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!
Suklaa on yksi maailman suosituimmista välipaloista. Vuonna 2017 Sveitsi johti suklaan suurimman asukaskohtaisen kulutuksen rankingia. Kansalaiset söivät tuona vuonna lähes yhdeksän kiloa makeaa herkkua.
Suklaan ainutlaatuinen viehätysvoima piilee sen maussa, tuoksussa ja suutuntumassa. Nämä kolme ominaisuutta yhdistyvät suklaan monimutkaiseksi mauksi. Koska suklaan luonnolliset ainesosat vaihtelevat kasvuolosuhteiden mukaan, suklaanvalmistajat tekevät kaikkensa varmistaakseen, että suklaatuotteiden maku vastaa niiden tunnusomaista makua. Sen varmistaminen, että tunnusomainen maku toistuu kaikissa erissä, edellyttää analyysitekniikoiden ja kalliiden aistinvaraisten testien yhteensovittamista. Jokaisen erän aistinvarainen testaaminen ei ole käytännössä mahdollista, vaikka se olisikin toivottavaa!
Mikä tekee suklaasta täydellisen?
Useita tekijöitä pidetään tärkeinä suklaan houkuttelevuuden lisäämiseksi.
Näitä ovat mm:
- Sulamislämpötila on selvästi alle 37 °C, jotta se sulaa suussa
- Kiilto, jotta se näyttää houkuttelevalta
- Pehmeä rakenne, joka antaa miellyttävän tuntuman suuhun
- Napakkuus, joka antaa aluksi "puraisun"
Rasvafaasin (kaakaovoin, johon voi olla sekoitettu muita rasvoja) virtausominaisuudet ohjaavat sitä, miten suklaa peittää suun ja vaikuttaa makuaistimukseen. Suklaan virtausominaisuuksilla eli reologisilla ominaisuuksilla on myös merkittävä vaikutus suklaan valmistusprosessiin. Partikkelikoon pienentäminen lisää viskositeettia, mikä voi aiheuttaa tukoksia, kun nestemäinen suklaa putkitetaan tehtaan läpi.
Lopputuote voi olla kiinteästä suklaasta valmistettu patukka tai tabletti, tai suklaata voidaan käyttää kuorrutusprosessissa ympäröimään täytekeskusta. Kuorrutusprosesseissa käytettävä suklaa on usein optimoitu hyvän peittävyyden saavuttamiseksi, ja sen resepti voi olla erilainen kuin tablettien valmistuksessa käytettävän suklaan.
Täydellisen suklaan reologinen testaus
Viskositeettimittaus on tärkein suklaasta tehtävä reologinen mittaus. small näytemäärä leikataan kiinteällä leikkausnopeudella (nopeudella) ja mitataan tämän leikkausnopeuden saavuttamiseen tarvittava jännitys (voima ). Leikkausviskositeetti voidaan sitten laskea jakamalla leikkausjännitys leikkausnopeudella.
Lämpötilan vaikutus suklaan viskositeettiin
Suklaan viskositeetti-lämpötilaprofiililla on ratkaiseva merkitys, kun formulointia ja karkaisuprosessia optimoidaan, ja jopa kulutusympäristö on otettava huomioon. On mielenkiintoista, että esimerkiksi jäätelöpatukoiden (choc-ices jne.) kuorruttamiseen käytetyn suklaan sulamispistettä on alennettava merkittävästi, koska kun joku syö jäätelöpatukkaa, hänen suunsa lämpötila laskee merkittävästi, eikä tavallinen suklaa sula näissä olosuhteissa. Kun jäätelö päällystetään tavallisella suklaalla, lopputuloksena on, että se antaa vain lievän kaakaon maun, mutta myös jäätelön tuntuman, jossa on kovia paloja. Onneksi kiinteän suklaan reologiaa voidaan täysin luonnehtia värähtelylämpötilarampilla sulamispisteen alapuolelta sulamispisteen yläpuolelle, kuten kuvassa 1 on esitetty. Näin formuloijat voivat optimoida kiinteän suklaapatukan purennan ja myös suklaan maun, joka on täysin maistettavissa sulamispisteen yläpuolella.
Jos suklaasiirappi on vähemmän viskoosia, voidaan käyttää viskometrisiä testejä. On huomattava, että viskositeetti laskee lähes kaksi kertaluokkaa 18-24 °C:n lämpötilassa, kuten kuvasta 2 nähdään:
Tumman, maitosuklaan ja valkoisen suklaan viskositeetti
Mittauksia varten valittiin tummaa, maito- ja valkosuklaata yhdestä suklaasarjasta ja -merkistä, jotta suklaan valmistusprosessin vaihtelut ja ainesosien vaihtelut saatiin minimoitua. Mittaukset suoritettiin NETZSCH Kinexus Rheometer -mittarilla. Tumman, maito- ja valkosuklaan hiukkasmaiset ainesosat on esitetty taulukossa 1.
Taulukko 1: Eri suklaatyyppien hiukkasmaiset ainesosat
| Kaakaon kuiva-aine | Sokeri | Maitojauhe | |
| Tumma | Y | Y | |
| Maito | Y | Y | Y |
| Valkoinen | Y |
Tummalla suklaalla on alhaisin viskositeetti koko mitatulla leikkausnopeusalueella, ja sitä on helpointa putkittaa ympäri laitosta (kuva 1). Mielenkiintoista on, että maitosuklaan viskositeetti on korkeampi, mutta saantojännitys on samanlainen kuin tummalla suklaalla (taulukko 2). Tämä viittaa siihen, että maitosuklaalla ja tummalla suklaalla on samanlaiset "slump"-ominaisuudet ja ne täyttävät muotit samalla tavalla. Valkoisella suklaalla on suurin viskositeetti koko vaihteluvälillä ja suurin saantorasitus. Valkoinen suklaa tunnetaan kokki- ja makeisalan opiskelijoiden keskuudessa vaikeimpana työstettävänä, ja tässä tapauksessa sen reologiset ominaisuudet ovat varmasti hyvin erilaiset.
Taulukko 2: Saman valmistajan valmistamien tumman suklaan, maitosuklaan ja valkoisen suklaan myötöraja ja leikkausviskositeetti
| Myötöraja (Pa) | Leikkausviskositeetti (Pa s) | |
| Tumma | 5.03 | 0.94 |
| Maito | 5.71 | 1.66 |
| Valkoinen | 18.9 | 1.86 |
Miten optimoida suklaan käsittely
Suklaan reologisia ominaisuuksia voidaan selvittää tarkemmin käyttämällä värähtelytestausta pyörimisreometrillä. Näin saadaan lisätietoa suklaan viskoelastisista ominaisuuksista kimmomoduulin (G'), viskoosimoduulin (G'') ja vaihekulman (δ) avulla. Se tarjoaa myös vaihtoehtoisen menetelmän tasaiselle leikkauskokeelle myötörajan määrittämiseksi.
Kimmo- ja viskoosimoduulit liittyvät suklaan mikrorakenteellisiin ominaisuuksiin, ja niitä voidaan käyttää suklaan komponenttien vuorovaikutusten ja sulamisominaisuuksien tutkimiseen arvioimalla kiinteän ja nestemäisen kaltaisia ominaisuuksia.
Myötöraja, joka on jännitys, joka vaaditaan kiinteän rakenteen hajottamiseen ja sen virtaamiseen, vaikuttaa siihen, miten suklaa päällystää muotit ja miten hyvin suklaa tarttuu muotin seinämiin tai lommahtaa ennen kovettumistaan.
Värähtelymittaukset ovat rikkomattomia testejä, jotka osoittavat, miten materiaali käyttäytyy small muodonmuutosten tai voimien vaikutuksesta - ennen kuin materiaali antaa periksi ja alkaa virrata. Jännitys- tai rasitusaluetta, jolla tämä käyttäytyminen tapahtuu, kutsutaan lineaariseksi viskoelastiseksi alueeksi (LVR).
Mittaamalla G' leikkausjännityksen funktiona voidaan määrittää rakenteen MyötöjännitysMyötöjännitys määritellään jännitykseksi, jonka alapuolella ei tapahdu virtausta; se käyttäytyy kirjaimellisesti kuin heikko kiinteä aine levossa ja neste, kun se myötää.myötöjännitys, jota pidetään yleensä jännityksenä, jossa G' alkaa laskea ja LVR päättyy. On tärkeää huomata, että eri myötöjännitysmenetelmät voivat antaa hieman erilaisia vastauksia. Esimerkiksi Cassonin ja Windhabin malleja käytetään yleisesti suklaan myötöjännityksen määrittämiseen ekstrapoloimalla leikkausjännityksen ja leikkausnopeuden välinen tasainen leikkausdiagrammi nollan leikkausnopeuteen. Vaikka värähtelytestaus on harvinaisempi, sen on osoitettu pystyvän ratkaisemaan paremmin suklaiden välisiä eroja. Testatun maitosuklaan myötöjännityksen todettiin olevan 0,45Pa (kuva 4).
Reologia varmistaa suklaatuotteiden laadun
Suklaan rakenne eli suutuntuma on ratkaisevan tärkeä kuluttajan käsityksen kannalta tuotteen laadusta. Korreloimalla kalliita aistinvaraista testausta analyyttisten tulosten kanssa on mahdollista hallita tarkasti suklaamerkkien tunnusomaisen maun tekstuuriin liittyviä näkökohtia. Suutuntumaa voidaan luonnehtia määrittämällä virtaus - reologian avulla.
Lähteet
www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty
Chan, F. ja 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). Suklaan myötöraja mitattuna värähtelyreologialla. Food Research International, 44(9), 2660-2665.