Per me, l’epitome dell’alchimia da cucina è fare il caramello dallo zucchero da tavola. Si parte dal saccarosio raffinato, pura dolcezza cristallina, lo si mette in una pentola da solo e si accende il fuoco. Quando lo zucchero sale sopra i 320°F/160°C, i cristalli solidi cominciano a fondersi insieme in uno sciroppo incolore. Poi altri 10 o 20 gradi al di sopra, lo sciroppo comincia a diventare marrone, emette un aroma ricco e appetitoso, e aggiunge aspro e salato e amaro alla sua dolcezza originale.
Questa è la magia della cottura davanti a tutti: da una molecola inodore, incolore e semplicemente dolce, il calore crea centinaia di molecole diverse, alcune aromatiche e alcune gustose e alcune colorate.
Come fa il calore a trasformare lo zucchero in caramello? Il calore è un tipo di energia che fa muovere più velocemente atomi e molecole. Nello zucchero da tavola a temperatura ambiente, le molecole di saccarosio sono nervose ma ferme, tenute ferme dalle forze di attrazione dei loro vicini. Man mano che lo zucchero si riscalda nella pentola, le sue molecole diventano sempre più nervose, al punto che il loro nervosismo supera le forze di attrazione e possono saltare da una serie di vicini all’altra. I cristalli solidi diventano così un liquido che scorre liberamente. Poi, quando la temperatura delle molecole di zucchero continua a salire, la forza dei loro tremolii e dei loro salti diventa più forte delle forze che tengono insieme i loro stessi atomi. Le molecole si rompono in frammenti, e i frammenti sbattono l’uno contro l’altro abbastanza forte da formare nuove molecole.
Questo è quello che ho pensato per molti anni, insieme alla maggior parte dei cuochi e dei pasticceri e dei chimici dei carboidrati: il calore scioglie lo zucchero, e poi comincia a romperlo e a creare la deliziosa miscela che chiamiamo caramello.
E ci siamo tutti sbagliati.
Si è scoperto che, a rigore, lo zucchero non si scioglie. E può caramellare mentre è ancora solido. Così hanno dimostrato la chimica Shelly Schmidt e i suoi colleghi dell’Università dell’Illinois in studi pubblicati l’anno scorso.
È sconcertante pensare che così tanti possano essersi sbagliati così a lungo su un ingrediente e un processo così fondamentale! Ma è anche una rara opportunità per ripensare alle possibilità del basico. Ecco un piatto pieno di possibilità; scorrete in basso per saperne di più.
Il gruppo del professor Schmidt ha fatto la sua scoperta quando ha cercato di stabilire il punto di fusione preciso del saccarosio. Le cifre riportate nella letteratura tecnica variano ampiamente, e non era chiaro perché.
Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale si trasforma da solido in liquido mantenendo la sua identità chimica. Quando il ghiaccio solido si trasforma in acqua liquida, per esempio, le molecole di H2O si muovono abbastanza velocemente da sfuggire alle forze attrattive dei loro vicini, ma sono ancora H2O. E non importa quanto velocemente la sostanza si riscalda: il punto di fusione è lo stesso. Il ghiaccio si scioglie a 32°F/0°C. Sempre.
Dopo un’attenta analisi, il professor Schmidt ha scoperto che ogni volta che lo zucchero si scalda abbastanza da trasformarsi da solido in liquido, anche alcune delle sue molecole si rompono. Quindi il saccarosio non ha un vero punto di fusione. Ha invece una gamma di temperature in cui le sue molecole sono abbastanza energiche da staccarsi dai loro vicini, e una gamma in cui le molecole si separano e ne formano di nuove. E questi due intervalli si sovrappongono. Ogni volta che lo zucchero diventa abbastanza caldo da liquefarsi, si sta anche rompendo e trasformando in caramello. Ma inizia a rompersi anche prima di iniziare a liquefarsi. E più lo zucchero si rompe mentre è ancora solido, più bassa è la temperatura alla quale si liquefa.
Quando facciamo il caramello in piedi ai fornelli, usiamo un calore elevato per liquefare e poi rosolare lo zucchero in pochi minuti, e la temperatura di liquefazione può arrivare fino a 380°F/190°C. Ma il gruppo del professor Schmidt ha scoperto che quando hanno aumentato il calore lentamente, nel corso di un’ora, in modo che si verifichi una significativa degradazione chimica prima che la struttura solida ceda, lo zucchero si è liquefatto a 290°F/145°C.
Ho fatto gli zuccheri caramellati in queste foto mettendo i cristalli e i cubetti nel mio forno a gas a circa 250°F/125°C, schermandoli con un foglio sopra e sotto per evitare temperature estreme dall’elemento riscaldante ciclico, e lasciandoli lì per tutta la notte e oltre. Nei grandi cristalli di zucchero, che ho preso in un mercato cinese, è chiaro che la degradazione e la caramellizzazione sono più veloci al centro. Questo può essere perché il centro è dove le impurità si concentrano mentre i cristalli sono fatti, e le impurità poi danno il via al processo di decomposizione.
I produttori di caramello sanno da tempo che, come nella maggior parte delle cotture, la chiave della caramellizzazione è la combinazione di temperatura e tempo di cottura. Ma le temperature sono state tipicamente molto alte, i tempi misurati in minuti. Ora sappiamo che si può caramellare a bassa temperatura e molto lentamente e ottenere qualcosa di diverso. La degradazione dello zucchero si verifica anche a temperature di conservazione ambiente, anche se ci vogliono mesi prima che lo scolorimento e il cambiamento di sapore diventino evidenti. Per un produttore questo è un deterioramento indesiderabile. Ma per un cuoco in cerca di ingredienti interessanti, potrebbe essere un invecchiamento desiderabile.
In un seguito ai suoi rapporti scientifici iniziali, il professor Schmidt ha scritto su Manufacturing Confectioner che
da un punto di vista pratico, la caramellizzazione può essere pensata come l’imbrunimento del saccarosio applicando calore per un lungo periodo di tempo. Così può essere possibile controllare meglio la reazione di caramellizzazione identificando le condizioni di tempo-temperatura che ottimizzano la produzione di composti desiderabili di sapori di caramello, minimizzando quelli indesiderabili. I produttori di dolciumi e gli artigiani dello zucchero, armati di queste nuove conoscenze scientifiche, potrebbero essere in grado di spingere il loro mestiere in direzioni imprevedibili.
Per esempio: zucchero invecchiato, zucchero tostato, cristalli di caramello al centro. Che la spinta abbia inizio!
Schmidt, S.J. Exploring the sucrose-water state diagram. Manufacturing Confectioner, gennaio 2012, 79-89.
Lee, J. W. et al. Investigation of the heating rate dependency associated with the loss of crystalline structure in sucrose, glucose, and fructose using a thermal analysis approach (Part I). J Agric. Food Chemistry 2011, 59: 684-701.
Lee, J. W. et al. Investigation of thermal decomposition as the kinetic process that causes the loss of crystalline structure in sucrose using a chemical analysis approach (Part II). J. Agric. Food Chemistry 2011, 59: 702-12.