BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN 1 MÔN CÁC TÍNH CHẤT KĨ THUẬT CỦA THỰC PHẨM ĐỀ TÀI TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA CHOCOLATE (RHEOLOGICAL PROPERTIES OF CHOCOLATE)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN CÁC TÍNH CHẤT KĨ THUẬT CỦA THỰC PHẨM ĐỀ TÀI TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA CHOCOLATE (RHEOLOGICAL PROPERTIES OF CHOCOLATE) Lớp: L01 - Nhóm 10 - HK212 GVHD: ThS Châu Trần Diễm Ái Nhóm sinh viên thực hiện: STT Họ tên MSSV Lê Đức Dương 1912981 Trần Đình Việt Hùng 1913615 Ma Trung Hiếu 1913338 Đồng Thị Hồ Thanh 1915085 Trần Lê Trọng Nghĩa 1914327 Nguyễn Dương Ngọc Trâm 1915601 TP HCM – 5/2022 MỤC LỤC MỞ ĐẦU DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHOCOLATE 1.1 Tổng quan Chocolate (Choco) loại thực phẩm chế biến từ hạt cacao Nó sử dụng nhiều nhiều tráng miệng bánh pudding, bánh kem, kẹo, kem… Choco tồn dạng rắn kẹo hay dạng lỏng choco nóng Đối với dịng sản phẩm chocolate thương mại, nhà sản xuất thường thêm đường để tạo vị ngọt, đơi bổ sung thêm sữa, tạo thành sản phẩm choco sữa Choco đen có đường vị đắng Ban đầu dùng để làm choco để uống Choco có nhiệt độ nóng chảy khoảng 32 độ C (90 độ F) 1.2 Phân loại Có nhiều cách để phân loại loại chocolate Người ta phân loại chocolate theo mục đích sử dụng, theo chocolate, theo thành phần theo nguyên liệu sản xuất chocolate Trong đó, phân loại theo nguyên liệu sản xuất phổ biến nhất, chocolate chia làm loại sau đây: Loại Đặc điểm Chocolate sản xuất từ bơ cacao (chất béo), cacao, đường số Chocolate đen phụ gia khác Vì có sử dụng cacao quy trình sản xuất nên chocolate đen (Dark có chứa thành phần theobromine, polyphenol, có lợi cho sức khỏe Châu chocolate) Âu quy định hàm lượng cacao khối tối thiểu loại chocolate 35% Ngoài nguyên liệu sản xuất chocolate đen, chocolate Chocolate sữa sữa bổ sung thêm sữa quy trình sản xuất Việc bổ sung thêm (Milk sữa để nhằm cung cấp thêm chất dinh dưỡng đa dạng hóa sản phẩm mặt chocolate) tính chất cảm quan Châu Âu quy định hàm lượng cacao khối tối thiểu loại 25% Chocolate sản xuất từ thành phần bơ cacao (chất béo), đường, sữa khơng có sử dụng cacao Vì khơng sử dụng cacao nên sản xuất khơng có Chocolate số thành phần theobromine, polyphenol…Những thành phần trắng (White xem có tác dụng tốt mặt sinh lý thể Do khơng có chocolate) chất chống oxh nên chocolate trắng khó bảo quản chocolate sữa, nên cần bao gói bao bì cản sáng để hạn chế oxh chất béo sữa.  Ngồi ra, người ta cịn phân loại chocolate theo mục đích cơng nghệ chocolate dùng để rót khn, chocolate dùng để bao phủ bên ngồi loại bánh kẹo khác, chocolate dùng thiết bị vo.  Chocolate có nhiều dạng ta chia thành dạng sản phẩm chocolate sau: - Chocolate dạng viên hay dạng - Kẹo chocolate Kem chocolate Các loại bánh biscuit có chứa chocolate Sản phẩm chocolate khơng đường Các sản phẩm chocolate khơng có lớp chất béo cacao phủ bên 1.3 Thành phần chocolate (GHI RÕ THÊM???) - Nhân cacao : Hạt ca cao loại bỏ vỏ lên men, rang xay chúng hóa lỏng Chất lỏng tạo thành từ bơ ca cao chất rắn cacao; hai diện tự nhiên hạt đậu - Bơ cacao : Chất béo tự nhiên từ hạt cacao giúp cải thiện hương vị cảm nhận vị giác (mouthfeel) cho sản phẩm choco - Đường : Tăng độ sản phẩm - Lecithin : Một chất nhũ hóa, thường xuất xứ từ hạt đậu nành, thúc đẩy phối trộn nguyên liệu - Vanilla hay số mùi hương khác - Ngoài vài sản phẩm choco, nhà sản xuất bổ sung sữa, trái (dâu…), hạt (hạnh nhân, đậu phộng…) phụ gia khác CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA CHOCOLATE 2.1 Cơ sở khoa học Tính chất lưu biến chocolate nghiên cứu chủ yếu nhiệt độ điểm nóng chảy thơng tin có sẵn chocolate trạng thái rắn Ở trạng thái tan chảy, dòng chảy chocolate dòng lưu chất phi Newton có hai câu hỏi đặt ra: - Cách thể hành vi dòng chảy - Những yếu tố ảnh hưởng đến 2.2 Một số thuật ngữ sử dụng q trình xác định tính chất lưu biến 2.2.1 Ứng suất cắt Ứng suất cắt đo áp suất cắt tác dụng để vượt qua sức cản mẫu Rõ ràng diện tích tiếp xúc lớn áp suất cắt phải cao Mặt khác, tốc độ cắt giúp xác định gradient vận tốc khe chất lỏng Trong nhiều trường hợp mà chocolate sử dụng, tốc độ cắt tạo chuyển động cưỡng chất lỏng bề mặt cố định Điều quan trọng cần nhớ trường hợp này, tốc độ cắt cao sản xuất theo hai cách: cách bơm nhanh bề mặt có khoảng cách lớn, cách bơm chậm khoảng trống hẹp Tốc độ cắt cao xảy nơi không mong muốn, chẳng hạn trục quay bao bì bánh máy bơm 2.2.2 Độ nhớt Độ nhớt đặc tính thân chất lỏng thể khả chống lại chuyển động Đối với chất lỏng đơn giản nước, bơ ca cao, chí siro đường, độ nhớt tốc độ cắt Những chất lỏng gọi chất lỏng Newton Bảng 13.2 Độ nhớt lưu chất Newton (CHƯA TAG CAPTION HÌNH + BẢNG) Phần lớn nguyên liệu thực phẩm dạng lỏng chất lỏng phi Newton Điều có nghĩa độ nhớt chúng thay đổi theo tốc độ cắt áp dụng Ứng dụng phổ biến gọi làm mỏng cắt mỏng Đây nơi mà độ nhớt bị giảm tốc độ cắt tăng Ứng dụng phổ biến với chocolate cấu trúc vi mơ phân tán hạt có kích thước micromet nhỏ dòng chất lỏng liên tục Lý cho thay đổi độ nhớt với tốc độ cắt cho số loại trật tự hạt đóng gói chặt chẽ trường cắt, giống mô tả Hình 13.2 Do thay đổi độ nhớt với tốc độ cắt, độ nhớt cho chocolate kèm với với tốc độ cắt điểm đo Hình Thứ tự phân tán hạt chocolate q trình cắt mỏng Một loại đặc tính khác độ nhớt gọi độ pha loãng độ dày cắt Đây nơi độ nhớt tăng lên tốc độ cắt tăng Điều thấy chocolate tốc độ cắt cao, vượt khoảng 1500 s-1 vượt xa tốc độ thường gặp quy trình điển hình Độ lỗng kết trật tự hạt đóng gói chặt chẽ trường cắt giãn nở đồng thời Nó xảy lực cắt đủ lớn để thắng lực liên kết hạt Nó trở nên có ý nghĩa hạt gần hơn, nghĩa với sơcơla chất béo hơn, đặc biệt chúng có kích thước hạt nhỏ VD : cát lún, ta vùng vẫy mạnh lún sâu Câu hỏi đặt thời điểm tỷ lệ cắt quan trọng việc sử dụng chocolate hay không Câu trả lời phụ thuộc nhiều vào phương pháp xử lí Các hạt chất rắn chocolate để yên mà không khuấy, lắng xuống tác dụng lực hấp dẫn Đây lý chocolate để bếp nóng ln có lớp chất béo sau vài ngày Tốc độ cắt đạt hạt thao tác nhỏ, ước tính vào khoảng 10 -6 đến 10-4 s-1, tùy thuộc vào khối lượng chất rắn phân tán chocolate Ở chiều ngược lại, sử dụng chocolate để phun lên khn mình, tốc độ cắt đầu phun vượt 103 s-1 Quá trình Phạm vi tốc độ cắt Ví dụ Lắng đọng 10-6 đến 10-4 Chocolate chưa khuấy Thoát nước trọng lực 10-1 đến Khoác chocolate Bơm đến 102 Bơm/Lắng chocolate Phun/Xối 103 đến 104 Phủ vỏ áo Nếm đến 106 Nhai Bảng Một số tỷ lệ cắt điển hình áp dụng cho bánh kẹo CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA CHOCOLATE 3.1 Độ nhớt Định nghĩa: Chúng ta xem độ nhớt ma sát bên chống lại chuyển động khuấy, đổ v.v… Khi chuyển động dễ dàng (tức vật liệu khơ) ma sát, vật liệu dày ma sát cao Tuy nhiên, chocolate có đặc tính chảy phức tạp Đối với chất lỏng Bingham, cần lực đo để bắt đầu chảy, làm vậy, lực cao mỏng Đây vấn đề lớn nhà sản xuất chocolate, độ nhớt khơng phải số nhất, mà có giá trị phụ thuộc vào tốc độ chảy Trên thực tế, biểu diễn tốt đường cong dịng chảy Trong nhà máy, khơng thể sử dụng đường cong làm đặc điểm kỹ thuật cho độ nhớt chocolate, liệu phải đơn giản hóa Cách mà điều thường thực mơ tả đường cong phương trình tốn học Có nhiều phương trình tồn tại, phương trình sử dụng rộng rãi phương trình Casson, phương trình ban đầu phát triển để mơ tả dòng chảy mực in Nhớt kế đo số điểm đường cong sau phương trình sử dụng để đưa hai thơng số dịng chảy: giá trị chảy độ nhớt dẻo Giá trị suất liên quan đến lượng cần thiết để bắt đầu di chuyển chocolate Nếu cao, chocolate có xu hướng lên, yêu cầu để đánh dấu đồ sản xuất chocolate dạng viên cho bánh quy nướng Giá trị suất thấp cần thiết để tạo lớp chocolate mỏng phủ bánh quy Độ nhớt dẻo liên quan đến lượng cần thiết để giữ cho chocolate chuyển động bắt đầu chảy Điều quan trọng việc xác định độ dày lớp phủ chocolate việc xác định kích thước máy bơm cần thiết để bơm chocolate lỏng 3.2 Kích thước hạt Cùng với độ nhớt kích thước hạt đại lượng ảnh hưởng lớn đến tính chất lưu biến chocolate Trong độ nhớt thông số xác định cách đơn giản mà phải thông qua thông số giá trị chảy độ nhớt dẻo, ngồi độ nhớt cịn thay đổi liên tục theo tốc độ chảy, hình thành đường cong độ nhớt vật liệu, kích thước hạt thời điểm định Tuy nhiên, thực tế giá trị kích thước hạt lại biểu thị đường cong, hay cịn gọi phân bố kích thước hạt nhà sản xuất cần phải nằm giá trị nhằm phục vụ cho trình chế biến kiểm soát chất lượng sản phẩm Sự phân bố kích thước hạt có nhiều dạng, hai dạng phổ biến minh họa Hình Điều cho thấy phân bố kích thước loại chocolate hiển thị theo hai cách Nếu hạt rắn chocolate quan sát thơng qua kính hiển vi xác định đường kính hạt, đo tỷ lệ hạt phạm vi kích thước định Điều thể phân bố số lượng so với kích thước Mặt khác, hạt riêng lẻ cân đo tỷ lệ tổng trọng lượng phạm vi kích thước định, thu phân bố giống phân tử khác Hình 4.Trong chocolate, số lượng nhỏ hạt lớn tạo kết cấu sạn Các hạt lớn quan trọng cảm giác tạo miệng độ sạn nó, hạt nhỏ quan trọng đặc tính chảy chocolate, đặc biệt giá trị suất việc nắm rõ phân bố kích thước hạt điều cần thiết q trình xác định tính chất lưu biến chocolate Hình Bảng so sánh độ phân bố kích thước hạt chocolate 3.3 Hàm lượng chất béo Ảnh hưởng định tính hàm lượng chất béo độ nhớt sơ la xác định dễ dàng Máy đo độ nhớt quay mang lại phép đo tốc độ cắt Sự giảm độ nhớt biểu kiến với hàm lượng chất béo thay đổi theo độ mịn sô cô la Một giảm độ nhớt tương tự báo cáo tác giả khác Sự giảm hai thông số Casson, qCA p loạt hàm lượng chất béo (Hình 2) Trên thang đo logarit, pCA giảm tuyến tính với gia tăng hàm lượng chất béo Ảnh hưởng hàm lượng chất béo lên nCA pCA chocolate khơng có lecithin 3.4 Độ ẩm Độ nhớt biểu kiến chocolate tăng theo hàm lượng nước, độ nhớt dẻo qua tối thiểu hàm lượng nước khoảng 0,8% Năm 1963, Wiemer thực nghiên cứu phạm vi hàm lượng nước thấp (0,1-0,4%) quan sát thấy gia tăng mạnh độ nhớt biểu kiến từ 0,1 đến 0,2% Các tác giả khác nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng nước đến thông số qCA pCA Sự gia tăng qCA với hàm lượng nước mạnh hàm lượng chất béo 35% so với 39%, giá trị pCA không thay đổi đáng kể độ ẩm 0,5 1,2% Ảnh hưởng độ ẩm lên thang đo nCA pCA với hàm lượng nước ban đầu 0.64% Theo đồ thị ta thấy, nCA ổn định độ ẩm nằm khoảng từ 0.6-1.1% tăng lên với hàm lượng nước cao hơn, cịn pCA tăng cách ổn định xuyên suốt toàn mức độ hàm lượng ẩm 3.5 Nhiệt độ Sô la nóng chảy cần ủ trước đổ khn Tính ơn kết tinh phần bơ cacao Do đó, tính chất lưu biến sơ cô la ủ quan tâm thực tế Trong trình sản xuất, người ta thêm tinh thể chất béo nhỏ vào khối sô cô la 34 ° C để tạo hạt nhận thấy độ nhớt dẻo tăng lên Sự gia tăng độ nhớt biểu kiến tỷ lệ với số lượng tinh thể chất béo khối chocolate Trong thực tế, điều sử dụng để xác định mức độ nóng sô cô la Các tham số Casson khối sơ la qua ủ tìm thấy gia tăng giá trị suất PC Đối với số khối chocolate ủ tốt, phát gia tăng hai thông số (độ nhớt biểu kiến không đổi) Thông số qCA tăng 10% sôcôla sữa sôcôla nguyên chất gần gấp đôi giá trị pCA sôcôla sữa Trong điều kiện ủ thông thường, nhiệt độ sô cô la sữa giảm từ 28 đến 30 ° C Sau thời gian (nhiệt độ thấp thời gian ngắn) đặc lại xảy trừ sô cô la làm ấm đến 30-32 ° C Trong quy trình mới, sơ la giữ 33-34 ° C sau cấy thích hợp độ nhớt cho khơng đổi 3.6 Thời gian cán trộn Độ nhớt chocolate giảm theo thời gian cán trộn Sự sụt giảm không mạnh lecithin thêm vào bắt đầu trình trộn, mà phụ thuộc vào hàm lượng nước giảm theo thời gian trình cán trộn xảy Sau 10 giờ, giảm mạnh xảy sau 24 giờ, độ nhớt gần không đổi Những khoảng thời gian phụ thuộc vào cách thức cán trộn Trong hầu hết tài liệu, có độ nhớt dẻo độ nhớt biểu kiến tính tốn xét ảnh hưởng đến thời gian cán trộn Sự ảnh hưởng đạt cực đại cực tiểu tùy vào trạng thái kết tụ chocolate trình cán trộn Ảnh hưởng thời gian cán trộn lên thông số pCA sản phẩm chocolate sữa 3.7 Lecithin, chất nhũ hóa, phụ gia Một lượng nhỏ lecithin thêm vào chocolate lỏng làm giảm độ nhớt Hoạt động lecithin quan trọng nồng độ thấp Trong phạm vi 0,143%, ta cần phải sử dụng nhiều 10 lần trọng lượng lecithin bơ ca cao để có độ giảm độ nhớt Khi nồng độ lecithin tăng lên, đặc chocolate xảy Nếu tham số qCA pCA xem xét riêng biệt, người ta thấy có giá trị p tăng lên bổ sung thêm lecithin sau đạt đến giá trị tối thiểu từ 0,3 đến 0,5% lecithin Ảnh hưởng lecithin thêm vào tham số qCA pCA sản phẩm chocolate trắng Đối với qCA, giảm nhanh mức thấp (dưới 0,2%) chậm nồng độ lecithin cao Tác dụng lecithin yếu khối cacao mạnh hỗn hợp bơ ca cao đường Do đó, tác dụng lecithin việc làm giảm độ nhớt chocolate tác dụng lên hạt đường Lượng giữ lại bề mặt đường tương ứng với lớp đơn phân tử Chỉ phần hạt phủ lecithin, số lượng xác tùy thuộc vào hàm lượng lecithin Ví dụ, lecithin sử dụng chocolate lecithin từ đậu nành tự nhiên chứa khoảng 65-70% phospholipid Phospholipid thể đặc tính ưa nước kỵ nước tạo thành màng đơn phân tử bề mặt phần tử không béo đường, dẫn đến việc thấm ướt dễ dàng cản trở dịng chảy Nồng độ chúng cao, tác dụng giảm độ nhớt bơ ca cao thêm vào chocolate thường lớn 3.10 Độ phối trộn Mức độ cắt / trộn quan trọng để có chocolate mỏng với hàm lượng chất béo định Ở mức độ lớn hơn, độ phối trộn chi phối thiết kế lồng ghép phần tử trộn Ngồi cịn có yếu tố quan trọng khác bao gồm thứ tự bổ sung thành phần vào máy trộn động truyền động cho phần tử trộn KẾT LUẬN Chocolate loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cảm quan cao Ngồi ra, cịn xem loại dược phẩm có tác dụng cao việc đánh thức vị giác, điều trị bệnh cao huyết áp, chống sâu răng, mệt mỏi… mang lại cảm giác ngon miệng cho người sử dụng Vì việc khảo sát, kiểm tra yếu tố ảnh hưởng đến tính chất lưu biến chocolate độ nhớt, hàm lượng béo, kích thước hạt… mức độ ảnh hưởng chúng vô quan trọng nhằm tạo sản phẩm tốt đến tay người tiêu dùng Qua tập lớn này, tụi em có số kiến thức khái qt dịng sản phẩm chocolate ảnh hưởng tính chất lưu biến nhằm hiểu q trình xảy tiêu chí cần đạt trình sản xuất chocolate quy mơ cơng nghiệp Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên phụ trách môn Các tính chất kỹ thuật thực phẩm – ThS Châu Trần Diễm Ái hướng dẫn nhóm em tận tình suốt trình làm hỗ trợ, định hướng giúp cho nhóm hồn thành báo cáo cách chỉnh chu Mặc dù vậy, q trình thực đề tài, nhóm có hạn chế, thiếu sót kiến thức, chun mơn điều khó tránh khỏi Vì nên mong nhận ý kiến, đóng góp bạn để nhóm hồn thành đề tài cách tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO Controlling the rheology of chocolate and fillings https://doi.org/10.1533/9781845696436.2.255 Rheological properties of chocolate - New Food Magazine Rheological Properties of Chocolate - Big Chemical Encyclopedia (chempedia.info) : Cacao & Chocolade online : (cacaochocolade.nl) ... sản phẩm chocolate sau: - Chocolate dạng viên hay dạng - Kẹo chocolate Kem chocolate Các loại bánh biscuit có chứa chocolate Sản phẩm chocolate khơng đường Các sản phẩm chocolate khơng có lớp chất. .. vài sản phẩm choco, nhà sản xuất bổ sung sữa, trái (dâu…), hạt (hạnh nhân, đậu phộng…) phụ gia khác CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA CHOCOLATE 2 .1 Cơ sở khoa học Tính chất lưu biến chocolate. .. để nhóm hồn thành đề tài cách tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO Controlling the rheology of chocolate and fillings https://doi.org /10 .15 33/97 818 45696436.2.255 Rheological properties of chocolate - New Food