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!
A csokoládé a világ egyik kedvenc nassolnivalója. 2017-ben Svájc vezette az egy főre jutó legmagasabb csokoládéfogyasztás rangsorát. A polgárok abban az évben közel kilenc kilogrammot ettek az édes finomságból.
A csokoládé egyedülálló vonzereje az ízében, illatában és szájízében rejlik. Ez a három tulajdonság együttesen alkotja a csokoládé összetett ízét. Mivel a csokoládé természetes összetevői a termesztési körülményektől függően változnak, a csokoládégyártók sokat tesznek azért, hogy csokoládétermékeik íze összhangban legyen a jellegzetes ízzel. Annak biztosítása, hogy a jellegzetes íz minden tételben megismétlődjön, analitikai technikák és drága érzékszervi vizsgálatok korrelációját igényli. Minden tétel érzékszervi vizsgálata nem igazán kivitelezhető, bármennyire is kívánatos lenne ez a feladat!
Mitől lesz tökéletes a csokoládé?
A csokoládé vonzerejének növelésében több tényezőt is fontosnak tartanak.
Ezek közé tartoznak:
- Jóval 37°C alatti Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadási hőmérséklet, hogy a csokoládé a szájban elolvadjon
- Fényesség, hogy vonzónak tűnjön
- Sima textúra, amely kellemes szájérzetet biztosít
- Csattanás, hogy legyen egy kezdeti "harapás"
A zsírfázis (kakaóvaj, amely más zsírokkal is keveredhet) folyási tulajdonságai szabályozzák, hogy a csokoládé hogyan vonja be a szájat, és befolyásolja az íz érzékelést. A csokoládé áramlási, vagy reológiai tulajdonságai szintén jelentős hatással vannak a csokoládé gyártási folyamatára. A szemcseméret csökkentése növeli a viszkozitást, ami eltömődéseket okozhat, amikor a folyékony csokoládét a gyárban csővezetéken keresztül vezetik.
A végtermék lehet szilárd csokoládéból készült tábla vagy tábla, vagy a csokoládé felhasználható egy töltelékközpont körbevételére szolgáló bevonási folyamatban. A bevonási folyamatokhoz használt csokoládét gyakran optimalizálják a jó fedettség elérése érdekében, és a csokoládé receptúrája eltérhet a tablettákhoz használt csokoládéétól.
Reológiai vizsgálat a tökéletes csokoládéért
A csokoládén végzett legalapvetőbb reológiai mérés a viszkozitásmérés. A small minta egy meghatározott nyírási sebességgel (sebességgel) nyíródik, és a nyírási sebesség eléréséhez szükséges feszültséget (erőt ) mérik. A nyírási viszkozitást ezután úgy lehet kiszámítani, hogy a nyírási feszültséget elosztjuk a nyírási sebességgel.
A hőmérséklet hatása a csokoládé viszkozitására
A csokoládé viszkozitás-hőmérséklet profilja kritikus jelentőségű a receptúra és a temperálási folyamat optimalizálásakor, és még a fogyasztási környezetet is figyelembe kell venni. Érdekes például, hogy a fagylaltrudak (choc-ice stb.) bevonására használt csokoládé olvadáspontját jelentősen csökkenteni kellett. Ennek oka, hogy amikor valaki megeszik egy fagylaltrudat, a bukális hőmérséklete jelentősen lecsökken, és egy standard csokoládéformuláció ilyen körülmények között nem olvad el. A fagylalt standard csokoládéval való bevonásának nettó eredménye, hogy csak enyhe kakaóízt ad; de a kemény darabokkal teli fagylalt szájízét is. Szerencsére a szilárd csokoládé reológiája teljes mértékben jellemezhető az 1. ábrán látható, az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadáspont alatti és feletti oszcillációs hőmérsékleti rámpával. Ez lehetővé teszi a formulázók számára, hogy optimalizálják a szilárd csokoládészelet haraphatóságát, és a csokoládé ízét is, hogy az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadáspont felett teljes mértékben megízlelhető legyen.
Kevésbé viszkózus csokoládészirup esetén viszkozimetriás vizsgálatokat lehet alkalmazni. Figyelemre méltó, hogy a viszkozitás a 2. ábrán látható módon 18-24°C körül közel két nagyságrenddel csökken:
Az étcsokoládé, a tejcsokoládé és a fehér csokoládé viszkozitása
A mérésekhez egyetlen csokoládécsaládból és -márkából származó étcsokoládét, tejcsokoládét és fehér csokoládét választottunk, hogy minimalizáljuk a csokoládégyártási folyamat és az összetevők variációit. A méréseket a NETZSCH Kinexus Rheometerrel végeztük. Az étcsokoládé, a tejcsokoládé és a fehér csokoládé szemcsés összetevőit az 1. táblázat tartalmazza.
Táblázat: A különböző csokoládétípusok szemcsés összetevői
| Kakaószilárdság | Cukor | Tejpor | |
| Sötét csokoládé | Y | Y | |
| Tej | Y | Y | Y |
| Fehér | Y |
Az étcsokoládé viszkozitása a mért nyírási sebességtartományban a legalacsonyabb, és a legkönnyebben csövön keresztül lehet majd a csokoládégyárban adagolni (1. ábra). Érdekes módon a tejcsokoládé viszkozitása magasabb, de a Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár hasonló, mint az étcsokoládéé (2. táblázat). Ez arra utal, hogy a tejcsokoládé és az étcsokoládé hasonló "slump" tulajdonságokkal rendelkezik, és hasonló módon fogja kitölteni a formákat. A fehér csokoládénak van a legnagyobb viszkozitása a tartományban, és a legnagyobb folyáshatárral rendelkezik. A fehér csokoládét a szakács- és cukrászhallgatók úgy ismerik, mint a legnehezebben megmunkálhatót, és ebben az esetben minden bizonnyal nagyon eltérő reológiai tulajdonságokkal rendelkezik.
Táblázat: Az ugyanazon gyártó által gyártott étcsokoládé, tejcsokoládé és fehér csokoládé folyáshatára és nyírási viszkozitása
Hogyan lehet optimalizálni a csokoládé feldolgozását
A csokoládé reológiai tulajdonságainak további megismerése a rotációs reométeren végzett oszcillációs vizsgálatokkal lehetséges. Ez a Rugalmassági modulusA komplex modulus (rugalmas komponens), tárolási modulus vagy G', a minták "valós" része a teljes komplex modulus. Ez a rugalmas komponens jelzi a mérendő minta szilárd, vagy fázisban lévő válaszát. rugalmassági modulus (G'), a viszkozitási modulus (G'') és a fázisszög (δ) révén további információkat nyújt a csokoládé viszkoelasztikus tulajdonságairól. Emellett alternatív módszert biztosít az egyenletes nyírási vizsgálat helyett a Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár meghatározására.
A rugalmassági és viszkózus modulusok a csokoládé mikroszerkezeti jellemzőire vonatkoznak, és a szilárd és folyékony jellegű tulajdonságok értékelésével az összetevők kölcsönhatásainak és a csokoládé olvadási jellemzőinek vizsgálatára használhatók.
A Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár, azaz a szilárd szerkezet lebontásához és folyósításához szükséges feszültség befolyásolja, hogy a csokoládé hogyan fogja bevonni a formákat, és mennyire fog a csokoládé a forma falához tapadni, vagy mennyire fog összeesni, mielőtt megszilárdulna.
Az oszcillációs mérések roncsolásmentes vizsgálatok, amelyek megmutatják, hogyan viselkedik az anyag a small deformációk vagy erők hatására - mielőtt az anyag megadja magát és folyni kezd. Azt a feszültség- vagy alakváltozási tartományt, amelyben ez a viselkedés bekövetkezik, lineáris viszkoelasztikus tartománynak (LVR) nevezik.
A G' mérésével a nyírófeszültség függvényében meghatározható a szerkezet folyási feszültsége - ezt általában annak a feszültségnek tekintik, amelynél a G' csökkenni kezd és az LVR véget ér. Fontos megjegyezni, hogy a különböző Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár-módszerek kissé eltérő válaszokat adhatnak. Például a Casson- és Windhab-modelleket általában a csokoládé Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatárának meghatározására használják a nyírófeszültség és a nyírási sebesség egyenletes nyírási diagramjának extrapolálásával a nulla nyírási sebességre. Bár az oszcillációs vizsgálat kevésbé elterjedt, bebizonyosodott, hogy jobban fel tudja oldani a csokoládék közötti különbségeket. A vizsgált tejcsokoládé esetében a folyási feszültség 0,45 Pa volt (4. ábra).
A reológia biztosítja a csokoládétermékek minőségét
A csokoládé textúrája, vagy szájérzet, döntő fontosságú a termék minőségének fogyasztói megítélése szempontjából. A drága érzékszervi vizsgálatok és az analitikai eredmények korrelálásával lehetőség nyílik a csokoládémárkák jellegzetes ízének texturális szempontjainak finom szabályozására. A szájérzet az áramlás meghatározásával - reológiai módszerrel - jellemezhető.
Források
www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty
Chan, F. és 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). Csokoládé Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár oszcillációs reológiával mérve. Food Research International, 44(9), 2660-2665.