Optimizing Chocolate by Simulating Mastication with Rheology

"Kära choklad, jag ska ta tillfället i akt att berätta för dig hur mycket du betyder för mig...!" Även om många av oss har en känslomässig koppling till choklad är det praktisk materialvetenskap som ligger bakom den unika dragningskraft som gör choklad till en av världens mest utsökta godsaker.

I en tidigare artikel berättade vi om hur reologin bidrar till att optimera bettet i den fasta chokladkakan och chokladens smak så att den kan avnjutas fullt ut ovanför smältpunkten samt hur man optimerar bearbetningen av choklad. Läs artikeln här!

Här diskuterar vi vetenskapen bakom att göra chokladens munkänsla perfekt för optimal krämighet och lenhet. Sammansättning och smakpreferenser för olika chokladtyper varierar över hela världen. Dessutom kräver trenderna alternativ med låg fetthalt/sockerhalt som också måste uppfylla konsumenternas förväntningar.

I laboratoriemiljö är det svårt att kvantifiera sensoriska egenskaper som krämighet och lenhet på ett sätt som relaterar till konsumenternas upplevelse när nya produkter utvecklas.

Reologi för perfekt munkänsla hos choklad

Genom att utöka konventionell rotationsreometri med Kinexus-reometerns axiella egenskaper kan masticering, eller tuggning, simuleras.

Med hjälp av detta test kan hårdhet, flytspänning, beläggning av gommen och chokladens KlibbighetKlibbighet beskriver interaktionen mellan 2 lager av identiska (autohesion) eller olika (kohesion) material i termer av ytans klibbighet.klibbighet bedömas objektivt. De normalkraftvariationer som genereras under en mätning ger en indikation på hur chokladen smälter, flyter och täcker munnen under tuggning.

Reometer med parallellplatta som simulerar tuggning av choklad, vilket hjälper till att optimera munkänsla och textur för krämig konsistens. — Figur 1: Ett mätsystem med parallella plattor som efterliknar tuggning av choklad

Reologi kan användas för att efterlikna verkliga processer och i det här fallet munkänslan och tuggningen av choklad. Squeeze flow simulerar tungans tryck mot gommen och tändernas tryck mot varandra. Rotationsskjuvning efterliknar flödet i munnen runt tungan.

I detta cykliska test utsätts materialet för både skjuv- och normalkrafter (klämkrafter). När spalten komprimeras ökar normalkraften (figur 2, punkt A) och vi kan kalla detta för provets hårdhet eller konsistens. Den kvarvarande kraften efter komprimeringen är chokladens SträckgränsFlytspänning definieras som den spänning under vilken inget flöde uppstår; bokstavligen beter sig som ett svagt fast ämne i vila och som en vätska när det flyter.flytspänning (figur 2, punkt B).

Ytan under kurvan när normalkraften når noll indikerar hur länge chokladen förblir i kontakt med den övre plattan. Detta efterliknar hur chokladen täcker munhålan. När gapet återigen ökas registreras en negativ normalkraft som kan klassas som vidhäftningsförmåga (figur 2, punkt C). Den kvarvarande kraften efter dekompression är chokladens "KlibbighetKlibbighet beskriver interaktionen mellan 2 lager av identiska (autohesion) eller olika (kohesion) material i termer av ytans klibbighet.klibbighet" (figur 2, punkt D).

Diagram som illustrerar tuggtestet av choklad, med konsistens (A), sträckgräns (B), vidhäftningsförmåga (C) och klibbighet (D). — Figur 2: Masticeringstestet. A = konsistens, B = SträckgränsFlytspänning definieras som den spänning under vilken inget flöde uppstår; bokstavligen beter sig som ett svagt fast ämne i vila och som en vätska när det flyter.sträckgräns, C = vidhäftningsförmåga, D = KlibbighetKlibbighet beskriver interaktionen mellan 2 lager av identiska (autohesion) eller olika (kohesion) material i termer av ytans klibbighet.klibbighet

Masticeringssimulering av olika mjölkchoklad

Tre olika mjölkchokladtyper utsattes för masticeringssimulering genom att normalkraft och skjuvning mättes på Kinexus (figur 3). Premiumchokladen har den mjukaste konsistensen och enrobingchokladen är betydligt hårdare. Flytspänningen för överdragschokladen är också hög och denna choklad kommer att täcka munnen längre än båda barchokladen, vilket ger konsumenten en tillfredsställande chokladsmak trots den relativt låga andelen choklad i produkten (denna produkt kommer att innehålla en kärna). Premiumchokladen har minst vidhäftningsförmåga och KlibbighetKlibbighet beskriver interaktionen mellan 2 lager av identiska (autohesion) eller olika (kohesion) material i termer av ytans klibbighet.klibbighet. Detta är önskvärt eftersom hög vidhäftningsförmåga eller KlibbighetKlibbighet beskriver interaktionen mellan 2 lager av identiska (autohesion) eller olika (kohesion) material i termer av ytans klibbighet.klibbighet kan förknippas med en kladdig munkänsla.

Eftersom det finns mindre choklad i en inkapslad chokladprodukt har dessa parametrar mindre inflytande på konsumentupplevelsen än i en chokladkaka.

Normalkraft vs. tidsdiagram som illustrerar simuleringsresultat för tuggning av mjölkchoklad i premium-, mellan- och överdragssortimentet. — Figur 3: Normalkraft mot experimenttid för mjölkchoklad under ett simuleringstest av tuggning

Ökad förståelse för chokladens reologiska egenskaper är avgörande för optimering av processer, för att uppnå en konstant produktkvalitet och för att möta kundernas förväntningar. Genom att använda reologi för att simulera tuggning kan man förutse och kontrollera de strukturella förändringarna i chokladen när den konsumeras.

Källor

Friktionsmätningar med smält choklad | SpringerLink

De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., & Dewettinck, K. (2011). Chokladens SträckgränsFlytspänning definieras som den spänning under vilken inget flöde uppstår; bokstavligen beter sig som ett svagt fast ämne i vila och som en vätska när det flyter.flytspänning mätt med oscillerande reologi. Food Research International, 44(9), 2660-2665.

Chung, C. et al. (2012) Instrumentell masticeringsanalys för texturbedömning av halvfasta livsmedel: kompilera cykliskt pressflöde och skjuvviskometri. Food research international, 49, s. 161-169.