Емульгатори в складі шоколадної та кондитерської глазурі.

Загальноприйнята назва високоякісного природного емульгатора і поверхнево-активної речовини (ПАР) - лецитин. Його промислове застосування почалося майже 50 років тому, і за цей час лецитин зробив істотний вплив на розвиток харчової промисловості, особливо на виробництво шоколаду. Лецитин присутній у всіх тваринних і рослинних тканинах (найбільше в яєчному жовтку - 8-10%). У вершковому маслі лецитину 0,5-1,2%, а при його виробництві з соєвого масла, яке є в даний час головним і найдешевшим джерелом рослинного лецитину, вихід лецитину становить 2,5%.
Лецитин рослинного походження в сучасному промисловому вигляді являє собою цінну харчову добавку. Його використовують як при виготовленні харчових продуктів (шоколаду, маргарину, рослинних жирів, швидкорозчинних порошків для приготування напоїв, випечних виробів), так і при виробництві фарб, гуми, пластиків і косметики.
Обсяги застосування цього емульгатора багаторазово зросли після розробки технології добування лецитину з соєвого масла - його виробництво з цього джерела виявилося більш ніж в 100 раз дешевше отримання лецитину з яєчного жовтка.
Завдяки своїй молекулярній структурі промисловий лецитин має липофильними і гідрофільними властивостями, що зумовлює його видатні якості як емульгатора і змочувального агента.
Види рослинного лецитину Соєвий лецитин
Соєвий лецитин отримують з бобів сої шляхом вилуговування розчинником на установках безперервної дії. Розчин випарюють і лецитин осаджують від неочищеної олії за допомогою пари і води. Осад центрифугують, а залишкову вологу видаляють вакуумної сушінням. В результаті застосування такої технології виходить продукт світло-коричневого кольору, що містить близько 65% фосфатидів, нерозчинних в ацетоні, і осад (головним чином з соєвого масла). Шляхом вибору відповідного розчинника і способу дегумування можна підвищити якість і зменшити гіркоту сої, проте найбільший ступінь очищення дає обробка ацетоном. Ацетон видаляє осадове соєве масло, а також інші небажані аромати і стерини, але фосфатиди залишаються в нерозчинному вигляді і піддаються повторному розчиненню в какао-маслі або іншому рослинному маслі.
У деяких випадках вироби повинні бути світлого кольору, і тоді використовують відбілюючі речовини - перекису водню і бензоїлу. Все більше застосування знаходять знежирені фосфатиди (особливо в якості харчової добавки), але в них повинно міститися 2-3% жиру, так як при повному знежирюванні вони швидко псуються, окислюються і стають нерозчинними.
Хоча на ринку є очищені і знебарвлені форми лецитину, більшість промислових видів лецитину включають «носій» (соєве масло). Спочатку цей носій був пластичним, але в даний час він присутній в рідкій формі, яка краще розчинна і піддається механічній перемішування.
Зразковий склад промислового лецитину:
Соєва олія,%35
Хімічний лецитин,% (фосфатидилхолін)18
Цефалін,% (фосфатидил етаноламін)15
İnozitfosfatidı%11
Інші фосфоліпіди і полярні ліпіди,%9
Вуглеводи (стерин глюкозид),%12
Інозит, мг / г14
Холін, мг / г23
Токоферол, мг / г1,3
Біотин мкг / сут0,42
Фолієва кислота, мкг / г0,60
Тіамін мкг / сут0,115
Рибофлавін мкг / сут0,33
Пантотенова кислота, мкг / г5,59
Піридоксин мкг / сут0,29
Ніацин мкг / сут0,12

Основні аналітичні дані (за методом АТ З Б) [6]:

ацетон нерозчинний62-65%
йодне число95
число омилення196
фосфор2%
Питома маса (при 25 ° С)1,0305
pH6,6
зміст вологиШахи 1%
Кислотне числоШахи 30
Бензол, нерозчиннийTAH 0,3
перекисне числоTAH 5
свинецьШаховий 10 частин на мільйон[*]
миш'якTAH 3 RRT
ЗалізоTAH 40 RRT
Інші металиTAH 15 RRT
ЩО5,000 максимум
Сальмонелла /25 гнемає
Дріжджі, плісняви ​​/ гнемає
Entyerobaktyerii /немає
Хімічна структура основного фосфатидного з'єднання (фосфатидилхоліну) виглядає наступним чином:
5.0.1
Шляхом застосування сучасних методів аналізу встановлено, що дане зміст цього з'єднання в складі екстрагованого «натурального» лецитину істотно варіює. Це стосується головним чином зв'язків жирних кислот R і R1 які можуть пов'язувати будь-які вищі жирні кислоти - пальмітинову, стеаринову, олеїнову, лінолеву або линоленовую.
Промисловий соєвий лецитин розчинний у вуглеводнях, жирних кислотах, а також в гарячих тварин і рослинних жирах. Він не розчинний в полярних розчинниках (наприклад в ацетоні) або воді, проте вода в невеликих кількостях диспергується в лецитині і при подальшому додаванні води виходить емульсія. Це властивість корисно при необхідності диспергировать в жирі деякий розчинна у воді речовина (наприклад барвник).
Відокремлені від соєвого масла фосфатиди менш стабільні і в відсутності токоферолу швидко руйнуються. Встановлено, що при наявності соєвого масла власне лецитин зберігається протягом тривалого часу, але в злегка ароматизованих продуктах (наприклад в молочному шоколаді) після деякого їх зберігання виявляється зміна смако-ароматичних характеристик. Така зміна розглянуто в роботі [6], де автор відокремив від соєвого масла 2-пентілфуран, який, як стверджується, і викликає небажаний сторонній запах.
Інші лецитини рослинного походження
Рослинні лецитини в промисловому масштабі виробляють з арахісового, бавовняного і кукурудзяного масел. Їх основні властивості приведені в табл. 4.1.
Таблиця 4.1. Властивості рослинних лецитинов
бавовняна оліяАрахісове масло
зміст нерастворимо5472
го ацетону,%
Зміст фосфору,%1,92,4
Зміст вологи,%1,01,0
Зовнішній виглядТемно-коричневийСвітло коричневий
консистенціяв'язка рідинапластичне тверде
речовина
Колір, запахСильний, іноді неприємнийДуже легкий запах,
ний запах і смаккислуватий смак
Подібні лецитини відрізняються великою різноманітністю і у них зазвичай знижена здатність до зниження в'язкості. До сих пір їх виробництво не задовольняло потреби шоколадної індустрії. Лецитин ж з арахісового масла (при наявності) не дає змін смако-ароматичних властивостей, характерних для соєвого лецитину, що дозволяє його використовувати для виробництва ніжного молочного шоколаду.
Проводять і два інших виду натуральних лецитинов. У США виробляють високоякісний лецитин з сафлорового масла, але він поступається за попитом соєвого лецитину. У роки другої світової війни в Німеччині через дефіцит тропічних масел виробляли лецитин з ріпакової олії, але з тих пір він так і не став продуктом масового попиту. Детальніше про це див. [І].
Синтетичні фосфоліпіди і модифіковані лецитини рослинного походження
Хімічний лецитин - це фосфатидилхолин, головний компонент рослинного (соєвого) лецитину.
В даний час виробляють різні синтетичні фосфоліпіди. Один з них, розроблений компанією Кедбері (СасІЬігу) і названий «ГА», ис
товують досить широко. У молочному шоколаді він не викликає зміни смаку і має кращу в порівнянні з соєвим лецитином здатністю до зниження в'язкості.
YN отримують з ріпакової олії шляхом успішних реакцій, а саме:
  • гліцероліза в газовому середовищі азоту;
  • фосфорилювання Гліцерол пентоксиду фосфору;
  • нейтралізації аміаком, фільтрації і перемішування з певною кількістю какао-масла.
В результаті отримують речовину з наступним складом:
  • тріфосфатідная кислота (з вмістом Р 1,7%);
  • біфосфатідная кислота (з вмістом Р 2,49%);
  • бифосфатид-монофосфатидная кислота (с содержанием Р 3,28%);
  • біфосфатід-лізофосфатідная кислота (з вмістом Р 3,77%) або її еквівалент з вмістом циклічних форм в співвідношенні 1: 2;
  • монофосфатидная кислота (с содержанием Р 4,62%);
Triglitseridи (neaktivnиe)40%
Нейтральні фосфоліпіди - пункт а) вище15%
Змішана фосфатидними кислота - пункти Ь) -F) вище у вигляді
NH солей440%
NH4 - в основному солі фосфорної кислоти (з деяким привідсутністю органічних речовин)5%
  • лізофосфатідная кислота (з вмістом Р 7,35%) або її еквівалент з вмістом циклічних форм в співвідношенні 1: 2.
Присутність полімерних органічних сполук не виявлено.
Перевірка YN на токсичність
У міру вдосконалення продукту Британська асоціація з дослідження промислових біологічних препаратів (BIBRA) провела перевірки токсичності YN [7, 8].
У Великобританії використання YNразрешено з 1962 р згідно з Інструкцією № 720 по використанню емульгаторів і стабілізаторів. Пізніше Директивою ЄЕС № 422 від 30 червня 1980 р (80 / 608 / ЕЕС) було схвалено використання цього препарату в продуктах на основі какао і шоколаду. В даний час (за станом на 1999 р) використання YN офіційно дозволено в Великобританії, ФРН, Ірландії, Ісландії, Нідерландах, Швейцарії, Австралії, Канаді, Новій Зеландії, Гані, Кенії та Нігерії.
YN поставляється і іншими фірмами, що спеціалізуються на випуску лецитину [14].
Фракціоновані і модифіковані лецитини рослинного походження
Подібні лецитини знаходять застосування в приготуванні емульсій типу «вода в маслі» і «масло у воді», а також в покритті порошків, коли для приготування шоколадних напоїв і какао-порошків потрібне швидке змочування.
Модифіковані лецитини з поліпшеними гідрофільними властивостями використовують в хлібопеченні. Фракціонування лецитину проводять шляхом екстрагування природного лецитину спиртом. Розчинна в спирті фракція диспергується у воді і швидко утворює емульсію типу «масло у воді», а нерозчинна фракція утворює емульсію типу «вода в маслі».
Склад і властивості типових подібних лецитинов представлені в табл. 4.2 [6].
Таблиця 4.2. Типові модифіковані лецитини
речовинаОчищений від масла натуральний лецитин,%Фосфатидилхолін + концентрат цефалі- на (розчинний в спирті),%Інозітфосфатіди + концентрат цефалі- на (нерозчинний в спирті),%
хімічний лецитин26,85510
хімічний цефалін22,42530
І нозітфосфаті ди16,4740
соєва олія3,144
Інші31,3916
До цих концентратів в залежності від їх призначення додають «носії» - прикладами харчових застосувань можуть служити какао або інше рослинне масло, а також пропіленгліколь. Гідроксильованого лецитини одержують шляхом обробки перекисом водню, молочної та оцтової кислотою, що підвищує гідрофільні властивості. У поєднанні з моно- і дигліцериди в складі кондитерських і хлібобулочних виробів вони покращують текстуру виробів і полегшують їх обробку.
Застосування лецитину рослинного походження та інших фосфоліпідів в шоколаді
Шоколад являє собою дисперсію дрібних твердих частинок в жировій фазі. У разі темного шоколаду ці тверді частинки складаються з цукру і перемеленого какао-продукту. У молочному шоколаді присутні частки сухої речовини молока та молочний жир, який включений також в жирову фазу.
На перших стадіях виробництва шоколаду жир знаходиться повністю в рідкому стані, але на наступних стадіях шоколад, який використовується для формування і глазурування, присутній в відтемперованого формі. Ця тверда фаза включає також деяку кількість кристалів жиру (зазвичай какао-масла), що впливають на плинність шоколаду, а також частки цукру, какао-порошку і молока.
в'язкість
Через вміст твердих речовин шоколад поводиться не як справжня рідина, проявляючи властивості нениотоновской рідини. Тому в'язкість рідкого шоколаду набагато вище в'язкості рідких жирів (70 і 0,4 пз відповідно). Плинність шоколаду багато в чому залежить від швидкості, з якою тверді частинки в рідкій фазі можуть переміщатися відносно один одного. Очевидно, що додавання ПАР надає на плинність великий ефект, що і відбувається при додаванні лецитину. Шоколад в'язкістю, придатної для формування і глазурування, можна отримати з істотно меншим вмістом какао-масла, якщо включити в його склад лецитин. Так як какао-масло досить дорого, економічна вигода від використання лецитину очевидна.
Ефект від додавання лецитину в жировій компонент призначеного для глазурування темного шоколаду показаний на рис. 4.1. Лецитин зменшує вміст какао-масла на 5%, що дає близько 13% загального вмісту жирів.
Вплив вмісту вологи на в'язкість шоколаду. Зазвичай шоколад містить 0,5-1,5% вологи. У разі подальшого додавання невеликої кількості «вільної» вологи в'язкість суміші значно зросте. Якщо те ж саме кількість води включити просто до складу рідкого жиру, аналогічного зміни в'язкості не відбудеться, але при додаванні її в суміші з дрібними частинками цукру і жиру вона надасть на в'язкість той же ефект, що і в шоколаді.
4.1 Мал. 4.1. Вплив лецитину на вміст жиру в темному шоколаді для глазурування
Додавання лецитину в шоколад або в суміш жиру і цукру дає помітне зниження в'язкості (див. Рис. 4.2). Вплив його на суміш какао-продуктів і жиру набагато менше.
Лецитин проявляє як гідрофільні, так і ліпофільні властивості. Незважаючи на те що дія лецитину в шоколаді до кінця не вивчено, в роботі [10] наводяться такі міркування.
Волога на поверхні частинок цукру збільшує тертя між ними, що викликає збільшення опору при переміщенні цих частинок і позначається на підвищенні в'язкості.
При додаванні лецитину гідрофільні групи молекул міцно приєднуються до молекул води на поверхні частинок цукру, через що тертя зменшується, рухливість частинок зростає і в'язкість знижується.
4.2 Мал. 4.2. Вплив лецитину на в'язкість (віскозиметр Redwood)
Підтвердження цієї теорії дали експерименти, які виявили, що деяка частка лецитину міцно зв'язується з частками шоколаду, наприклад:
  1. якщо шоколад, до якого було додано певну кількість лецитину, екстрагується теплим розчинником на основі продуктів перегонки нафти, в екстрагувати жирі присутні не весь лецитин навіть при проведенні повторного екстрагування; екстрагуванням можна теоретично отримати близько 70% лецитину;
  2. готують суміш дрібних частинок цукру, какао-масла і лецитину і визначають її в'язкість; потім суміш екстрагують, використовуючи петролейний ефір, поки цукор не знежирити; далі цей цукор знову змішується з тією ж кількістю свіжого какао-масла; в'язкість суміші буде близька до в'язкості початкової суміші, і це свідчить про те, що активність лецитину підтримується на частинках цукру на тому ж рівні.
Ці експерименти показують, що для зниження в'язкості шоколаду ефективно лише збільшення загальної частки лецитину, але це не зовсім так, що доводиться вищенаведеними графіками (рис. 4.1 і 4.2), коли стійке зниження в'язкості було досягнуто шляхом додавання лецитину в кількості близько 0,5%. Деяку роль у зменшенні в'язкості грають, очевидно, молекули лецитину, що не прикріплені до твердих частинок, але механізм їх дії до кінця не вивчений.
Інші впливу додавання лецитину на фізичні властивості
Крім помітного зниження в'язкості шоколаду при додаванні лецитину можна знайти й інші зміни фізичних властивостей.
Роль температури. При нагріванні шоколаду без лецитину вище певних температур спостерігається помітне збільшення в'язкості. Для темного шоколаду ця критична температура становить близько 90 ° С (в процесі обробки шоколаду вона досягається дуже рідко), але для молочного шоколаду істотне збільшення в'язкості спостерігається вже близько 60 ° С. Хоча обробку шоколаду здійснюють переважно при температурах нижче 52 ° С, для розвитку смакоароматичних властивостей конширування іноді проводять при 60 ° С. Додавання лецитину дозволяє підвищувати температуру без зміни в'язкості (для молочного шоколаду можна використовувати температури до 80 ° С).
Разом з тим через різних властивостей сухого молока (особливо сухого цільного молока, СНМ) при високих температурах конширування в шоколаді може відбуватися грануляція. Її ймовірність знижується, якщо використовувати знежирене сухе молоко (див. «Виробництво шоколаду»).
темперування. Темперування необхідно для формування в рідкому шоколаді стабільних кристалів какао-масла. Належним чином темперований шоколад при нормальних умовах зберігання не схильний до знебарвлення або утворення нальоту. Додавання лецитину змінює умови темперирования і спостерігається переохолодження до дещо нижчих температур.
Через такого зміни моделі кристалізації неодноразово заявлялося, що лецитин перешкоджає появі нальоту, а також впливає на блиск і оброблюваність темперованого шоколаду. До сих пір достатніх підтверджень подібного впливу немає, тому дуже важливо виявити відмінності в умовах темперирования і відповідним чином відрегулювати технологію.
Якщо помилково або з якоїсь іншої причини вміст лецитину перевищить нормальний рівень в 0,5%, відбудеться помітна зміна умов темперирования. Зазвичай температура «схоплювання» шоколаду становить 27-29 ° С, але при додаванні більш 1% лецитину ця температура може знизитися до 21 ° С. Іноді ця проблема виникає в автоматизованих системах диспергирования лецитину.
Здатність YN до зниження в'язкості (в порівнянні з соєвим лецитином).
Здатність YN знижувати в'язкість спостерігається при його додаванні до 0,8% і більше. Ще більший ефект надає його додавання в шоколад в меншій пропорції (0,1-0,5%). При використанні близько 0,5% соєвого лецитину в'язкість знижується, а його додавання понад цю кількість призводить до її підвищення.
Було проведено ряд дослідів з молочним шоколадом, причому для визначення в'язкості використовувався вискозиметр Брукфілда (Brookfield) при різних швидкостях зсуву. Було встановлено, що в'язкість шоколаду змінюється в залежності від швидкості зсуву.
Графіки, що показують зниження в'язкості в залежності від кількості доданих YN і соєвого лецитину при різних швидкостях зсуву, наведені на рис. 4.3.
Використовувався молочний шоколад із загальним вмістом жиру 34,0%, в який додавали 0,1-0,5% лецитину. Какао-масло додавали в усі види шоколаду з вмістом лецитину нижче 0,5%. Таким чином, загальна кількість жиру (включаючи лецитин) у всіх дослідних зразках склало 34,5%.
Визначення в'язкості проводилося при температурі 40 ° С, при якій жир не утворював гранул.
Як видно з вищенаведених графіків, здатність до зниження в'язкості у YN в порівнянні з соєвим лецитином становить 5 / 3.
Ухил кривих для соєвого лецитину стає помітно більш плоским в порівнянні з YN на рівні додавання 0,5%, а наступний приклад кривих (рис. 4.4) ілюструє вплив на в'язкість при додаванні YN в кількості до 0,9% (сущест-
4.3
венное зниження в'язкості спостерігається в інтервалі 0,5-0,9%). В ході експериментів був використаний жирний молочний шоколад із загальним вмістом жиру 32,5%.
Ми використовуємо різні терміни, пов'язані з в'язкістю, - зокрема, «швидкість зсуву», «динамічний опір зсуву», «ньютонівські» і «неньютонівські рідини». Нижче ми будемо застосовувати їх у зв'язку з визначенням в'язкості глазурі, виготовленої на основі шоколаду і рослинних жирів.
Інші ПАР
Крім YN розроблені і інші фосфатиди і складні гліцериди, що застосовуються у виробництві шоколаду та інших харчових продуктів.
У приготуванні шоколадної глазурі не так давно широко застосовувалися з'єднання Chovis, розроблені фірмою Emulsol Company of America, але в порівнянні з лецитином вони виявилися занадто дорогими. Вони офіційно дозволені до при-
4.4
трансформаційних змін в харчових продуктах в США [19] і мають багато спільного з YN. Якщо YNсостоіт з аміачних солей фосфатидних кислот, то з'єднання Chovis - це натрієві солі: 1,2-диглицерид фосфату одновалентного натрію і 1-моногліцерід- 3-натрийфосфат.
Для використання в маргарині був запропонований американський Emargol, що представляє собою 1-моностеарін-3 сульфоацетат натрію.
Кілька фосфатних моноглицеридов виробляються фірмою Witco Chemical Со. під комерційною назвою Emcol, однак про їх застосування у виробництві шоколаду даних немає.
На експериментальній основі до складу шоколаду включали ефіри сахарози [15]. Стеарати сорбіту (Span 60, Tween 60) в шоколадній глазурі виявилися неефективними, проте в складі глазурі на основі рослинних жирів вони виявилися корисні.
Полігліцерілріцінолеат, частковий полігліцеріловий складний ефір перетіріфіцірованних жирних кислот касторової олії, підсилює дію лецитину і виявився дуже ефективним при коригуванні динамічного опору зрушенню високов'язких шоколаду.
Ці дані наводяться в [1], що підтверджується таблицями 4.3 і 4.4.
Таблиця 4.3. Темний шоколад
При додаванні лецитину,%
Пластична в'язкість (пз)
Динамічний опір зсуву (дин / см2)
При додаванні PGPR,%
Пластична в'язкість (пз)
Динамічний опір зсуву (дин / см2)
0,3
18,5 155
0,1
12,5
151
0,7
17,1 221
0,2
14,8
82
1,3
12,4 285
0,5
14,9
13
Таблиця 4.4. Молочний шоколад з вмістом 0,5% лецитину
при додаванні PGPR,%
Пластична
в'язкість (пз)
Динамічний опір зсуву
(Дин / см)
0
15,3
72
0,1
15,2
64
0,2
15,6
56
0,3
17,4
30
0,4
16,4
26
Реологія, в'язкість, визначення, вимір в'язкості
Терміни «реологія» і «в'язкість» в харчовій промисловості найчастіше вживають для опису властивості плинності різних продуктів.
«Реологія» - це «наука про деформації і плинності речовини», а поняття «в'язкість» пов'язане з внутрішнім тертям текучих середовищ.
Щоб викликати і зберегти протягом речовини, потрібна енергія. Математичне подання в'язкості досить складно, і ми його стосуватися не будемо (докладніше див. Літературу в кінці глави).
Проте базові уявлення про деякі поняття, пов'язаних з вимірюванням в'язкості, необхідні - особливо якщо мова йде про текучих властивості шоколаду.
Існує два основних типи рідин - ньютонівські і не ньютонівські. В'язкість ньютонівських рідин не залежить від швидкості зсуву (змішування), але вона змінюється зі зміною температури. До ньютоновским рідин відносяться вода, спирт, маловязкие рослинні масла і гліцерин. Рідини більш складні, а саме шоколад або фарби (включаючи друкарські), називають «Не ньютоновскими». На їх в'язкість впливає присутність в суспензії твердих частинок, а також температура.
Перебіг цих рідин починається при досягненні певної межі плинності (див. Нижче), після чого їх в'язкість знижується, а швидкість зсуву зростає.
Вищезазначені властивості плинності були вивчені в [3] на прикладі друкарської фарби, а стосовно шоколаду ці результати згодом були підтверджені в [18].
Незабаром з'ясувалося, що значення, отримані в [3], більш близькі до параметрів плинності шоколаду, ніж дані, отримані з використанням одношвидкісного ротаційного віскозиметра (наприклад McMichael) або діафрагмового віскозиметра {Redwood). Величини Кассона (Casson) [3] в даний час визначають наступним чином:
Пластична в'язкість - це сила, необхідна для підтримки постійного течії деякої плинної маси.
Динамічний опір зсуву {межа плинності) - це сила, необхідна для ініціації течії деякої плинної маси.
Значення цих величин ще більше зросла з появою лецитину і використанням високов'язких (менш текучих) видів шоколаду. Високов'язкий молочний шоколад особливо схильний до коливань через вміст в ньому білків молока.
Практичне значення зазначених величин можна проілюструвати наступним чином.
Низьке динамічний опір зрушенню полегшує процес формування. Формувальну шоколадну масу часто готують за рецептурою, яка відрізняється низьким вмістом жиру, а отже, має підвищену в'язкістю і стійкістю до плинності, в зв'язку з чим для її витікання в форми потрібна значна енергія. Встановлено, що динамічний опір зсуву можна зменшити за допомогою синергічних емульгаторів (наприклад полігліцеріново- го полірицинолеат).
При глазурування шоколадом для запобігання руйнування прикрас і щоб уникнути стікання шоколаду від центру, що призводить до утворення патьоків на крайках, необхідно досить високий динамічний опір зсуву.
Застосування одношвидкісних ротаційних або діафрагмових віскозиметрів показує, що можна отримати два шоколаду з ідентичними величинами в'язкості, але через різного динамічного опору зрушенню по-різному впливають на продуктивність обладнання. Колись це було причиною частих суперечок між виробничим персоналом і службами контролю.
Viskozimetrи
Існують різні віскозиметри. Деякі з них прості, недорогі і дозволяють визначати в'язкість тільки досвідченим шляхом, тоді як інші більш складні і дозволяють отримати точні і повні дані про текучих властивості ньютонівських і не ньютонівських рідин.
прості віскозиметри
У колишні часи шоколад виготовляли більш текучим, однак зі зростанням цін на какао-масло плинність шоколаду все зменшувалася, а в'язкість росла.
Плинність рідкого шоколаду можна вимірювати за допомогою простих віскозиметрів для виміру в'язкості мастил (типу віскозиметрів Редвуд). Багато фірм конструювали власні прилади й встановлювали свої виробничі стандарти. Подібні пристрої досить дешеві і як і раніше використовуються на невеликих підприємствах, що працюють з текучими інгредієнтами або глазур'ю для морозива.
Вискозиметр Редвуд (рис. 4.5) складається з циліндричної камери з сорочкою і маленької трубкою біля основи. Ця трубка має задані довжину і діаметр.
Сорочку заповнюють водою (38 ° С), температура якої зазвичай регулюється термостатом. Охолоджений з 49 ° С до цієї температури шоколад заливають до певного розподілу камери, а в отвір знизу вводиться стрижень з кулькою на кінці. Коли кулька вивільняється, шоколад перетікає в невеликий ківш, і час наповнення ковша фіксують. Зазвичай цей процес триває 25-60 з залежно від розмірів регульованого отвори.
Цей емпіричний інструмент цілком підходить для роботи з тонкою глазур'ю. В'язкість складовою глазурі вимірюється при температурі 49 ° С. Пристрій для вимірювання в'язкості більш густих покриттів засноване на принципі падаючої кульки, тільки замість кульки використовують градуйований конус. Як і в попередньому випадку, шоколад доводять до потрібної температури. Конус закріплюють над шоколадною масою на певній висоті, потім відпускають і по розподілам на його поверхні вимірюють глибину занурення (рис. 4.6).
4.5 Мал. 4.5. вискозиметр Редвуд
4.6 Мал. 4.6. Вискозиметр з падаючим конусом
Цей теж емпіричний інструмент є корисним засобом вимірювання в'язкості глазурі.
Для роботи ж з сучасним високопродуктивним обладнанням і при постійному використанні високов'язкого шоколаду з низьким вмістом какао-масла потрібні більш точні інструменти.
ротаційні віскозиметри
У шоколадній промисловості застосовують ротаційні одношвидкісні віскозиметри Мак-Майкла (MacMichael) і багатошвидкісні віскозиметри Брукфілда і Хааке {Brookfield, Haake).
Вискозиметр Мак-Майкла (рис. 4.7). Цей ротаційний віскозиметр схвалений Американською асоціацією технологів кондитерської промисловості і прийнятий Національною асоціацією кондитерів США. Принцип його дії полягає в наступному. Металевий циліндр підвішений на скрученої дроті і занурений в чашку з тестованим шоколадом. Шоколад при заданій температурі заливають в чашку до відповідного розподілу циліндра і чашку обертають із заданою швидкістю. вигин4.7дроту, викликаний рухом обертового шоколаду, вимірюють за шкалою, прикріпленою до дроту. Для отримання точних результатів прилад слід зберігати в шафі з регульованою температурою.
Застосовуються наступні температури і параметри:
шоколад
Чашка - внутрішній діаметр 6,9 см, обертання зі швидкістю 15 об / хв.
Циліндр - діаметр 2,0 см, глибина занурення 3 см.
Скручена дріт - № 26.
Температура шоколаду - 38 ° С (охолоджений з температури 50 ° С).
складова глазур
Те ж, що і для шоколаду, але температура 43,6 ° С (охолоджена з 52 ° С).
Глазур для морозива
Температура - 38 ° С.
Замість циліндра - диск діаметром 5,7 см, глибина занурення 4 см.
У віскозиметра Мак-Майкла слід регулярно перевіряти швидкість обертання і скрученность дроту щодо еталона.
Недоліком цього віскозиметра є неможливість отримання повної інформації про текучих властивості різних видів шоколаду. Крім того, що даний прилад є одношвидкісним, він не дозволяє точно встановити відстань між чашкою і циліндром.
Відношення діаметра циліндра і чашки настільки мало, що зрушення шоколаду здійснюється нерівномірно по всьому зазору. Дані віскозиметрів Мак-Майкла і Брукфілда порівнювалися в [17], де було виявлено, що при заданій швидкості обертання на вискозиметре Брукфілда (20 об / хв) дані, отримані на ньому, відповідають даним віскозиметра Мак-Майкла з постійним коефіцієнтом 3,40.
Віскозиметри Брукфілда / Хааке. За допомогою подібних віскозиметрів можна точно визначати такі параметри, як пластична в'язкість і динамічний опір зсуву. Принцип їх дії графічно представлений на рис. 4.8 і описаний в [17]. Розробки компанії і методи їх використання детально викладені в фірмовому матеріалі [9].
Вимірювання здійснюється наступним чином.
Пробу шоколадної маси піддають ретельному плавлення і перемішування при температурі 50 ° С, уникаючи попадання повітря. Потім її охолоджують до температури близько 43 ° С і переносять в чашку віскозиметра.
Температура зовнішнього циліндра підтримується водяною сорочкою і термостатом на рівні 40 ° С ± 0,10.
Внутрішній циліндр приводиться в рух, коли температура шоколаду стабілізується на рівні 40 ° С.
Дані про в'язкості знімаються спочатку при зростанні
4.8 Мал. 4.8. Принцип дії віскозиметрів Брукфілда / Хааке
(Від 1 до 50 об / хв) швидкостей зсуву, а потім при їх зниженні. Розрахунок роблять за середнім значенням.
Проба шоколадної маси вливається в кільцевої зазор між циліндрами. Момент, що обертає вимірюють при обертанні центрального циліндра з певною швидкістю.
Відповідно до поглядів Кассона, для вимірювання пластичної в'язкості і динамічного опору зсуву слід відкласти на графіку квадратний корінь швидкості зсуву (об / хв) щодо квадратного кореня дотичного напруження (за даними віскозиметра). В результаті вийде пряма, зображена на рис. 4.9. Складних обчислень на виробництві можна уникнути, застосувавши комп'ютерну систему фірми Річардсон (Richardson) (штат Каліфорнія).
Отримавши кількісні дані, як же їх використовувати у вивченні різних властивостей продукту?
На текучі властивості шоколаду впливають вміст вологи і какао-масла, жиру, розмір часток, робоча температура і тип інгредієнтів. Отримані в ході вимірювань цифри дозволяють скласти робочу технологічну таблицю і таблицю рецептури (рис. 4.10). Навпаки кожної групи показників слід відзначати будь-які зміни інгредієнтів, рецептури, технологічних параметрів, а також результати спостережень.
4.9 Мал. 4.9. Визначення пластичної в'язкості і динамічного опору зрушенню
ДатаТип

шоколад

Пластична в'язкістьДинамічний опір зсувуВміст жиру (какао-масла)зміст вологиРозмір

частинок

Примі

Ханья

Мобілометр Гарднера
Цей прилад спочатку був рекомендований в 1932 р Американської асоціації видавців газет для вимірювання консистенції друкарської фарби. Можливість його застосування у виробництві шоколаду вивчалася в [12], і він виявився надійним і недорогим засобом визначення пластичної в'язкості і динамічного опору зрушенню.
Прилад складається з вертикально встановленого на рівній основі і вертикальній стійці циліндра, через який під заданим навантаженням на задану відстань вниз і за певний час переміщається встановлений на кронштейні плунжер. Під дією тяжкості плунжера рідина витісняється вгору через чотири отвори в диску плунжера.
Плунжер являє собою поршневий шток, нижній гвинтовий кінець якого прикріплений до диска (з 51 або 4 отворами, або суцільному), тоді як верхній порожній кінець підтримує піддон, який можна навантажити додатково. Маса всього плунжера становить 100 г, включаючи диск, поршневий шток і піддон без навантаження.
Шоколад для вимірювань доводять до температури 40 ° С, трубку наповнюють на 1 см від верху. Поршень здійснює одноразове рух вгору і вниз для видалення бульбашок повітря. Поршневий шток маркований в см, і для визначення в'язкості фіксують час, витрачений на його занурення на 10 см.
Потім на верхній піддон кладуть вантаж і повторюють випробування. Змінюючи навантаження, знімають ряд свідчень, на основі яких можна обчислити пластичну в'язкість і динамічний опір зсуву.
Слід зазначити, що між даними мобілометра і віскозиметра Гааке спостерігається гарна відповідність, і в даний час ведуться подальші дослідження.
Використання лецитину в шоколаді, какао-порошку і шоколадних напоях
шоколад
З вищевикладеного має бути ясно, що дія лецитину є чисто поверхневим, і тому важливо, щоб на поверхні твердих частинок шоколаду було активізовано максимальну кількість доданого лецитину.
Кількість лецитину, яке в складі шоколаду є ефективним, досить обмежено і складає 0,2-0,6% для соєвих та інших рослинних лецитинов і до 1% - для синтетичного фосфолипида К / У. У першому випадку цифри відносяться до природних лецитин промислового призначення. Соєві продукти містять зазвичай від 65% до 70% активних фосфоліпідів. Залишок - рослинне масло за походженням продукту, і його можна замінити какао-маслом або рафінованим рослинним маслом. У країнах, де додавання лецитину обмежена нормативними актами, іноді визначають зміст активних фосфоліпідів. В інших країнах застосування замінників лецитину досі заборонено.
Контроль в'язкості шоколаду є складною процедурою, і просте додавання, наприклад, 0,5% лецитину разом з іншими інгредієнтами не забезпечує максимального зниження в'язкості. На практиці лецитин додають в основному для збереження какао-масла в ході всього технологічного процесу, і тому іноді варто розподілити його внесення між стадіями подрібнення і коншіро- вання. Щоб отримати максимальне зниження в'язкості, лецитин слід додавати по можливості ближче до закінчення конширування, що пов'язано з необхідністю утримання лецитину на поверхні частинок. Занадто суха або занадто рідка суміш не буде надходити до подрібнюючим вальців з оптимальною швидкістю, що призведе до утворення на них нерівній плівки. Якщо ж очищена маса може бути приведена в належний фізичний стан з низьким вмістом какао-масла, то ефект економії цього масла буде помітний протягом усього технологічного процесу.
Таким чином, якщо загальна добавка лецитину становить 0,5%, то доцільно додати на стадії перемішування перед подрібненням 0,15-0,2%, а решта - в кінці конширування. Якщо на стадії подрібнення шоколадна маса без лецитину має вміст какао-масла, наприклад, 27% (для забезпечення проходження через вальці), то при додаванні лецитину та ж консистенція досягається при вмісті какао-масла на 1-2% менше. Фактичне зміст какао-масла залежить від рецептури і розміру часток, але знижений вміст какао-масла при додаванні лецитину позначиться і на його утриманні в готовому шоколаді.
Наступна стадія призначена для видалення «пластівців» з подрібнюючих вальців і їх перетворення в рухливу масу, придатну для конширування без додаткового додавання лецитину. Це досягається шляхом механічного збовтування і перемішування - будь то в окремому міксері або на першій стадії роботи ротаційної або безперервної коншмашіни. Цю частину технології називають «сухим Коншированіє» (див. Розділ 5 «Виробництво шоколаду»), після чого слід перемішування з більш високою швидкістю і (в деяких випадках) додавання какао-масла.
В кінці конширування залишок лецитину додають разом з смаковими добавками, і через деякий час, достатній для диспергування, перевіряють в'язкість. При необхідності її регулюють, додаючи какао-масло. Ні в якому разі не слід регулювати в'язкість шляхом додавання лецитину.
Іноді можна досягти додаткового зниження в'язкості за допомогою швидкого перемішування після конширування, проте це залежить від типу шоколаду та вмісту какао-масла. Ступінь такого зниження можна встановити лише досвідченим шляхом.
Какао-порошок і шоколадні напої
Тонко подрібнені порошки, особливо жиросодержащие (какао-порошок і шоколадний порошок для приготування напоїв), важко змочуються і диспергують у воді або водомістких рідинах - таких як молоко.
Використання в якості ПАР лецитину або модифікованого лецитину викликає зміни у фізичній структурі порошку, завдяки чому і відбувається розпорошення.
Найчастіше додавання лецитину поєднують з процесом «інстантізаціі» (див. Розділ «Сухе молоко» в розділі 5). Це дозволяє «зчепити» дрібні частинки в агломерати з капілярними каналами, через які просочується рідина, викликаючи змочувальний ефект. Подібні агломерати також впливають на щільність матеріалу, і тому при даній масі він має більший обсяг.
Модифіковані лецитини в даний час виробляють спеціально для виготовлення змочуваних порошків [13]; їх використовують в рідкому вигляді, розпорошуючи при нормальних температурах на порошки спеціальними міксерами і пульверизаторами або в ході розпилювальної сушки. Якщо ж порошок був уже агломерованої, можна додати модифікований лецитин в порошку шляхом простого сухого перемішування.
література
  1. Бамфорд, Н. F., Gardiner, KJ, Howat, G. N., Thomson, AF Використання Полігліцерол Polyricinoleate в шоколаді. - Кондитерська продукція Великобританії, 1970.
  2. Cadbury Bros. Ltd. Британський патент № 1 032 465. - 1966.
  3. Кассон, N. Flow Рівняння для пігментного нафти підвісів друкарської фарби Тип // Rheol- логії дисперсних систем. - Лондон: Пергамон Пресс, 1959.
  4. Chang, SS, Wilson, JR Соєве бобове масло в наших продуктах // 111. Мед. J. - 1964.
  5. Чан, С. С. реверсія ароматизатори в соєвому маслі // Chem. Ind., London. - 1966.
  6. EichbergJ Американський лецитин Co., Атланта, штат Джорджія.
  7. Fouer, G. Metabolic fate of j2P labelled emulsifier YN in rats // Fd. Cosmet. Toxicol. - London, 1967.-№5 (5) .- P. 631.
  8. Гант, І.Ф., Грассо, П., Ганголі, С.Д. Короткотермінове дослідження токсичності емульгатора YN у щурів // Fd. Космет Токсикол - Лондон, 1967. - № 5 (5). - P. 623.
  9. Хааке Inc., Карлсруе, ФРН.
  10. Harris, TL Suiface active lipids in foods. - Monograph № 32. - London: Society of Chemical Industry, 1968.
  11. .Maridey, KS Oilseeds and related industries of Germany // US Dept. Comm. Office Tech. Serv. PS Rept. -1945. - № 18. - P. 302.
  12. Martin, RA, Smullen, JF Спрощена прилади для вимірювання в'язкості шоколаду // Manf. Conf. - травень, 1981.
  13. Мейер, Лукас, 1985. Гамбург, ФРН.
  14. Мейер, Лукас. Metarin-Froctionated Лецитин. - Гамбург, ФРН. - 1983.
  15. Osipow, L., Snell, FD, York, WC, Finchler, A. // Ind. Eng. Chem., London - № 48. - P. 1459.
  16. Річардсон, TW Richardson Researches Inc., Хейвард, штат Каліфорнія, 1979 /
  17. Robbins, JW Швидкий надійний метод вимірювання границі текучості, пластична в'язкості і «MacMichael» В'язкість шоколаду // проївши виготовляти солодощі. - 1979.
  18. Steiner, EH Реологія дисперсних систем // реологии дисперсних систем / Кассона Н. - Лондон: Пергамон Пресс, 1959.
  19. Визначення та стандарти для продуктів харчування / Продукти харчування США і наркотиків адміністрації. - 1944. - Назва 21. Pt 14, Cacao продукти, Sec. 14.6 (а) і 14.7 (а).
  20. Патент США № 2 629 662.
  21. Witco Chemical Co. Inc., Chicago, 111.

[*]partspermillion, частин на мільйон. - Прим. ред.

Додати коментар

Вашу адресу електронної пошти не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *