| Published: 

مراقبة جودة الشوكولاتة في وقت قصير عن طريق جهاز Kinexus

مقدمة

تُعد لزوجة القص للشوكولاتة سمة أساسية لضمان اتساق الجودة وتحسين العمليات الصناعية. ولتوحيد قياس هذه الخاصية الهامة، قام المكتب الدولي للكاكاو والشوكولاتة والحلويات السكرية (IOCCC) بتحديث الطريقة التحليلية 46 في عام 2000. تحدد هذه الطريقة بروتوكولًا لتحديد لزوجة الشوكولاتة والمنتجات القائمة على الكاكاو. وتصف بدقة إعداد العينة وإجراءات القياس المصممة خصيصًا لأنواع مختلفة من منتجات الكاكاو.

في ما يلي، يتم قياس نوعين من الشوكولاتة (شوكولاتة الحليب والشوكولاتة الداكنة) باستخدام مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus باتباع إجراء التشغيل القياسي هذا (إجراء التشغيل القياسي). بعد ذلك، يتم تطبيق تحليل كاسون على المنحنيات. وهو نموذج رياضي يصف سلوك تدفق الشوكولاتة، وخاصةً إجهاد الخضوع. هذه القيمة ذات صلة في صناعة الشوكولاتة، على سبيل المثال، لعمليات الضخ، حيث إنها تمثل الحد الأدنى من القوة المطلوبة لحث التدفق.

يُستخدم نموذج Casson لتوصيف سلوك سريان المائع الذي يُظهر سلوك إجهاد الخضوع مثل الشوكولاتة أو الدم أو أحبار الطباعة. ويتم التعبير عنه على النحو التالي:

σ: إجهاد القص [باسكال]
σ0: إجهاد خضوع كاسون (الإجهاد المطلوب لبدء التدفق) [باسكال]
ك: اللزوجة القص النهائية (اللزوجة عند معدل القص المرتفع) [باسكال - ثانية]
- γ: معدل القص [ث-1]

معلمات القياس

تم تخزين كل شوكولاتة عند درجة حرارة 60 درجة مئوية ثم تم تجانسها يدويًا باستخدام ملعقة قبل إدخالها في الهندسة التي تم الحفاظ عليها عند درجة حرارة 40 درجة مئوية. يلخص الجدول 1 شروط القياس.

الجدول 1: شروط القياس

الجهازKinexus Prime ultra+
خرطوشةالاسطوانة
الاختبارالدوران
الهندسةالكأس والمكعب: 25 مم
الفجوة9.15 مم
درجة الحرارة40°C
معدل القص
  • ما قبل القص 5 ث-1 (15 دقيقة)
  • 2 إلى 50 ث-1، 10 عينات لكل عقد
  • من 50 إلى 2 ث-1، 10 عينات لكل عقد

النتائج والمناقشة

يوضح الشكل 1 الرسم البياني لمنحنيات لزوجة القص للشوكولاتة بالحليب والشوكولاتة الداكنة على مدار تدرج معدل القص بين 2 و50 ث-1 (أعلى، دوائر) وبين 50 و2 ث-1 (أسفل، مربعات). تُظهر العيّنتان سلوك ترقق القص مع توافق جيد بين المنحدرات لأعلى ولأسفل: تنخفض لزوجة القص مع زيادة معدلات القص. وهذا مفيد للمعالجة لأن تقليل لزوجة القص عند معدلات القص اللازمة لعمليات مثل الضخ يقلل من مقاومة التدفق. وبهذه الطريقة، يكون نقل الشوكولاتة عبر الأنابيب أثناء التصنيع أسهل ويتطلب طاقة أقل.

1) منحنيات لزوجة القص للشوكولاتة بالحليب والشوكولاتة الداكنة

تتسم الشوكولاتة الداكنة بلزوجة قص أعلى من الشوكولاتة بالحليب عبر نطاق معدل القص المقاس بالكامل. وهذا ما يجعلها أكثر ملاءمة لتطبيقات الطلاء، حيث تُعد لزوجة القص ميزة أساسية لتحقيق طبقة موحدة على الحلوى دون تقطير أو انتشار. علاوة على ذلك، ترتبط هذه الخاصية أيضًا بملمس الفم لدى المستهلك: كلما زادت لزوجة القص، كلما كانت الشوكولاتة أكثر دسمًا.

يعرض الشكلان 2 و3 نتائج تحليل كاسون لمعدل القص الذي يتراوح بين 5 و50 ثانية-1 للشوكولاتة بالحليب والشوكولاتة الداكنة على التوالي. يتم إجراء التحليل تلقائيًا في برنامج القياس والتقييم rSpace بمجرد الانتهاء من القياس.

يُظهر كل من جدولي معدل القص لأعلى ولأسفل ارتباطًا جيدًا بين منحنيات التدفق المقاسة ونموذج كاسون. إن إجهاد الخضوع للشوكولاتة الداكنة أعلى بكثير من إجهاد الشوكولاتة بالحليب، مما يعني أن الضخ سيكون أكثر صعوبة، أي سيتطلب قوة أعلى.

2) شوكولاتة الحليب. تحليل كاسون لجداول أعلى وأسفل لمعدلات القص بين 5 و50 ث-1
3) الشوكولاتة الداكنة. تحليل كاسون لجداول معدل القص لأعلى ولأسفل لمعدل القص بين 5 و50 ث-1

كيفية التحقق من تكرار الاختبار: القياسات التي يتم التحكم فيها بمعدل القص وإجهاد القص

تتمثل الطريقة الموثوقة للتحقق من قابلية تكرار القياسات في إجرائها إما باستخدام هندسة أخرى أو بنوع مختلف من التحكم. وذلك لأن لزوجة القص عند درجة حرارة ومعدل قص محددين هي قيمة مطلقة. وهي مستقلة عن الهندسة المستخدمة. وأيضًا، سواء أكان معدل القص متحكمًا فيه أو متحكمًا في إجهاد القص، يجب الحصول على نفس القيمة.

لتوضيح ذلك، تم إجراء قياس على الشوكولاتة الداكنة بنفس الطريقة تقريبًا. وكان الفرق الوحيد هو أنه بدلًا من تطبيق جدول معدل القص لأعلى ولأسفل، تم تطبيق جدول إجهاد القص لأعلى ولأسفل. تُظهر المنحنيات الناتجة المعروضة في الشكل 4 إمكانية تكرار جيدة.

4) الشوكولاتة الداكنة. القياسات التي يتم التحكم فيها بمعدل القص وإجهاد القص.

الخاتمة

لا تُستخدم منحنيات لزوجة القص التي يتم إجراؤها باستخدام مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus لضمان اتساق الجودة عبر الدفعات فحسب، بل تساعد أيضًا على التنبؤ بسلوك الشوكولاتة أثناء المعالجة وكذلك ملمسها في الفم. لذا، فإن الفهم الريولوجي للشوكولاتة أمر بالغ الأهمية لتحسين العملية وتصميم المنتج.

تعمل التسلسلات وكذلك تقييم تحليل كاسون الذي يتبع تلقائيًا بعد كل قياس على تحويل طريقة معقدة في البداية إلى نشاط روتيني.

Literature

  1. [1]
    المكتب الدولي للكاكاو (IOC) (2000)، لزوجة الكاكاو ومنتجات الشوكولاتة، الطريقة التحليلية 46