Perfecting Delicious... Optymalizacja reologii czekolady

Czekolada jest jedną z ulubionych przekąsek na świecie. W 2017 roku Szwajcaria znalazła się na szczycie rankingu największego spożycia czekolady na mieszkańca. Obywatele zjedli w tym roku prawie dziewięć kilogramów tego słodkiego przysmaku.

Wyjątkowy urok czekolady tkwi w jej smaku, aromacie i odczuciu w ustach. Te trzy atrybuty składają się na złożony smak czekolady. Ponieważ naturalne składniki czekolady różnią się w zależności od warunków uprawy, producenci czekolady dokładają wszelkich starań, aby smak ich produktów czekoladowych był spójny z ich charakterystycznym smakiem. Zapewnienie, że charakterystyczny smak jest replikowany we wszystkich partiach wymaga korelacji technik analitycznych z kosztownymi testami sensorycznymi. Testowanie sensoryczne każdej partii nie jest tak naprawdę wykonalne, bez względu na to, jak pożądane byłoby to zadanie!

Co sprawia, że czekolada jest idealna?

Kilka czynników uważa się za istotne dla zwiększenia atrakcyjności czekolady.

Należą do nich

• Temperatura topnienia znacznie poniżej 37°C, dzięki czemu czekolada rozpływa się w ustach
• Połysk, dzięki któremu wygląda atrakcyjnie
• Gładka konsystencja, która daje przyjemne odczucie w ustach
• Pęknięcie, dzięki któremu następuje początkowe "ugryzienie"

Właściwości płynięcia fazy tłuszczowej (masło kakaowe, które może być zmieszane z innymi tłuszczami) kontrolują sposób, w jaki czekolada pokrywa usta i wpływa na postrzeganie smaku. Właściwości płynięcia lub reologiczne czekolady mają również znaczący wpływ na proces produkcji czekolady. Zmniejszenie rozmiaru cząstek zwiększa lepkość, potencjalnie powodując zatory, gdy płynna czekolada jest przepompowywana przez fabrykę.

Produktem końcowym może być tabliczka lub tabletka stałej czekolady, lub czekolada może być używana w procesie oblewania do otaczania środka nadzienia. Czekolada do procesów oblewania jest często optymalizowana pod kątem uzyskania dobrego pokrycia i może mieć inną recepturę niż czekolada do tabletek.

Testy reologiczne dla idealnej czekolady

Najbardziej podstawowym pomiarem reologicznym wykonywanym na czekoladzie jest pomiar lepkości. Próbka small jest ścinana ze stałą szybkością ścinania (prędkością) i mierzone jest naprężenie (siła) wymagane do osiągnięcia tej szybkości ścinania. Lepkość ś cinania można następnie obliczyć, dzieląc naprężenie ścinające przez szybkość ścinania.

Wpływ temperatury na lepkość czekolady

Profil lepkościowo-temperaturowy czekolady ma kluczowe znaczenie przy optymalizacji receptury i procesu temperowania, a nawet należy wziąć pod uwagę środowisko konsumpcji. Interesujące jest na przykład to, że Temperatury i entalpie topnieniaEntalpia syntezy substancji, znana również jako ciepło utajone, jest miarą nakładu energii, zazwyczaj ciepła, która jest niezbędna do przekształcenia substancji ze stanu stałego w ciekły. Temperatura topnienia substancji to temperatura, w której zmienia ona stan ze stałego (krystalicznego) na ciekły (stopiony izotropowo).temperatura topnienia czekolady stosowanej do oblewania batonów lodowych (lodów czekoladowych itp.) musiała zostać znacznie obniżona. Wynika to z faktu, że gdy ktoś je baton lodowy, jego temperatura w policzku znacznie spada, a standardowa formuła czekolady nie topi się w takich warunkach. Wynikiem netto oblewania lodów standardową czekoladą jest to, że nadaje ona tylko niewielki smak kakao; ale także odczucie w ustach lodów z twardymi kawałkami. Na szczęście reologię stałej czekolady można w pełni scharakteryzować za pomocą oscylacyjnej rampy temperatury od poniżej do powyżej temperatury topnienia, jak pokazano na rysunku 1. Pozwala to formulatorom zoptymalizować gryzienie tabliczki czekolady w postaci stałej, a także smak czekolady, aby była w pełni wyczuwalna powyżej temperatury topnienia.

W przypadku syropu czekoladowego o mniejszej lepkości można zastosować testy wiskozymetryczne. Warto zauważyć, że lepkość spada o prawie dwa rzędy wielkości około 18-24°C, jak widać na rysunku 2:

Lepkość ciemnej, mlecznej i białej czekolady

Do pomiarów użyto ciemnej, mlecznej i białej czekolady z jednego asortymentu i jednej marki czekolady selected w celu zminimalizowania różnic w procesie produkcji czekolady i zmienności składników. Pomiary przeprowadzono za pomocą reometruNETZSCH Kinexus . Cząstkowe składniki ciemnej, mlecznej i białej czekolady przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1: Składniki cząstek stałych w różnych rodzajach czekolady

Ciemna czekolada ma najniższą lepkość w całym zmierzonym zakresie szybkości ścinania i będzie najłatwiejsza do orurowania wokół zakładu (rysunek 1). Co ciekawe, czekolada mleczna ma wyższą lepkość, ale podobną granicę plastyczności do czekolady ciemnej (Tabela 2). Sugeruje to, że czekolada mleczna i ciemna będą miały podobne właściwości "opadania" i będą wypełniać formy w podobny sposób. Biała czekolada ma najwyższą lepkość w całym zakresie i najwyższą granicę plastyczności. Biała czekolada jest znana studentom gotowania i cukiernictwa jako najtrudniejsza w obróbce, a w tym przypadku z pewnością ma bardzo różne właściwości reologiczne.

Tabela 2: Granica plastyczności i lepkość przy ścinaniu dla ciemnej, mlecznej i białej czekolady wyprodukowanej przez tego samego producenta

Jak zoptymalizować przetwarzanie czekolady

Dalszy wgląd we właściwości reologiczne czekolady można określić za pomocą testów oscylacyjnych na reometrze rotacyjnym. Dostarcza to dodatkowych informacji o lepkosprężystych właściwościach czekolady poprzez Moduł sprężystościModuł zespolony (składnik sprężysty), moduł magazynowania lub G', jest "rzeczywistą" częścią ogólnego modułu zespolonego próbki. Ten składnik sprężysty wskazuje na stałą lub fazową reakcję mierzonej próbki. moduł sprężystości (G'), Moduł lepkościModuł zespolony (składnik lepkościowy), moduł stratności lub G'' to "urojona" część ogólnego modułu zespolonego próbki. Ten lepki składnik wskazuje na reakcję próbki pomiarowej podobną do cieczy lub poza fazą. moduł lepkości (G'') i kąt fazowy (δ). Zapewnia również alternatywną metodę do testów ścinania w celu określenia granicy plastyczności.

Moduły sprężystości i lepkości odnoszą się do właściwości mikrostrukturalnych czekolady i mogą być wykorzystywane do badania interakcji składników i właściwości topnienia czekolady poprzez ocenę właściwości podobnych do ciała stałego i cieczy.

Granica plastyczności, która jest naprężeniem wymaganym do rozbicia struktury stałej i spowodowania jej płynięcia, wpływa na to, jak czekolada pokryje formy i jak dobrze czekolada przylgnie do ścianek formy lub opadnie przed zastygnięciem.

Pomiary oscylacyjne to nieniszczące testy, które pokazują, jak zachowuje się materiał pod wpływem small odkształceń lub sił - zanim materiał ugnie się i zacznie płynąć. Obszar naprężenia lub odkształcenia, w którym występuje to zachowanie, jest znany jakoLiniowy obszar lepkosprężysty (LVER)W LVER przyłożone naprężenia są niewystarczające do spowodowania strukturalnego rozpadu (plastyczności) struktury, a zatem mierzone są ważne właściwości mikrostrukturalne. liniowy obszar lepkosprężysty (LVR).

Mierząc G' jako funkcję naprężenia ścinającego, można określić granicę plastyczności konstrukcji - zazwyczaj przyjmuje się, że jest to naprężenie, przy którym G' zaczyna spadać, a LVR się kończy. Należy zauważyć, że różne metody wyznaczania granicy plastyczności mogą dawać nieco inne odpowiedzi. Na przykład modele Cassona i Windhaba są powszechnie stosowane do określania granicy plastyczności czekolady poprzez ekstrapolację wykresu stałego naprężenia ścinającego w zależności od szybkości ścinania do zerowej szybkości ścinania. Chociaż testy oscylacyjne są mniej powszechne, wykazano, że są one w stanie lepiej rozwiązywać różnice między czekoladami. W przypadku testowanej czekolady mlecznej stwierdzono, że Naprężenie plastyczneGranica plastyczności jest definiowana jako naprężenie, poniżej którego nie występuje przepływ; dosłownie zachowuje się jak słabe ciało stałe w spoczynku i ciecz po ugięciu.granica plastyczności wynosi 0,45 Pa (rysunek 4).

Reologia zapewnia jakość produktu czekoladowego

Tekstura lub odczucie w ustach czekolady ma kluczowe znaczenie dla postrzegania jakości produktu przez konsumenta. Korelując kosztowne testy sensoryczne z wynikami analitycznymi, można precyzyjnie kontrolować teksturalne aspekty charakterystycznego smaku marek czekolady. Wrażenie w ustach można scharakteryzować poprzez określenie przepływu - za pomocą reologii.

Źródła

https://www.statista.com/statistics/819288/worldwide-chocolate-consumption-by-country/#:~:text=Global%20consumption,over%20the%20last%20five%20years.

www.howitworksdaily.com/why-is-chocolate-so-tasty

Chan, F. i De Kee, D. (1994) Yield stress and small amplitude oscillatory flow in transient networks. Industrial & engineering chemistry researc h, 33(10), p2374-2376

De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). Granica plastyczności czekolady mierzona za pomocą reologii oscylacyjnej. Food Researc h International, 44(9), 2660-2665.