巧克力質地分析

在現代巧克力製造中，自動化設備已經取代了傳統上依賴經驗和技能的手動流程。為了達到品質控制和客戶滿意度，應用正確的加工條件和控制參數變得越來越重要，例如時間、溫度、水分含量和周圍空氣的相對濕度。仔細選擇這些參數不僅有助於製造過程，還可以確保直接從工廠和經過一段時間的儲存後獲得高品質的產品。

巧克力是糖和可哥顆粒在可哥脂連續相中的分散體。在牛奶巧克力中，非脂牛奶成分也存在於分散相中，而黃油脂肪存在于連續脂肪相中。當液體產品沒有經過適當的回火和冷卻時，較高熔點的甘油酯會在油質物質中凝固。由此產生的產品質地較差，並且在冷藏時容易出現脂肪霜。巧克力的質地在儲存時通常非常穩定，除非產品受到極端溫度波動的影響，導致融化和凝固。如上所述，這會導致可哥脂在加工過程中不受控制的固化而導致質地變差。有時巧克力會產生糖霜。這在某種程度上可以通過添加卵磷脂來防止。

許多不同的測試方法適用於巧克力質地的測量，從穿透和切割到壓縮和彎曲。 

硬質樣品（如巧克力）的斷裂強度可以通過進行三點彎曲試驗來確定。在該測試中，將樣品支撐在已知距離的跨度上，將力施加到樣品的中心（也是支架的中心）並確定斷裂力。例如，此類測試可用於評估所用不同成分的效果，或檢查典型的成品問題，例如吸濕性。

以巧克力樣品的斷裂強度（單位寬度的力）或斷裂應力（單位面積的力）作為曲線的最大強度或應力值。其他可能感興趣的質地特徵是斷裂距離和施加力期間的斜率梯度，從而測量樣品的剛度。斷裂距離表明巧克力的脆度，因為這表明樣品在斷裂前可以變形多遠。

維氏試驗由於簡單的資料分析和試驗準備，幾十年來一直是許多材料上一種非常廣泛使用的技術。許多應用需要由非常堅硬的材料（如金剛石或藍寶石）製成的壓頭，因為壓頭必須比所研究的材料硬得多。然而，不銹鋼適用於測試許多較軟的材料，例如片劑、肥皂、水果、蔬菜、乳酪、巧克力和一些聚合物。

傳統上，維氏硬度是通過將壓痕對角線輸入標準公式來計算的。然而，物性分析儀上的儀器壓痕允許在不使用顯微鏡的情況下進行自動硬度分析。它還可以計算其他參數，例如應力鬆弛和彈塑性能量比。這款不銹鋼維氏壓頭設計用於對軟材料進行快速且可重複的硬度測試，例如食品、製藥和個人護理行業中常用的材料。

根據樣品類型，可以直接在儀器底座上進行測試，也可以使用容器或高強度平臺更方便。建議使用平臺進行巧克力測試，以説明將樣品與儀器底座的溫度隔離。

在一個示例研究中，測試了六個樣品：白巧克力和黑巧克力在冷凍至-18℃與冷藏至4℃和室溫（21℃）下立即進行測試。將樣品放置在塑膠切割平臺上進行壓痕測試。 

上述曲線是在21℃、4℃和-18℃下測試白巧克力得出的。可以看出，隨著樣品溫度的降低，最大作用力增加，表明樣品硬度上升。

由多層組成的樣品，例如帶有奶油、巧克力、餅乾或威化層的巧克力棒，可以用細探針穿透或用工藝刀切割。以較慢的測試速度進行這些測量很重要，這樣可以單獨確定每一層的特性。下圖顯示了切割巧克力棒中威化層的剪切測試。這是切割樣品時觀察到的力波動的典型特徵。 

巧克力在製造過程中的一個重要特性是脫模時的附著力。Leeds大學的研究人員（Keijbets、Chen 和 Vieira）使用專門為此工作開發的夾具對巧克力與模具的粘附性進行了實驗測定。

表面粘附力或粘性是通過將扁平的聚碳酸酯探針從凝固的巧克力樣品上拉下來測量的，如下圖所示。這模擬了巧克力棒脫模過程中所涉及的作用力。溫度、接觸時間和環境濕度等加工參數對巧克力結晶和凝固過程以及巧克力與模具表面的粘附性有顯著影響。Peltier溫度控制加熱箱在這種類型的巧克力實驗中非常重要，因為它提供了0到50°C之間的受控溫度範圍。 

Exponent 軟體中有許多程式可用於巧克力測試。此外，當這些與用戶生成的項目相結合時（如上圖示例所示），可以看到Stable Micro Systems 物性分析儀的眾多功能和靈活性。