Sifat Reologi Cokelat yang Anda Inginkan? Kinexus Membuatnya Mudah!

Umum

Cokelat leleh dapat digambarkan sebagai suspensi pekat dari partikel padat kasar, seperti bubuk kakao, gula, dan susu bubuk yang terdispersi dalam fase kontinu lemak, biasanya lemak kakao [1]. Perilaku reologisnya ditentukan oleh karakteristik fisikokimia dari komponen-komponennya, bersama dengan beberapa faktor lain seperti komposisi dan suhu. Antara lain, distribusi ukuran partikel, jenis pengemulsi, dan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi gula menentukan viskositas produk yang akan diproses.

Dari Kekentalan Cokelat hingga Pelanggan yang Puas...dan Produsen!

Pada gilirannya, viskositas geser dari cokelat leleh mempengaruhi rasa cokelat tersebut di mulut konsumen. Viskositas cokelat ini sangat penting tidak hanya untuk memuaskan konsumen, tetapi juga dalam proses pembuatan dan kontrol kualitas produk akhir. Memiliki sifat viskoelastik yang tepat pada cokelat leleh, misalnya, menjamin efisiensi proses pemipaan dan pengecoran, mencegah pembentukan gelembung udara selama pencetakan dan memastikan produksi cangkang yang homogen selama proses enrobing.

Viskositas geser dan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh merupakan sifat reologi utama yang penting dalam proses industri cokelat. Viskositas geser secara sederhana dihitung dengan membagi tegangan geser dengan laju geser. Tegangan leleh dapat ditentukan dengan berbagai cara [2]. Salah satunya dengan menggunakan fungsi model yang berbeda, seperti model Casson, pada kurva aliran.

Untuk memastikan standar kualitas yang tinggi pada proses industri yang menggunakan formulasi kakao yang berbeda, International Office of Cocoa, Chocolate and Sugar Confectionary (IOCCC) mengeluarkan revisi Metode Analitik 46 pada tahun 2000, yang mendefinisikan protokol standar untuk mengukur viskositas cokelat dan produk kakao [3].

Metode Analitik 46 dengan Rotasi Utama KinexusRheometer

Dengan metode ini, viskositas cokelat leleh diukur dengan rotational rheometer yang dilengkapi dengan geometri cup-and-bob yang terbuat dari baja yang dipoles. Ujung bob, atau rotor, bisa berbentuk kerucut atau tersembunyi.

Metode ini mengatur persiapan sampel secara rinci, memberikan orientasi khusus untuk sampel cair dan padat dari cokelat putih, susu, atau cokelat hitam, dengan atau tanpa gula. Singkatnya, sampel harus dipanaskan terlebih dahulu untuk jangka waktu tertentu, dengan suhu dan durasi yang bergantung pada jenis produk kakao. Geometri harus dikondisikan pada suhu 40°C untuk menghindari KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi cokelat yang meleleh selama proses pemuatan. Langkah pra-geser juga diperlukan untuk memastikan keseimbangan suhu, distribusi sampel yang homogen di dalam geometri, dan menghilangkan gelembung udara.

Pra-geser dilakukan pada suhu 40°C (± 0,1°C) dengan laju geser konstan, biasanya 5 ^detik-1 (atau 2 ^detik-1 untuk produk yang lebih tebal); proses ini harus dilanjutkan hingga torsi tetap konstan selama minimal 2 menit dengan deviasi maksimum 2%. Stabilisasi harus dicapai dalam waktu 15 menit, atau pengukuran tidak dapat dilakukan.

Pengukuran dilakukan pada suhu 40°C dalam tiga langkah:

1. Laju geser dinaikkan dari 2 ^detik-1 menjadi 50 ^detik-1 selama 3 menit. Hal ini dapat dilakukan secara terus menerus atau bertahap pada laju geser 2, 5, 10, 20, dan 50 ^s-1.
2. Laju geser dipertahankan pada 50 ^s-1 selama 1 menit.
3. Laju geser dikurangi dari 50 ^s-1 menjadi 2 ^s-1 dalam 3 menit, sekali lagi secara kontinu atau bertahap, mengikuti skema laju geser yang sama seperti yang ditentukan pada langkah pertama.

Untuk mengilustrasikan penerapan urutan ini, hasil yang diperoleh dari perbandingan empat batang cokelat komersial yang berbeda dari satu merek akan dibahas berikut ini. Yang pertama adalah cokelat susu yang mengandung 55% kakao, dan tiga sisanya adalah cokelat batangan hitam yang mengandung 70, 85, dan 100% kakao. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan rotational rheometer Kinexus Prime ultra+ yang dilengkapi dengan cartridge silinder dan geometri cup-and-bob berukuran 34 mm. Suhu dan langkah-langkah analisis diterapkan persis seperti yang didefinisikan dalam Metode Analitik 46. Gambar 1 menampilkan laju geser (warna hijau) yang diterapkan selama pra-penggeseran dan tiga langkah serta viskositas geser (warna biru) yang dicapai untuk cokelat kakao 100%.

Kurva viskositas geser dari keempat cokelat yang diuji 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: semakin tinggi laju geser, semakin rendah viskositas gesernya; gambar 2. Kurva aliran tidak menggambarkan hasil yang intuitif. Komposisi, konsentrasi setiap komponen, dan distribusi ukuran partikel padat tersuspensi secara langsung mempengaruhi viskositas cokelat leleh.

Keempat sampel yang berbeda ini memiliki komposisi yang berbeda, seperti yang dapat dilihat pada tabel 1, dan oleh karena itu memiliki kekentalan yang berbeda. Cokelat susu kakao 55%, misalnya, adalah satu-satunya yang mengandung bubuk krim dan pengemulsi.

Tabel 1: Komposisi dan urutan berat susu dan cokelat hitam, dengan konsentrasi kakao yang berbeda.

*Urutan berat: 1 = konsentrasi tertinggi dan 5 = konsentrasi terendah

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, model Casson diterapkan pada kurva aliran yang dihasilkan untuk menentukan tegangan luluh Casson, yaitu tegangan geser minimum yang diperlukan untuk menginduksi aliran serta viskositas Casson, yaitu viskositas terminal di daerah geser tinggi. Persamaan berikut ini menjelaskan kecocokan model Casson:

Kurva aliran tipikal dengan analisis Casson otomatis ditunjukkan di bawah ini pada gambar 3, sementara tabel 2 merangkum hasil analisis Casson untuk keempat jenis cokelat.

Tabel 2: Hasil analisis Casson untuk keempat cokelat.

perangkat Lunak rSpace - Aplikasi SOP Sederhana (Prosedur Operasi Standar)

Tegangan leleh didefinisikan sebagai tegangan geser di atas tegangan di mana bahan viskoelastik mulai mengalir. Semakin rendah tegangan luluh, semakin rendah resistensi cokelat untuk mengalir. Oleh karena itu, tegangan luluh merupakan karakteristik penting yang akan menentukan kemampuan proses formulasi kakao; contohnya, gaya yang dibutuhkan untuk memompa cokelat yang meleleh [4].

Meskipun Metode Analitik 46 telah menjadi subjek dari beberapa saran perbaikan dalam berbagai publikasi yang mengusulkan, misalnya, perubahan interval laju geser atau penerapan model matematika yang berbeda untuk mengoreksi parameter, penerapannya yang terkait dengan model Casson masih menjadi protokol standar untuk penentuan viskositas dan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh cokelat [4]. Model Casson dan urutan analisis tersedia di perpustakaan rSpace.

Rheometer rotasi Kinexus memiliki fitur yang memungkinkan untuk membuat metode analisis berdasarkan tindakan rheo-logis individual dalam perangkat lunak rSpace. Urutan pengukuran ini dapat dibuat dan disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan rutinitas laboratorium apa pun. Di sini, urutan pengukuran yang berisi semua rincian Metode Analitik 46 dibuat dan diterapkan. Dengan satu klik, pengukuran dimulai; analisis selanjutnya dilakukan tanpa campur tangan pengguna, dan hasil akhir, termasuk titik hasil, diberikan secara otomatis.