Совершенствуя вкусное... Оптимизируя реологию шоколада

Шоколад - один из самых любимых в мире продуктов для перекуса. В 2017 году Швейцария возглавила рейтинг стран с самым высоким потреблением шоколада на душу населения. В том году жители страны съели почти девять килограммов этого сладкого лакомства.

Уникальная привлекательность шоколада заключается в его вкусе, аромате и ощущениях во рту. Эти три качества объединяются в сложный вкус шоколада. Поскольку натуральные ингредиенты шоколада варьируются в зависимости от условий выращивания, производители шоколада прилагают все усилия, чтобы вкус шоколадных изделий соответствовал их фирменному аромату. Для обеспечения воспроизведения фирменного вкуса в разных партиях требуется применение аналитических методов и дорогостоящих сенсорных тестов. Проводить сенсорное тестирование каждой партии не представляется возможным, как бы ни была желательна эта работа!

Что делает шоколад идеальным?

Для повышения привлекательности шоколада важны несколько факторов.

К ним относятся:

• Температура плавления ниже 37°C, чтобы шоколад таял во рту
• Блеск, чтобы шоколад выглядел привлекательно
• Гладкая текстура, обеспечивающая приятное ощущение во рту
• Упругость, чтобы ощущался первоначальный "укус"

Текучесть жировой фазы (какао-масла, которое может быть смешано с другими жирами) определяет, как шоколад покрывает рот и влияет на восприятие вкуса. Текучесть, или реологические свойства, шоколада также оказывают значительное влияние на процесс производства шоколада. Уменьшение размера частиц увеличивает вязкость, что может привести к заторам при подаче жидкого шоколада по трубопроводам.

Конечный продукт может представлять собой плитку или таблетку твердого шоколада, или же шоколад может использоваться в процессе энробирования для окружения центра начинки. Шоколад для процесса энробирования часто оптимизируется для достижения хорошего покрытия и может иметь другую рецептуру, чем шоколад для таблеток.

Реологические испытания для идеального шоколада

Наиболее фундаментальное реологическое измерение шоколада - это измерение вязкости. Образец small сдвигается с фиксированной скоростью сдвига, и измеряется напряжение (сила), необходимое для достижения этой скорости сдвига. Вязкость при сдвиге может быть рассчитана путем деления напряжения сдвига на скорость сдвига.

Влияние температуры на вязкость шоколада

Вязкостно-температурный профиль шоколада имеет решающее значение при оптимизации рецептуры и процесса темперирования, и даже среда потребления должна быть учтена. Интересно, что, например, температура плавления шоколада, используемого для покрытия плиток мороженого (чок-сайз и т. д.), должна быть значительно снижена, потому что, когда человек ест плитку мороженого, его температура в желудке значительно падает, а стандартная шоколадная рецептура не тает в таких условиях. В результате покрытие мороженого стандартным шоколадом дает лишь легкий привкус какао, но при этом во рту ощущается мороженое с твердыми кусочками. К счастью, реология твердого шоколада может быть полностью охарактеризована с помощью осцилляционной температурной рампы от ниже до выше точки плавления, как показано на рисунке 1. Это позволяет производителям оптимизировать укус твердой шоколадной плитки, а также в полной мере ощутить вкус шоколада выше точки плавления.

Для менее вязкого шоколадного сиропа можно использовать вискозиметрические тесты. Примечательно, что вязкость по формуле падает почти на два порядка в районе 18-24°C, как показано на рисунке 2:

Вязкость темного, молочного и белого шоколада

Темный, молочный и белый шоколад из одного ассортимента и одной марки шоколада были selectдля измерения, чтобы свести к минимуму вариации в процессе производства шоколада и вариации ингредиентов. Измерения проводились с помощью реометраNETZSCH Kinexus . Твердые частицы темного, молочного и белого шоколада представлены в таблице 1.

Таблица 1: Частицы ингредиентов в различных видах шоколада

Темный шоколад имеет самую низкую вязкость во всем диапазоне измеренных скоростей сдвига, и его легче всего транспортировать по заводу (рис. 1). Интересно, что молочный шоколад обладает более высокой вязкостью, но при этом предел текучести у него такой же, как у темного шоколада (Таблица 2). Это говорит о том, что молочный и темный шоколад будут иметь схожие свойства "проседания" и будут заполнять формы одинаково. Белый шоколад обладает самой высокой вязкостью в диапазоне и самым высоким пределом текучести с некоторым отрывом. Белый шоколад известен студентам, изучающим кулинарию и кондитерское дело, как наиболее сложный для работы, и в данном случае он, безусловно, обладает совершенно иными реологическими свойствами.

Таблица 2: Предел текучести и вязкость при сдвиге для темного, молочного и белого шоколада, произведенного одним и тем же производителем

Как оптимизировать переработку шоколада

Дополнительные сведения о реологических свойствах шоколада можно получить, используя осцилляционные испытания на ротационном реометре. Это дает дополнительную информацию о вязкоупругих свойствах шоколада через модуль упругости (G'), модуль вязкости (G'') и фазовый угол (δ). Кроме того, это альтернативный метод определения предела текучести по сравнению с испытанием на устойчивый сдвиг.

Модули упругости и вязкости относятся к микроструктурным характеристикам шоколада и могут быть использованы для исследования взаимодействия компонентов и характеристик плавления шоколада путем оценки твердо- и жидкоподобных свойств.

Предел текучести, который представляет собой напряжение, необходимое для разрушения твердой структуры и придания ей текучести, влияет на то, как шоколад будет покрывать формы, насколько хорошо он будет прилипать к стенкам формы или проседать до застывания.

Колебательные измерения - это неразрушающие испытания, которые показывают, как ведет себя материал при деформации или силе small - до того, как материал начнет растекаться. Область напряжений или деформаций, в которой происходит такое поведение, известна как линейная вязкоупругая область (LVR).

Измерив G' в зависимости от напряжения сдвига, можно определить предел текучести конструкции - обычно за него принимают напряжение, при котором G' начинает падать и LVR заканчивается. Важно отметить, что разные методы определения предела текучести могут давать немного разные ответы. Например, модели Кассона и Виндхаба обычно используются для определения предела текучести шоколада путем экстраполяции графика зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига при устойчивом сдвиге до нулевой скорости сдвига. Хотя осцилляторные испытания проводятся реже, было показано, что они позволяют лучше определить различия между шоколадом. Для испытанного молочного шоколада предел текучести составил 0,45 Па (рис. 4).

Реология обеспечивает качество шоколадной продукции

Текстура, или аппетит, шоколада имеет решающее значение для восприятия потребителем качества продукта. Соотнося дорогостоящее сенсорное тестирование с аналитическими результатами, можно тонко контролировать текстурные аспекты фирменного вкуса шоколадных брендов. Вкус можно охарактеризовать с помощью определения текучести - реологии.

Источники

https://www.statista.com/statistics/819288/worldwide-chocolate-consumption-by-country/#:~:text=Глобальное%20потребление,за%20последние%20пять%20лет.

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

Чан, Ф. и Де Ки, Д. (1994) Напряжение текучести и small амплитудное колебательное течение в переходных сетях. Industrial & engineering chemistry researc h, 33(10), p2374-2376

Де Граеф, В., Депипер, Ф., Миннерт, М., и Деветтинк, К. (2011). Предел текучести шоколада, измеренный методом осцилляторной реологии. Food Researc h International, 44(9), 2660-2665.