巧克力质地分析

巧克力质地分析

2022-01-21

在现代巧克力制造中,自动化设备已经取代了传统上依赖经验和技能的手动流程。为了达到质量控制和客户满意度,应用正确的加工条件和控制参数变得越来越重要,例如时间、温度、水分含量和周围空气的相对湿度。仔细选择这些参数不仅有助于制造过程,还可以确保直接从工厂和经过一段时间的储存后获得高质量的产品。

巧克力是糖和可可颗粒在可可脂连续相中的分散体。在牛奶巧克力中,非脂牛奶成分也存在于分散相中,而黄油脂肪存在于连续脂肪相中。当液体产品没有经过适当地回火和冷却时,较高熔点的甘油酯会在油质物质中凝固。由此产生的产品质地较差,并且在冷藏时容易出现脂肪霜。巧克力的质地在储存时通常非常稳定,除非产品受到极端温度波动的影响,导致融化和凝固。如上所述,这会导致可可脂在加工过程中不受控制的固化而导致质地变差。有时巧克力会产生糖霜。这在某种程度上可以通过添加卵磷脂来防止。

许多不同的测试方法适用于巧克力质地的测量,从穿透和切割到压缩和弯曲。

硬质样品(如巧克力)的断裂强度可以通过进行三点弯曲试验来确定。在该测试中,将样品支撑在已知距离的跨度上,将力施加到样品的中心(也是支架的中心)并确定断裂力。例如,此类测试可用于评估所用不同成分的效果,或检查典型的成品问题,例如吸湿性。

以巧克力样品的断裂强度(单位宽度的力)或断裂应力(单位面积的力)作为曲线的最大强度或应力值。其他可能感兴趣的质地特征是断裂距离和施加力期间的斜率梯度,从而测量样品的刚度。断裂距离表明巧克力的脆度,因为这表明样品在断裂前可以变形多远。

维氏试验由于简单的数据分析和试验准备,几十年来一直是许多材料上一种非常广泛使用的技术。许多应用需要由非常坚硬的材料(如金刚石或蓝宝石)制成的压头,因为压头必须比所研究的材料硬得多。然而,不锈钢适用于测试许多较软的材料,例如片剂、肥皂、水果、蔬菜、奶酪、巧克力和一些聚合物。

传统上,维氏硬度是通过将压痕对角线输入标准公式来计算的。然而,质构仪上的仪器压痕允许在不使用显微镜的情况下进行自动硬度分析。它还可以计算其他参数,例如应力松弛和弹塑性能量比。这款不锈钢维氏压头设计用于对软材料进行快速且可重复的硬度测试,例如食品、制药和个人护理行业中常用的材料。

根据样品类型,可以直接在仪器底座上进行测试,也可以使用容器或高强度平台更方便。建议使用平台进行巧克力测试,以帮助将样品与仪器底座的温度隔离。

在一个示例研究中,测试了六个样品:白巧克力和黑巧克力在冷冻至-18℃与冷藏至4℃和室温(21℃)下立即进行测试。将样品放置在塑料切割平台上进行压痕测试。

上述曲线是在21℃、4℃和-18℃下测试白巧克力得出的。可以看出,随着样品温度的降低,最大作用力增加,表明样品硬度上升。

由多层组成的样品,例如带有奶油、巧克力、饼干或威化层的巧克力棒,可以用细探针穿透或用工艺刀切割。以较慢的测试速度进行这些测量很重要,这样可以单独确定每一层的特性。下图显示了切割巧克力棒中威化层的剪切测试。这是切割样品时观察到的力波动的典型特征。

巧克力在制造过程中的一个重要特性是脱模时的附着力。Leeds大学的研究人员(KeijbetsChen Vieira)使用专门为此工作开发的夹具对巧克力与模具的粘附性进行了实验测定。

表面粘附力或粘性是通过将扁平的聚碳酸酯探针从凝固的巧克力样品上拉下来测量的,如下图所示。这模拟了巧克力棒脱模过程中所涉及的作用力。温度、接触时间和环境湿度等加工参数对巧克力结晶和凝固过程以及巧克力与模具表面的粘附性有显著影响。Peltier温度控制加热箱在这种类型的巧克力实验中非常重要,因为它提供了050°C之间的受控温度范围。

Exponent 软件中有许多程序可用于巧克力测试。此外,当这些与用户生成的项目相结合时(如上图示例所示),可以看到Stable Micro Systems 质构仪的众多功能和灵活性。