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Brookfield粘度计在巧克力生产中的流变特性分析与质量控制

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核心设备:Brookfield RVDV+系列粘度计(适用于高粘度样品)

专用配件:

小样本适配器(SC-4R-13转子)

恒温循环水浴系统(控温精度±0.1°C

螺旋升降支架(避免转子插入扰动)

辅助工具:巧克力专用样品罐、加热熔样装置

 

行业领域

食品工业(巧克力及糖果制造、研发实验室、品质控制)

 

案例背景

巧克力的粘度直接影响其:

加工性能:注模成型时的流动性、涂层均匀性

口感品质:粘度过高导致粗糙感,过低则影响可可脂包裹性

成本控制:可可脂添加量需根据粘度数据优化

 

巧克力属于典型的触变性非牛顿流体,其粘度随温度和剪切速率显著变化,传统方法无法准确表征。Brookfield粘度计可通过控制剪切历史和温度,模拟真实加工条件。

 

工艺流程与测试方法

1. 样品制备

熔样处理:将巧克力块加热至4045°C(高于熔点510°C),搅拌至完全液化后恒温静置1小时消除气泡。

预剪切:测试前以10 rpm预剪切30秒,消除触变记忆效应。

 

2. 仪器配置

转子选择:

高脂巧克力(如牛奶巧克力):SC4-27转子(剪切率范围150 s⁻¹)

高可可含量(如黑巧克力):SC4-31转子(更高扭矩范围)

温度控制:40°C±0.5°C(模拟典型加工温度)

 

3. 阶梯式剪切速率测试

5 rpm逐步提升至50 rpm(对应剪切率2100 s⁻¹),每阶梯稳定30秒。

记录上行(增速)和下行(减速)曲线,分析触变环面积。

关键参数:

屈服应力(使用Casson模型拟合)

表观粘度(通常报告40°C/20 rpm下的数据)

 

 

 

 

4. 质量控制应用

合格标准示例:

 

巧克力类型 粘度范围(40°C/20 rpm

黑巧克力 10,00015,000 cP

牛奶巧克力 8,00012,000 cP

涂层巧克力 5,0009,000 cP

数据解读与行业应用

1. 工艺优化:

通过触变环面积评估可可脂替代剂的稳定性

根据屈服应力调整精磨时间(通常需控制在50150 Pa

2. 故障诊断:

粘度突增可能提示:

✓ 糖分结晶未充分粉碎

✓ 乳化剂(如卵磷脂)添加不足

3. 研发创新:

低脂巧克力开发时,监测增稠剂(如纤维素胶)的流变影响


操作注意事项

温度敏感性:测试期间温度波动需<±0.3°C(可可脂相变对粘度影响显著)

 

清洁要点:

测试后立即用40°C食用级酒精清洗转子

禁止使用硬物刮擦转子表面

 

Brookfield粘度计为巧克力行业提供了从原料检测到终产品放行的全流程流变解决方案。未来可结合AI算法,通过历史粘度数据预测不同气候条件下的产品稳定性。


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