耐热、抗霜巧克力制备及调温装备研究

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提高巧克力耐热性和抗霜性是当前巧克力生产中亟待解决的两大问题。尝试使用凝胶油脂部分替代CB以增强脂肪相晶体网络,使用甜味剂部分替代蔗糖(S)形成与凝胶油脂具有协同作用的糖网络以增强巧克力耐热能力,对优选的甜味剂添加量进行优化以增强其对巧克力起霜的抑制作用,并对调温罐这一关键设备进行优化设计以强化调温工序的预结晶效果,主要研究内容及结果如下:(1)为提高晶体网络对液态油脂的束缚能力,制备了半固态凝胶油脂,并进行了理化性质表征。凝胶油脂中均以长链脂肪酸为主,且都存在β晶体。各样品具有不同的晶体类型,其中MAG(单硬脂酸甘油酯)基凝胶油脂中为短纤维状的晶体,且MAG24(凝胶因子为单硬脂酸甘油酯,基料油为24°C棕榈油)具有最为细密的网络结构。在所有样品内部均存在凝胶行为,其中MAG24具有最高的网络强度,但晶体网络结构性有待提升。基料油熔点并未对熔化峰值温度产生显著影响,但MAG基凝胶油脂在45℃时仍能保持高于7%的SFC(固体脂肪含量)。CLX24(凝胶因子为小烛树蜡,基料油为24℃棕榈油)与MAG24具有较高的硬度,24℃基凝胶油脂均具有较高的持油率。综合实验结果,以24℃棕榈油为基料油,MAG为凝胶因子所制备的凝胶油脂具有较好的晶体网络结构。(2)为探究甜味剂对改善凝胶油脂基巧克力耐热特性的作用,将优选的凝胶油脂(MAG24)部分代替CB,麦芽糖醇(M)、塔格糖(T)与棕榈汁糖(PS)分别作为甜味剂代替蔗糖(S)以制备巧克力。所有巧克力样品均含有β晶体,二者的复配使用对提高巧克力SRI(形状保留指数)具有积极协同作用,其中PS所形成的糖网络效果较为明显。PS制成的巧克力(Choc PS50,PS:S=50:50)形状在35℃时可基本保持,凝胶油脂基巧克力熔化峰值温度低于纯CB巧克力,但PS的添加可提高样品的熔化焓值(38.9-39.6 W/g)。凝胶油脂基巧克力硬度低于纯CB巧克力,但PS可提高凝胶油脂基巧克力的硬度。其中使用PS的巧克力具有较高的感官接受度。综合各项实验结果,MAG24与PS分别作为CB与S的替代品,可用于制备耐热巧克力。(3)为探究PS对凝胶油脂基巧克力贮存期间起霜特性的影响,基于之前章节制备的凝胶油脂基巧克力,使用不同比例的PS替代S并制备巧克力。在60天的温度波动期内(20℃下16 h,32℃下8 h),各样品在各测试节点都具有不同程度的表面白度,第60天时,Choc PS100(PS:S=100:0)的起霜现象最为严重,通过PLM观察亦可见其表面密集的白斑,Choc PS0(PS:S=0:100)起霜程度次之。各样品均发生了明显的晶型衍变。Choc PS50的表面白度较低,晶型衍变情况较好,感官接受性较高。研究结果表明MAG24与CB的复配比例为30:70,PS与S复配比例为50:50,可用于制备具有抗霜稳定性的巧克力。(4)为适应实验室等小规模生产巧克力的需求,对调温罐这一关键设备进行优化设计。该调温罐使用夹套式设计,根据调温工序各阶段对温度升降的需求,计算得各阶段水的质量流率,选择冷热水阀为VVI46.15,温控阀为VVF53,水泵为GRUNDFOS ALPHA+UPS,UP100系列水泵,电动机为Y80M2-2型电动机。使用Ansys2021 R1对流动速度场进行仿真,从而优选搅拌器形式为双层平直桨叶式搅拌器。
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