Perfecting Delicious… Optimizing the Rheology of Chocolate

Ciocolata este una dintre gustările preferate ale lumii. În 2017, Elveția s-a aflat în fruntea clasamentului celui mai mare consum de ciocolată pe cap de locuitor. Cetățenii au mâncat aproape nouă kilograme de delicii dulci în acel an.

Atracția unică a ciocolatei constă în gustul, aroma și senzația în gură. Aceste trei atribute se combină în aroma complexă a ciocolatei. Deoarece ingredientele naturale ale ciocolatei variază în funcție de condițiile de cultivare, producătorii de ciocolată depun eforturi considerabile pentru a se asigura că aroma produselor lor de ciocolată este consecventă cu aroma lor caracteristică. Pentru a se asigura că aroma caracteristică este reprodusă în toate loturile, este necesară corelarea tehnicilor analitice cu teste senzoriale costisitoare. Testarea senzorială a fiecărui lot nu este practicabilă, oricât de dorită ar fi această sarcină!

Ce face ciocolata perfectă?

Mai mulți factori sunt considerați importanți pentru creșterea atractivității ciocolatei.

Aceștia includ:

• Temperatura de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire cu mult sub 37°C, astfel încât să se topească în gură
• Strălucire, astfel încât să aibă un aspect atrăgător
• Textura netedă, care oferă o senzație plăcută în gură
• Instantaneu, astfel încât să existe o "mușcătură" inițială

Proprietățile de curgere ale fazei grase (untul de cacao, care poate fi amestecat cu alte grăsimi) controlează modul în care ciocolata acoperă gura și influențează percepția aromei. Proprietățile de curgere, sau reologice, ale ciocolatei au, de asemenea, un impact semnificativ asupra procesului de fabricație a ciocolatei. Reducerea dimensiunii particulelor crește vâscozitatea, ceea ce poate cauza blocaje în timp ce ciocolata lichidă este condusă prin fabrică.

Produsul final poate fi un baton sau o tabletă de ciocolată solidă, sau ciocolata poate fi utilizată într-un proces de înrobire pentru a înconjura un centru de umplere. Ciocolata pentru procesele de înrobire este adesea optimizată pentru a obține o acoperire bună și poate avea o rețetă diferită de ciocolata pentru tablete.

Teste reologice pentru ciocolata perfectă

Cea mai fundamentală măsură reologică efectuată pe ciocolată este măsurarea vâscozității. O cantitate small de probă este forfecată la o rată de forfecare (viteză) fixă și se măsoară tensiunea (forța) necesară pentru a atinge această rată de forfecare. Vâscozitatea de forfecare poate fi apoi calculată prin împărțirea efortului de forfecare la viteza de forfecare.

Efectele temperaturii asupra vâscozității ciocolatei

Profilul vâscozitate-temperatură al unei ciocolate este de o importanță crucială în optimizarea procesului de formulare și temperare, și chiar trebuie să se țină cont de mediul de consum. Este interesant, de exemplu, faptul că punctul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire al ciocolatei utilizate pentru a înveli batoanele de înghețată (ciocolată cu gheață etc.) a trebuit să fie redus semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când cineva mănâncă un baton de înghețată, temperatura bucală scade semnificativ, iar o formulă standard de ciocolată nu se topește în aceste condiții. Rezultatul net al acoperirii înghețatei cu o ciocolată standard este că aceasta oferă doar o ușoară aromă de cacao, dar și senzația în gură a înghețatei cu bucăți tari în ea. Din fericire, reologia ciocolatei solide poate fi caracterizată pe deplin cu o rampă de temperatură oscilantă de la sub la peste punctul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire, așa cum se arată în figura 1. Acest lucru permite formulatorilor să optimizeze gustul tabletei de ciocolată solidă și, de asemenea, aroma ciocolatei să fie pe deplin gustată deasupra punctului de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire.

Pentru siropul de ciocolată mai puțin vâscos, pot fi utilizate teste de viscometrie. Este de remarcat faptul că vâscozitatea este formulată pentru a scădea cu aproape două ordine de mărime în jurul valorii de 18-24°C, după cum se vede în figura 2:

Vâscozitatea ciocolatei negre, cu lapte și albe

Ciocolată neagră, cu lapte și albă dintr-o singură gamă și marcă de ciocolată au fost selectate pentru măsurare pentru a minimiza variațiile în procesul de fabricație a ciocolatei și variația ingredientelor. Măsurătorile au fost efectuate cu reometrul KinexusNETZSCH . Ingredientele sub formă de particule ale ciocolatei negre, cu lapte și albe sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1: Ingredientele sub formă de particule din diferite tipuri de ciocolată

Ciocolata neagră are cea mai mică vâscozitate în intervalul vitezei de forfecare măsurate și va fi cel mai ușor de transportat prin instalație (figura 1). În mod interesant, ciocolata cu lapte are o vâscozitate mai mare, dar o Tensiunea de cedareTensiunea de cedare este definită ca fiind tensiunea sub care nu se produce nicio curgere; literalmente, se comportă ca un solid slab în repaus și ca un lichid atunci când este cedat.tensiune de curgere similară cu cea a ciocolatei negre (tabelul 2). Acest lucru sugerează că ciocolata cu lapte și ciocolata neagră vor avea proprietăți similare de "alunecare" și vor umple formele într-un mod similar. Ciocolata albă are cea mai mare vâscozitate din interval și cea mai mare Tensiunea de cedareTensiunea de cedare este definită ca fiind tensiunea sub care nu se produce nicio curgere; literalmente, se comportă ca un solid slab în repaus și ca un lichid atunci când este cedat.tensiune de curgere cu o anumită marjă. Cei care studiază bucătăria și cofetăria știu că ciocolata albă este cea mai dificil de prelucrat, iar în acest caz, ea are cu siguranță proprietăți reologice foarte diferite.

Tabelul 2: Tensiunea de curgere și vâscozitatea de forfecare pentru ciocolata neagră, cu lapte și albă produsă de același producător

Cum să optimizați procesarea ciocolatei

Alte informații privind proprietățile reologice ale ciocolatei pot fi determinate cu ajutorul testării oscilatorii pe un reometru rotațional. Aceasta oferă informații suplimentare despre proprietățile viscoelastice ale ciocolatei prin Modul de elasticitateModulul complex (componenta elastică), modulul de stocare sau G', este partea "reală" a modulului complex general al probei. Această componentă elastică indică răspunsul asemănător solidului, sau în fază, al probei măsurate. modulul elastic (G'), modulul vâscos (G'') și unghiul de fază (δ). De asemenea, oferă o metodă alternativă la încercarea de forfecare constantă pentru determinarea tensiunii de curgere.

Modulele elastic și vâscos se referă la caracteristicile microstructurale ale ciocolatei și pot fi utilizate pentru a sonda interacțiunile dintre componente și caracteristicile de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire ale ciocolatei prin evaluarea proprietăților de tip solid și lichid.

Tensiunea de curgere, care este tensiunea necesară pentru a rupe structura solidă și a o face să curgă, influențează modul în care ciocolata va acoperi formele și cât de bine se va agăța ciocolata de pereții formei sau se va prăbuși înainte de a se întări.

Măsurătorile oscilatorii sunt teste nedistructive, care arată cum se comportă materialul sub deformările sau forțele small - înainte ca materialul să cedeze și să înceapă să curgă. Regiunea de StresTensiunea este definită ca un nivel al forței aplicate pe o probă cu o secțiune transversală bine definită. (Tensiune = forță/zonă). Eșantioanele cu secțiune circulară sau dreptunghiulară pot fi comprimate sau întinse. Materialele elastice, cum ar fi cauciucul, pot fi întinse până la de 5 până la 10 ori lungimea lor inițială.stres sau de deformare în care are loc acest comportament este cunoscută sub numele de regiune vâscoelastică liniară (LVR).

Măsurând G' în funcție de tensiunea de forfecare, se poate determina tensiunea de curgere a structurii - aceasta este considerată, în general, ca fiind tensiunea la care G' începe să scadă și LVR se încheie. Este important de reținut că diferite metode de determinare a tensiunii de curgere pot da răspunsuri ușor diferite. De exemplu, modelele Casson și Windhab sunt utilizate în mod obișnuit pentru determinarea tensiunii de curgere a ciocolatei prin extrapolarea unui grafic de forfecare constantă a tensiunii de forfecare în funcție de viteza de forfecare la viteza de forfecare zero. Deși testarea oscilatorie este mai puțin frecventă, s-a demonstrat că poate rezolva mai bine diferențele dintre ciocolate. Pentru ciocolata cu lapte testată, tensiunea de curgere a fost de 0,45Pa (figura 4).

Reologia asigură calitatea produselor din ciocolată

Textura sau senzația în gură a ciocolatei este esențială pentru percepția consumatorilor asupra calității produsului. Prin corelarea testelor senzoriale costisitoare cu rezultatele analitice, este posibilă controlarea fină a aspectelor texturale ale aromei caracteristice a mărcilor de ciocolată. Senzația în gură poate fi caracterizată prin determinarea curgerii - prin reologie.

Surse

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. și De Kee, D. (1994) Yield stress and small amplitude oscillatory flow in transient networks. Industrial & engineering chemistry research, 33(10), p2374-2376

De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M. și Dewettinck, K. (2011). Tensiunea de curgere a ciocolatei măsurată prin reologie oscilatorie. Food Research International, 44(9), 2660-2665.