利用DV2T/DVNext粘度计测量巧克力的表观粘度和流变特性

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发布时间:2022-09-23 21:39
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巧克力简介

巧克力是一种营养成分比较全面和热值比较高的食品。巧克力含有多种维生素和矿物质,尤其是较为丰富的黄酮类物质和一定量的生物碱、可可碱和咖啡碱等,它们具有扩张血管,促进血液循环,缓解情绪低落,提升精神等功能。浪漫情人节里,粘稠丝滑的巧克力更是表达爱情的甜蜜之选。

从生产加工来说,巧克力是指以可可制品(可可脂、可可块或可可液块、可可油饼、可可粉)为主要原料,添加或不添加非可可植物脂肪、食糖、乳制品、食品添加剂及食品营养强化剂,经特定工艺制成的在常温下保持固体或半固体状态的食品。巧克力制品是由巧克力与其他食品按一定比例,经特定工艺制成的在常温下保持固体或半固体状态的食品。

 

 

表观粘度及流变研究控制的意义

从分散体系而言,巧克力是一种以脂肪为分散介质,糖、可可、入固体及少量的水和空气为分散相的复杂的多相分散体系。融化巧克力的流变学特性及其测量在巧克力生产加工,尤其是巧克力的精练、浇模、涂衣、输送等工艺过程中,具有重要的意义和作用。在生产加工过程中,如果原料的粘度过大,会导致搅拌困难,输送管道阻力增加,泵的负荷增大,物料填充成型性能变差,涂衣成型过程中涂层偏厚或涂布量难以控制,供给原料的喷嘴堵塞等弊端;粘度过低,会导致涂布成型过程中涂布量不足,芯体部分外露,增加可可脂的耗用比例,同时也不利于物料的存储与运输。

巧克力的表观粘度与原料的种类和配比有关,引起液态巧克力表观粘度变化的因素包括:油脂含量、固体粒子的粒度、原料水分含量、乳化剂用量和种类、油脂的结晶化等。所以,在巧克力的加工工艺中,必须对巧克力浆料的表观粘度以及流变特性进行表征测定,进而控制产品质量,鉴别产品优劣,并为工艺和配方改进提供依据。

 

巧克力粘度测定

本文使用DV2T粘度计配套SSA小量样品适配器测量两种巧克力的表观粘度,进而分析其对应的流变学特性。

1、仪器配置

仪器:DV2T粘度计

测试附件:SSA小量样品适配器

控温:TC-650恒温水浴

软件:Rheocalc T

 

         

 

2、测试方法

TC系列水浴循环系统用于控制样品温度(测试温度为40℃),RheocalcT软件连接主机,进行程序编辑及数据采集,绘制流变曲线,并针对其粘度变化特点进行数学模型拟合。将样品在50℃下融化,然后再转移一定量的样品至小量样品适配器的样品杯中,待样品温度降至40℃并稳定后以剪切率扫描的方法开始进行粘度测量。测试数据如图2。

 

 

 

根据图2的测试结果可知:在转子转速由5 rpm(剪切率为1.7 S-1)增加至100 rpm(剪切率为34 S-1)时,样品1的粘度由15400 cP降低至6500 cP,样品2的粘度由11000 cP降低至4310 cP。这两个样品的粘度都具有剪切变稀的特性,属于典型的非牛顿流体。

大量研究和实践表明,融化的巧克力浆料的流动规律符合Casson方程。在巧克力的粘度测量中,通常使用Casson 模型描述其流动行为,确定塑性粘度和屈服应力。

通过粘度测量数据,绘制两种巧克力的流动曲线图,并计算其塑性粘度,屈服应力以及线性拟合相关系数,分析结果如下所示:

 

 

 

两种巧克力样品的流动规律均符合Casson方程,线性拟合相关系数均大于95%。屈服应力分别为4.37 Pa,3.73 Pa;塑性粘度分别为4679 cP,2966 cP。屈服应力是决定巧克力制品储存和涂抹性能的重要流变学参数,塑性粘度则反映了巧克力浆料的流动性能。而这,恰恰是巧克力粘度表征的意义所在。

 

来源于博勒飞公众号Brookfield_China

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