09.08.2023 by Philip Rolfe, Milena Riedl

Perfezionare la delizia... Ottimizzare la reologia del cioccolato

Il cioccolato è uno degli snack preferiti al mondo. La consistenza, o sensazione in bocca, del cioccolato è fondamentale per la percezione della qualità del prodotto da parte del consumatore. È possibile controllare finemente gli aspetti testuali del sapore caratteristico dei cioccolatini. La sensazione in bocca può essere caratterizzata attraverso la determinazione del flusso - tramite la reologia. Scoprite come farlo nel nostro articolo!

Il cioccolato è uno degli snack preferiti al mondo. Nel 2017, la Svizzera è stata in cima alla classifica del più alto consumo di cioccolato pro capite. Quell'anno i cittadini hanno mangiato quasi nove chili di questa dolce prelibatezza.

Il fascino unico del cioccolato risiede nel suo gusto, aroma e consistenza in bocca. Questi tre attributi si combinano nel complesso sapore del cioccolato. Poiché gli ingredienti naturali del cioccolato variano a seconda delle condizioni di coltivazione, i produttori di cioccolato si impegnano a fondo per garantire che il sapore dei loro prodotti sia coerente con il loro gusto caratteristico. Per garantire che il gusto caratteristico sia replicato nei vari lotti, è necessario correlare le tecniche analitiche a costosi test sensoriali. Non è possibile effettuare test sensoriali su ogni lotto, per quanto questo lavoro sia auspicabile!

Cosa rende il cioccolato perfetto?

Diversi fattori sono considerati importanti per aumentare il fascino del cioccolato.

Questi includono:

Le proprietà di fluidità della fase grassa (burro di cacao, che può essere miscelato con altri grassi) controllano il modo in cui il cioccolato riveste la bocca e influenzano la percezione del sapore. Anche le proprietà di scorrimento, o reologiche, del cioccolato hanno un impatto significativo sul processo di produzione del cioccolato. La riduzione delle dimensioni delle particelle aumenta la viscosità, causando potenzialmente blocchi quando il cioccolato liquido viene convogliato nella fabbrica.

Il prodotto finale può essere una tavoletta o una barretta di cioccolato solido, oppure il cioccolato può essere utilizzato in un processo di inghiottimento per circondare un centro di riempimento. Il cioccolato per i processi di ingobbiatura è spesso ottimizzato per ottenere una buona copertura e può avere una ricetta diversa da quella del cioccolato per le tavolette.

Test reologici per un cioccolato perfetto

La misura reologica più importante effettuata sul cioccolato è la misura della viscosità. Una quantità di campione small viene sottoposta a taglio a una velocità fissa (velocità) e viene misurato lo sforzo (forza) necessario per raggiungere tale velocità di taglio. La viscosità di taglio può essere calcolata dividendo lo sforzo di taglio per la velocità di taglio.

Effetti della temperatura sulla viscosità del cioccolato

Il profilo viscosità-temperatura di un cioccolato è di fondamentale importanza quando si ottimizza la formulazione e il processo di temperaggio, e anche l'ambiente di consumo deve essere considerato. È interessante notare, ad esempio, che il Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa).punto di fusione del cioccolato utilizzato per ricoprire le barrette di gelato (gelati, ecc.) doveva essere ridotto in modo significativo. Questo perché quando si mangia una barretta di gelato, la temperatura buccale si abbassa notevolmente e una formulazione standard di cioccolato non si scioglie in queste condizioni. Il risultato netto del rivestimento del gelato con un cioccolato standard è che dà solo un leggero sapore di cacao, ma anche la sensazione in bocca di un gelato con pezzi duri. Fortunatamente, la reologia del cioccolato solido può essere completamente caratterizzata con una rampa di oscillazione della temperatura da sotto a sopra il Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa).punto di fusione, come mostrato nella Figura 1. Questo permette ai formulatori di ottimizzare il gusto del gelato. Ciò consente ai formulatori di ottimizzare il morso della tavoletta di cioccolato solido e di assaporare appieno il sapore del cioccolato al di sopra del Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa).punto di fusione.

Figura 1: La reologia intorno al Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa).punto di fusione del cioccolato mediante test di oscillazione

Per lo sciroppo di cioccolato meno viscoso, si possono utilizzare i test di viscosità. Si nota che la viscosità è formulata in modo da diminuire di quasi due ordini di grandezza intorno ai 18-24°C, come si vede nella Figura 2:

Figura 2: Grafico della viscosità rispetto alla temperatura di uno sciroppo di cioccolato. A 5-40°C UP a 2°C/min, 1 1/s

Viscosità dei cioccolatini fondenti, al latte e bianchi

Per la misurazione sono stati utilizzati cioccolatini fondenti, al latte e bianchi di un'unica gamma e marca di cioccolato selectper ridurre al minimo le variazioni nel processo di produzione del cioccolato e la variazione degli ingredienti. Le misurazioni sono state effettuate con il reometroNETZSCH Kinexus . Gli ingredienti del particolato dei cioccolatini fondenti, al latte e bianchi sono riportati nella Tabella 1.

Tabella 1: Ingredienti del particolato in diversi tipi di cioccolato

Solidi di cacaoZuccheroLatte in polvere
FondenteYY
LatteYYY
BiancoY

Il cioccolato fondente ha la viscosità più bassa in tutto l'intervallo di velocità di taglio misurato e sarà più facile da intubare nell'impianto (Figura 1). È interessante notare che il cioccolato al latte ha una viscosità più elevata, ma una Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento simile a quella del cioccolato fondente (Tabella 2). Ciò suggerisce che il cioccolato al latte e il cioccolato fondente avranno proprietà di "slump" simili e riempiranno gli stampi in modo simile. Il cioccolato bianco ha la viscosità più alta in tutto l'intervallo e la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento più alta con un certo margine. Il cioccolato bianco è noto agli studenti di cucina e pasticceria come il più difficile da lavorare e, in questo caso, ha certamente proprietà reologiche molto diverse.

Figura 3: Viscosità al taglio rispetto alla velocità di taglio per cioccolatini fondenti, al latte e bianchi prodotti dallo stesso produttore

Tabella 2: Sforzo di snervamento e viscosità di taglio per cioccolatini fondenti, al latte e bianchi prodotti dallo stesso produttore

Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.Sforzo di snervamento (Pa)Viscosità di taglio (Pa s)
Scuro5.030.94
Latte5.711.66
Bianco18.91.86

Come ottimizzare la lavorazione del cioccolato

Ulteriori approfondimenti sulle proprietà reologiche del cioccolato possono essere determinati utilizzando test oscillatori su un reometro rotazionale. Questo fornisce ulteriori informazioni sulle proprietà viscoelastiche del cioccolato attraverso il Modulo elasticoIl modulo complesso (componente elastica), modulo di conservazione o G', è la parte "reale" del modulo complesso complessivo del campione. Questa componente elastica indica la risposta del campione in fase di misurazione. modulo elastico (G'), il Modulo viscosoIl modulo complesso (componente viscosa), modulo di perdita o G'', è la parte "immaginaria" del modulo complesso complessivo del campione. Questa componente viscosa indica la risposta liquida, o fuori fase, del campione da misurare. modulo viscoso (G'') e l'angolo di fase (δ). Inoltre, fornisce un metodo alternativo alla prova di taglio costante per determinare la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento.

I moduli elastico e viscoso si riferiscono alle caratteristiche microstrutturali del cioccolato e possono essere utilizzati per sondare le interazioni tra i componenti e le caratteristiche diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione del cioccolato, valutando le proprietà di tipo solido e liquido.

La Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento, che è la tensione necessaria per rompere la struttura solida e farla fluire, influenza il modo in cui il cioccolato rivestirà gli stampi e la sua capacità di aderire alle pareti dello stampo o di cedere prima dell'indurimento.

Le misurazioni oscillatorie sono test non distruttivi che mostrano come il materiale si comporta in presenza di deformazioni o forze small - prima che il materiale ceda e inizi a fluire. La regione di sollecitazione o di deformazione in cui si verifica questo comportamento è nota comeRegione viscoelastica lineare (LVER)Nell'LVER, le sollecitazioni applicate non sono sufficienti a causare la rottura strutturale (snervamento) della struttura e quindi si misurano importanti proprietà microstrutturali. regione viscoelastica lineare (LVR).

Figura 4: Sweep di ampiezza per il cioccolato al latte che mostra il Regione viscoelastica lineare (LVER)Nell'LVER, le sollecitazioni applicate non sono sufficienti a causare la rottura strutturale (snervamento) della struttura e quindi si misurano importanti proprietà microstrutturali.LVER e il punto di rendimento a 0,45Pa

Misurando G' in funzione della sollecitazione di taglio, è possibile determinare la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento della struttura, generalmente considerata come la tensione alla quale G' inizia a diminuire e la LVR termina. È importante notare che diversi metodi di snervamento possono dare risposte leggermente diverse. Ad esempio, i modelli di Casson e Windhab sono comunemente utilizzati per determinare la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento del cioccolato estrapolando un diagramma di sollecitazione di taglio costante rispetto alla velocità di taglio fino alla velocità di taglio zero. Sebbene i test oscillatori siano meno comuni, è stato dimostrato che sono in grado di risolvere meglio le differenze tra i cioccolati. Per il cioccolato al latte testato, la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento è risultata pari a 0,45Pa (Figura 4).

La reologia garantisce la qualità del prodotto di cioccolato

La consistenza, o mouthfeel, del cioccolato è fondamentale per la percezione della qualità del prodotto da parte del consumatore. Correlando costosi test sensoriali con i risultati analitici, è possibile controllare finemente gli aspetti testuali del sapore caratteristico dei marchi di cioccolato. La sensazione in bocca può essere caratterizzata attraverso la determinazione del flusso - tramite la reologia.