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!
Cokelat adalah salah satu makanan ringan favorit di dunia. Pada tahun 2017, Swiss menduduki peringkat teratas dalam hal konsumsi cokelat per kapita tertinggi. Penduduknya mengonsumsi hampir sembilan kilo cokelat yang manis dan lezat pada tahun itu.
Daya tarik unik cokelat terletak pada rasa, aroma, dan rasa di mulut. Ketiga atribut ini berpadu menjadi rasa cokelat yang kompleks. Karena bahan alami cokelat bervariasi sesuai dengan kondisi pertumbuhannya, produsen cokelat berusaha keras untuk memastikan rasa produk cokelat mereka konsisten dengan rasa khas mereka. Memastikan bahwa rasa khas direplikasi di seluruh batch membutuhkan korelasi teknik analisis dengan pengujian sensorik yang mahal. Pengujian sensorik setiap batch tidak dapat dilakukan, betapapun diinginkannya pekerjaan itu!
Apa yang membuat cokelat sempurna?
Beberapa faktor dianggap penting untuk meningkatkan daya tarik cokelat.
Faktor-faktor tersebut antara lain:
- Suhu leleh di bawah 37°C, agar cokelat meleleh di dalam mulut
- Kilau, sehingga terlihat menarik
- Tekstur yang halus, yang memberikan rasa yang menyenangkan di mulut
- Jepretan, sehingga ada "gigitan" awal
Sifat aliran dari fase lemak (lemak kakao, yang dapat dicampur dengan lemak lainnya) mengontrol bagaimana cokelat melapisi mulut dan mempengaruhi persepsi rasa. Sifat aliran, atau reologi, dari cokelat juga memiliki dampak yang signifikan pada proses pembuatan cokelat. Mengurangi ukuran partikel akan meningkatkan viskositas, yang berpotensi menyebabkan penyumbatan saat cokelat cair dialirkan melalui pabrik.
Produk akhir dapat berupa cokelat batangan, atau tablet, cokelat padat, atau cokelat dapat digunakan dalam proses enrobing untuk mengelilingi pusat isian. Cokelat untuk proses enrobing seringkali dioptimalkan untuk mencapai cakupan yang baik dan mungkin memiliki resep yang berbeda dari cokelat untuk tablet.
Pengujian reologi untuk cokelat yang sempurna
Pengukuran reologi yang paling mendasar yang dilakukan pada cokelat adalah pengukuran viskositas. Sejumlah sampel small digeser dengan laju geser (kecepatan) yang tetap, dan tegangan (gaya) yang diperlukan untuk mencapai laju geser ini diukur. Viskositas geser kemudian dapat dihitung dengan membagi tegangan geser dengan laju geser.
Pengaruh suhu terhadap viskositas cokelat
Profil viskositas-suhu cokelat sangat penting ketika mengoptimalkan formulasi dan proses tempering, dan bahkan lingkungan konsumsi juga perlu dipertimbangkan. Sebagai contoh, 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 yang digunakan untuk melapisi es krim batangan (choc-ice, dll.) perlu dikurangi secara signifikan, karena ketika seseorang memakan es krim batangan, suhu langit-langit mulutnya akan menurun secara signifikan dan formulasi cokelat standar tidak dapat meleleh dalam kondisi ini. Hasil akhir dari melapisi es krim dengan cokelat standar hanya memberikan sedikit rasa kakao, namun juga memberikan rasa es krim yang keras di mulut. Untungnya, reologi cokelat padat dapat dikarakterisasi secara penuh dengan osilasi temperatur yang naik turun dari bawah ke atas 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 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Hal ini memungkinkan formulator untuk mengoptimalkan gigitan cokelat batangan padat dan juga rasa cokelat yang sepenuhnya terasa di atas 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.
Untuk sirup cokelat yang tidak terlalu kental, uji viskometri dapat digunakan. Perlu dicatat bahwa viskositas diformulasikan untuk turun hampir dua kali lipat di sekitar 18-24°C seperti yang terlihat pada Gambar 2:
Viskositas cokelat hitam, susu, dan putih
Cokelat hitam, susu, dan putih dari satu jenis dan merek cokelat dipilih untuk pengukuran untuk meminimalkan variasi dalam proses pembuatan cokelat dan variasi bahan. Pengukuran dilakukan dengan NETZSCH Kinexus Rheometer. Bahan-bahan partikulat pada cokelat hitam, susu, dan putih ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1: Kandungan partikulat dalam berbagai jenis cokelat
| Padatan Kakao | Gula | Susu Bubuk | |
| Gelap | Y | Y | |
| Susu | Y | Y | Y |
| Putih | Y |
Cokelat hitam memiliki viskositas terendah di seluruh rentang laju geser yang diukur dan paling mudah untuk disalurkan ke pabrik (Gambar 1). Menariknya, cokelat susu memiliki viskositas yang lebih tinggi namun memiliki tegangan leleh yang serupa dengan cokelat hitam (Tabel 2). Hal ini menunjukkan bahwa cokelat susu dan cokelat hitam akan memiliki sifat "kemerosotan" yang serupa dan akan mengisi cetakan dengan cara yang sama. Cokelat putih memiliki viskositas tertinggi di seluruh rentang dan tegangan leleh tertinggi dengan selisih sedikit. Cokelat putih dikenal oleh para pelajar masak dan kembang gula sebagai cokelat yang paling sulit untuk diolah, dan dalam hal ini, cokelat putih memiliki sifat reologi yang sangat berbeda.
Tabel 2: Tegangan leleh dan viskositas geser untuk cokelat hitam, susu, dan putih yang diproduksi oleh produsen yang sama
| Tegangan Hasil (Pa) | Viskositas geser (Pa s) | |
| Gelap | 5.03 | 0.94 |
| Susu | 5.71 | 1.66 |
| Putih | 18.9 | 1.86 |
Cara mengoptimalkan pemrosesan cokelat
Wawasan lebih lanjut mengenai sifat reologi cokelat dapat ditentukan dengan menggunakan pengujian osilasi pada rotational rheometer. Hal ini memberikan informasi tambahan mengenai sifat viskoelastik cokelat melalui Modulus elastisitasModulus kompleks (komponen elastis), modulus penyimpanan, atau G', adalah bagian "nyata" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen elastis ini menunjukkan respons seperti padat, atau dalam fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus elastisitas (G'), modulus viskositas (G''), dan sudut fasa (δ). Alat ini juga memberikan metode alternatif untuk pengujian geser mantap untuk menentukan tegangan luluh.
Modulus elastisitasModulus kompleks (komponen elastis), modulus penyimpanan, atau G', adalah bagian "nyata" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen elastis ini menunjukkan respons seperti padat, atau dalam fase, dari sampel yang sedang diukur. Modulus elastisitas dan viskositas berhubungan dengan karakteristik mikrostruktur cokelat dan dapat digunakan untuk menyelidiki interaksi komponen dan karakteristik pelelehan cokelat dengan mengevaluasi sifat-sifat seperti padatan dan cairan.
Tegangan leleh, yang merupakan tegangan yang dibutuhkan untuk memecah struktur padat dan membuatnya mengalir, mempengaruhi bagaimana cokelat akan melapisi cetakan dan seberapa baik cokelat akan menempel pada dinding cetakan atau melorot sebelum mengeras.
Pengukuran osilasi adalah tes non-destruktif, yang menunjukkan bagaimana material berperilaku di bawah small deformasi atau gaya - sebelum material meleleh dan mulai mengalir. Daerah tegangan atau SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan di mana perilaku ini terjadi dikenal sebagai daerah visko-elastis linier (LVR).
Dengan mengukur G' sebagai fungsi tegangan geser, tegangan leleh struktur dapat ditentukan - ini umumnya diambil sebagai tegangan saat G' mulai turun dan LVR berakhir. Penting untuk diperhatikan bahwa metode tegangan leleh yang berbeda dapat memberikan jawaban yang sedikit berbeda. Sebagai contoh, model Casson dan Windhab biasanya digunakan untuk menentukan tegangan leleh cokelat dengan mengekstrapolasi plot geser stabil dari tegangan geser vs laju geser ke laju geser nol. Meskipun pengujian osilasi lebih jarang dilakukan, pengujian ini telah terbukti mampu menyelesaikan perbedaan antar cokelat dengan lebih baik. Untuk cokelat susu yang diuji, tegangan luluh ditemukan sebesar 0,45 Pa (Gambar 4).
Rheologi memastikan kualitas produk cokelat
Tekstur, atau rasa di mulut, dari cokelat sangat penting bagi persepsi konsumen terhadap kualitas produk. Dengan mengkorelasikan pengujian sensorik yang mahal dengan hasil analitik, maka aspek tekstur dari rasa khas merek cokelat dapat dikontrol dengan baik. Rasa di mulut dapat dikarakterisasi melalui penentuan aliran - dengan reologi.
Sumber
www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty
Chan, F. dan De Kee, D. (1994) Tegangan luluh dan small amplitudo aliran osilasi pada jaringan transien. Penelitian kimia industri & teknik, 33(10), p2374-2376
De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). Tegangan hasil cokelat yang diukur dengan reologi osilasi. Food Research International, 44(9), 2660-2665.