Perfecting Delicious… Optimizing the Rheology of Chocolate

Čokoláda je jednou z nejoblíbenějších pochutin na světě. V roce 2017 se Švýcarsko umístilo na prvním místě žebříčku nejvyšší spotřeby čokolády na obyvatele. Občané v tomto roce snědli téměř devět kilogramů této sladké pochoutky.

Jedinečná přitažlivost čokolády spočívá v její chuti, vůni a chuti v ústech. Tyto tři atributy se spojují do komplexní chuti čokolády. Protože se přírodní složky čokolády liší v závislosti na podmínkách pěstování, výrobci čokolády vynakládají určité úsilí, aby zajistili, že chuť jejich čokoládových výrobků bude odpovídat jejich charakteristické chuti. Zajištění, aby se charakteristická chuť opakovala napříč šaržemi, vyžaduje korelaci analytických technik s nákladnými senzorickými testy. Senzorické testování každé šarže není prakticky proveditelné, jakkoli by to bylo žádoucí!

Co dělá čokoládu dokonalou?

Za důležité pro zvýšení atraktivity čokolády se považuje několik faktorů.

Patří mezi ně:

• Teplota tání výrazně nižší než 37 °C, aby se čokoláda rozplývala v ústech
• Lesk, aby vypadala přitažlivě
• Hladká struktura, která poskytuje příjemný pocit v ústech
• Křupavost, aby se čokoláda zpočátku "zakousla"

Tekuté vlastnosti tukové fáze (kakaové máslo, které může být smíšené s jinými tuky) ovlivňují, jak čokoláda pokryje ústa, a ovlivňují vnímání chuti. Tokové neboli reologické vlastnosti čokolády mají také významný vliv na proces výroby čokolády. Zmenšení velikosti částic zvyšuje viskozitu, což může způsobit ucpání při průchodu tekuté čokolády výrobním potrubím.

Konečným výrobkem může být tabulka nebo tabulka pevné čokolády nebo může být čokoláda použita v procesu enrobingu k obklopení náplně. Čokoláda určená pro proces enrobingu je často optimalizována pro dosažení dobrého pokrytí a může mít jinou recepturu než čokoláda pro tablety.

Reologické testy pro dokonalou čokoládu

Nejzákladnějším reologickým měřením čokolády je měření viskozity. Množství vzorku small se střihá pevnou smykovou rychlostí (rychlostí) a měří se napětí (síla) potřebné k dosažení této smykové rychlosti. Smykovou viskozitu lze pak vypočítat vydělením smykového napětí smykovou rychlostí.

Vliv teploty na viskozitu čokolády

Viskozitně-teplotní profil čokolády má zásadní význam při optimalizaci receptury a procesu temperace a je třeba zohlednit i prostředí spotřeby. Zajímavé je například to, že bod tání čokolády používané k polevě zmrzlinových tyčinek (choc-ices apod.) musel být výrazně snížen. Je to proto, že když někdo jí zmrzlinovou tyčinku, jeho bukální teplota výrazně klesá a standardní čokoládová receptura se za těchto podmínek nerozpustí. Čistý výsledek polevy zmrzliny standardní čokoládou je ten, že dodá jen mírnou kakaovou příchuť; ale také pocit v ústech zmrzliny s tvrdými kousky. Naštěstí lze reologii tuhé čokolády plně charakterizovat pomocí oscilační teplotní rampy od teploty pod bodem tání až nad něj, jak je znázorněno na obrázku 1. To umožňuje formulátorům optimalizovat skus tuhé čokoládové tyčinky a také chuť čokolády, která se plně projeví nad bodem tání.

U méně viskózního čokoládového sirupu lze použít viskozimetrické testy. Je pozoruhodné, že viskozita se při formulaci snižuje téměř o dva řády kolem 18-24 °C, jak je vidět na obrázku 2:

Viskozita hořké, mléčné a bílé čokolády

Pro měření byly vybrány hořké, mléčné a bílé čokolády z jedné řady a značky čokolády, aby se minimalizovaly rozdíly ve výrobním procesu čokolády a rozdíly ve složení. Měření byla provedena na reometruNETZSCH Kinexus. Částečné složky hořké, mléčné a bílé čokolády jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1: Částečné složky v různých druzích čokolády

Tmavá čokoláda má nejnižší viskozitu v celém rozsahu měřených smykových rychlostí a nejsnáze se rozvádí po zařízení (obrázek 1). Zajímavé je, že mléčná čokoláda má vyšší viskozitu, ale podobné napětí výtěžnosti jako hořká čokoláda (tabulka 2). To naznačuje, že mléčná a hořká čokoláda budou mít podobné "slump" vlastnosti a budou plnit formy podobným způsobem. Bílá čokoláda má nejvyšší viskozitu v celém rozsahu a s určitým odstupem nejvyšší napětí výtěžnosti. Bílá čokoláda je studentům kuchařství a cukrářství známa jako nejobtížněji zpracovatelná a v tomto případě má jistě velmi odlišné reologické vlastnosti.

Tabulka 2: Mez kluzu a smyková viskozita pro hořkou, mléčnou a bílou čokoládu vyrobenou stejným výrobcem

Jak optimalizovat zpracování čokolády

Další poznatky o reologických vlastnostech čokolády lze získat pomocí oscilačního testování na rotačním reometru. To poskytuje další informace o viskoelastických vlastnostech čokolády prostřednictvím modulu pružnosti (G'), viskózního modulu (G'') a fázového úhlu (δ). Poskytuje také alternativní metodu ke zkoušce ustáleným smykem pro stanovení meze kluzu.

Moduly pružnosti a viskozity se vztahují k mikrostrukturním charakteristikám čokolády a mohou být použity ke zkoumání interakcí složek a vlastností tání čokolády vyhodnocením vlastností podobných pevným a kapalným látkám.

Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.Mez kluzu, což je napětí potřebné k rozbití pevné struktury a jejímu roztékání, ovlivňuje, jak čokoláda obalí formy a jak dobře přilne ke stěnám formy nebo se sesype, než ztuhne.

Oscilační měření jsou nedestruktivní testy, které ukazují, jak se materiál chová při small deformacích nebo silách - než materiál povolí a začne téct. Oblast napětí nebo deformace, ve které k tomuto chování dochází, je známá jako Lineární viskoelastická oblast (LVER)Při LVER jsou aplikovaná napětí nedostatečná k tomu, aby způsobila strukturální poruchu (poddajnost) konstrukce, a proto se měří důležité mikrostrukturální vlastnosti. lineární viskoelastická oblast (LVR).

Měřením G' v závislosti na smykovém napětí lze určit Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu konstrukce - ta se obvykle považuje za napětí, při kterém G' začíná klesat a LVR končí. Je důležité si uvědomit, že různé metody meze kluzu mohou dávat mírně odlišné odpovědi. Například Cassonův a Windhabův model se běžně používají pro stanovení meze kluzu čokolády extrapolací grafu ustáleného smykového napětí v závislosti na smykové rychlosti na nulovou smykovou rychlost. Ačkoli je oscilační testování méně časté, ukázalo se, že dokáže lépe rozlišit rozdíly mezi čokoládami. U testované mléčné čokolády bylo zjištěno, že Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu je 0,45 Pa (obrázek 4).

Reologie zajišťuje kvalitu čokoládových výrobků

Textura neboli pocit v ústech čokolády je rozhodující pro vnímání kvality výrobku spotřebitelem. Korelací nákladných senzorických testů s výsledky analýz je možné jemně kontrolovat texturní aspekty charakteristické chuti čokoládových značek. Chuť v ústech lze charakterizovat pomocí stanovení toku - reologií.

Zdroje

https://www.statista.com/statistics/819288/worldwide-chocolate-consumption-by-country/#:~:text=Global%20consumption,over%20the%20last%20five%20years.

www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty

Chan, F. a De Kee, D. (1994) Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.Mez kluzu a small amplitudové oscilační proudění v přechodových sítích. Industrial & engineering chemistry research, 33(10), s. 2374-2376

De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.Mez kluzu čokolády měřená oscilační reologií. Food Research International, 44(9), 2660-2665.