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!
Chocolade is een van 's werelds favoriete snacks. In 2017 voerde Zwitserland de ranglijst aan van de hoogste chocoladeconsumptie per hoofd van de bevolking. Burgers aten dat jaar bijna negen kilo van deze zoete lekkernij.
De unieke aantrekkingskracht van chocolade ligt in de smaak, het aroma en het mondgevoel. Deze drie eigenschappen vormen samen de complexe smaak van chocolade. Omdat de natuurlijke ingrediënten van chocolade variëren afhankelijk van de groeiomstandigheden, doen chocoladefabrikanten hun uiterste best om ervoor te zorgen dat de smaak van hun chocoladeproducten consistent is met hun kenmerkende smaak. Om ervoor te zorgen dat de kenmerkende smaak in verschillende batches wordt gerepliceerd, moeten analytische technieken worden gecorreleerd met dure sensorische tests. Elke batch sensorisch testen is niet echt haalbaar, hoe wenselijk die taak ook is!
Wat maakt chocolade perfect?
Verschillende factoren worden belangrijk geacht om de aantrekkingskracht van chocolade te vergroten.
Deze omvatten
- Smelttemperatuur van ver onder 37°C, zodat hij smelt in de mond
- Glans, zodat hij er aantrekkelijk uitziet
- Gladde textuur, die een aangenaam mondgevoel geeft
- Knak, zodat er een initiële "bite" is
De vloei-eigenschappen van de vetfase (cacaoboter, die gemengd kan zijn met andere vetten) bepalen hoe de chocolade in de mond smelt en beïnvloeden de smaakperceptie. De vloei- of reologische eigenschappen van de chocolade hebben ook een grote invloed op het chocoladeproductieproces. Het verkleinen van de deeltjesgrootte verhoogt de viscositeit, wat verstoppingen kan veroorzaken wanneer de vloeibare chocolade door de fabriek wordt geleid.
Het eindproduct kan een reep of tablet van vaste chocolade zijn, of de chocolade kan gebruikt worden in een overtrekproces om een vulkern te omringen. Chocolade voor overtrekprocessen wordt vaak geoptimaliseerd voor een goede dekking en kan een ander recept hebben dan chocolade voor tabletten.
Reologische tests voor de perfecte chocolade
De meest fundamentele reologische meting die op chocolade wordt uitgevoerd, is een viscositeitsmeting. Een hoeveelheid monster ( small ) wordt geschud met een vaste afschuifsnelheid (-snelheid) en de spanning (kracht) die nodig is om deze afschuifsnelheid te bereiken, wordt gemeten. De afschuifviscositeit kan dan worden berekend door de afschuifspanning te delen door de afschuifsnelheid.
Effecten van temperatuur op de viscositeit van chocolade
Het viscositeit-temperatuurprofiel van een chocolade is van cruciaal belang bij het optimaliseren van de formulering en het tempereerproces, en er moet zelfs rekening worden gehouden met de consumptieomgeving. Het is bijvoorbeeld interessant dat het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt van chocolade die gebruikt wordt om roomijsrepen (choc-ijsjes, enz.) te encoaten, aanzienlijk verlaagd moest worden. Dit komt omdat wanneer iemand een roomijsreep eet, zijn buccale temperatuur aanzienlijk daalt en een standaard chocoladeformulering niet smelt onder deze omstandigheden. Het nettoresultaat van het coaten van roomijs met een standaardchocolade is dat het slechts een lichte cacaosmaak geeft, maar ook het mondgevoel van roomijs met harde stukjes erin. Gelukkig kan de reologie van vaste chocolade volledig worden gekarakteriseerd met een oscillatietemperatuurhelling van onder tot boven het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt, zoals getoond in figuur 1. Hierdoor kunnen formuleerders het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt van vaste chocolade optimaliseren. Hierdoor kunnen formuleerders de bite van de vaste chocoladereep optimaliseren en ook de smaak van de chocolade volledig proeven boven het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt.
Voor minder viskeuze chocoladesiroop kunnen viscositeitstesten gebruikt worden. Het is opmerkelijk dat de viscositeit geformuleerd is om met bijna twee orden van grootte te dalen rond 18-24°C zoals te zien is in Figuur 2:
Viscositeit van donkere, melk- en witte chocolade
Om variaties in het productieproces van chocolade en variaties in ingrediënten tot een minimum te beperken, werden pure, melk- en witte chocolades uit één chocoladeassortiment en één chocolademerk geselecteerd voor de metingen. De metingen werden uitgevoerd met NETZSCH Kinexus Rheometer. De deeltjesingrediënten van pure, melk- en witte chocolade worden weergegeven in tabel 1.
Tabel 1: De deeltjesingrediënten in verschillende chocoladetypes
| Cacaobestanddelen | Suiker | Melkpoeder | |
| Donker | Y | Y | |
| Melk | Y | Y | Y |
| Wit | Y |
De donkere chocolade heeft de laagste viscositeit binnen het gemeten afschuifbereik en kan het gemakkelijkst rond de fabriek worden geleid (Afbeelding 1). Interessant genoeg heeft de melkchocolade een hogere viscositeit maar een gelijkaardige OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning als de donkere chocolade (Tabel 2). Dit suggereert dat melkchocolade en donkere chocolade gelijkaardige "slump"-eigenschappen hebben en op een gelijkaardige manier mallen zullen vullen. Witte chocolade heeft de hoogste viscositeit over het hele bereik en de hoogste OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning. Witte chocolade staat bij kook- en banketstudenten bekend als de moeilijkste om mee te werken, en in dit geval heeft hij zeker heel andere reologische eigenschappen.
Tabel 2: Opbrengstspanning en afschuifviscositeit voor donkere, melk- en witte chocolade geproduceerd door dezelfde fabrikant
| OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.Opbrengstspanning (Pa) | Schuifviscositeit (Pa s) | |
| Donker | 5.03 | 0.94 |
| Melk | 5.71 | 1.66 |
| Wit | 18.9 | 1.86 |
Hoe de verwerking van chocolade optimaliseren
Verdere inzichten in de reologische eigenschappen van chocolade kunnen worden bepaald met behulp van oscillerende testen op een roterende reometer. Dit geeft extra informatie over de visco-elastische eigenschappen van chocolade via de elasticiteitsmodulus (G'), Viskeuze modulusDe complexe modulus (viskeuze component), verliesmodulus of G'', is het "imaginaire" deel van de totale complexe modulus van het monster. Deze viskeuze component geeft de vloeistofachtige, of uit fase, respons van het te meten monster aan. viscositeitsmodulus (G'') en fasehoek (δ). Het biedt ook een alternatieve methode voor constante afschuifproeven om de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning te bepalen.
De elasticiteitsmodulus en de Viskeuze modulusDe complexe modulus (viskeuze component), verliesmodulus of G'', is het "imaginaire" deel van de totale complexe modulus van het monster. Deze viskeuze component geeft de vloeistofachtige, of uit fase, respons van het te meten monster aan. viscositeitsmodulus hebben betrekking op de microstructurele eigenschappen van de chocolade en kunnen worden gebruikt om de interacties tussen de componenten en de smeltkenmerken van chocolade te onderzoeken door de vast- en vloeibaar-achtige eigenschappen te evalueren.
De OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning, de spanning die nodig is om de vaste structuur af te breken en te laten vloeien, beïnvloedt hoe de chocolade de vormen zal omhullen en hoe goed de chocolade zich aan de wanden van de vorm zal hechten of zal inzakken voordat hij stolt.
Oscillatiemetingen zijn niet-destructieve testen die laten zien hoe het materiaal zich gedraagt onder small vervormingen of krachten - voordat het materiaal meegeeft en begint te vloeien. Het spannings- of rekgebied waarin dit gedrag optreedt, staat bekend als het lineaire visco-elastische gebied (LVR).
Door G' te meten als functie van de schuifspanning, kan de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning van de constructie worden bepaald - deze wordt over het algemeen genomen als de spanning waarbij G' begint te dalen en de LVR eindigt. Het is belangrijk op te merken dat verschillende vloeispanningsmethoden licht verschillende antwoorden kunnen geven. Casson- en Windhab-modellen worden bijvoorbeeld vaak gebruikt voor het bepalen van de vloeispanning van chocolade door extrapolatie van een steady shear-plot van schuifspanning versus schuifsnelheid naar nulschuifsnelheid. Hoewel oscillerende testen minder gebruikelijk zijn, is aangetoond dat ze verschillen tussen chocolades beter kunnen oplossen. Voor de geteste melkchocolade bedroeg de vloeispanning 0,45Pa (figuur 4).
Reologie verzekert de kwaliteit van chocoladeproducten
De textuur, of het mondgevoel, van chocolade is cruciaal voor de perceptie van de productkwaliteit door de consument. Door dure sensorische tests te correleren met analyseresultaten, is het mogelijk om de texturale aspecten van de typische smaak van chocolademerken nauwkeurig te controleren. Het mondgevoel kan worden gekarakteriseerd door de bepaling van de vloei - door reologie.
Bronnen
www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty
Chan, F. en De Kee, D. (1994) Yield StressSpanning wordt gedefinieerd als een niveau van kracht uitgeoefend op een monster met een goed gedefinieerde dwarsdoorsnede. (Spanning = kracht/oppervlak). Monsters met een cirkelvormige of rechthoekige doorsnede kunnen worden samengedrukt of uitgerekt. Elastische materialen zoals rubber kunnen worden uitgerekt tot 5 tot 10 keer hun oorspronkelijke lengte.stress and small amplitude oscillatory flow in transient networks. Industrial & engineering chemistry research, 33(10), p2374-2376
De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). De vloeispanning van chocolade gemeten met oscillerende reologie. Food Research International, 44(9), 2660-2665.