Использование различных видов лецетинов для регулирования реологических свойств шоколадной массы

Расплавленная шоколадная масса представляет собой суспензию из сахара и твердых частиц какао а, в массе для молочного шоколада содержатся частицы сухого молока, с размером частиц до <40 мкм, равномерно распределенных в жидкой матрице, главным образом какао-масла. В среднем молочный шоколад содержит 12 г какао тертого, 19 г сухого цельного молока, 48,5 г сахара и, кроме того, 20 г масла какао на 100 г шоколада [1]. Эмульгаторы уже давно используется для изменения реологических свойств шоколадных масс. Из-за их особой молекулярной структуры, эти поверхностно-активные вещества снижают поверхностное натяжение между диспергированной и непрерывной фазой и, кроме того влияют ряд реологических свойств, таких как чувствительность к влажности и температуре, а также поведение при темперировании [2]. Кроме того, эмульгаторы могут влиять на некоторые свойства затвердевшего шоколада, таких как восприимчивость к жировому поседению, устойчивость к жировой миграции из начинок и окислению [3].

Соевый лецитин, который является наиболее широко применяемым эмульгатором в производстве шоколада, обычно добавляют в концентрации 3−6 г / кг к массе шоколада. Согласно [4], добавление 1−3 г/кг соевого лецитина вызывает такое же уменьшение вязкости, как примерно в 3% добавленного какао-масла, что позволяет снизить производственные затраты за счет экономии масло какао. Другие реологически активные эмульгаторы для потенциального применения в производстве шоколада, например, фосфоглицериды фракционировали из натурального соевого лецитина, аммониевых солей кислот (фосфатиды Yn), и сорбитол тристеарат (Radiamuls Sorb 2345K), также называемый синтетический лецитин, действует почти так же, как лецитин, но обладают более постоянным составом и эффективностью. RADIAMULS SORB 2345K, который получают из растительного сырья, проявляет несколько особые свойства. Добавление RADIAMULS SORB 2345K в растопленную шоколадную массу приводит к значительному уменьшению текучести, в то время как вязкость снижается незначительно. Эти эффекты позволяют проводить обработку при более низких температурах и упростить обработку шоколадных масс, особенно при низких скоростях сдвига в процессе формования, и облегчают удаление воздушных пузырьков [5]. Кроме того, становится возможным создание инновационных продуктов с очень тонким покрытием или слоями, а скань поверхности конструкций. Оптимизация толщины покрытия и содержания какао масла также означает экономию материальных затрат на производство шоколадных изделий.

Исследования проводили при использовании двух различных стандартных шоколадных масс для темного и молочного шоколада. Целью нашей работы было определить влияние разжижителей различных составов и природы, на параметры течения расплавленной массы шоколада, чтобы получить информацию об оптимальной производительности эмульгатора.

Темная шоколадная масса, содержащая 34 г общего жира и 0,1 г влаги на 100 г шоколада, а также молочная шоколадная масса с 31 г общего жира и 0,37 г влаги на 100 г шоколада, были изготовлены без эмульгатора и послужили в качестве контрольного образца при проведении экспериментов. Рецептурный состав шоколадных масс приведен в таблице 1.

Таблица 1. Состав шоколадных масс.

После взвешивания соответствующее количество расплавленного шоколада (50°C) помещали в стеклянный стакан, для добавления эмульгаторов использовали шприц, чтобы установить диапазон концентраций 0−7 г/кг. Эмульгаторы, были внесены в расплавленную шоколадную по заранее определенной процедуре смешивания, с помощью шпателя и применения непрерывного перемешивании в гомогенизаторе в течение 120 с со скоростью 1 ± 0,1 оборотов в секунду.

Реологические измерения проводились с использованием MCR 300 реометра (Physica Messtechnik GmbH, Штутгарт, Германия), работающим в режиме контролируемой скорости сдвига. Расплавленную шоколадную массу помещали в химический стакан из концентрических цилиндров, и выдерживали при постоянной температуре на уровне 40±0,1°С с циркуляцией горячей воды. После установки внутреннего цилиндра, образец оставляли для нагревания до 40 °C в течение 10 мин. После 6 мин предварительного перемешивания при скорости сдвига в 200 с -1 и 150 с -1 в темном и молочном шоколаде, соответственно, скорость сдвига была снижена до 0,1 с-1, а затем скорость сдвига поддерживали на постоянном уровне 0,1 с-1 в течение 1 мин. Напряжение сдвига было записано в виде функции скорости сдвига и времени.

Рис. 1. Кривые течения темного шоколада масс при 40 °C без эмульгатора и с добавлением 4 г/кг лецитина и 4 г/кг RADIAMULS SORB 2345K.

На рис. 1 изображена кривая течения контрольной темной шоколадной массы и темной шоколадной массы, с добавлением по 4 г/кг лецитина и 4 г/кг RADIAMULS SORB 2345K. Напряжение сдвига и, следовательно, вязкость оказались самыми высокими в шоколадной массе без эмульгатора, а различия в напряжении сдвига на определенной скорости сдвига сильно зависит от типа эмульгатора. В связи с изменением формы кривых течения, использование математических моделей, таких как модели Гершеля-Балкли и Кэссона, и расчета зависимости равновесной вязкости и предела текучести от коэффициентов уравнения не приводят к удовлетворительным результатам. Тем не менее, достоверные выводы могут быть сделаны только после обработки экспериментальных данных. Таким образом, в качестве прямой меры измерения равновесной вязкости и предела текучести, мы решили использовать отношение усредненного напряжения сдвига в последнюю минуту перемешивания к приложенной скорости сдвига, которые рассчитывались в зависимости от среднего напряжения сдвига, измеренного после применения сдвига при скорости 0,1 сек-1 в течение 1 мин. В случае масс без эмульгатора или с низким содержанием эмульгатора, предел текучести рассчитывали по точке изгиба на кривой расхода, которые обычно возникают в диапазоне скорости сдвига от 0,1 до 1 с-1.

В таблице 2 приведены пределы текучести и равновесные вязкости молочного шоколада в зависимости от типа эмульгатора.

Таблица 2 — Влияние концентрации эмульгатора на предел текучести (ф 0) и равновесной вязкости (з е) молочной шоколадной массы.

С увеличением количества лецитина, предел текучести резко снизился и показал минимум в концентрации лецитина 4 г/кг. Дальнейшее увеличение концентрации лецитина затем привело к незначительному увеличению предела текучести. В соответствии с полученными результатами влияние RADIAMULS SORB 2345K оказалось гораздо более эффективным на предел текучести, и минимальный предел текучести соответствует высокой концентрации RADIAMULS SORB 2345K. Что касается равновесной вязкости, снижение оказалось более эффективным при внесении лецитина, особенно при низких и средних количествах добавленного эмульгатора. Как показали исследования, вязкость непрерывно снижается с увеличением содержания эмульгатора.

Влияние лецитина и RADIAMULS SORB 2345K в зависимости от изменения суммы и долей эмульгаторов на реологические свойства темной шоколадной массы приведены на рис. 2 и 3. Полученные данные показывают, что добавление лецитина приводит к достаточному снижению предела текучести шоколадной массы, начиная с предела текучести в обычной массе 41,0 Па,. Наблюдалось минимальное значение предела текучести 12,0 Па при добавления к системе 4 г/кг лецитина. Увеличение количества RADIAMULS SORB 2345K обусловлено непрерывным уменьшением предела текучести вплоть до 2,28 Па при внесении 4 г/кг и, кроме того, до 0,95 Па при внесении 7 г/кг.

Рисунок 2. — Предел текучести темной шоколадной массы в зависимости от лецитина и RADIAMULS SORB 2345K.

Рисунок 3. — Эффективная вязкость темной шоколадной массы в зависимости от дозировки лецитина и RADIAMULS SORB 2345K.

В системах с внесением смеси эмульгаторв, предел текучести уменьшается экспоненциально с увеличением доли RADIAMULS SORB 2345K в смеси.

Однако этот эффект является значительным до содержания 4 г/кг RADIAMULS SORB 2345K, увеличение дозировки RADIAMULS SORB 2345K обуславливает лишь незначительные эффекты. С другой стороны, даже незначительное количество лецитина всего 1 г/кг добавленное к темной шоколадной массе с содержанием RADIAMULS SORB 2345K между 2 и 6 г/кг увеличивало эффекты снижения предела текучести. Что касается равновесной вязкости, можно отметить, что добавление лецитина и RADIAMULS SORB 2345K привело к снижению вязкости с 4,23 Па· с для базовой шоколадной массы до 2,22 Па· с, после добавления 7 г / кг лецитина и до 2,61 Па· с, после добавления 7 г/кг RADIAMULS SORB 2345K.

Несмотря на значительную степень отличия реологических свойств молочной шоколадной массы без эмульгатора, в основном вызванные различиями в общем содержании жира, подобные эффекты влияния смеси эмульгаторов на предел текучести и вязкость темных и молочных шоколадных масс не наблюдалось. На рис. 3 представлено, как изменяются предел текучести и вязкость при увеличении дозировки эмульгатора.

Рисунок 3 — Предел текучести молочного (а) и темного (б) шоколада с различным содержанием смеси эмульгаторов.

Независимо от общей концентрации эмульгатора, минимальный предел текучести был достигнут в системах с 70% RADIAMULS SORB 2345K и 30% лецитина. Равновесная вязкость для молочного шоколада с 4 г / кг эмульгатора и соотношением RADIAMULS SORB 2345K лецитин 70:30 была на 20% выше, чем в молочном шоколаде с внесением чистого лецитина в количестве 4 г/кг. Эта разница уменьшается до 10% при внесении смеси эмульгатора в количестве 6 г / кг. Независимо от концентрации эмульгатора, доля RADIAMULS SORB 2345K в смеси может быть снижена до 25% без значительного увеличения равновесной вязкости молочного шоколада. Для темной шоколадной массы, эта величина оказалась равной 50% RADIAMULS SORB 2345K.

Рисунок 4 — Равновесная вязкость молочного (а) и темного (б) шоколада.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод, что оптимальный состав смеси лецитина и RADIAMULS SORB 2345K в шоколадной массе, очевидно, зависит от условий обработки шоколадной массы и желаемых свойств готового продукта и не позволяет дать общих рекомендаций. Тем не менее, при применении смеси лецитина-RADIAMULS SORB 2345K появляются различные возможности для регулирования реологических свойств шоколадной массы, кондитерских глазурей и наполнителей на жировой основе. Текучесть кондитерской массы может быть легко адаптирована к конкретным потребностям обработки, в результате чего улучшается качество продукции и повышается экономичность производства. Независимо от типа шоколада, минимальный предел текучести может быть получен с использованием смеси эмульгаторов: лецитина с RADIAMULS SORB 2345K в соотношении 30:70, а для сведения к минимуму равновесной вязкости в расплавленной шоколадной суспензии требуется соответствующее соотношение эмульгаторов 50:50 для темного шоколада или 75:25 для молочного шоколада.

• 1 Литвинова О. В., Сасина Л. Н. Исследование потребительских свойств и качества шоколада Научные итоги года: достижения, проекты, гипотезы. 2013. № 3. С. 114−119.
• 2. Hasenhuettl, G. L., Hartel, R. W. Food emulsifiers and their applications. — New York: Chapman & Hall.-1997; Р.182−200.
• 3. Tscheuschner, D. D. Rheological and processing properties of fluid chocolate. // Rheology, — 1994 — Р 83−88.
• 4. Schantz B., Linke L. Bestes Fliessverhalten. Uber die Wirkungsweise verschiedener Emulgatortypen in Schokolade//Lebensmitteltechnik.-2002.-Jg. 34, N 5.-S. 42−44
• 5. Черных И. А., Красина И. Б., Калманович С. А., Красин П. С Регулирование реологических свойств шоколадных полуфабрикатов // Фундаментальные исследования. — 2015.-№ 2−17. — С. 3738−3742.