Pendahuluan
Viskositas geser cokelat adalah fitur utama untuk memastikan kualitas yang konsisten dan mengoptimalkan proses industri. Untuk menstandarkan pengukuran sifat penting ini, International Office of Cocoa, Chocolate, and Sugar Confectionery (IOCCC) memperbarui Metode Analitik 46 pada tahun 2000. Metode ini menguraikan protokol untuk menentukan viskositas cokelat dan produk berbasis kakao. Metode ini menjelaskan dengan cermat prosedur persiapan dan pengukuran sampel, yang disesuaikan dengan berbagai jenis produk kakao.
Berikut ini, dua cokelat (susu dan cokelat hitam) diukur dengan rotational rheometer Kinexus mengikuti SOP (Standard Operating Procedure) ini. Kemudian, analisis Casson diterapkan pada kurva. Analisis ini merupakan model matematis yang menggambarkan perilaku aliran cokelat, terutama tegangan luluhnya. Nilai ini relevan dalam industri cokelat, misalnya, untuk proses pemompaan, karena ini mewakili gaya minimum yang diperlukan untuk menginduksi aliran.
Model Casson digunakan untuk mengkarakterisasi perilaku aliran fluida yang menunjukkan perilaku tegangan luluh seperti cokelat, darah, atau tinta cetak. Hal ini dinyatakan sebagai:
σ: Tegangan geser [Pa]
σ0: Tegangan luluh kason (tegangan yang diperlukan untuk memulai aliran) [Pa]
k: Viskositas geser terminal (viskositas pada laju geser tinggi) [Pa-s]
- γ: Laju geser [s-1]
Parameter Pengukuran
Setiap cokelat disimpan pada suhu 60°C dan kemudian dihomogenisasi secara manual dengan spatula sebelum dimasukkan ke dalam geometri, yang dipertahankan pada suhu 40°C. Tabel 1 merangkum kondisi pengukuran.
Tabel 1: Kondisi pengukuran
| Instrumen | Kinexus Prime ultra+ |
|---|---|
| Kartrid | Silinder |
| Uji | Rotasi |
| Geometri | Cangkir dan bob: 25 mm |
| Celah | 9.15 mm |
| Suhu | 40°C |
| Laju Geser |
|
Hasil dan Pembahasan
Gambar 1 menggambarkan grafik kurva viskositas geser untuk susu dan cokelat hitam selama perkembangan laju geser antara 2 dan 50 detik-1 (NAIK, lingkaran) dan antara 50 dan 2 detik-1 (TURUN, kotak). Kedua sampel menunjukkan perilaku Penipisan GeserJenis perilaku non-Newtonian yang paling umum adalah penipisan geser atau aliran pseudoplastik, di mana viskositas fluida berkurang dengan meningkatnya geseran.penipisan geser dengan kesesuaian yang baik antara landai atas dan landai bawah: Viskositas geser menurun dengan meningkatnya laju geser. Hal ini menguntungkan untuk pemrosesan karena mengurangi viskositas geser pada kecepatan geser yang dibutuhkan untuk operasi seperti pemompaan akan mengurangi hambatan aliran. Dengan cara ini, pemindahan cokelat melalui pipa selama proses produksi menjadi lebih mudah dan membutuhkan lebih sedikit energi.
Cokelat hitam memiliki viskositas geser yang lebih tinggi daripada cokelat susu di seluruh rentang laju geser yang diukur. Hal ini membuatnya lebih cocok untuk aplikasi pelapisan, di mana viskositas geser merupakan fitur utama untuk mendapatkan lapisan yang seragam pada permen tanpa menetes dan menyebar. Selain itu, properti ini juga terkait dengan rasa di mulut konsumen: Semakin tinggi viskositas geser, semakin lembut cokelat yang dirasakan.
Gambar 2 dan 3 menampilkan hasil analisis Casson untuk kisaran laju geser antara 5 dan 50 s-1 untuk susu dan cokelat hitam. Analisis dilakukan secara otomatis dalam perangkat lunak pengukuran dan evaluasi rSpace segera setelah pengukuran selesai.
Baik tabel laju geser atas maupun bawah menunjukkan korelasi yang baik antara kurva aliran yang diukur dan model Casson. Tegangan luluh cokelat hitam jauh lebih tinggi daripada cokelat susu, yang berarti pemompaan akan lebih sulit, yaitu membutuhkan gaya yang lebih tinggi.
Cara Memeriksa Pengulangan Pengujian: Pengukuran Terkendali Laju Geser dan Tegangan Geser
Metode yang dapat diandalkan untuk memeriksa pengulangan pengukuran adalah dengan melakukan pengukuran dengan geometri lain atau dengan jenis kontrol yang berbeda. Hal ini karena viskositas geser pada suhu dan laju geser tertentu merupakan nilai absolut. Hal ini tidak bergantung pada geometri yang digunakan. Selain itu, baik laju geser yang dikontrol atau tegangan geser yang dikontrol, nilai yang sama harus diperoleh.
Untuk mengilustrasikan hal ini, pengukuran dilakukan pada cokelat hitam dengan cara yang hampir sama. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa alih-alih menggunakan tabel laju geser yang naik dan turun, digunakan tabel tegangan geser yang naik dan turun. Kurva yang dihasilkan yang ditampilkan pada gambar 4 menunjukkan pengulangan yang baik.
Kesimpulan
Kurva viskositas geser yang dilakukan dengan rotational rheometer Kinexus tidak hanya digunakan untuk memastikan kualitas yang konsisten di seluruh batch, tetapi juga membantu memprediksi perilaku cokelat selama pemrosesan serta cita rasa di mulut. Jadi, pemahaman reologi cokelat sangat penting untuk optimalisasi proses dan desain produk.
Urutan serta evaluasi analisis Casson yang dilakukan secara otomatis setelah setiap pengukuran mengubah metode yang awalnya rumit menjadi aktivitas rutin.