Optimizing Chocolate by Simulating Mastication with Rheology

"Αγαπητή σοκολάτα, θα εκμεταλλευτώ αυτή την ευκαιρία για να σου πω πόσα σημαίνεις για μένα...!" Ενώ πολλοί από εμάς έχουμε μια συναισθηματική σχέση με τη σοκολάτα, η πρακτική επιστήμη των υλικών είναι υπεύθυνη για τη μοναδική γοητεία που κάνει τη σοκολάτα μια από τις πιο απολαυστικές λιχουδιές στον κόσμο.

Σε προηγούμενο άρθρο, μιλήσαμε για το πώς η ρεολογία βοηθά στη βελτιστοποίηση της μπουκιάς της στερεάς σοκολάτας και της γεύσης της σοκολάτας ώστε να είναι πλήρως γευστικό πάνω από το σημείο τήξης, καθώς και για το πώς μπορεί να βελτιστοποιηθεί η επεξεργασία της σοκολάτας. Διαβάστε το άρθρο εδώ!

Εδώ, συζητάμε την επιστήμη της τελειοποίησης της στοματικής υφής της σοκολάτας για βέλτιστη κρεμώδη και απαλή υφή. Η σύνθεση και οι γευστικές προτιμήσεις των διαφόρων τύπων σοκολάτας ποικίλλουν σε όλο τον κόσμο. Επιπλέον, οι τάσεις απαιτούν εναλλακτικές λύσεις με χαμηλά λιπαρά/ζάχαρη που πρέπει επίσης να ικανοποιούν τις προσδοκίες των καταναλωτών.

Στο εργαστηριακό περιβάλλον, είναι δύσκολο να ποσοτικοποιηθούν οι οργανοληπτικές ιδιότητες της κρεμώδους/λαφρότητας με τρόπο που να σχετίζεται με την εμπειρία του καταναλωτή κατά την ανάπτυξη νέων προϊόντων.

Ρεολογία για την τέλεια αίσθηση του στόματος της σοκολάτας

Η επέκταση της συμβατικής περιστροφικής ρεομετρίας με τη χρήση των αξονικών δυνατοτήτων του ρεομέτρου Kinexus επιτρέπει την προσομοίωση της μάσησης ή της δράσης της μάσησης.

Από αυτή τη δοκιμή, η σκληρότητα, το όριο διαρροής, η επικάλυψη του ουρανίσκου και η κολλώδης κατάσταση της σοκολάτας μπορούν να εκτιμηθούν αντικειμενικά. Οι μεταβολές της κανονικής δύναμης που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια μιας μέτρησης δίνουν μια ένδειξη του τρόπου με τον οποίο η σοκολάτα θα λιώσει, θα ρέει και θα καλύπτει το στόμα κατά τη μάσηση.

Η ρεολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μιμηθεί τις πραγματικές διεργασίες και στην προκειμένη περίπτωση, την αίσθηση του στόματος και τη μάσηση της σοκολάτας. Η ροή συμπίεσης προσομοιώνει την πίεση της γλώσσας στον ουρανίσκο, καθώς και των δοντιών μεταξύ τους. Η περιστροφική διάτμηση μιμείται τη ροή μέσα στο στόμα γύρω από τη γλώσσα.

Σε αυτή την κυκλική δοκιμή, το υλικό υφίσταται τόσο διατμητικές όσο και κανονικές δυνάμεις (συμπίεση). Καθώς το διάκενο συμπιέζεται, η κανονική δύναμη αυξάνεται (Σχήμα 2, σημείο Α) και θα μπορούσαμε να το ονομάσουμε αυτό σκληρότητα ή συνεκτικότητα του δείγματος. Η εναπομένουσα δύναμη μετά τη συμπίεση είναι το όριο διαρροής της σοκολάτας (Σχήμα 2, σημείο Β).

Το εμβαδόν κάτω από την καμπύλη καθώς η κανονική δύναμη μηδενίζεται δείχνει πόσο καιρό η σοκολάτα παραμένει σε επαφή με την άνω πλάκα. Αυτό μιμείται τον τρόπο με τον οποίο η σοκολάτα καλύπτει τον ουρανίσκο του στόματος. Καθώς το διάκενο αυξάνεται και πάλι, καταγράφεται μια αρνητική κανονική δύναμη η οποία θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως η συγκολλητικότητα (σχήμα 2, σημείο Γ). Η υπολειπόμενη δύναμη μετά την αποσυμπίεση είναι η "κολλητικότητα" της σοκολάτας (σχήμα 2, σημείο Δ).

Προσομοίωση μάσησης διαφορετικών σοκολάτας γάλακτος

Τρεις διαφορετικές σοκολάτες γάλακτος υποβλήθηκαν σε προσομοίωση μασήματος με τη διεξαγωγή μέτρησης της κανονικής δύναμης και της διάτμησης στο Kinexus (Σχήμα 3). Η σοκολάτα premium έχει την πιο μαλακή συνοχή και η σοκολάτα enrobing είναι σημαντικά πιο σκληρή. Η τάση διαρροής της σοκολάτας enrobing είναι επίσης υψηλή και αυτή η σοκολάτα θα καλύψει το στόμα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από τις δύο σοκολάτες ράβδων, δίνοντας στον καταναλωτή ένα ικανοποιητικό σοκολατένιο χτύπημα παρά το σχετικά χαμηλό ποσοστό σοκολάτας στο προϊόν (αυτό το προϊόν θα περιέχει ένα κέντρο). Η σοκολάτα premium έχει τη μικρότερη συγκολλητικότητα και κολλητικότητα. Αυτό είναι επιθυμητό, καθώς η υψηλή συγκολλητικότητα ή κολλητικότητα μπορεί να συνδεθεί με μια γλυκιά αίσθηση του στόματος.

Καθώς υπάρχει λιγότερη σοκολάτα κατά την κατανάλωση ενός προϊόντος σοκολάτας με επικάλυψη, οι παράμετροι αυτές έχουν μικρότερη επίδραση στην εμπειρία του καταναλωτή από ό,τι σε μια μπάρα σοκολάτας.

Η διευρυμένη κατανόηση των ρεολογικών ιδιοτήτων της σοκολάτας είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτιστοποίηση των διεργασιών, την επίτευξη σταθερής ποιότητας προϊόντων καθώς και την ικανοποίηση των προσδοκιών των πελατών. Η χρήση της ρεολογίας για την προσομοίωση της μάσησης επιτρέπει την πρόβλεψη και τον έλεγχο των δομικών αλλαγών στη σοκολάτα κατά την κατανάλωσή της.

Πηγές

Μετρήσεις τριβής με λιωμένη σοκολάτα | SpringerLink

De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). Τάση διαρροής σοκολάτας όπως μετράται με ταλαντευόμενη ρεολογία. Food Research International, 44(9), 2660-2665.

Chung, C. et al. (2012) Instrumental mastication assay for texture assessment of semi-solid foods: compile cyclic squeezing flow and shear viscometry. Food research international, 49, p161-169.