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融化巧克力的粘度表征

東南科儀 2022-09-26 | 閱讀：1548

巧克力是一種營(yíng)養(yǎng)成分比較全面和熱值比較高的食品。巧克力含有多種維生素和礦物質(zhì)，尤其是較為豐富的黃酮類物質(zhì)和一定量的生物堿,、可可堿和咖啡堿等,，它們具有擴(kuò)張血管,，促進(jìn)血液循環(huán),，緩解情緒低落，提升精神等功能,。浪漫情人節(jié)里,，粘稠絲滑的巧克力更是表達(dá)愛情的不二之選。

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加工中的巧克力

從生產(chǎn)加工來(lái)說,，巧克力是指以可可制品（可可脂,、可可塊或可可液塊、可可油餅,、可可粉）為主要原料,，添加或不添加非可可植物脂肪、食糖,、乳制品,、食品添加劑及食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，經(jīng)特定工藝制成的在常溫下保持固體或半固體狀態(tài)的食品,。巧克力制品是由巧克力與其他食品按一定比例,，經(jīng)特定工藝制成的在常溫下保持固體或半固體狀態(tài)的食品。

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從分散體系而言,，巧克力是一種以脂肪為分散介質(zhì),，糖、可可,、入固體及少量的水和空氣為分散相的復(fù)雜的多相分散體系,。融化巧克力的流變學(xué)特性及其測(cè)量在巧克力生產(chǎn)加工，尤其是巧克力的精練,、澆模,、涂衣、輸送等工藝過程中,，具有重要的意義和作用,。在生產(chǎn)加工過程中，如果原料的粘度過大,，會(huì)導(dǎo)致攪拌困難,，輸送管道阻力增加，泵的負(fù)荷增大，物料填充成型性能變差,，涂衣成型過程中涂層偏厚或涂布量難以控制,，供給原料的噴嘴堵塞等弊端；粘度過低,，會(huì)導(dǎo)致涂布成型過程中涂布量不足,，芯體部分外露，增加可可脂的耗用比例,，同時(shí)也不利于物料的存儲(chǔ)與運(yùn)輸。

巧克力的表觀粘度

巧克力的表觀粘度與原料的種類和配比有關(guān),，引起液態(tài)巧克力表觀粘度變化的因素包括：油脂含量,、固體粒子的粒度、原料水分含量,、乳化劑用量和種類,、油脂的結(jié)晶化等。所以,，在巧克力的加工工藝中,，必須對(duì)巧克力漿料的表觀粘度以及流變特性進(jìn)行表征測(cè)定，進(jìn)而控制產(chǎn)品質(zhì)量,，鑒別產(chǎn)品優(yōu)劣,，并為工藝和配方改進(jìn)提供依據(jù)。建議常規(guī)配置如下：DVNext流變儀/DV2T粘度計(jì) + SSA小量樣品適配器,。

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本文使用HADV2T粘度計(jì)配套SSA小量樣品適配器（如圖1所示）測(cè)量?jī)煞N巧克力的表觀粘度,，進(jìn)而分析其獨(dú)特的流變學(xué)特性。

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圖1 SSA+TC系列水浴循環(huán)系統(tǒng)

TC系列水浴循環(huán)系統(tǒng)用于控制樣品溫度（測(cè)試溫度為40℃）,，Rheocalc T軟件連接主機(jī),，進(jìn)行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制流變曲線,，并針對(duì)其粘度變化特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型擬合,。將樣品在50℃下融化，然后再轉(zhuǎn)移一定量的樣品至小量樣品適配器的樣品杯中,，待樣品溫度降至40℃并穩(wěn)定后以剪切率掃描的方法開始進(jìn)行粘度測(cè)量,。測(cè)試數(shù)據(jù)如圖2。

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根據(jù)圖2的測(cè)試結(jié)果可知：在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由5 rpm（剪切率為1.7 1/S）增加至100 rpm（剪切率為34 1/S）時(shí),，樣品1的粘度由15400 cP降低至6500 cP,，樣品2的粘度由11000 cP降低至4310 cP。這兩個(gè)樣品的粘度都具有剪切變稀的特性,，屬于典型的非牛頓流體,。

Casson方程

大量研究和實(shí)踐表明，融化的巧克力漿料的流動(dòng)規(guī)律符合Casson方程,。在巧克力的粘度測(cè)量中,，通常使用Casson 模型描述其流動(dòng)行為,，確定塑性粘度和屈服應(yīng)力。

通過粘度測(cè)量數(shù)據(jù),，繪制兩種巧克力的流動(dòng)曲線圖,，并計(jì)算其塑性粘度，屈服應(yīng)力以及線性擬合相關(guān)系數(shù),，分析結(jié)果如下所示：

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兩種巧克力樣品的流動(dòng)規(guī)律均符合Casson方程,，線性擬合相關(guān)系數(shù)均大于95%。屈服應(yīng)力分別為4.37 Pa,，3.73 Pa,；塑性粘度分別為4679 cP，2966 cP,。屈服應(yīng)力是決定巧克力制品儲(chǔ)存和涂抹性能的重要流變學(xué)參數(shù),，塑性粘度則反映了巧克力漿料的流動(dòng)性能。而這,，恰恰是巧克力粘度表征的意義所在,。