巧克力粉的粒度分析：从原料到成品的科学探索

巧克力粉的粒度分析：从原料到成品的科学探索

巧克力的细腻口感和丝滑质地，很大程度上取决于其原料的粒度分布。本文通过实验分析了不同巧克力粉及其添加剂的粒度分布特征，探讨了粒度分布对巧克力生产过程和最终性能的影响。

1. 概述

与人们的普遍看法相反，巧克力不是条形固体，而是粉末的混合物。在生产过程中这些粉末的混合物首先被液化，然后硬化，最后成型。该工艺复杂，并且需要针对高成本的原材料进行优化。这个过程首先将可可豆研磨成一种称为巧克力液的半固态糊状物。然后压制这种糊状物，将可可脂与固体部分可可粉分离（图1）。

图1: 可可豆加工示意图。为了制作巧克力，可可液与过量的可可脂和添加剂（如糖和奶粉）一起研磨。

为了使巧克力具有令人愉悦的融化质地，可可液中需要过量添加可可脂。然后将混合物与糖和牛奶等其他粉状成分一起研磨，这是一个被称为研拌的漫长过程，是巧克力风味和质地发展的关键。

颗粒大小在许多方面影响巧克力的生产过程和最终性能。巧克力制造中最重要的经济方面之一是其粘度，随着颗粒变细，粘度会增加。一方面，可可液需要研磨成细颗粒，以释放尽可能多的可可脂。另一方面，很大一部分非常小的颗粒会增加总表面积，这意味着需要更多的（昂贵的）可可脂来覆盖颗粒并使其能够相互流动[1][2]。通过优化粒度分布（PSD），制造商还可以减少巧克力中所需的粘度调节剂的量，从而间接影响质量[1][3]。

影响质量的一种更直接的方法是将糖、牛奶和可可颗粒的大小缩小到小于约30µm，因为较大的颗粒在口腔中感觉有砂砾。人类舌头非常敏感，可以检测到小至3µm的颗粒大小差异[1][2]。总之，窄粒度分布（PSD）可以保持质地和味道丝滑，免受较大颗粒的负面影响，并防止最小颗粒妨碍整体的流动[3]。

2. 实验

理论上，所有类型的巧克力都可以使用基于植物油的载液在液体模式下通过激光衍射进行测量。然而，它们也可以在干法喷射模式下进行测量。由于样品粉末的易碎性，必须使用低气压进行分散。我们选择使用PSA 1190仪器进行干法分散测量。我们的样品包括牛奶和巧克力粉、结块的巧克力粉、奶粉和糖。

3. 结果与讨论

图2: 巧克力粉的粒度分析。曲线表示巧克力（红色）、牛奶巧克力（蓝色）和速溶巧克力粉（绿色）的密度分布（%）。

图3: 巧克力添加剂的粒度分析。曲线表示糖（红色）和奶粉（蓝色）的密度分布（%）。

如图2所示，所有分析的巧克力粉末都具有不同的粒度分布。Couverture和牛奶巧克力具有双峰尺寸分布，直径范围为10至30µm。团聚巧克力的粒径平均为300µm。还测量了最常见的巧克力添加剂、奶粉和糖的粒径分布。在图3中，显示了这两个样品的粒径分布，糖和奶粉的测量返回平均直径分别为40µm和70µm。尽管奶粉在巧克力生产过程中会被研磨，但与（无牛奶）巧克力粉相比，添加奶粉会使巧克力粉的PSD向更大的直径移动，这一点仍然很明显（图2）。

4. 结论

控制巧克力生产中的粒度分布使得制造商降低生产成本，并让消费者享受更好质量的产品。通过实验可知，我们证明了PSA 1190 D可以进行巧克力制造过程中所需的粒度测量，从粉状成分（牛奶、糖）到最终产品（各种巧克力粉）。该仪器的坚固设计使其即使在工业环境中也能平稳运行，不受振动和灰尘的影响。获得专利的Dry Jet Dispersion技术确保了样品在低气压下的充分分散，这对易碎的巧克力粉尤为重要。

5. 参考文献

[1] Beckett S. T. (2001). Milling, mixing and tempering - an
engineering view of chocolate. Journal of Process
Mechanical Engineering215:1-8.

[2] Liang B. & R. W. Hartel (2004). Effect of milk powders
in milk chocolate. Journal of Dairy Science87:20-31.

[3] Afoakwa E. O., A. Paterson & M. Fowler (2008). Rela tionship between rheological, textural and melting proper ties of dark chocolate as influenced by particle size
distribution and composition. European Food Research
and Technology227:1215-1223.