Cristales en la cocina

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La palabra cristal procede del griego kryos (frío) y significa agua sobreenfriada. Hoy en día, conocer en detalle cómo cristaliza el agua es crucial en la tecnología de conservación de alimentos, en la meteorología o en el cambio climático. Además del hielo, es decir el agua cristalizada, muchos productos alimentarios son cristalinos, por ejemplo la sal y el azúcar, y otros muchos contienen cristales, como los helados, la mantequilla o el chocolate.

¿Te imaginas por qué la calidad de los helados depende de la forma y tamaño de los cristales de hielo? ¿Sabes por qué la exquisitez del chocolate depende de cómo cristalice? ¿Conoces cuál es la diferencia entre el azúcar morena y el azúcar blanca?

El cartel que le acaba de interesar no puede ser más cristalográfico. Los copos de nieve no son otra cosa que agua cristalizada y el helado un alimento que es en un alto porcentaje eso, agua cristalizada, pero cuya calidad depende del tamaño y la forma de esos cristales de hielo.

Además, viene como anillo al dedo en este Año Internacional de la Cristalografía porque precisamente una de los hitos que celebramos es que hace 400 años, el científico Johannes Kepler no solo descubrió la simetría hexagonal de los copos de nieve sino que también le encontró una explicación que no estaba muy lejos de la realidad. La escribió en un libreto de pocas páginas como regalo de navidad para su benefactor Johann Matthaeus Wacker Wackenfels en 1611. Se tituló en breve “De sexangula nive”: ”

rId6 Representacion de los apilamientos compactos de esferas del libro de Kepler “Mathematici Strena seu de Nive Sexangula”.

Hoy en día se logran fotografías maravillosa de cristales de hielo con los microscopios ópticos. Uno de los mejores fotógrafos de copos de hielo es Kenneth G. Libbrecht a quien pertenecen las tres fotos que pueden disfrutar aqui, y muchas más en su página web:

rId12 rId9 Simetría de orden 6 o simetría hexagonal: si giramos este cristal de hielo 60 grados sin que usted lo sepa, no distinguiría al volver a mirarlo que hemos realizado esa operación. Lo mismo sucederá si la giramos 120º, 180º, 240 , 300º 270º o, evidentemente, 360º (una vuelta completa y lo dejamos como estaba). Decimos que es cristal tiene “simetría de rotación de orden 6″ o “simetría hexagonal”.

Los copos de nieve que caen sobre nuestro hombros tienen todos ellos formas hexagonales, es decir con simetría 6 como bien reconoció Kepler porque pertenecen al polimorfo más estable en condiciones ambientales, que es de estructura hexagonal. Se conocen hasta doce estructuras distintas del agua cristalizada, del hielo. Pero los copos de nieve que caen sobre nuestros hombros y cabeza son de la variedad hexagonal. Adoptan tal variedad de formas que se dice que no hay dos copos de nieve iguales. Pero todos tienen una cosa en común: las placas o láminas hexagonales, los prismas hexagonales huecos, y los llamados cristales dendríticos, que se presentan en forma de ramas o de estrella, todos cristalizan siguiendo una pauta hexagonal.

¿Cómo se forman los copos de nieve?

Los copos de nieve se forman a partir del vapor de agua de las nubes cuando la temperatura es inferior a 0°C. El tipo de morfología del cristal no depende de la naturaleza del núcleo ni de su tamaño sino de la humedad y, en especial, la temperatura del aire en el que se forman. Entre las clasificaciones más comunes, se encuentra la de la “Comisión Internacional de Nieve y Hielo” que agrupa un total de 35 categorías agrupadas en 7 tipos básicos de cristales de hielo que se muestran en la siguiente figura/tabla:

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rId19 Cristales de hielo tipo prisma hexagonal hueco que se forman en los cirros:

Los helados

Los helados que tanto nos gustan contienen aproximadamente un 60% de cristales de hielo junto con azúcar, micelas de grasa y proteínas lácteas, todo ello emulsionado con burbujas de aire.

rId21 La estructura de un helado a -5 ºC. Dairy Technology, P. Walstra et al. edited,
Marcel Dekker, 1999

La textura del helado está fundamentalmente determinada por el tamaño y la morfología de los cristales de hielo, que debe ser controlado durante el proceso de fabricación. Durante el transporte y almacenamiento, las fluctuaciones de temperatura pueden producir recristalización del hielo, alterando la textura del helado, es decir que los pequeños cristales de hielo se disuelven creciendo el tamaño de los restantes, convirtiendo una suave textura en un producto duro y desagradable.

rId22 Cuando un helado no se conserva adecuadamente, los cristales de hielo inicialmente redondeados y de tamaño tan pequeños que no hace falta masticar se convierten en cristales de mayor tamaño que crean una textura textura desagradable.

Lo mismo sucede con todos los productos congelados. La cristalización y el estudio de las propiedades del agua cristalizada es una de la línea de investigación importante de la cristalografía.

 

Sabías que …

  • Los chinos, hace más de dos milenios, tuvieron la idea de mezclar nieve con un preparado a base de frutas y miel y los romanos perfeccionaron la técnica.
  • Según la Asociación Internacional de Productos Lácteos, el ranking lo encabeza Nueva Zelanda, donde cada habitante llega a tomar 26,3 litros de helado al año. En España, no estamos ni en el top ten ya que apenas consumimos 6,5 litros per cápita.
  • Muchos y diferentes son los tipos existentes de sal: del Himalaya, Maldon, Flor de sal, de Bretaña, ahumada, negra, escamada, sal de hierbas… Al final, la sal de mesa (es decir, el cloruro sódico) tiene un solo nombre y muchos apellidos.
  • Cuando mezclamos sal con el hielo, el punto de congelación del agua baja hasta -21ºC. Por lo tanto si se echa sal sobre una superficie que tiene o va a tener nieve o hielo, va a hacer falta una temperatura de -21ºC o menor para que ese agua se congele.
  • El sedimento que aparece en algunos vinos, sobre todo en los de largo envejecimiento o vinos sin filtrar, son cristales de bitartrato potásico, unas sales naturales.

Para saber más

 

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