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!
Le chocolat est l'un des en-cas préférés au monde. En 2017, la Suisse est arrivée en tête du classement de la plus forte consommation de chocolat par habitant. Les citoyens ont mangé près de neuf kilos de ce délice sucré cette année-là.
L'attrait unique du chocolat réside dans son goût, son arôme et sa sensation en bouche. Ces trois attributs se combinent pour former la saveur complexe du chocolat. Comme les ingrédients naturels du chocolat varient en fonction des conditions de culture, les fabricants de chocolat ne ménagent pas leurs efforts pour s'assurer que la saveur de leurs produits chocolatés est conforme à leur arôme caractéristique. Pour s'assurer que l'arôme caractéristique est reproduit d'un lot à l'autre, il faut corréler des techniques analytiques avec des tests sensoriels coûteux. Il n'est pas vraiment possible d'effectuer des tests sensoriels sur chaque lot, même si cela est souhaitable !
Qu'est-ce qui rend le chocolat parfait ?
Plusieurs facteurs sont considérés comme importants pour accroître l'attrait du chocolat.
Il s'agit notamment des facteurs suivants
- Une Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion nettement inférieure à 37°C, afin qu'il fonde dans la bouche
- La brillance, qui lui confère un aspect attrayant
- Une texture lisse, qui donne une sensation agréable en bouche
- Une texture lisse, qui donne une sensation agréable en bouche
Les propriétés d'écoulement de la phase grasse (beurre de cacao, qui peut être mélangé à d'autres graisses) contrôlent la façon dont le chocolat enrobe la bouche et influencent la perception de la saveur. Les propriétés d'écoulement, ou rhéologiques, du chocolat ont également un impact significatif sur le processus de fabrication du chocolat. La réduction de la taille des particules augmente la viscosité, ce qui peut entraîner des blocages lorsque le chocolat liquide est acheminé dans l'usine.
Le produit final peut être une barre ou une tablette de chocolat solide, ou le chocolat peut être utilisé dans un processus d'enrobage pour entourer un centre de remplissage. Le chocolat utilisé pour les processus d'enrobage est souvent optimisé pour obtenir une bonne couverture et peut avoir une recette différente de celle du chocolat pour les tablettes.
Tests rhéologiques pour un chocolat parfait
La mesure rhéologique la plus fondamentale effectuée sur le chocolat est la mesure de la viscosité. Une quantité d'échantillon ( small ) est cisaillée à un taux de cisaillement fixe (vitesse) et la contrainte (force) nécessaire pour atteindre ce taux de cisaillement est mesurée. La viscosité de cisaillement peut alors être calculée en divisant la contrainte de cisaillement par le taux de cisaillement.
Effets de la température sur la viscosité du chocolat
Le profil viscosité-température d'un chocolat est d'une importance cruciale lorsqu'il s'agit d'optimiser la formulation et le processus de tempérage, et même l'environnement de consommation doit être pris en compte. Il est intéressant de noter, par exemple, que le Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope).point de fusion du chocolat utilisé pour enrober les barres de crème glacée (choc-ice, etc.) a dû être considérablement réduit. En effet, lorsqu'une personne mange une barre de crème glacée, sa température buccale baisse considérablement et une formulation de chocolat standard ne fond pas dans ces conditions. Le résultat net de l'enrobage d'une crème glacée avec un chocolat standard est qu'il ne donne qu'un léger arôme de cacao, mais aussi la sensation en bouche d'une crème glacée contenant des morceaux durs. Heureusement, la rhéologie du chocolat solide peut être entièrement caractérisée à l'aide d'une rampe de température d'oscillation allant d'un niveau inférieur à un niveau supérieur au Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope).point de fusion, comme le montre la figure 1. Cela permet aux formulateurs d'optimiser la morsure de la barre de chocolat solide et la saveur du chocolat qui doit être pleinement savourée au-dessus du Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope).point de fusion.
Pour le sirop de chocolat moins visqueux, des tests de viscosité peuvent être utilisés. Il est à noter que la viscosité est formulée pour chuter de près de deux ordres de grandeur autour de 18-24°C, comme le montre la figure 2 :
Viscosité des chocolats noirs, au lait et blancs
Des chocolats noirs, au lait et blancs d'une même gamme et d'une même marque ont été sélectionnés pour les mesures afin de minimiser les variations dans le processus de fabrication du chocolat et les variations d'ingrédients. Les mesures ont été effectuées avec le rhéomètre Kinexus (NETZSCH ). Les ingrédients particulaires des chocolats noir, au lait et blanc sont indiqués dans le tableau 1.
Tableau 1 : Ingrédients particulaires dans différents types de chocolat
| Matières solides de cacao | Sucre | Lait en poudre | |
| Noir | Y | Y | |
| Lait | Y | Y | Y |
| Blanc | Y |
Le chocolat noir a la viscosité la plus faible sur toute la plage de taux de cisaillement mesurée et sera le plus facile à canaliser autour de l'usine (Figure 1). Il est intéressant de noter que le chocolat au lait a une viscosité plus élevée mais une limite d'élasticité similaire à celle du chocolat noir (tableau 2). Cela suggère que le chocolat au lait et le chocolat noir auront des propriétés d'affaissement similaires et rempliront les moules de la même manière. Le chocolat blanc présente la viscosité la plus élevée de la gamme et la limite d'élasticité la plus élevée, avec une certaine marge. Les étudiants en cuisine et en confiserie savent que le chocolat blanc est le plus difficile à travailler et, dans ce cas, il a certainement des propriétés rhéologiques très différentes.
Tableau 2 : Limite d'élasticité et viscosité de cisaillement pour les chocolats noir, au lait et blanc produits par le même fabricant
| Limite d'élasticité (Pa) | Viscosité de cisaillement (Pa s) | |
| Noir | 5.03 | 0.94 |
| Lait | 5.71 | 1.66 |
| Blancs | 18.9 | 1.86 |
Comment optimiser le traitement du chocolat
D'autres informations sur les propriétés rhéologiques du chocolat peuvent être déterminées à l'aide d'un test oscillatoire sur un rhéomètre rotatif. Cela permet d'obtenir des informations supplémentaires sur les propriétés viscoélastiques du chocolat grâce au module élastique (G'), au Module visqueuxLe module complexe (composante visqueuse), module de perte ou G'', est la partie "imaginaire" du module complexe global des échantillons. Cette composante visqueuse indique la réponse liquide ou déphasée de l'échantillon mesuré. module visqueux (G'') et à l'angle de phase (δ). Elle fournit également une méthode alternative à l'essai de cisaillement continu pour déterminer la limite d'élasticité.
Les modules élastiques et visqueux sont liés aux caractéristiques microstructurelles du chocolat et peuvent être utilisés pour sonder les interactions entre les composants et les caractéristiques de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion du chocolat en évaluant les propriétés de type solide et de type liquide.
La limite d'élasticité, qui est la contrainte nécessaire pour briser la structure solide et la faire s'écouler, influe sur la façon dont le chocolat enrobe les moules et sur la mesure dans laquelle le chocolat adhère aux parois du moule ou s'affaisse avant de durcir.
Les mesures oscillatoires sont des essais non destructifs qui montrent le comportement du matériau sous small déformations ou forces - avant que le matériau ne cède et ne commence à s'écouler. La région de contrainte ou de déformation dans laquelle ce comportement se produit est connue sous le nom de Région viscoélastique linéaire (LVER)Dans le LVER, les contraintes appliquées ne sont pas suffisantes pour provoquer une rupture de la structure, ce qui permet de mesurer d'importantes propriétés micro-structurelles. région viscoélastique linéaire (LVR).
En mesurant G' en fonction de la contrainte de cisaillement, il est possible de déterminer la limite d'élasticité de la structure, qui est généralement considérée comme la contrainte à laquelle G' commence à baisser et où le LVR prend fin. Il est important de noter que les différentes méthodes d'évaluation de la limite d'élasticité peuvent donner des réponses légèrement différentes. Par exemple, les modèles de Casson et de Windhab sont couramment utilisés pour déterminer la limite d'élasticité du chocolat en extrapolant un tracé de cisaillement constant de la contrainte de cisaillement en fonction du taux de cisaillement jusqu'à un taux de cisaillement nul. Bien que les essais oscillatoires soient moins courants, il a été démontré qu'ils permettaient de mieux résoudre les différences entre les chocolats. Pour le chocolat au lait testé, la limite d'élasticité était de 0,45 Pa (figure 4).
La rhéologie garantit la qualité du produit chocolaté
La texture, ou sensation en bouche, du chocolat est essentielle pour la perception de la qualité du produit par le consommateur. En corrélant des tests sensoriels coûteux avec les résultats analytiques, il est possible de contrôler finement les aspects texturaux de la saveur caractéristique des marques de chocolat. La sensation en bouche peut être caractérisée par la détermination de l'écoulement - par rhéologie.
Sources d'information
www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty
Chan, F. et De Kee, D. (1994) Yield Le stressLe stress est défini comme un niveau de force appliqué à un échantillon dont la section transversale est bien définie. (Contrainte = force/surface). Les échantillons ayant une section circulaire ou rectangulaire peuvent être comprimés ou étirés. Les matériaux élastiques comme le caoutchouc peuvent être étirés jusqu'à 5 à 10 fois leur longueur initiale.stress and small amplitude oscillatory flow in transient networks. Industrial & engineering chemistry research, 33(10), p2374-2376
De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M. et Dewettinck, K. (2011). La limite d'élasticité du chocolat mesurée par rhéologie oscillatoire. Food Research International, 44(9), 2660-2665.