Способы снижения вязкости шоколадных масс

Кроме дисперсности, вторым важным технологическим показателем шоколадных масс является вязкость. Последняя зависит от влажности, температуры, дисперсности шоколадной массы, содержания в ней жира и прочности коагуляционных структур.
Шоколадные массы проявляют аномалию вязкости в широком интервале температур от 30 до 80°С и выше. Даже в процессе конширования, когда масса подвергается интенсивной механической и тепловой обработке, она сохраняет достаточно высокую вязкость.
При прекращении механического перемешивания происходит быстрое тиксотропное восстановление разрушенных коагуляционных структур, что ведет к резкому повышению вязкости шоколадной массы.

Такой характер изменения вязкости можно объяснить разной силой связи частиц в коагуляционных контактах, которая зависит от природы вещества дисперсной фазы и дисперсионной среды, энергетических условий коагуляции. На силу сцепления в контактах существенное влияние оказывает жидкая пленка, ее толщина и полярность.
Дисперсионной средой шоколадных масс является какао масло. Оно относится к неполярным, гидрофобным веществам, не смачивает поверхность кристаллов сахара, поэтому не способно образовывать жидкие пленки между микрокристалликами сахара, покрытыми гидратными оболоаками. Поэтому для эффективного снижения вязкости шоколадных масс при минимально допустимом количестве какао масла необходимо вводить вещества, слаборастворимые в воде и обладающие гидрофильными и липофильными свойствами. Такие свойства присущи поверхностно-активным веществам (ПАВ).
Характерной особенностью строения молекул большинства ПАВ является их дифильность, т.е. молекула состоит из двух частей - полярной группы и неполярного углеводородного радикала. Полярная группа обладает значительным дипольным моментом и гидрофильными свойствами, что обусловливает сродство ПАВ к воде. Углеводородный радикал обладает гидрофобными свойствами, понижает растворимость ПАВ в воде.
Полярной группой молекул ПАВ могут быть группы: -ОН, -СООН, -СНО,-NH(2), -SН, -СN, -NO(2), -SO(3)Н. Неполярной частью - алифатические или ароматические радикалы.

Для снижения вязкости шоколадных масс широкое применение нашли растительные фосфатидные концентраты, полученные при переработке масляничных семян. Они представляют собой сложную смесь веществ, состоящую из лецитиново-кефалиновой фракции и фосфоглицероинозитидов и, возможно, других фосфатидов, находящихся в комплексных соединениях с углеводами, белками, витаминами, пигментами и другими веществами. К ним относятся соевый, подсолнечный, рапсовый фосфатидные концентраты. Основным требованием к концентратам является содержание не менее 65 % фосфатидов.
Из фосфатидов в масличных семенах наиболее распространены холинфосфатиды (лецитины) и этаноламинфосфатиды (кефалины). Изучая продукты гидролиза холинфосфатидов, Штрекер предложил следующую структурную формулу лецитина:

где R(1) и R(2) - остатки жирных (карбоновых) кислот.
Как следует из формулы, лецитины представляют собой сложные эфиры глицерина, в молекуле которого два гидроксила этерифицированы жирными кислотами, а один гидроксил замещен ортофосфорной кислотой, которая, в свою очередь, образует сложный эфирсхолином.
Кефалины в отличие от лецитинов вместо остатка холина НО—СН(2)—СН(2)—N(СН(3))(3)ОН содержат остаток этаноламина НО—СН(2)—СН(2)—NН(2).
Разнообразие лецитинов и кефалинов зависит от природы остатков жирных кислот, их положения в молекуле α или β, положения остатка ортофосфорной кислоты, что обусловливает возможность большого числа изомеров.
В чистом виде лецитины представляют собой светло-коричневую вязкую жидкость. Они хорошо растворяются в жирах, спирте, эфире и хлороформе, трудно - в ацетоне, не растворяются в воде. Товарные фосфатиды составляют смесь 60-65 % фосфолипидов и 40-35 % жира. В таком виде они более устойчивы к прогорканию.

Фосфатиды обладают высокой поверхностной активностью, т.е. способны понижать поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз.
Как видно из формулы, лецитин имеет полярную группу из двух гидроксилов и неполярный углеводородный радикал. Это позволяет молекулам лецитина адсорбироваться в виде монослоя на поверхности водных пленок, покрывающих микрокристаллики сахара и частично твердые частицы какао, и значительно понижать их поверхностную энергию. Это, в свою очередь, уменьшает силы взаимного притяжения твердых частиц, препятствует образованию коагуляционных структур, снижает их прочность.
Кроме того, двойственный характер сродства лецитина, обусловленный наличием в молекуле гидроксильных групп и глицеридного остатка, позволяет ему занимать промежуточное положение между пленками воды, находящимися на поверхности твердых частиц, и какао маслом в шоколадной массе. Все эти факторы способствуют снижению ее вязкости.
Для максимального снижения вязкости шоколадных масс необходимо вводить ПАВ в массу с предварительно разрушенной структурой при содержании жира около 30 %.
В неразрушенной структуре из микрокристалликов сахара, соединенных между собой тонкими пленками воды, находящейся под избыточным давлением, ПАВ не могут адсорбироваться на границе раздела фаз твердое тело - вода. После разрушения структуры при энергичном перемешивании шоколадной массы в процессе конширования или разводки микрокристаллики сахара, покрытые гидратными оболочками, свободно перемещаются в дисперсионной среде - какао масле. Молекулам ПАВ открыт свободный доступ к гидрофильной поверхности частиц сахара; происходит адсорбция ПАВ на гидратных оболочках, снижается поверхностное натяжение, вероятность структурообразования, увеличивается жировая прослойка между частицами, что в итоге снижает вязкость шоколадной массы.

Эффективность действия фосфатидов и синтезированных ПАВ при производстве шоколада принято характеризовать по их разжижающей способности и определять по количеству какао масла, понижающему вязкость шоколадной массы до такой величины, которая достигается при добавлении 0,4 % ПАВ. Сравнительные данные разжижающей способности некоторых пищевых фосфатидов и синтезированных ПАВ приведены ниже.
Соевый фосфатидный концентрат 4,2 - 4,5%
Подсолнечный фосфатидный концентрат 3,3 - 3,5%
Рапсовый фосфатидный концентрат 4,3 - 4,6%
Дистиллированные моноглицериды подсолнечного масла 0,7%
Эфиры моноглицеридов с диацетиловой кислотой 2,4%
Эфиры моноглицеридов с лимонной кислотой 2,2%
Из приведенного перечня ПАВ видно, что синтезированные ПАВ уступают по разжижающей способности пищевым фосфатидам и не могут быть рекомендованы как разжижители шоколадных масс.

Установлено, что максимальное снижение вязкости шоколадных масс достигается при добавлении 0,3-0,4 % лецитина. Видимо, этого количества достаточно для полного насыщения адсорбционного слоя на границе раздела фаз. Дальнейшее добавление лецитина повышает вязкость.
Вторым способом снижения вязкости шоколадных масс является уменьшение ее влажности. А третьим - увеличение доли какао масла. Однако этот способ экономически не выгоден, так как требует дополнительного расхода какао масла. Таким образом, наиболее эффективным способом снижения вязкости является использование пищевых фосфатидов (лецитина), позволяющее экономить расход какао масла. В указанных дозах лецитин не влияет на вкус шоколада.