09.08.2023 by Philip Rolfe, Milena Riedl
おいしさの完成...チョコレートのレオロジーの最適化
チョコレートは、世界中で愛されているスナック菓子のひとつである。チョコレートのテクスチャー（口当たり）は、消費者が製品の品質を認識する上で非常に重要である。チョコレートの特徴的な風味のテクスチャーを細かく制御することは可能である。口どけは、レオロジーによる流動性の測定によって特徴付けることができます。その方法については、こちらの記事をご覧ください！
チョコレートは世界中で愛されているスナック菓子のひとつである。2017年、スイスは国民一人当たりのチョコレート消費量ランキングでトップに立った。国民はその年、甘いおいしさのチョコレートを9キロ近く食べた。
チョコレートのユニークな魅力は、その味、香り、口当たりにある。この3つの属性が組み合わさって、チョコレートの複雑な風味が生まれる。チョコレートの天然素材は生育状況によって異なるため、チョコレート・メーカーは自社製品の風味がチョコレートの特徴的な風味と一貫していることを保証するために、ある程度の手間をかける。特徴的な風味がロット間で再現されていることを保証するには、高価な官能検査と分析技術の相関関係が必要です。すべてのバッチを官能検査することは、どんなにその仕事が望ましいとしても、実際には不可能である！
チョコレートを完璧にするものは何か？
チョコレートの魅力を高めるには、いくつかの要素が重要だと考えられている。
それらは以下の通りである：
- 口溶けがよく、37℃以下であること。
- 見た目が魅力的に見えるよう、光沢があること。
- 滑らかなテクスチャー。
- 最初の "噛みごたえ "があるように、スナップ性があること。
脂肪相（ココアバター、他の脂肪と混合されることもある）の流動特性は、チョコレートがどのように口を覆うかを制御し、風味の知覚に影響を与える。チョコレートの流動特性（レオロジー特性）もチョコレート製造工程に大きな影響を与える。粒子径を小さくすると粘度が増し、液状のチョコレートが工場内を流れる際に詰まりを起こす可能性がある。
最終製品は、固形チョコレートのバーやタブレットになることもあれば、フィリングセンターを囲むエンロービング工程でチョコレートが使用されることもある。エンロービング工程用のチョコレートは、良好な被覆を達成するために最適化されることが多く、錠剤用のチョコレートとは異なるレシピを持つことがある。
チョコレートの粘度に及ぼす温度の影響
チョコレートの粘度-温度プロファイルは、配合とテンパリングプロセスを最適化する際に非常に重要であり、消費環境さえも考慮する必要がある。たとえば、アイスクリーム・バー（チョコレート・アイスなど）をコーティングするチョコレートの融点を大幅に下げる必要があったことは興味深い。 これは、アイスクリーム・バーを食べるときに頬の温度が大幅に下がるためで、標準的なチョコレート製剤はこのような条件下では溶けない。 標準的なチョコレートでアイスクリームをコーティングした正味の結果は、わずかなカカオ風味が感じられるだけで、硬い破片が入ったアイスクリームのような口当たりになる。幸いなことに、固形チョコレートのレオロジーは、図1に示すように、融点以下から融点以上までの振動温度ランプで完全に特徴付けることができる。これによって配合者は、固形チョコレート・バーの噛み応えを最適化し、チョコレートの風味を融点以上で十分に味わうことができる。
粘度の低いチョコレートシロップの場合は、粘度測定試験を用いることができる。図2に見られるように、18～24℃付近で粘度がほぼ2桁低下するように調合されていることは注目に値する：
ダーク、ミルク、ホワイトチョコレートの粘度
チョコレートの製造工程や原料のばらつきを最小限に抑えるため、単一の製品レンジとブランドからダーク、ミルク、ホワイトのチョコレートを選んで測定した。測定にはNETZSCH Kinexusレオメータを使用した。ダークチョコレート、ミルクチョコレート、ホワイトチョコレートの粒子状成分を表1に示す。
表1: 各種チョコレートの微粒子成分
| ココア固形分 | 砂糖 | ミルクパウダー | |
| ダーク | Y | Y | |
| ミルク | Y | Y | Y |
| ホワイト | Y |
ダーク・チョコレートは、測定されたせん断速度の範囲内で粘度が最も低く、工場内で最もパイプに通しやすい(図1)。興味深いことに、ミルクチョコレートの粘度は高いが、降伏応力はダークチョコレートと同程度である（表2）。このことは、ミルクチョコレートとダークチョコレートの "スランプ "特性が似ており、同じように型に充填されることを示唆している。ホワイト・チョコレートの粘度はこの範囲では最も高く、降伏応力も僅差で最も高い。ホワイトチョコレートは、料理や製菓を学ぶ学生にとって、最も扱いにくいチョコレートとして知られているが、この場合、確かにレオロジー特性が大きく異なる。
表2：同じメーカーが製造したダーク、ミルク、ホワイトチョコレートの降伏応力とせん断粘度
| 降伏応力 (Pa) | せん断粘度 (Pa s) | |
| ダーク | 5.03 | 0.94 |
| 牛乳 | 5.71 | 1.66 |
| ホワイト | 18.9 | 1.86 |
チョコレートの加工を最適化する方法
チョコレートのレオロジー特性に関するさらなる洞察は、回転型レオメータを使用した振動試験によって得ることができます。これにより、弾性率(G')、粘性弾性率(G'')および位相角(δ)を通じて、チョコレートの粘弾性特性に関する追加情報が得られます。また、降伏応力を測定するための定常せん断試験に代わる方法も提供します。
弾性率および粘性率はチョコレートの微細構造特性に関連し、固体的および液体的特性を評価することにより、チョコレートの成分相互作用および融解特性を調査するために使用することができる。
降伏応力（固体構造を破壊して流動させるのに必要な応力）は、チョコレートがモールドをどのようにコーティングするか、チョコレートがモールドの壁にどの程度くっつくか、または固まる前にどの程度スランプするかに影響します。
振動測定は非破壊試験であり、材料が降伏して流動し始める前の、small 変形や力の下での材料の挙動を示す。このような挙動を示す応力-ひずみ挙動領域は、線形粘弾性領域（LVR）として知られています。
G'をせん断応力の関数として測定することで、構造の降伏応力を決定することができます。これは一般に、G'が低下し始め、LVRが終了する応力とみなされます。降伏応力法の違いによって、答えが若干異なる場合があることに注意することが重要です。例えば、チョコレートの降伏応力を求めるには、せん断応力対せん断速度の定常せん断プロットをせん断速度ゼロまで外挿するCassonモデルとWindhabモデルが一般的に用いられます。振動試験はあまり一般的ではありませんが、チョコレート間の違いをより明確にすることができることが示されています。試験したミルクチョコレートの降伏応力は0.45Paであった（図4）。
レオロジーがチョコレート製品の品質を保証
チョコレートのテクスチャー（口どけ）は、消費者が製品の品質を認識する上で非常に重要である。高価な官能検査と分析結果を関連付けることで、チョコレート・ブランドの特徴的な風味のテクスチャー面をきめ細かくコントロールすることができる。口どけは、レオロジーによる流動性の測定によって特徴付けることができる。
情報源
www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty.
Chan, F. and De Kee, D. (1994) 降伏応力とsmall 過渡ネットワークにおける振幅振動流。Industrial & Engineering Chemistry Research, 33(10), p2374-2376.
De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011).振動レオロジーで測定したチョコレートの降伏応力。Food Research International, 44(9), 2660-2665.