Еду болдино еду нижний в контакте: Экскурсия в Большое Болдино — нижегородскую усадьбу Пушкина: стоит ли ехать, что посмотреть

Расстояние (км)

Расход (л/100км)

Стоимость (руб/л)

Цена / Расход топлива

/ л

Случайные расстояния

• Волгоград → Пенза
• Ростов-на-Дону → Ступино
• Ивантеевка → Бугуруслан
• посёлок Зимовники → станица Трёхостровская
• Рязань → деревня Кондуки
• Великие Луки → Наро-Фоминск
• Сергиев Посад → Крымск

Случайные маршруты

• Нижний Новгород → Яранск
• посёлок городского типа Ливадия → Ялта
• Узловая → Липки
• село Беседы → деревня Плотава
• Подольск → деревня Борьево
• деревня Лечищево → село Лукерьино
• Подольск → село Быково

Реологические свойства шоколада — New Food Magazine

150

АКЦИИ

Опубликовано: 13 мая 2011 г. | Беттина Вольф, Отдел пищевых наук, Школа биологических наук, Ноттингемский университет |

Шоколад — это многофазный кондитерский продукт, который употребляют в качестве лакомства или между приемами пищи для утоления чувства голода. Популярность шоколада почти наверняка связана с его уникальными пищевыми характеристиками. Тает во рту, создавая ощущение прохлады. Поверхности полости рта покрываются расплавленным шоколадом, и аромат выделяется. Интенсивность каждого из связанных органолептических свойств в значительной степени зависит от характеристик шоколада, определяемых типом и концентрацией ингредиентов, а также производственным процессом. Реологические свойства шоколада в его расплавленном состоянии (в дальнейшем кратко называемого шоколадом) важны для пищевых качеств и обработки шоколада.

Как и у любого структурированного продукта, реологические свойства шоколада тесно связаны с его микроструктурой, которая определяется выбором ингредиентов и производственным процессом. Непрерывная фаза шоколада состоит из какао-масла с добавлением эмульгатора (лецитин или полиглицерин полирицинолеат) в количестве порядка одного грамма на 100 грамм. Небольшая часть какао-масла может быть заменена другим молочным жиром или другими жирами. Наличие эмульгатора важно для обеспечения дисперсии кристаллического сахара, который может присутствовать на уровне ≈ 50 граммов на 100 граммов. Обычный темный шоколад также будет содержать сухие вещества какао, а молочный шоколад содержит дополнительную фракцию сухих веществ молока, часто в виде сухого обезжиренного молока. Таким образом, расплавленный шоколад представляет собой сложную суспензию, содержащую не менее двух дисперсных твердых фаз. Система сильно заполнена. Например, фазовый объем частиц шоколада, содержащего жир, в количестве 30 граммов на 100 граммов составляет 0,57. Размер частиц регулируется ниже ≈ 25 микрон, чтобы избежать зернистости, но существует нижний предел, поскольку уменьшение размера вызывает увеличение вязкости.

В этой публикации рассматривается рекомендуемый метод измерения и некоторые опубликованные работы по реологическим свойствам шоколада. Однако цель статьи не в том, чтобы сделать подробный обзор, а в том, чтобы представить тему и факторы, влияющие на реологию шоколада.

Измерение сдвиговой вязкости расплавленного шоколада

Сдвиговая вязкость шоколада для целей контроля качества, как правило, измеряется при 40°C с использованием ротационного реометра с концентрической цилиндрической геометрией. Существует процедура, рекомендованная Международным бюро какао1: (1) Увеличение скорости сдвига с 2 до 50 с-1 за три минуты; (2) поддерживать 50 с-1 в течение одной минуты; (3) снижение скорости сдвига до 2 с-1 за три минуты. Для получения данных о вязкости перед началом теста рекомендуется применить протокол предварительного сдвига продолжительностью пять минут при 5 с-1 (рис. 1).

Рис. 1 Кривая текучести и вязкости темного шоколада с содержанием жира 25 г/100 г, стабилизированного лецитином, измеренная в соответствии с рекомендациями МОК. Данные до сдвига включены в график (см. данные на 5 с-1). Область между данными увеличения скорости сдвига и убывания скорости сдвига называется площадью гистерезиса и дает представление о временной зависимости поведения вязкости шоколада. График воспроизведен из Do et al. (2007) 10 с разрешения издателя.

(1)

Структура этого протокола испытаний является результатом многочисленных измерений в нескольких научно-исследовательских реологических лабораториях, и для получения подробной информации и ссылок рекомендуется прочитать статью Серве и др. ² . Затем в методе рекомендуется сообщать напряжение сдвига, измеренное при 5 с-1, как предел текучести, а вязкость, измеренную при 40 с-1, как кажущуюся вязкость, оба значения взяты во время увеличения скорости сдвига. Предел текучести и вязкость являются значимыми параметрами для таких процессов, как глазирование пралине или производство полых шоколадных фигурок и перекачка соответственно. Сообщается, что предел текучести (при 5 с-1 с), YS5, и кажущаяся вязкость, η40, сильно коррелируют: YS5 = 9. 3 * η40 (R2 = 0,96). Это может быть специфичным для шоколада, оцениваемого для проверки этой связи, а также характеристикой метода определения данных. Другие не сообщили об отсутствии связи между этими двумя параметрами, например Mongia и Ziegler ³ , которые использовали метод регрессии Кассона. Ранее МОК рекомендовал использовать модель Кэссона (уравнение 1) для получения предела текучести по Кэссону и пластической вязкости по Кэссону ⁴ . Однако оказалось, что использование модели Кэссона приводит к плохой воспроизводимости данных и поэтому было заменено ² . Помимо протокола измерений и анализа данных, подготовка проб имеет решающее значение для получения надежных результатов. Для шоколада это влечет за собой плавление образца в термошкафу или другом подходящем оборудовании при соответствующей температуре, в основном от 40 до 50°C, при этом избегая попадания влаги в образец.

Дальнейшее сравнение реологических моделей для характеристики темного шоколада было опубликовано, например, Afoakwa et al. ⁵ . Исследователи и прикладные лаборатории в промышленности часто используют другие протоколы и геометрию для оценки поведения вязкости шоколада при сдвиге. Популярным инструментом, который можно использовать с ротационными реометрами с регулируемым напряжением для оценки поведения предела текучести, является геометрия лопасти 9.0023 6-9 .

Вязкостные характеристики коммерческого шоколада, оцененные с использованием метода МОК

На рис. 2 показаны кривые вязкости четырех образцов шоколада, купленных в местном супермаркете. Соблюдался протокол измерения IOC. Две кривые данных, полученные для каждого шоколада на независимо загруженных образцах, демонстрируют хорошую воспроизводимость измерений. Можно ясно видеть, что две шоколадные конфеты, показанные в части (а) на фиг. 2, не показывают никакого гистерезиса. Это означает, что поведение вязкости не зависит от истории сдвига темного шоколада и шоколада с маркировкой «Молоко А», который представляет собой сухую шоколадную смесь. Белый шоколад и другой испытанный молочный шоколад, представляющий собой шоколадную крошку, демонстрируют гистерезис, см. часть (b) рисунка 2. Зависимость от времени также проявляется в снижении вязкости в течение периода до сдвига, а также в выдержке. период максимального сдвига.

Рис. 2. Вязкость четырех образцов коммерческого шоколада, измеренная в соответствии с протоколом IOC. Все результаты всех четырех этапов протокола IOC (предварительный сдвиг, линейное увеличение скорости сдвига, выдержка при максимальном сдвиге, линейное снижение скорости сдвига) нанесены на график. На каждом образце было выполнено два измерения, и обе кривые показаны на всех графиках. Образцы включали темный шоколад из основного ассортимента Sainsbury с маркировкой «Dark», молоко Milka Alpine, произведенное Kraft Foods, с маркировкой «Milk A», молочное молоко Cadbury с маркировкой «Milk B» и белый шоколад из органической линейки Green & Black с маркировкой «White».

Факторы, влияющие на реологические свойства шоколада

Характеристики и содержание как жировой фазы, включая эмульгатор(ы), так и твердой фазы вместе с изменениями, которые они претерпевают во время обработки, оказывают большое влияние на характеристики текучести шоколада. Причины для изменения состава рецептуры шоколада могут быть технологическими, потребительскими или питательными. Внедрение более дешевых, натуральных и устойчивых ингредиентов, а также ингредиентов, улучшающих питательный баланс шоколада, например, для снижения содержания жира и сахара, является одной из целей. Большинство реологических исследований шоколада было проведено на сухой шоколадной смеси. Сообщений о шоколадной крошке немного, но различия в производственном процессе чаще всего отражаются не только во вкусовых характеристиках продуктов, но и в характеристиках вязкости. Вкратце, в процессе измельчения сахар, сухое молоко и какао-масса предварительно перерабатываются в пасту с последующей сушкой и измельчением и используются как таковые в качестве шоколадного ингредиента. В процессе сухой смеси сахар, сухое молоко и сухие вещества какао смешиваются непосредственно с жировой фазой.

Сухая шоколадная смесь: гранулометрический состав

О влиянии распределения частиц по размеру на фазу твердого сахара сообщалось Do et al. ¹⁰ . Введение фракции крупных частиц сахара позволило удалить жир из состава при сохранении кажущейся вязкости полножирового состава, содержащего только мелкие частицы сахара (рис. 3). Этот подход к производству шоколада с пониженным содержанием жира удовлетворяет условию реологии, но имеет недостаток, заключающийся в том, что этот продукт имеет такой вкус, что необходимо идентифицировать альтернативные непесчаные крупные частицы.

Рисунок 3. Влияние распределения частиц по размерам (PSD), выраженного в процентах от крупной фракции и содержания жира, на кажущуюся вязкость темного шоколада, измеренную при 40°C. Характерный диаметр частиц тонкой фракции составил 15 мкм и 27 мкм, выраженный как d43 и d90,3 соответственно. Соответствующие значения для крупной фракции составили d43 = 50 мкм и d90,3 = 107 мкм. График воспроизведен из Do et al. (2007) 10 с разрешения издателя.

Сухие вещества какао

Характеристики твердой фазы какао также влияют на реологию шоколада ¹¹ . Помимо размера и формы частиц, различные твердые вещества какао могут различаться по внутренней и внешней (поверхностной) морфологии — всем известным параметрам, влияющим на текучесть суспензий. Также обсуждался вопрос захваченного жира, который обычно рассматривается только для сухих веществ молока.

Сухие вещества молока

Одной из физических характеристик сухого молока является то, что оно содержит захваченный жир. Уровень захваченного жира учитывается при определении содержания жира в шоколаде, но эта часть жира не влияет на текучесть шоколада. Таким образом, высокие уровни захваченного жира, как правило, нежелательны, и были опубликованы статьи о взаимосвязи между содержанием захваченного жира, обработкой сухого молока и сезонностью молока как факторами, влияющими на текучесть молочного шоколада. Например, Attaie et al ¹² отчет о разработке сухого молока распылительной сушки, придающего низкую вязкость при использовании в производстве шоколада. Они продемонстрировали, что уровень захваченного жира в большей степени влияет на вязкость шоколада для сухого молока, высушенного распылением, по сравнению с сухим молоком, высушенным на вальцах (рис. 4). Liang и Hartel ¹³ также упомянули о предпочтительности использования сухого молока, высушенного вальцами, по сравнению с сухим молоком, высушенным распылением, для производства шоколада. Содержание свободного жира в сухом молоке, высушенном распылением, может варьироваться в зависимости от сезонных колебаний молока ¹⁴ .

Рисунок 4. Вязкость, измеренная при 10 с-1 и 40°C для молочного шоколада, приготовленного с использованием двух типов сухого молока, высушенного распылением (SP-A и SP-B), или сухого молока, высушенного вальцами (RP). Общее содержание молочного жира в этих шоколадных конфетах составляло от 6,57 г до 7,55 г/100 г шоколада. График воспроизведен из Attaie et al. (2003) 12 с разрешения издателя.

Заменитель сахара и жира

Заменитель сахара в рецептурах шоколада, как правило, направлен на снижение калорийности шоколада. Сообщается, что заменители сахара, такие как полидекстроза, мальтодекстрин и сукралоза, приводят к более высокому содержанию влаги в шоколаде в зависимости от степени замещения ¹⁵ . Повышенное содержание влаги отрицательно влияет на вязкость шоколада.

Замена какао-масла альтернативным жиром может осуществляться из соображений экономии средств, выравнивания колебаний свойств какао-масла в зависимости от поставок или для снижения калорийности и т. д., а также для повышения термостойкости шоколада, потребляемого в теплом климате. Опять же, заменитель жира необходимо выбирать тщательно, чтобы не оказывать отрицательного влияния на реологические характеристики шоколада. Кокум (Garcinia indica) — улучшитель какао-масла, оцененный Махешвари и Редди 9.0023 16 , который предположил, что этот жир можно использовать в количестве до пяти граммов / 100 граммов шоколада для увеличения твердости без существенного изменения пластической вязкости по Кэссону молочного шоколада и лишь с небольшим увеличением предела текучести по Кассону, оба измерения при 40 °С, а твердость, измеренная при 30°С, увеличилась. Также было показано, что применение в темном шоколаде возможно.

Пример замены какао-масла некалорийным «жиром» был опубликован Do et al. ¹⁷ . Лимонен, гидрофобное соединение с низкой молекулярной массой, добавляли в рецептуры темного шоколада при одновременном снижении уровня какао-масла, чтобы преодолеть неизбежно сопровождающее неприемлемое увеличение вязкости при снижении содержания непрерывной фазы в шоколаде. Показано, что добавление небольших количеств лимонена к какао-маслу приводит к значительному снижению вязкости жидкого жира. Что касается применения, стоит отметить, что этот шоколад имеет апельсиновый вкус.

Эмульгатор

Лецитин и PGPR — это два эмульгатора, применяемых в шоколаде для контроля вязкости. Систематическое исследование влияния смесей этих двух эмульгаторов на реологические свойства шоколада можно найти у Schantz and Rohm ¹⁸ . Они продемонстрировали, что характеристики выхода и вязкости шоколада могут быть адаптированы путем выбора подходящей общей концентрации эмульгатора и соотношения смеси лецитин:PGPR (рис. 5).

Рис. 5 Графики показывают предел текучести и равновесную вязкость темного шоколада в зависимости от уровня лецитина и PGPR. Пунктирные линии относятся к равным общим количествам эмульгатора (г/кг), реологический метод см. в оригинальной публикации. Графики воспроизведены из Schantz and Rohm (2005)18 с разрешения издателя.

Afoakwa et al ¹ 9 обнаружили в исследовании, в котором уровень эмульгатора (лецитина) был только одним из трех исследованных факторов, а двумя другими были распределение частиц по размерам и уровень жира, что распределением частиц по размерам можно управлять, а реологическими последствия преодолеваются подходящей комбинацией жира и лецитина.

Скорость охлаждения

До сих пор основное внимание уделялось роли свойств ингредиентов в реологических свойствах шоколада. Baldino et al20 недавно сообщили о реологических свойствах шоколада, оцененных в условиях, близких к условиям промышленного применения. С использованием реологии колебательного сдвига малой амплитуды и испытаний на ползучесть обсуждаются взаимосвязи между свойствами ингредиентов, скоростью охлаждения и реологическими свойствами шоколада. Например, было обнаружено, что скорость охлаждения влияет на динамические модули при уменьшении размера частиц сахара.

Шоколадная крошка

(2)

Taylor и др. ²¹ сообщили о реологии сдвига свежего расплавленного шоколада, полученного из крошки в течение пяти десятилетий скорости сдвига с использованием реометров с контролируемым напряжением. Эти авторы применили к своим данным модель Карро (уравнение 2) и обнаружили, что она дает лучшую корреляцию с данными измерений, в частности, при низких скоростях сдвига (0,1–1 с-1), когда их шоколад ведет себя подобно классическим гранулированным суспензиям. Уже цитированная выше статья Тейлора и др. ²¹ сообщает об исследовании характера текучести суспензии шоколада. Тщательный экспериментальный план позволил сделать вывод, что в реологическом поведении шоколада преобладают гидродинамические взаимодействия, а при объемной доле твердых веществ примерно ниже 0,5 соотношение Кригера-Догерти точно описывает влияние объемной доли твердых веществ. Отклонение от прогнозируемого поведения при более высоких объемных долях твердых веществ было связано с действием эмульгатора. Эта статья Тейлора и др. ²¹ содержит обзор зарегистрированных реологических свойств шоколада при 40°C. Те же авторы также опубликовали данные о колебательном сдвиге шоколада. В развертках амплитуды напряжения сдвига резкое падение значений обоих модулей наблюдалось в конце линейного вязкоупругого режима, при этом соответствующее значение напряжения сдвига было близко к эквивалентному значению, найденному при измерениях стационарной сдвиговой вязкости. Авторы делают вывод, что эластичность шоколада при малых напряжениях обусловлена ​​не только гидродинамическими взаимодействиями между частицами в шоколаде и никакими другими взаимодействиями. Этот вывод весьма важен в связи с разработкой рецептуры шоколадной крошки.

Технологическая реология

Характеристика текучести шоколада во время обработки в трубах или экструзионных устройствах была проведена с помощью многопроходного реометра ²² , ЯМР ²³ и метода ультразвукового профиля скорости разности давлений (UVP-PD) ²⁴ . Engmann и Mackley ²⁵ также смоделировали изменения реологии и микроструктуры шоколада во время экструзии.

Заключительные замечания

Характеристика вязкости шоколада носит сложный характер и зависит как от производственного процесса, так и от ингредиентов. В то время как инициатива МОК, безусловно, помогла унифицировать характеристики поведения вязкости шоколада, модель Кэссона все еще используется там, где она дает адекватные результаты. Были предприняты попытки количественно оценить поведение шоколада при текучести в условиях обработки на фабрике. Изменения в шоколаде во время оральной обработки не менее важны, и в настоящее время мы изучаем это.

Ссылки

1. Международное бюро по какао (IOC) (2000 г.). «Вязкость какао и шоколадных изделий. Аналитический метод 46». Доступен в CAOBISCO, rue Defacqz 1, B-1000 Bruxelles, Бельгия
.
2. Серве, К., Х. Ранк и И. Д. Робертс (2003). «Определение вязкости шоколада». Журнал исследований текстуры 34 (5-6): 467-497
3. Mongia, G. and G.R. Ziegler (2000). «Роль гранулометрического состава взвешенных веществ в определении свойств текучести молочного шоколада». Международный журнал пищевых свойств 3(1): 137-147
4. Шевалле, Дж. (1994). Текучесть шоколада. . Промышленное производство шоколада. С. Т. Беккет. Лондон, Blackwell Science: 139-155
5. Афоаква, Э. О., А. Патерсон, М. Фаулер и Дж. Виейра (2009). «Сравнение реологических моделей для определения вязкости темного шоколада». Международный журнал пищевых наук и технологий 44(1): 162-167
6. Дзуй, Н. К. и Д. В. Богер (1985). «Прямое измерение предела текучести лопастным методом». Журнал реологии 29 (3): 335-347
7. Уилсон, Л.Л., Р.А. Спирс и М.А. Тунг (1993). «Напряжение текучести в расплавленном шоколаде». Журнал исследований текстуры 24 (3): 269-286
8. Барнс, HA (1999). «Предел текучести — проверка или «пи альфа ну тау альфа ро эпсилон йота» — все течет?» Журнал неньютоновской гидромеханики 81 (1-2): 133-178
9. Эшлиманн, Дж. М. и С. Т. Беккет (2000). «Международные межлабораторные испытания для определения факторов, влияющих на измерение вязкости шоколада». Журнал текстурных исследований 31(5): 541-576
10. До, Т. А. Л., Дж. М. Харгривз, Б. Вольф, Дж. Хорт и Дж. Р. Митчелл (2007). «Влияние гранулометрического состава на реологические и текстурные свойства моделей шоколада с пониженным содержанием жира». Журнал пищевой науки 72 (9): E541-E552
11. До, Т. А. Л., Дж. Виейра, Дж. М. Харгривз, Дж. Р. Митчелл и Б. Вольф (2011). «Структурные характеристики частиц какао и их влияние на вязкость шоколада с пониженным содержанием жира». Food Science and Technology International 44: 1207-1211
12. Аттай, Х., Б. Брайтшу, П. Браун и Э. Дж. Виндхаб (2003). «Функциональность сухого молока и его связь с обработкой шоколадной массы, в частности влияние производства и состава сухого молока на физические свойства шоколадной массы». Международный журнал пищевых наук и технологий 38(3): 325-335
13. Лян, Б. и Р. В. Хартель (2004). «Влияние сухого молока на молочный шоколад». Журнал молочной науки 87(1): 20-31
14. Туми, М., М.К. Кио, Б.Т. О’Кеннеди и Д.М. Малвихилл (2002). «Сезонные эффекты некоторых характеристик сухого молока на реологию молочного шоколада». Ирландский журнал сельскохозяйственных и пищевых исследований 41(1): 105-116
15. Аббаси, С. и Х. Фарзанмер (2009 г.). «Оптимизация рецептуры пребиотического молочного шоколада на основе реологических свойств». Пищевые технологии и биотехнологии 47(4): 396-403
16. Махешвари, Б. и С.Ю. Редди (2005). «Применение жира кокум (Garcinia indica) в качестве улучшителя какао-масла в шоколаде». Журнал науки о продуктах питания и сельском хозяйстве 85(1): 135-140
17. До, Т.А.Л., Дж. Виейра, Дж. М. Харгривз, Б. Вольф и Дж. Р. Митчелл (2008). «Влияние лимонена на физические свойства шоколада с пониженным содержанием жира». Журнал Американского общества химиков-нефтяников 85 (10): 911-920
18. Шанц, Б. и Х. Ром (2005 г. ). «Влияние смесей лецитин-PGPR на реологические свойства шоколада». Lwt-Food Science and Technology 38(1): 41-45
19. Афоаква, Э. О., А. Патерсон и М. Фаулер (2008 г.). «Влияние распределения размера частиц и состава на реологические свойства темного шоколада». European Food Research and Technology 226(6): 1259-1268
20. Балдино, Н., Д. Габриэле и М. Мильори (2010 г.). «Влияние рецептуры и скорости охлаждения на реологические свойства шоколада». Европейские исследования и технологии пищевых продуктов 231(6): 821-828
21. Тейлор, Дж., И. Ван Дамм, М. Джонс, А. Рут и Д. Уилсон (2009). «Реология сдвига расплавленной шоколадной крошки». Журнал пищевых наук, 74 (4): E55–E61
22. Энгманн, Дж. и М. Р. Макли (2006). «Полутвердая обработка шоколада и какао-масла — экспериментальная корреляция реологии процесса с микроструктурой». Производство продуктов питания и биопродуктов 84(C2): 95-101
23. Готц, Дж., Х. Бальцер и Р. Хинрихс (2005). «Характеристика структуры и текучести модельных шоколадных систем с помощью ЯМР и реологии». Прикладная реология 15(2): 98-111
24. Уриев Б., Э. Виндхаб, П. Браун, Ю. Цзэн и Б. Биркхофер (2003). «Промышленное применение встроенной реометрии на основе ультразвука: визуализация стационарного потока шоколадной суспензии в трубе сдвига в процессе предварительной кристаллизации». Обзор научных инструментов 74(12): 5255-5259
25. Энгманн, Дж. и М. Р. Макли (2006). «Полутвердая переработка шоколада и какао-масла — моделирование реологических и микроструктурных изменений во время экструзии». Производство пищевых продуктов и биопродуктов 84(C2): 102-108

Об авторе

Доктор Беттина Вольф по образованию инженер-химик (Карлсруэ, Германия) и имеет степень доктора технических наук ETH (Швейцарский федеральный технологический институт, Швейцария). Ее последипломное исследование было посвящено деформационному поведению капель эмульсии, вызванному потоком, для дальнейшего понимания реологии эмульсии и обработки. Этот опыт позже был воплощен в отраслевых исследованиях биополимерных смесей с разделенными фазами с микроструктурой эмульсии для создания структурирующих агентов для пищевых продуктов.