09.08.2023 by Philip Rolfe, Milena Riedl
Βελτιστοποίηση της ρεολογίας της σοκολάτας
Η σοκολάτα είναι ένα από τα αγαπημένα σνακ στον κόσμο. Η υφή ή η αίσθηση του στόματος της σοκολάτας είναι κρίσιμη για την αντίληψη του καταναλωτή σχετικά με την ποιότητα του προϊόντος. Είναι δυνατόν να ελεγχθούν με ακρίβεια οι πτυχές της υφής της χαρακτηριστικής γεύσης των σοκολάτας. Η αίσθηση του στόματος μπορεί να χαρακτηριστεί μέσω του προσδιορισμού της ροής - με τη ρεολογία. Μάθετε πώς να το κάνετε αυτό στο άρθρο μας!
Η σοκολάτα είναι ένα από τα αγαπημένα σνακ στον κόσμο. Το 2017, η Ελβετία βρέθηκε στην κορυφή της κατάταξης με την υψηλότερη κατά κεφαλήν κατανάλωση σοκολάτας. Οι πολίτες έφαγαν σχεδόν εννέα κιλά από τη γλυκιά νοστιμιά εκείνη τη χρονιά.
Η μοναδική γοητεία της σοκολάτας έγκειται στη γεύση, το άρωμα και την αίσθηση του στόματος. Αυτά τα τρία χαρακτηριστικά συνδυάζονται στην πολύπλοκη γεύση της σοκολάτας. Καθώς τα φυσικά συστατικά της σοκολάτας ποικίλλουν ανάλογα με τις συνθήκες καλλιέργειας, οι κατασκευαστές σοκολάτας καταβάλλουν μεγάλες προσπάθειες για να διασφαλίσουν ότι η γεύση των προϊόντων σοκολάτας τους είναι συνεπής με την υπογραφή της γεύσης τους. Η διασφάλιση της αναπαραγωγής της χαρακτηριστικής γεύσης σε όλες τις παρτίδες απαιτεί τη συσχέτιση αναλυτικών τεχνικών με δαπανηρές οργανοληπτικές δοκιμές. Η αισθητηριακή δοκιμή κάθε παρτίδας δεν είναι πραγματικά εφικτή, όσο επιθυμητή και αν είναι αυτή η εργασία!
Τι κάνει τη σοκολάτα τέλεια
Διάφοροι παράγοντες θεωρούνται σημαντικοί για την αύξηση της ελκυστικότητας της σοκολάτας.
Αυτοί περιλαμβάνουν:
- Θερμοκρασία τήξης πολύ κάτω από 37°C, ώστε να λιώνει στο στόμα
- Λάμψη, ώστε να φαίνεται ελκυστική
- Απαλή υφή, που δίνει ευχάριστη αίσθηση στο στόμα
- Τσιμπήματα, ώστε να υπάρχει ένα αρχικό "δάγκωμα"
Οι ιδιότητες ροής της λιπαρής φάσης (βούτυρο κακάο, το οποίο μπορεί να αναμιγνύεται με άλλα λίπη) ελέγχουν τον τρόπο με τον οποίο η σοκολάτα καλύπτει το στόμα και επηρεάζει την αντίληψη της γεύσης. Οι ιδιότητες ροής ή ρεολογικές ιδιότητες της σοκολάτας έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο στη διαδικασία παρασκευής σοκολάτας. Η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων αυξάνει το ιξώδες, προκαλώντας ενδεχομένως εμπλοκές καθώς η υγρή σοκολάτα διοχετεύεται με σωλήνες μέσα στο εργοστάσιο.
Το τελικό προϊόν μπορεί να είναι μια μπάρα ή ένα δισκίο στερεάς σοκολάτας ή η σοκολάτα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια διαδικασία περιτύλιξης για να περιβάλλει ένα κέντρο γέμισης. Η σοκολάτα για διαδικασίες περιτύλιξης συχνά βελτιστοποιείται για να επιτυγχάνεται καλή κάλυψη και μπορεί να έχει διαφορετική συνταγή από τη σοκολάτα για ταμπλέτες.
Ρεολογικές δοκιμές για την τέλεια σοκολάτα
Η πιο θεμελιώδης ρεολογική μέτρηση που γίνεται στη σοκολάτα είναι η μέτρηση του ιξώδους. Μια ποσότητα δείγματος small διατμηθεί με σταθερό ρυθμό διάτμησης (ταχύτητα) και μετράται η τάση (δύναμη) που απαιτείται για την επίτευξη αυτού του ρυθμού διάτμησης. Το ιξώδες διάτμησης μπορεί στη συνέχεια να υπολογιστεί διαιρώντας τη διατμητική τάση με την ταχύτητα διάτμησης.
Επίδραση της θερμοκρασίας στο ιξώδες της σοκολάτας
Το προφίλ ιξώδους-θερμοκρασίας μιας σοκολάτας είναι κρίσιμης σημασίας κατά τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας παρασκευής και σκλήρυνσης, ενώ πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ακόμη και το περιβάλλον κατανάλωσης. Είναι ενδιαφέρον, για παράδειγμα, ότι το σημείο τήξης της σοκολάτας που χρησιμοποιείται για την επικάλυψη μπάρας παγωτού (choc-ices κ.λπ.) έπρεπε να μειωθεί σημαντικά. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν κάποιος τρώει μια μπάρα παγωτού, η θερμοκρασία του στοματικού του χώρου πέφτει σημαντικά και μια τυποποιημένη σύνθεση σοκολάτας δεν λιώνει υπό αυτές τις συνθήκες. Το καθαρό αποτέλεσμα της επικάλυψης παγωτού με μια τυποποιημένη σοκολάτα είναι ότι δίνει μόνο μια ελαφριά γεύση κακάο- αλλά και την αίσθηση του στόματος παγωτού με σκληρά κομμάτια μέσα σε αυτό. Ευτυχώς, η ρεολογία της στερεάς σοκολάτας μπορεί να χαρακτηριστεί πλήρως με μια ράμπα θερμοκρασίας ταλάντωσης από κάτω προς τα πάνω από το σημείο τήξης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Αυτό επιτρέπει στους διαμορφωτές να βελτιστοποιήσουν τη δαγκωματιά της στερεάς σοκολάτας και επίσης τη γεύση της σοκολάτας να είναι πλήρως γευστικά αισθητή πάνω από το σημείο τήξης.
Για λιγότερο ιξώδες σιρόπι σοκολάτας μπορούν να χρησιμοποιηθούν δοκιμές ιξωδομετρίας. Είναι αξιοσημείωτο ότι το ιξώδες διαμορφώνεται σε πτώση κατά σχεδόν δύο τάξεις μεγέθους γύρω στους 18-24°C, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2:
Ιξώδες των μαύρων, γαλακτοκομικών και λευκών σοκολάτας
Οι σοκολάτες υγείας, γάλακτος και λευκής σοκολάτας από μία σειρά και μία μάρκα σοκολάτας selectχρησιμοποιήθηκαν για μετρήσεις ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι διακυμάνσεις στη διαδικασία παρασκευής σοκολάτας και οι διακυμάνσεις των συστατικών. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με NETZSCH Kinexus Ρεόμετρο. Τα σωματιδιακά συστατικά της μαύρης, της γαλακτοκομικής και της λευκής σοκολάτας παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.
Πίνακας 1: Τα σωματιδιακά συστατικά σε διάφορους τύπους σοκολάτας
| Στερεά κακάο | Ζάχαρη | Γάλα σε σκόνη | |
| Μαύρη | Y | Y | |
| Γάλα | Y | Y | Y |
| Λευκό | Y |
Η μαύρη σοκολάτα έχει το χαμηλότερο ιξώδες σε όλο το μετρούμενο εύρος ρυθμού διάτμησης και θα είναι ευκολότερο να διοχετευθεί με σωλήνες γύρω από το εργοστάσιο (Σχήμα 1). Είναι ενδιαφέρον ότι η σοκολάτα γάλακτος έχει υψηλότερο ιξώδες αλλά παρόμοια τάση απόδοσης με τη μαύρη σοκολάτα (πίνακας 2). Αυτό υποδηλώνει ότι η σοκολάτα γάλακτος και η μαύρη σοκολάτα θα έχουν παρόμοιες ιδιότητες "πτώσης" και θα γεμίζουν τα καλούπια με παρόμοιο τρόπο. Η λευκή σοκολάτα έχει το υψηλότερο ιξώδες σε όλο το εύρος και την υψηλότερη τάση απόδοσης με κάποια διαφορά. Η λευκή σοκολάτα είναι γνωστή στους σπουδαστές της μαγειρικής και της ζαχαροπλαστικής ως η πιο δύσκολη στην επεξεργασία, και στην προκειμένη περίπτωση έχει σίγουρα πολύ διαφορετικές ρεολογικές ιδιότητες.
Πίνακας 2: Τάση ροής και ιξώδες διάτμησης για μαύρη, γαλακτοκομική και λευκή σοκολάτα που παράγονται από τον ίδιο κατασκευαστή
| Τάση ροής (Pa) | Ιξώδες διάτμησης (Pa s) | |
| Μαύρη | 5.03 | 0.94 |
| Γάλα | 5.71 | 1.66 |
| Λευκό | 18.9 | 1.86 |
Πώς να βελτιστοποιήσετε την επεξεργασία της σοκολάτας
Περαιτέρω γνώσεις σχετικά με τις ρεολογικές ιδιότητες της σοκολάτας μπορούν να προσδιοριστούν με τη χρήση ταλαντωτικών δοκιμών σε περιστροφικό ρεόμετρο. Αυτό παρέχει πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τις ιξωδοελαστικές ιδιότητες της σοκολάτας μέσω του μέτρου ελαστικότητας (G'), του μέτρου ιξώδους (G'') και της γωνίας φάσης (δ). Παρέχει επίσης μια εναλλακτική μέθοδο έναντι της δοκιμής σταθερής διάτμησης για τον προσδιορισμό της τάσης διαρροής.
Το ελαστικό και το ιξώδες μέτρο σχετίζονται με τα μικροδομικά χαρακτηριστικά της σοκολάτας και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διερεύνηση των αλληλεπιδράσεων των συστατικών και των χαρακτηριστικών τήξης της σοκολάτας μέσω της αξιολόγησης των στερεοειδών και υγροειδών ιδιοτήτων.
Η τάση διαρροής, η οποία είναι η τάση που απαιτείται για να διασπαστεί η στερεή δομή και να ρέει, επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο η σοκολάτα θα καλύψει τα καλούπια και πόσο καλά η σοκολάτα θα προσκολληθεί στα τοιχώματα του καλουπιού ή θα πέσει πριν σταθεροποιηθεί.
Οι ταλαντωτικές μετρήσεις είναι μη καταστρεπτικές δοκιμές, οι οποίες δείχνουν πώς συμπεριφέρεται το υλικό κάτω από παραμορφώσεις ή δυνάμεις small - πριν το υλικό υποχωρήσει και αρχίσει να ρέει. Η περιοχή τάσεων ή παραμορφώσεων στην οποία εμφανίζεται αυτή η συμπεριφορά είναι γνωστή ως γραμμική ιξωδοελαστική περιοχή (LVR).
Με τη μέτρηση του G' ως συνάρτηση της διατμητικής τάσης, μπορεί να προσδιοριστεί το όριο διαρροής της δομής - αυτό γενικά λαμβάνεται ως η τάση στην οποία το G' αρχίζει να πέφτει και το LVR τελειώνει. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι διαφορετικές μέθοδοι για την τάση διαρροής μπορεί να δίνουν ελαφρώς διαφορετικές απαντήσεις. Για παράδειγμα, τα μοντέλα Casson και Windhab χρησιμοποιούνται συνήθως για τον προσδιορισμό της τάσης διαρροής της σοκολάτας με την παρέκταση ενός διαγράμματος σταθερής διάτμησης της διατμητικής τάσης συναρτήσει του ρυθμού διάτμησης σε μηδενικό ρυθμό διάτμησης. Αν και η ταλαντωτική δοκιμή είναι λιγότερο διαδεδομένη, έχει αποδειχθεί ότι μπορεί να επιλύσει καλύτερα τις διαφορές μεταξύ των σοκολάτας. Για τη σοκολάτα γάλακτος που δοκιμάστηκε, η τάση διαρροής βρέθηκε να είναι 0,45Pa (Σχήμα 4).
Η ρεολογία διασφαλίζει την ποιότητα των προϊόντων σοκολάτας
Η υφή ή η αίσθηση του στόματος της σοκολάτας είναι κρίσιμη για την αντίληψη του καταναλωτή σχετικά με την ποιότητα του προϊόντος. Με τη συσχέτιση των ακριβών αισθητηριακών δοκιμών με τα αναλυτικά αποτελέσματα, είναι δυνατός ο λεπτομερής έλεγχος των πτυχών της υφής της χαρακτηριστικής γεύσης των εμπορικών σημάτων σοκολάτας. Η αίσθηση του στόματος μπορεί να χαρακτηριστεί μέσω του προσδιορισμού της ροής - με τη ρεολογία.
Πηγές
www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty
Chan, F. and De Kee, D. (1994) Yield stress and small amplitude oscillatory flow in transient networks. Industrial & engineering chemistry researc h, 33(10), p2374-2376
De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). Το όριο διαρροής της σοκολάτας όπως μετράται με την ταλαντωτική ρεολογία. Food Researc h International, 44(9), 2660-2665.