09.08.2023 by Philip Rolfe, Milena Riedl
Perfecting Delicious… Optimizing the Rheology of Chocolate
Chocolate is one of the world’s favorite snack foods. The texture, or mouthfeel, of chocolate is critical for the consumer perception of product quality. It is possible to finely control the textural aspects of the signature flavor of chocolates. The mouthfeel can be characterized through the determination of flow ‒ by rheology. Learn how to do this in our article!
El chocolate es uno de los aperitivos favoritos en todo el mundo. En 2017, Suiza encabezó la clasificación del mayor consumo de chocolate per cápita. Ese año, los ciudadanos comieron casi nueve kilos de esta delicia dulce.
El atractivo único del chocolate reside en su sabor, aroma y sensación en boca. Estos tres atributos se combinan en el complejo sabor del chocolate. Como los ingredientes naturales del chocolate varían según las condiciones de cultivo, los fabricantes de chocolate hacen todo lo posible para garantizar que el sabor de sus productos de chocolate sea coherente con su sabor característico. Garantizar que el sabor característico se repite en todos los lotes requiere la correlación de técnicas analíticas con costosas pruebas sensoriales. No es posible realizar pruebas sensoriales en cada lote, por muy deseable que sea
¿Qué hace que el chocolate sea perfecto?
Varios factores se consideran importantes para aumentar el atractivo del chocolate.
Entre ellos figuran:
- Temperatura de fusión muy por debajo de 37°C, para que se funda en la boca
- Brillo, para que tenga un aspecto atractivo
- Textura suave, que proporcione una sensación agradable en la boca
- Chasquido, para que haya un "mordisco" inicial
Las propiedades de fluidez de la fase grasa (manteca de cacao, que puede estar mezclada con otras grasas) controlan la forma en que el chocolate recubre la boca e influyen en la percepción del sabor. Las propiedades de flujo, o reológicas, del chocolate también tienen un impacto significativo en el proceso de fabricación del chocolate. Reducir el tamaño de las partículas aumenta la viscosidad, lo que puede provocar atascos cuando el chocolate líquido se canaliza a través de la fábrica.
El producto final puede ser una barra o tableta de chocolate sólido, o el chocolate puede utilizarse en un proceso de recubrimiento para rodear un centro de relleno. El chocolate para procesos de recubrimiento suele optimizarse para lograr una buena cobertura y puede tener una receta diferente a la del chocolate para tabletas.
Pruebas reológicas para un chocolate perfecto
La medición reológica más fundamental que se realiza en el chocolate es la medición de la viscosidad. Se cizalla una cantidad de muestra de small a una velocidad de cizallamiento fija y se mide la tensión (fuerza) necesaria para alcanzar esta velocidad de cizallamiento. La viscosidad de cizallamiento puede calcularse dividiendo la tensión de cizallamiento por la velocidad de cizallamiento.
Efectos de la temperatura en la viscosidad del chocolate
El perfil de viscosidad-temperatura de un chocolate es de vital importancia a la hora de optimizar la formulación y el proceso de templado, e incluso hay que tener en cuenta el entorno de consumo. Es interesante, por ejemplo, que el Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión del chocolate utilizado para recubrir barritas de helado (choc-ices, etc.) haya tenido que reducirse significativamente. Esto se debe a que cuando alguien se come una barrita de helado, su temperatura bucal desciende significativamente y una formulación de chocolate estándar no se funde en estas condiciones. El resultado neto de recubrir helado con un chocolate estándar es que sólo da un ligero sabor a cacao; pero también la sensación en boca de un helado con trozos duros dentro. Afortunadamente, la reología del chocolate sólido puede caracterizarse completamente con una rampa de temperatura de oscilación desde por debajo hasta por encima del Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión, como se muestra en la figura 1. Esto permite a los formuladores optimizar el mordisco de la tableta de chocolate sólido y también que el sabor del chocolate se deguste plenamente por encima del Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión.
Para jarabes de chocolate menos viscosos, pueden utilizarse pruebas de viscometría. Es notable que la viscosidad se formule a caídas de casi dos órdenes de magnitud en torno a 18-24°C, como se ve en la Figura 2:
Viscosidad de los chocolates negro, con leche y blanco
Se seleccionaron para las mediciones chocolates negros, con leche y blancos de una misma gama y marca de chocolate para minimizar las variaciones en el proceso de fabricación del chocolate y la variación de ingredientes. Las mediciones se realizaron con el reómetroNETZSCH Kinexus. Los ingredientes en partículas de los chocolates negro, con leche y blanco se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1: Ingredientes en partículas en diferentes tipos de chocolate
| Sólidos de cacao | Azúcar | Leche en polvo | |
| Oscuro | Y | Y | |
| Leche | Y | Y | Y |
| Blanco | Y |
El chocolate negro tiene la viscosidad más baja en todo el intervalo de velocidad de cizallamiento medido y será más fácil de transportar por la planta (Figura 1). Curiosamente, el chocolate con leche tiene una viscosidad más alta pero un Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico similar al del chocolate negro (Tabla 2). Esto sugiere que el chocolate con leche y el chocolate negro tendrán propiedades de "desplome" similares y llenarán los moldes de forma parecida. El chocolate blanco tiene la viscosidad más alta de toda la gama y el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico más alto. Los estudiantes de cocina y pastelería saben que el chocolate blanco es el más difícil de trabajar y, en este caso, tiene unas propiedades reológicas muy diferentes.
Tabla 2: Tensión de fluencia y viscosidad de cizallamiento de los chocolates negro, con leche y blanco producidos por el mismo fabricante
| Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.Tensión de fluencia (Pa) | Viscosidad de cizallamiento (Pa s) | |
| Negro | 5.03 | 0.94 |
| Leche | 5.71 | 1.66 |
| Blanco | 18.9 | 1.86 |
Cómo optimizar el procesamiento del chocolate
Se pueden obtener más datos sobre las propiedades reológicas del chocolate mediante pruebas oscilatorias en un reómetro rotacional. Esto proporciona información adicional sobre las propiedades viscoelásticas del chocolate a través del Módulo elásticoEl módulo complejo (componente elástico), módulo de almacenamiento o G', es la parte "real" del módulo complejo global de la muestra. Este componente elástico indica la respuesta sólida, o en fase, de la muestra que se está midiendo. módulo elástico (G'), el Módulo viscosoEl módulo complejo (componente viscoso), módulo de pérdida o G'', es la parte "imaginaria" del módulo complejo global de la muestra. Este componente viscoso indica la respuesta líquida, o fuera de fase, de la muestra que se está midiendo. módulo viscoso (G'') y el ángulo de fase (δ). También proporciona un método alternativo a la prueba de cizallamiento constante para determinar el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico.
Los módulos elástico y viscoso están relacionados con las características microestructurales del chocolate y pueden utilizarse para sondear las interacciones de los componentes y las características de fusión del chocolate mediante la evaluación de las propiedades sólidas y líquidas.
El Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico, que es la tensión necesaria para romper la estructura sólida y hacerla fluir, influye en la forma en que el chocolate recubrirá los moldes y en cómo se adherirá a las paredes del molde o se desplomará antes de cuajar.
Las mediciones oscilatorias son pruebas no destructivas que muestran cómo se comporta el material bajo small deformaciones o fuerzas, antes de que el material ceda y comience a fluir. La región de tensión o deformación en la que se produce este comportamiento se conoce como Región viscoelástica lineal (LVER)En el LVER, las tensiones aplicadas son insuficientes para provocar la rotura estructural (cesión) de la estructura, por lo que se miden importantes propiedades microestructurales. región viscoelástica lineal (LVR).
Midiendo G' en función de la tensión de cizallamiento, puede determinarse el límite elástico de la estructura, que suele tomarse como la tensión a la que G' empieza a descender y finaliza el LVR. Es importante tener en cuenta que los distintos métodos de límite elástico pueden dar respuestas ligeramente diferentes. Por ejemplo, los modelos de Casson y Windhab se utilizan habitualmente para determinar el límite elástico del chocolate extrapolando un gráfico de cizalladura constante de la tensión de cizalladura frente a la velocidad de cizalladura a una velocidad de cizalladura cero. Aunque las pruebas oscilatorias son menos comunes, se ha demostrado que pueden resolver mejor las diferencias entre chocolates. En el caso del chocolate con leche sometido a prueba, el límite elástico fue de 0,45 Pa (figura 4).
La reología garantiza la calidad del chocolate
La textura, o sensación en boca, del chocolate es fundamental para que el consumidor perciba la calidad del producto. Al correlacionar las costosas pruebas sensoriales con los resultados analíticos, es posible controlar con precisión los aspectos texturales del sabor característico de las marcas de chocolate. La sensación en boca puede caracterizarse mediante la determinación de la fluidez, por reología.
Fuentes
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 research, 33(10), p2374-2376
De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). El límite elástico del chocolate medido por reología oscilatoria. Food Research International, 44(9), 2660-2665.