よりもずっと重い!
チョコレート ミルクの場合、ココア粒子の密度はミルクの密度よりも高い .
密度は、食品を理解するのに非常に役立つ概念です。ビール醸造業者とハードサイダーメーカーは、比重という関連する概念を使用しています。これにより、液体に十分な砂糖が含まれているかどうかを判断できます!
沈降速度の計算
次の式を使用して、チョコレート ミルクが割れる速さを計算できます。
沈降速度 (v; m/s) =2/9 * [ (ρc – ρm ) / μ ] * g * R
ρc =カカオ粒子の密度 (または調査している懸濁液の粒子) – kg/m
ρm =牛乳 (または懸濁液中の液体) の密度 – kg/m
μ =牛乳 (または一般的には液体) の動的粘度 – kg/(m*s)
g =重力加速度 (これは定数値です) – m/s
R =カカオ粒子の半径 (計算では粒子が完全に丸いと仮定していますが、実際にはそうではないため、正確な正確な値は得られません)
理論的には、粒子が沈む速度を計算できます。しかし、実際にはそう簡単ではありません。カカオ粒子の密度やサイズはさまざまです。ただし、実際に計算しなくても、この式を使用して沈降を遅くする方法を理解できます!
この式は、どの要因が沈降速度に影響を与えるか、つまりチョコレート ミルクがどのくらい速く分離するかを正確に示しています。この公式から何を学べるか見てみましょう。
大きな粒子ほど速く沈みます
数式の末尾から開始します。
*R
R はカカオ粒子のサイズ、直径の半分の半径を表します。半径を 2 から 4 に増やした場合の沈降速度への影響を見てみましょう。他のすべての変数は変わらず、1 に等しいと仮定します:
小さな粒子 :沈降速度 =1* 2 =4
大きな粒子 :沈降速度 =1* 4 =16
ご覧のとおり、粒子サイズを係数 2 で大きくすると、沈降速度に大きな影響があります。 4 倍になります。
したがって、大きな粒子はより速く沈むと結論付けることができます .
濃い液体は沈降を遅くします
次に、私たちが影響を与える可能性のある別の要因を見てみましょう:μ.
μは牛乳の粘度を表します。粘度は、液体の流れやすさの尺度です。非常に粘稠な液体はとろみがありシロップ状で、簡単には流れません。
それでは、粘度が粒子の沈降にどのように影響するかを見てみましょう。粘度が 2 の薄い液体と、粘度が 4 の濃い液体があるとします。ここでも、他のすべての要因は同じままであり、合計すると 1 になると仮定します。
薄い液体 :沈降速度 =1 / 2 =0,5
とろみのある液体 :沈降速度 =1 / 4 =0,25
より濃い液体がどのように減速するかに注目してください 沈降!
これを視覚化しようとするなら、それも理にかなっているはずです。水と濃厚なプリンにココア パウダーを混ぜることを想像してみてください。直観的には、ココアはプリンよりも水に沈みやすいと言えます。これはまさに数式が教えてくれることでもあります!
すべてをコントロールすることはできません
数式には、制御が難しいいくつかの変数が含まれています。ミルクの濃度を簡単に調整することはできません (ρm ) とココア パウダー (ρc ）。また、コップ一杯の牛乳の重力加速度を調整することはできません。これは固定変数です。
チョコレート ミルクの分離を防ぐ方法
それらの新たに得られた洞察を使用します。チョコレートミルクの分離を遅くしたり、防止したりすることに注意を向けることができます.式で見つかった 2 つの要因を拡大します。
- カカオの粒度
- 牛乳の粘度
戦略 1:ミルクの厚みを増します!
牛乳の粘度を上げると、沈殿を遅らせる方法を覚えていますか?
したがって、牛乳を濃くすることで、この分離を遅くすることができます.そうする1つの方法は、少量のコーンスターチを使用することです.コーンスターチ小さじ1を冷たい牛乳に加えるだけです。牛乳が沸騰するまでゆっくりと加熱します。牛乳はまだ液体ですが、少し濃くなります。この増加した粘度により、沈降が遅くなります!
特にコーンスターチに縛られているわけではありません。他のほとんどのスターチも同様に機能します。ジャガイモでんぷん。タピオカでんぷんは食感に大きな影響を与えますが、気にしない場合は実際には少しクリーミーになるかもしれません!でんぷんは、水を結合できる大きな分子のおかげで、すべて優れた増粘剤です。
増粘剤を使用する
でんぷんを使用することの欠点は、牛乳の濃さが著しく変わることです。また、デンプンはチョコレート ミルクのいくつかのフレーバーを結びつけ、全体的なフレーバーを弱めます。
そのため、市販のチョコレート ミルク メーカーはさまざまな増粘剤を使用しています。同じように機能しますが、それほど目立ちません。
一般的な戦略は、カラギーナン の追加です。 、グアーガムおよび／またはキサンタンガム。 3 つすべてが、でんぷんと同じように非常に大きな分子でもあります。ただし、液体を濃くするために加熱する必要はありません。チョコレートミルクをそれほど濃くしなくても、カカオ粒子が沈むのが難しくなるか、不可能になります.大きな複雑な分子がカカオの粒子を絡ませ、沈みにくくします。
戦略 2:より小さく細かい粒子を使用する
非常に細かく小さな粒子サイズのココア パウダーを使用することで、沈降を遅くすることができます。しかし、これらのタイプのココアパウダーを見つけるのは難しいかもしれません.ただし、メーカーはこれを常に使用しています。
チョコレート ミルク パウダーのパッケージを使用してチョコレート ミルクを作ったとき、すぐにパウダーがいかに細かいかに気付きました。その結果、この市販の粉末を使用して作られたチョコレート ミルクは、はるかに長い間安定していました!
戦略 3:別の種類の牛乳を使用しますか?
ここまでは、牛乳を使ってチョコレート ミルクを作っていると仮定しました。また、使用する牛乳の種類に関係なく、最初は同じように機能すると想定していました.
しかし、その後、オート麦ミルクを使用して実験を行うことにしました.そして、私たちは驚きました！カカオの粒子がオーツミルクに沈むのに長い時間がかかっただけでなく、非常に異なる方法で沈降しました (上の写真を参照)!
オーツミルクには繊維が含まれています
では、なぜこれが起こっているのでしょうか?
説明を見つけるには、2 つの牛乳の組成を調べる必要があります。牛乳にはタンパク質、脂肪、糖分が含まれています。これらはすべて非常に小さく、沈降に大きな影響を与えることはありません。工場で処理された牛乳は非常に安定しており、分離しません。
一方、オーツミルクには食物繊維も含まれています。繊維は非常に長い分子です。これらは、実際には、以前に説明した増粘剤と同様の方法で機能している可能性があります.ココアパウダーが絡みます。オーツミルク全体としては安定していません.そのため、使用前に振る必要があります。
オーツミルクは全体として分離します
そのため、チョコレート ミルクで起こっていることは、牛乳ではミルク自体は安定していますが、カカオは沈んでしまうということです。一方、オーツミルクでは、カカオはオーツ粒子の中に閉じ込められています.ただし、オーツ ミルク自体は安定しておらず、時間の経過とともに水の層が上に形成されます!
オーツ ミルク チョコレート ミルクの分離は、牛乳のミルク チョコレート ミルクよりもはるかに長い時間がかかるため、沈殿を遅らせるのに最適な方法です!
修正できない場合は、シェイクしてください!
ただし、沈殿を防ぐためだけにチョコレートミルクを変更したくない場合は、すべてが失われるわけではありません.沈降は有害なプロセスではありません。チョコレートミルクは安全で美味しく飲むことができます。起こったことは、それが分離したことだけです。
チョコレートミルクをかき混ぜるか振るだけで、すべてのカカオが混ざり、お楽しみいただけます!派手なトリックは必要ありません:-)。
