Vloeibare chocolade vertoont een niet-Newtoniaans vloeigedrag dat gekarakteriseerd wordt aan de hand van een waarde voor zwichtspanning en viscositeit. De zwichtspanning is een maat voor de energie die nodig is om vloei in de chocolade te initiëren en de viscositeit is een maat voor de energie die nodig is om de vloei in de chocolade te behouden. Klassiek worden deze parameters bepaald via een vloeicurve waaraan de Casson vergelijking wordt gefit. Dit principe vormt tevens de basis van de internationaal erkende referentie meetmethode (ICA, 2000). De klassiek gevolgde aanpak leidt echter tot een onnauwkeurige schatting (tot 30% afwijking) van de zwichtspanning aangezien het Casson model geen goede fit vertoont bij lage afschuifspanningen.
Onderzoekers van UGent Cacaolab vonden een alternatief voor de bepaling van de zwichtspanning via oscillatorische reologie. Hierbij wordt een sinusoïdaal variërende spanning opgelegd aan de chocolade en de complexe modulus, een maat voor de rigiditeit van het product, wordt gemeten. Bij spanningen kleiner dan de zwichtspanning zal de complexe modulus vrijwel constant blijven, wat aangeeft dat er geen structuurafbraak is. Zodra de zwichtspanning wordt overschreden zal deze complexe modulus dalen: er treedt structuurafbraak op en de chocolade zal gaan vloeien. Een pluspunt aan deze methode is dat de zwichtspanning bepaald kan worden zonder het gebruik van het Casson model of andere modellen. Deze methodiek wordt geïllustreerd in Fig. 1 en Fig. 2.
Fig. 1 toont de oscillatiemetingen van een standaard melkchocolade waaraan verschillende percentages extra cacaoboter werden toegevoegd. Zoals verwacht treedt de structuurafbraak, gekenmerkt door de daling in complexe modulus, vroeger op naarmate de chocolade een hoger vetgehalte heeft. Uit de curves wordt daarenboven ook informatie omtrent de rigiditeit bekomen: hoe hoger het vetgehalte, hoe lager de rigiditeit (lagere waarde voor complexe modulus).
Fig. 1 Oscillatorische metingen van chocolade met extra toegevoegde cacaoboter
Fig. 2 geeft dan de oscillatiemetingen weer voor een standaard melkchocolade waaraan verschillende hoeveelheden lecithine werd toegevoegd. Hieruit blijkt dat de structuurafbraak vroeger optreedt voor melkchocolade met 0.2% lecithine in vergelijking met de chocolade zonder lecithine. Zodra echter 0.4% lecithine of meer werd toegevoegd, werd een hogere zwichtspanning waargenomen. Deze observatie is in lijn met de huidige kennis omtrent het effect van lecithine op het vloeigedrag van chocolade
Fig. 2 Oscillatorische metingen van chocolades met verschillende concentraties lecithine
Deze methodiek werd ook toegepast op chocolades met verschillende concentraties PGPR. Van deze emulgator is geweten dat deze specifiek inwerkt op de zwichtspanning. Via de klassieke benadering (fit van de vloeicurvedata aan het Casson model) werd voor alle concentraties PGPR dezelfde zwichtspanning gevonden, en dit ondanks de zichtbare verschillen in de vloeicurves. Via oscillatorische reologie konden deze verschillen wel gekwantificeerd worden (De Graef et al., 2011).
Deze nieuwe methode opent mogelijkheden inzake de ontwikkeling van innovatieve chocolades die perfect aan bepaalde eisen (technologisch i.f.v. de applicatie, nutritioneel) dienen te voldoen.
Referenties
- De Graef, V., Depypere, F., Minnaert, M., en Dewettinck, K.(2011). Chocolate yield stress as measured by oscillatory rheology. Food Research International, in druk.
- ICA (2000). Viscosity of cocoa and chocolate products. International Confectionary Association, analytical method 46.
Prof. dr. ir. Koen Dewettinck – Koen.Dewettinck@UGent.be