食品分析

食品與飲料業的業績表現與產品品質及安全密切相關。 產品開發與製造受到原料與中間體的性質及相互作用的影響。
進一步的挑戰包括：感官品質，保質期，穩定性及品質控制。
無論您使用何種固體、液體、乳劑或凝膠，在食品生產鏈中應用包括從研發到配方，再到生產、品質控制以及包裝的整個流程。
DKSH將協助您流變特性、粒徑分佈性、流動性、粒子形狀、ZETA電位、分子量，水活性，微生物數量及水蒸氣吸脫附測量分析服務及攪拌，加熱，恆溫及儲存等樣品前處理設備建置。









使用Microtrac雷射光繞射分析儀測量可可、巧克力漿等產品

巧克力，作為全世界最受歡迎的食品被廣泛地使用於各式甜點製作，其最早的歷史可以追溯到公元前4000年。
而現在，隨著巧克力作為一種令人垂涎的食物，其地位不斷提升，產品品質、一致性和區域特色的風味也爆炸性的發展。
在本篇文章中，我們將探討巧克力在製作的過程中，成分粒徑對於其風味的影響。
 

巧克力加工過程

巧克力的加工過程包括幾個基本步驟:
1. 從可可樹上收穫果實後，經過發酵和乾燥，生產出所謂的可可豆。
2. 巧克力製造商將可可豆進行烘烤，通過一股空氣流使其外殼分離，開始釋放出重要的可可粒。
3. 可可粒被研磨，隨著過程中溫度升高，形成一種名為巧克力漿的物質，其中含有50-58%的可可脂，可可顆粒的大小約為100μm ，在研磨和混合的過程中促進了可可脂在物料中均勻分佈，使混合物開始形成柔滑的質地。
4. 巧克力漿可以進一步加工成可可粉（用於飲料和烹飪）或巧克力，而所謂的無糖巧克力是指硬化的巧克力漿。




圖一、可可果實與巧克力成品


可可粉的生產涉及壓榨巧克力漿，為了去除大約一半的可可脂，而壓榨後得到的成品將再次被研磨，最終得到可可粉。至於過程中的可可脂可以與可可粉、糖、香料、牛奶和其他成分混合，用於巧克力製造。
巧克力是一種特殊產品，其加工步驟與可可生產有所不同，以產生其獨特的風味特點。其中，「通過與其他成分混合再進行攪拌」的步驟便是發展各種巧克力最終風味特點諸如口感的關鍵。

根據不同區域個人口味的不同，巧克力的顆粒大小分佈和風味發展也因此特化，攪拌過程的時間長短可以使可可顆粒從原來的100μm減少到約18μm，而攪拌時間從幾分鐘到數天不等，具體取決於所需的顆粒大小分佈和整體風味特點，通常情況下，較長時間的攪拌可以產生更理想和高品質的巧克力。製造可供食用的優質巧克力的最後一個步驟是調溫，其中巧克力經歷多次加熱和冷卻的循環，在這個過程中，小而穩定的脂肪結晶體形成，促進了奶油般的口感，這也與成分的顆粒大小有關。
 

粒徑測量:

過往有很多方法和技術可以測量可可和巧克力的尺寸和分佈，這些方法包括篩網法(sieves)、光學/電子粒子計數、顯微鏡、沉降法和雷射光繞射。其中，雷射光繞射是最常用的方法，且自1976年以來，Microtrac的雷射光繞射方法就已被用於測量巧克力產品的粒度分佈。

圖二、巧克力產品與其常見的粒徑分布狀況

雷射光繞射法是使用液體對各種產品中所含顆粒進行懸浮與分散，通常許多材料可以在不融化的情況下完好地分散，但在我們的實驗室中發現，巧克力產品一般需要將樣品在約55°C下熔化，以獲得充分地分散(在實驗中是否需要加入超音波震盪則取決於顯微鏡檢查的結果)，如果聚集物需要作為粒徑分佈的一部分進行識別，則不需要使用超聲波震盪進行分散，一般來說巧克力樣品可以使用的分散液體包括：
異丙醇(Isopropyl alcohol)、植物油、矽油、高純度有機油、三氯乙烯(trichloroethylene)、乙烯氯(ethylene chloride)和高分子複合異構烷(isoparaffins)。

位於佛羅里達州拉戈的Microtrac應用實驗室多年來一直在測量巧克力產品時研究了這些分散液體，本文將展示三種分散液體的使用情況：Isopar G、Neobee 1053和Neobee M-5：

 

當我們使用Isopar G作為分散液體進行重複性實驗時，結果展示了Microtrac SYNC優秀的準確度，右方圖三的各個曲線代表了三次取樣的獨立數據，並且每次取樣進行二重複試驗，這樣的數據再現性得益於Microtrac儀器中使用的循環系統能夠促進並維持顆粒的均勻分散，從而獲得準確的測量結果。

 


圖三、使用Isopar G分散可可樣品進行三次取樣並執行二重複試驗疊圖


右圖四顯示了分別使用IPG（Isopar G/ lecithin solution）、NeoBee M5和NeoBee 1053作為分散液體時巧克力產品的粒徑比較，同時還揭示了在IPG中測量樣品有無使用超音波震盪輔助分散的結果，由於lecithin在有機介質中充當了表面活性劑，可以使顆粒更好地濕潤和分散，而如果沒有進一步的超聲波處理進行分散，顆粒將保持未分散狀態，導致大粒子產生，值得一提的是，IPG相比NeoBee油能夠提供更好的分散效果（擁有更小的粒徑分布）。


圖四、使用不同分散液體並加入超音波震盪處理的巧克力粒徑分布比較
 

除了測量一般的巧克力樣品，使用Isopar G也可以測量巧克力酒產品，如右圖五所示，來自全球的巧克力酒具有不同的粒徑分布，反映了巧克力產品中不同的文化需求。


圖五、不同巧克力酒的粒徑分佈疊圖

最後，由於製作黑巧克力、牛奶巧克力和巧克力糖果所使用的成分不同，可以預期它們的粒徑分布也不同，從右方圖六我們可以發現黑巧克力的粒徑比相應的牛奶巧克力和糖果塗層小，並且這三種加工品的粒徑分布是呈雙峰，表明了其中存在著不止一個成分。


圖六、不同巧克力加工品（黑巧克力、牛奶巧克力、巧克力糖果）的粒徑分佈比較圖


結論:

 
使用Microtrac的雷射光繞射分析儀可用於測量可可和巧克力製造過程中的粒徑大小，並可以使用許多的分散液體進行顆粒分散，在本篇的實驗中，使用了以lecithin作為表面活性劑的Isopar G及NeoBee (Isopar G是一種需要通過特殊方式處理的液體，而NeoBee則是一種GRAS物質，可以安全處理、儲存、重新加工為其他用途或作為動物飼料的一部分丟棄)，但無論選擇哪一種分散液體，Microtrac的雷射光繞射儀器都可以直接使用，無需更換管路、泵部件或進行其他操作。
 
 
 
 

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