Effect of coconut oil, milk powder on the viscosity and hardness of mixtures of cocoa powder and cocoa butter

70 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Effect of coconut oil, milk powder on the viscosity and hardness of mixtures of cocoa
powder and cocoa butter
Uyen N. H. Truong, Giang T. Tran, & Bach T. Nguyen∗
Faculty of Food Technology, Nha Trang University, Nha Trang, Vietnam
ARTICLE INFO
Research Paper
Received: July 18, 2018
Revised: March 02, 2019
Accepted: April 02, 2019
Keywords
Cocoa powder/cocoa butter
Coconut oil
Hardness
Milk powder
Viscosity
∗Corresponding author
Nguyen Trong Bach
Email: ntbachnt@ntu.edu.vn
ABSTRACT
The effects of changing in composition and adding of coconut oil and
milk powder on physical states and rheological properties of cocoa
powder/cocoa butter mixtures were investigated. The aim of this study is
to keep the product quality at the right temperature and then consumer’s
acceptance. The viscosity, hardness and the solidification temperature of
cocoa powder/cocoa butter mixtures reduced when cocoa butter content
increased or cocoa butter was replaced by coconut oil, or cocoa powder was
replaced by milk powder. The viscosity (at 310C and 500C) significantly
decreased in accordance with an increase in cocoa butter (from 40 to
50%), addition of coconut oils (from 10 to 20%) and replacement of cocoa
powder by milk powder (from 5 to 10%) by weight. The cutting and
breaking hardness of mixtures (at 100C and 200C) decreased sharply when
the cocoa butter content was more than 50% of the mixture by weight.
The solidification temperature of mixtures decreased from 240C to 200C
when the coconut oil ratio increased from 20% to 40% of mixture weight.
Cited as: Truong, U. N. H., Tran, G. T., & Nguyen, B. T. (2019). Effect of coconut oil, milk
powder on the viscosity and hardness of mixtures of cocoa powder and cocoa butter. The Journal
of Agriculture and Development 18(4), 70-80.
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 71
Ảnh hưởng của dầu dừa, sữa bột đến độ nhớt và độ cứng của hỗn hợp bột cacao/bơ
cacao
Trương Nữ Hạ Uyên, Trần Thanh Giang & Nguyễn Trọng Bách∗
Khoa Công nghệ Thực Phẩm, Trường Đại học Nha Trang, Nha Trang
THÔNG TIN BÀI BÁO
Bài báo khoa học
Ngày nhận: 18/07/2018
Ngày chỉnh sửa: 02/03/2019
Ngày chấp nhận: 02/04/2019
Từ khóa
Bột cacao/bơ cacao
Dầu dừa
Độ cứng
Độ nhớt
Sữa bột
∗Tác giả liên hệ
Nguyễn Trọng Bách
Email: ntbachnt@ntu.edu.vn
TÓM TẮT
Trạng thái và tính chất lưu biến của hỗn hợp bột cacao/bơ cacao được
khảo sát khi thay đổi thành phần và tỉ lệ của hỗn hợp bằng cách bổ sung
dầu dừa hoặc sữa bột vào hỗn hợp làm cơ sở cho việc chọn tỉ lệ dầu dừa
hoặc sữa bột bổ sung vào sản phẩm sôcôla, hướng đến việc giữ chất lượng
sản phẩm ở điều kiện nhiệt độ phù hợp, đem sản phẩm đến gần với người
tiêu dùng hơn. Độ nhớt, độ cứng và nhiệt độ kết tinh hóa rắn của hỗn hợp
bột cacao/bơ cacao giảm khi tăng tỉ lệ bơ cacao hoặc dùng dầu dừa thay
thế bơ cacao hoặc dùng sữa bột thay thế bột cacao. Độ nhớt (ở 310C và
500C) giảm mạnh khi tỉ lệ bơ cacao tăng từ 40% đến 50% khối lượng hỗn
hợp, hoặc khi dùng dầu dừa từ 10% đến 20% khối lượng hỗn hợp hoặc
dùng sữa bột từ 5% đến 10% khối lượng hỗn hợp. Độ cứng cắt và độ cứng
vỡ của hỗn hợp (ở 100C và 200C) giảm mạnh khi tỉ lệ bơ cacao tăng hơn
50% khối lượng hỗn hợp. Nếu thay thế quá nhiều bột cacao bằng sữa bột
(40 - 60% khối lượng hỗn hợp) sẽ làm cấu trúc của sôcôla không chặt chẽ,
khi cắt hoặc làm vỡ xuất hiện nhiều vụn nhỏ do chất rắn không được áo
ngoài tốt bởi bơ cacao. Nhiệt độ kết tinh hóa rắn của hỗn hợp giảm từ
240C xuống 200C khi tăng tỷ lệ dầu dừa từ 20% đến 40% khối lượng hỗn
hợp.
1. Đặt Vấn Đề
Sôcôla là một trong số những sản phẩm có giá
trị lớn từ cây cacao, được nhiều người ưa chuộng
và sử dụng ngày càng nhiều. Tuy nhiên giá thành
sôcôla còn khá cao và khi bảo quản ngoài thị
trường vẫn còn khá khó khăn, cần phải được bảo
quản ở nhiệt độ thấp, nếu không rất dễ tan chảy.
Thành phần chính của sôcôla bao gồm bơ cacao
và bột cacao (Afoakwa & ctv., 2007), việc nghiên
cứu tính chất của hỗn hợp các nguyên liệu sẽ giúp
hiểu rõ về cấu trúc, mức độ chảy thông qua độ
nhớt hỗn hợp sôcôla lỏng để thiết kế quá trình
bơm đẩy, vận chuyển, rót khuôn,...; đồng thời tỷ
lệ các thành phần cũng ảnh hưởng đến độ cứng
của khối sôcôla sau kết tinh. Trong hai thành
phần chính của sôcôla thì bơ cacao là một trong
những loại có giá trị nhất trong số các loại chất
béo nhiệt đới (Afoakwa & ctv., 2007). Tuy nhiên
trong những năm gần đây, sản lượng bơ cacao
bị hạn chế bởi điều kiện canh tác khó khăn và
sâu bệnh trong khi nhu cầu bơ cacao tăng cao
ở các nước đang phát triển và giá cacao thế giới
ngày càng tăng (Afoakwa & ctv., 2007). Vì lý do
đó, việc nghiên cứu thành phần thay thế bơ ca-
cao giúp nhà sản xuất giảm được chi phí nguyên
liệu chính, tăng giá trị dinh dưỡng, hài hòa lợi ích
kinh tế nhưng vẫn đáp ứng được các điều kiện bảo
quản, sử dụng sản phẩm trong thực tế là điều cần
thiết.
Trên thế giới đã có những nghiên cứu về sự ảnh
hưởng của một số loại dầu như dầu cọ, dầu dừa
(Limbardo & ctv., 2017) đến nhiệt độ tan chảy
của hỗn hợp bơ cacao và dầu dừa; sự ảnh hưởng
của nguồn chất béo trong sôcôla (Timms, 1980;
Full & ctv., 1996; Gabriele & ctv., 2008); ảnh
hưởng của loại sữa bột (Liang & Hartel, 2004;
Acˇkar & ctv., 2015) hay tính chất của sôcôla
đen/trắng và sôcôla sữa (Briggs & Wang, 2004;
Afoakwa & ctv., 2008; Ardakani & ctv., 2014)
cũng được nghiên cứu. Tuy nhiên, ở Việt Nam
chưa có những nghiên cứu chuyên sâu nào được
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4)
72 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
công bố về sự hình thành trạng thái, tính chất lưu
biến của hỗn hợp bột cacao/bơ cacao có nguồn
gốc tại Việt Nam hay hỗn hợp của chúng khi có
bổ sung dầu dừa hoặc sữa bột. Trong nghiên cứu
này, dầu dừa được khảo sát thay thế bơ cacao
do dầu dừa là một chất béo được sản xuất trong
nước có sản lượng lớn. Bên cạnh đó, việc khảo
sát bổ sung sữa bột thay thế một phần bột cacao
giúp sản phẩm sôcôla tăng giá trị dinh dưỡng.
Kết quả nghiên cứu sẽ làm cơ sở cho các nghiên
cứu tiếp theo để tối ưu các thành phần trong sản
xuất sôcôla như lượng dầu dừa và sữa bột, việc
hiểu được các tính chất đặc trưng của sôcôla mà
từ đó nhà sản xuất tìm được qui trình sản xuất
tạo sản phẩm tối ưu, phù hợp với từng vùng địa
lý khác nhau cho các loại sản phẩm sôcôla đồng
thời định hướng người tiêu dùng sử dụng, bao
quản sản phẩm hợp lý hơn.
2. Vật Liệu và Phương Pháp Nghiên Cứu
2.1. Vật liệu
Bột cacao, bơ ca cao là sản phẩm của Công ty
TNHH Cacao Nam Trường Sơn, Đắklăk. Lô sản
phẩm sử dụng được sản xuất ngày 16/01/2017 và
có hạn sử dụng ngày 16/07/2018.
Dầu dừa được sản xuất ngày 13/03/2017 tại
Công ty Cổ phần dầu thực vật Tường An và có
hạn sử dụng ngày 13/03/2019. Sữa bột nguyên
kem Dutch Lady (19% protein; 22,8% chất béo;
48,4% cacbonhydrat; 3,5% nước và 6,3% thành
phần khác) của Công ty TNHH Friesland Camp-
ina, thuộc lô sản xuất ngày 03/10/2016 và có hạn
sử dụng ngày 03/04/2018.
2.2. Chuẩn bị mẫu
Có 03 nhóm mẫu được khảo sát: Nhóm mẫu
nguyên chất (M, gồm có bơ cacao và bột cacao);
mẫu nghiên cứu ảnh hưởng của dầu dừa (MCO,
cố định bột cacao 50%, 50% còn lại là chất béo
bao gồm bơ cacao và dầu dừa); và mẫu nghiên
cứu ảnh hưởng của sữa bột (MMP, cố định lượng
bơ cacao 30%, 70% còn lại là bột cacao và sữa
bột).
Chuẩn bị 100 g mỗi mẫu với tỉ lệ các thành
phần theo Bảng 1. Khuấy trộn đều hỗn hợp, gia
nhiệt ở 50 ± 20C trong 15 phút và đồng hóa bằng
thiết bị khuấy trộn Philips blender HR2115 (thực
hiện 5 lần, mỗi lần 30 giây). Sau đó rót vào các
ống nghiệm nắp kín (đường kính 1,5 cm, cao 12
cm), đặt trong bể ổn nhiệt TC-502 (Brookfield,
Hoa Kỳ) tại các nhiệt độ khác nhau để tiến hành
quan sát trạng thái lỏng-rắn của từng mẫu.
Bảng 1. Tỷ lệ % khối lượng các thành phần trong
hỗn hợp
Bơ cacao/
bột cacao
(M)
Bơ cacao/
dầu dừa/
bột cacao
(MCO)
Bơ cacao/
bột cacao/
sữa bột
(MMP)
30/70 50/0/50 30/65/5
40/60 40/10/50 30/60/10
50/50 30/20/50 30/50/20
60/40 20/30/50 30/40/30
70/30 10/40/50 30/30/40
80/20 0/50/50 30/20/50
- - 30/10/60
Đối với việc xác định độ nhớt của hỗn hợp: Sau
khi quan sát trạng thái, tiến hành đo độ nhớt các
mẫu M, MCO, MMP ở nhiệt độ tan chảy (500C)
và nhiệt độ rót khuôn (310C).
Đối với việc khảo sát sự thay đổi độ cứng cắt và
độ cứng vỡ của mẫu M, MCO, MMP: Tiến hành
rót khuôn ( dài × rộng = 30 × 20 mm) hỗn hợp
sau đồng hóa với độ dày 5 mm rồi giữ lạnh ở các
nhiệt độ (50C, 100C, 200C) trong 15 giờ. Mẫu sau
khi được ổn định trạng thái nhanh chóng được đo
độ cứng vỡ/độ cứng cắt ở nhiệt độ phòng ổn định
tại 250C.
2.3. Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu
2.3.1. Phương pháp quan sát
Hỗn hợp sau đồng hóa được rót vào trong ống
nghiệm đậy kín nắp để tiến hành quan sát. Mẫu
được đặt trong bể ổn nhiệt TC-502 (Brookfield,
Hoa Kỳ) ở 500C, sau đó tiến hành giảm dần nhiệt
độ xuống 50C theo từng nấc nhiệt độ (400C, 35
- 200C, 150C, 100C, 50C), tại mỗi nhiệt độ giữ
nhiệt trong 45 phút để ổn định cấu trúc rồi quan
sát. Lấy ống đựng mẫu ra và nghiêng ống nếu
không thấy mẫu chảy thì coi đó là trạng thái đã
kết tinh hóa rắn. Ghi nhận trạng thái, nhiệt độ
hóa rắn kết tinh của hỗn hợp.
2.3.2. Phương pháp phân tích lưu biến
Đo độ nhớt: Xác định bằng máy đo độ nhớt
Brookfield Viscometer LVDV I – Prime (Hoa
Kỳ). Mẫu lỏng sau khi được đồng hóa được rót
vào ống chứa mẫu, đặt vào bể ổn nhiệt của máy
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 73
Brookfield tại nhiệt độ đo (500C hoặc 310C) trong
20 phút, khi nhiệt độ mẫu ổn định tiến hành đo
mẫu với các đầu đo thích hợp (số 63 hoặc 64) ở
tốc độ đo 100 vòng/phút.
Đo độ cứng: Độ cứng vỡ (Fracturability) và độ
cứng cắt (Hardness) là lực mà khi nén ép tại đó
làm cho mẫu rắn bị vỡ ra hay lực lớn nhất cần
thiết để cắt đứt mẫu rắn (Mochizuki, 2001). Độ
cứng vỡ và độ cứng cắt của mẫu rắn (30× 20 mm)
có chiều dày 5 mm được xác định bằng thiết bị
đo lưu biến Sun Scientific Rheometer CR-500DX
(Nhật Bản) với các đầu đo tương ứng là đầu đo số
3 (đường kính 10 mm, xem Hình 1 (trái)) và đầu
đo số 10 (dạng phẳng, xem Hình 1 (phải)). Mẫu
sau khi được giữ để cố định cấu trúc ở 5, 10 hay
200 (15 giờ) sẽ được đem đo nhanh tại nhiệt độ
phòng bằng chế độ nén (compression test) có tốc
độ di chuyển của đầu đo khi nén là 1 mm/giây.
Hình 1. Đầu đo số 3 (trái) và số 10 (phải).
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu
Các thí nghiệm được thực hiện 3 lần, kết quả
thu được là giá trị trung bình của các lần đo. Xử
lý số liệu và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Origin
8.5.1 (bản quyền được cung cấp bởi phòng thí
nghiệm PCI thuộc viện IMMM, Cộng hòa Pháp).
3. Kết Quả và Thảo Luận
3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ bơ cacao/bột cacao
đến trạng thái, độ nhớt và độ cứng của
hỗn hợp
Trạng thái của hỗn hợp bơ cacao và bột cacao
(M) với các tỷ lệ khác nhau tại các nhiệt độ được
biễu diễn ở Hình 2. Sự kết tinh hóa rắn của hỗn
hợp được quyết định bởi sự có mặt của bơ cacao
(Limbardo & ctv., 2017), nhiệt độ kết tinh có xu
hướng tăng dần với các mẫu có tỷ lệ bơ cacao
thấp (≤ 50%), khoảng từ 240C đến 290C. Hỗn
hợp (M) khi đồng hóa sẽ xảy ra hiện tượng bơ
caca tan chảy và bao phủ ngoài các hạt bột cacao.
Vì vậy khi hàm lượng bơ cacao càng thấp thì lớp
áo phủ ngoài các hạt bột cacao càng mỏng và
chúng nhanh chóng kết tinh và sớm hình thành
các tương tác giữa các hạt bột cacao (Glicerina
& ctv., 2016) khi nhiệt độ giảm. Hàm lượng bột
cacao dưới 50% thì nhiệt độ kết tinh của hỗn hợp
ổn định ở 230C do tại những tỷ lệ này lượng bơ
cacao đã bao phủ kín và bão hòa nên nhiệt độ
kết tinh chỉ phụ thuộc vào sự có mặt của chất
béo (bơ cacao) mà không phụ thuộc vào các hạt
bột cacao nữa.
Độ nhớt của mẫu có tỷ lệ bơ cacao/bột ca-
cao khác nhau ở 500C và 310C được trình bày tại
Hình 3. Khi tăng tỷ lệ bơ cacao thì độ nhớt giảm,
điều này là do bột cacao được bao phủ bởi lớp bơ
cacao càng nhiều và chúng phân tán trong pha
chất béo do đó giảm khả năng kháng dòng chảy,
hỗn hợp sẽ lỏng hơn và độ nhớt giảm (Cheval-
ley, 1975; Afoakwa & ctv., 2009; Glicerina & ctv.,
2016). Đồng thời, theo quan hệ giữa độ nhớt và
nhiệt độ của Arrhenius thì nhiệt độ càng tăng
độ nhớt càng giảm (Gao & ctv., 2015), do đó độ
nhớt của hỗn hợp ở nhiệt độ 310C cao hơn so với
ở nhiệt độ 500C. Mặt khác, theo thuyết chuyển
động nhiệt Brown, nhiệt độ càng tăng thì động
năng các phân tử càng lớn và vận tốc chuyển động
của phân tử càng cao. Vì vậy, ở 310C động năng
của các phân tử trong hỗn hợp thấp hơn, tốc độ
chảy chậm hơn và độ nhớt trung bình cao hơn so
với hỗn hợp ở 500C, tuy nhiên sự khác biệt giá trị
độ nhớt giữa hai nhiệt độ này không có ý nghĩa
thống kê (kiểm định giá trị trung bình hai mẫu
độc lập T-test trong mềm SPSS, phiên bản 17.0).
Hình 4a và 4b biễu diễn độ cứng cắt và độ cứng
vỡ của mẫu có chiều dày 5 mm với tỷ lệ các thành
phần khác nhau tại nhiệt độ làm lạnh 50C, 10 0C
và 200C. Độ cứng cắt và độ cứng vỡ giảm khi tăng
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4)
74 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Hình 2. Trạng thái lỏng (•) – rắn (∆) của hỗn hợp bơ cacao/bột cacao theo nhiệt độ.
Hình 3. Ảnh hưởng của lệ bơ cacao/bột cacao đến
độ nhớt.
tỷ lệ bơ cacao trong khối mẫu hay tăng nhiệt độ
làm lạnh. Hỗn hợp có tỷ lệ bơ cacao lớn, bơ sẽ bao
phủ bột cacao nhiều hơn, tương tác giữa các hạt
cacao với nhau sẽ giảm (Glicerina & ctv., 2016)
nên khi đưa ra môi trường không khí bên ngoài
hỗn hợp sẽ nhanh tan chảy hơn, có độ cứng khi
đo lực cắt và lực ép vỡ thấp hơn các mẫu có tỷ lệ
bơ cacao thấp hơn.
Từ kết quả thể hiện trên Hình 4, mẫu được
kết tinh ở nhiệt độ càng thấp thì cần lực phá vỡ
cấu trúc càng lớn. Tại nhiệt độ làm lạnh 100C
và 200C, độ cứng cắt và độ cứng vỡ của mẫu
phụ thuộc vào tỷ lệ các thành phần phối trộn:
độ cứng cắt giảm mạnh khi hàm lượng bơ cacao
lớn hơn 60% và độ cứng vỡ giảm mạnh khi hàm
lượng bơ cacao lớn hơn 50%. Tuy nhiên ở 50C,
độ cứng ít thay đổi khi thay đổi tỷ lệ các thành
phần, điều này chứng tỏ khi nhiệt độ càng thấp
thì bơ cacao càng nhanh kết tinh, các mầm tinh
thể xuất hiện nhanh hơn và nhiều hơn tạo khối ổn
định và vững chắc (Awad & Marangoni, 2006). Ở
nhiệt độ cao hơn, ảnh hưởng của tỷ lệ các thành
phần rõ ràng hơn đặc biệt tại 200C, các tinh thể
kết tinh nhỏ hơn có năng lượng tự do thấp hơn
nên có sự dịch chuyển về hướng có tinh thể kết
tinh lớn hơn (Awad & Marangoni, 2006), vì vậy
lực cắt giảm và độ cứng vỡ thấp vì khi đó mật
độ tinh thể chất béo giảm, các không gian mở sẽ
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 75
Hình 4. Độ cứng - cắt (a) và độ cứng - vỡ (b) của mẫu (M) dày 5 mm.
Hình 5. Trạng thái lỏng (•) – rắn (∆) của hỗn hợp bơ cacao/bột cacao có bổ sung dầu dừa.
được điền đầy bởi bơ cacao nên mẫu dễ bị làm
mềm khi tăng nhiệt độ (Afoakwa & ctv., 2009).
Đồng thời như giải thích trên thì ảnh hưởng của
mật độ bột cacao đóng vai trò quan trọng, nên khi
tăng hàm lượng bơ cacao tương tác giữa các hạt
bột cacao với nhau sẽ yếu đi (Glicerina & ctv.,
2016) dẫn đến độ cứng cắt và độ cứng vỡ giảm.
Sự ảnh hưởng của chiều dày mẫu cũng được khảo
sát và kết quả cho thấy với chiều dày 10 mm, ảnh
hưởng của tỷ lệ các thành phần, nhiệt độ cũng có
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4)
76 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
xu hướng biến đổi tương tự như mẫu có chiều dày
5 mm (kết quả không được trình bày).
3.2. Ảnh hưởng của dầu dừa đến trạng thái,
độ nhớt và độ cứng của hỗn hợp
Trạng thái của mẫu (MCO) có chứa dầu dừa
thay thế một phần bơ cacao tại các nhiệt độ được
thể hiện ở Hình 5. Khi thay thế bơ cacao bằng
dầu dừa từ 0 - 100% tổng lượng chất béo trong
hỗn hợp (50%), nhiệt độ kết tinh hóa rắn giảm
dần từ 240C đến 200C và ổn định ở nhiệt độ này
khi tăng tỷ lệ dầu dừa hơn 20% khối lượng hỗn
hợp.
Điều này có thể được giải thích dựa trên hiệu
ứng "eutecti". Hỗn hợp "eutecti" được định nghĩa
là một hỗn hợp của hai hoặc nhiều thành phần
thường không tương tác để tạo thành một hỗn
hợp mới, nhưng theo một tỷ lệ nào đó, ức chế quá
trình kết tinh của nhau dẫn đến một hệ có điểm
nóng chảy thấp hơn một trong hai thành phần
(Gala & ctv., 2013). Mặc dù hai thành phần bơ
cacao và dầu dừa có tính chất tương tự nhưng
khi phối trộn với nhau chúng không tương thích
(Afoakwa & ctv., 2007) đã tạo nên một hỗn hợp
"eutecti" làm nhiệt độ kết kinh giảm xuống so
với hỗn hợp chỉ có bơ cacao. Chất béo bão hòa
trong hỗn hợp sẽ quyết định đến nhiệt độ tan
chảy, hay kết tinh của hỗn hợp, tỷ lệ axi1t béo
bão hòa càng lớn thì nhiệt độ chuyển trạng thái
càng cao và ngược lại (Limbardo & ctv., 2017). Vì
vậy khi thay thế bơ cacao bằng dầu dừa, axit béo
không bão hòa tăng lên dẫn đến nhiệt độ chuyển
trạng thái giảm dần. Khi ở trạng thái lỏng tại
nhiệt độ 310C hay 500C, độ nhớt của các hỗn
hợp giảm mạnh khi thay thế bơ cacao bằng dầu
dừa dưới 20% tổng lượng chất béo, sau đó có xu
hướng giảm ít hơn khi tỷ lệ dầu dừa thay thế
tăng lên (Hình 6). Sức căng bề mặt của dầu dừa
là 33,6 mN/m (250C) cao hơn của bơ cacao là
14,2 mN/m (Rodrigo & ctv., 2005), nên khi sức
căng bề mặt càng lớn thì khả năng bao phủ bề
mặt hạt cacao càng kém, dẫn đến khả năng bao
phủ để làm bền hệ của dầu dừa kém hơn bơ cacao
(giảm khả năng tương tác giữa các hạt bơ cacao).
Do đó cấu trúc hỗn hợp hình thành lỏng lẻo, mất
khả năng kháng dòng chảy nên độ nhớt giảm.
Tương tự như mẫu (M), kết quả cũng cho thấy
rằng độ nhớt của hỗn hợp (MCO) ở nhiệt độ 310C
cao hơn so với độ nhớ ở nhiệt độ 500C, tuy nhiên
không có sự khác biệt lớn do tại những nhiệt độ
này tinh thể chất béo hình thành những dạng cấu
trúc chung.
Hình 6. Ảnh hưởng của tỷ lệ bơ cacao/bột ca-
cao/dầu dừa đến độ nhớt.
Trong khi đó, ở trạng thái rắn sự nóng chảy, độ
cứng của hỗn hợp mẫu (MCO) có sự phụ thuộc
đáng kể của dầu dừa. Tại 50C, mẫu có độ cứng
cắt giảm từ 324 N (mẫu không có dầu dừa) xuống
230 N khi thay hoàn toàn bơ cacao bằng dầu dừa
(mẫu 50% dầu dừa) (Hình 7a). Tương tự, sự thay
đổi ảnh hưởng của dầu dừa đến độ cứng cắt cũng
ít hơn tại 100C, sự khác biệt giữa hai nhiệt độ
này chủ yếu xảy ra tại những hỗn hợp có tỷ lệ
bơ cacao cao hơn dầu dừa. Nguyên nhân của sự
khác biệt này có thể do ảnh hưởng đồng thời của
nhiệt độ cũng như tương tác giữa các hạt cacao
(Do & ctv., 2007). Ở nhiệt độ thấp hơn, lúc này
mạng lưới cấu trúc vững chắc được hình thành
làm tăng lực khi cắt. Tuy nhiên khi tỷ lệ chất béo
(dầu dừa) tăng thì khả năng bao phủ hạt cacao
kém hơn do sức căng bề mặt thấp làm ảnh hưởng
đến tương tác giữa các hạt cacao. Trong trường
hợp này do lượng chất béo đủ lớn (50%) làm cho
các hạt cacao bị phân tán trong lớp chất béo kết
tinh hóa rắn, điều này lý giải tại sao không có sự
khác biệt về độ cứng khi ép nén khi thay thế bơ
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 77
Hình 7. Độ cứng - cắt (a) và độ cứng - vỡ (b) của mẫu (MCO) dày 5 mm.
Hình 8. Trạng thái lỏng (•) – rắn (∆) của hỗn hợp bơ cacao/bột cacao có bổ sung sữa bột.
cacao bằng dầu dừa là do chúng đã hóa rắn hoàn
toàn tại nhiệt độ 50C và 100C (Hình 7a,b).
Ảnh hưởng của chiều dày mẫu cũng được khảo
sát và kết quả cho thấy với chiều dày 10 mm, ảnh
hưởng của tỷ lệ các thành phần chất béo, nhiệt
độ cũng có xu hướng biến đổi tương tự như mẫu
có chiều dày 5 mm (kết quả không được trình
bày).
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4)
78 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
3.3. Ảnh hưởng của sữa bột đến trạng thái, độ
nhớt và độ cứng của hỗn hợp
Kết quả khảo sát trạng thái mẫu (MMP) cố
định 30% bơ cacao và 70% còn lại thay đổi tỷ lệ
giữa bột cacao và sữa bột theo nhiệt độ được thể
hiện trong Hình 8. Nhiệt độ kết tinh hóa rắn của
các mẫu thêm sữa bột (280C) thấp hơn mẫu (M)
(290C) do tạo thành hỗn hợp "eutecti" làm giảm
nhiệt độ kết tinh (Awad & Marangoni, 2006) vì
khi bổ sung sữa sẽ làm tăng lượng chất béo trong
hỗn hợp, chất béo trong sữa không chỉ bảo vệ sự
kết tinh bơ cacao mà còn là tác nhân gây ra sự
chuyển đổi cấu trúc dạng V sang dạng VI của bơ
cacao, do đó nó làm thay đổi nhiệt độ kết tinh
hóa rắn hay tan chảy của hỗn hợp (Rios & ctv.,
2014).
Hình 9. Ảnh hưởng của tỷ lệ bơ cacao/bột cacao/sữa
bột đến độ nhớt.
Khi phối trộn sữa bột vào hỗn hợp bơ ca-
cao/bột cacao, sữa bột sẽ tương tác với bơ cacao
tạo nên một hỗn hợp chất béo không tương thích
hoàn toàn (Chevalley, 1975), hàm lượng chất béo
tăng và xảy ra hiệu ứng “eutecti”, hình thành một
hệ có điểm nóng chảy thấp. Sữa bột bổ sung sẽ
làm giảm mạnh độ nhớt hỗn hợp khi hàm lượng
sữa bột thêm vào khoảng 10% và dần ổn định
khi hàm lượng sữa bột tăng lên (Hình 9). Theo
Glicerina & ctv., (2016), khi thêm sữa thì hàm
lượng chất béo tăng sẽ tăng sự tương tác chất
béo – chất béo và làm giảm các thông số lưu biến
như độ nhớt, độ cứng (Chevalley, 1975; Awad &
Marangoni, 2006; Glicerina & ctv., 2016). Hàm
lượng sữa bột tăng đồng nghĩa với hàm lượng
chất béo tổng số của hỗn hợp tăng trong khi hàm
lượng bơ cacao không đổi, dẫn đến lượng chất béo
tổng để bao phủ các hạt cacao và sữa tăng, do đó
khả năng chống lại dòng chảy giảm - đó là lý do
làm cho độ nhớt của hỗn hợp giảm (Glicerina &
ctv., 2016). Mặt khác, do kích thước sữa bột lớn
hơn hạt bột cacao, khi đó diện tích bề mặt tiếp
xúc giữa các hạt với phần tử chất béo giảm xuống
làm độ nhớt giảm (Sokmen & Gunes, 2006). Từ
đó dẫn đến độ nhớt của hỗn hợp (MMP) giảm
một cách rõ rệt, càng bổ sung sữa bột thì độ nhớt
càng giảm. Điều này phù hợp với nghiên cứu của
Ardakani & ctv. (2014) đã tìm hiểu về dòng chảy
mao dẫn của sôcôla sữa. Ardakani đã cho thấy
rằng có sự giảm dần độ nhớt ở nhiệt độ 300C.
Sự giảm dần độ nhớt của sôcôla sữa có thể được
giải thích bởi sự gia tăng hàm lượng chất béo
do một phần tan chảy của bơ cacao (Ardakani &
ctv., 2014). Tương tự hai mẫu (M) và (MCO), độ
nhớt mẫu (MMP) cũng bị tác động bởi nhiệt độ.
Theo Briggs & ctv. (2014) độ nhớt tăng lên đáng
kể ở 310C vì sự hình thành của cấu trúc tinh thể
trong quá trình tạo mầm kết tinh (tempering).
Kết quả đo cho thấy đột cứng cắt và vỡ của
mẫu dày 5 mm làm lạnh ở 50C và 100C tương
đương nhau (Hình 10a,b). Mẫu dày 10 mm cũng
được nghiên cứu tương tự, tuy nhiên mẫu này
làm lạnh ở 50C và 100C đều không thể thực hiện
được phép đo độ vỡ vì mẫu quá cứng, lực sử dụng
trong quá trình đo không đủ để phá vỡ khối mẫu
(kết quả không được trình bày). Khi nhiệt độ làm
lạnh hỗn hợp ở 200C, ảnh hưởng của sữa bột tỷ
lệ nghịch với độ cứng của mẫu.
Ở 200C, độ cứng của mẫu giảm khi tăng tỷ
lệ sữa bột thay thế bột cacao. Điều này được lý
giải là do tỷ lệ chất béo tăng lên bởi lượng chất
béo từ sữa bổ sung, đồng thời tỷ lệ các hạt chất
rắn giảm đi, dẫn đến các tương tác giữa các chất
rắn với nhau yếu đi, khả năng chảy của chất béo
tăng lên ở nhiệt độ cao (Glicerina & ctv., 2016).
Cũng theo Glicerina & ctv. (2016), khi tăng tỷ
lệ sữa cũng có nghĩa là giảm lượng năng lượng
cần thiết để bắt đầu quá trình chảy của chất béo
tại một nhiệt độ đủ lớn. Lúc này cấu trúc của
hỗn hợp sẽ lỏng lẻo hơn khi mà lượng sữa bột
thay thế bột cacao càng tăng. Ngoài ra, hiệu ứng
"eutecti" giữa các chất béo của sữa và bơ cacao
cũng là nguyên nhân làm mềm mẫu rắn, độ cứng
kém hơn so với mẫu không bổ sung sữa bột.
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 79
Hình 10. Độ cứng - cắt (a) và độ cứng - vỡ (b) của mẫu (MMP) dày 5 mm.
4. Kết Luận
Hỗn hợp bột cacao và bơ cacao có nhiệt độ kết
tinh hóa rắn giảm từ 240C xuống 200C khi tăng
tỷ lệ dầu dừa thay thế bơ cacao, đặc biệt xảy ra
điểm "eutecti" giữa hai chất béo bơ cacao/dầu
dừa làm nhiệt độ kết tinh thấp hơn khi thay thế
trên 10% bơ cacao bằng dầu dừa. Đồng thời hỗn
hợp có độ nhớt và độ cứng giảm, sản phẩm có kết
cấu mềm mại hơn so với mẫu không bổ sung dầu
dừa.
Khi bổ sung sữa bột để thay thế bột cacao, sự
kết hợp chất béo của sữa bột và bơ cacao làm
nhiệt độ kết tinh giảm nhẹ so với mẫu không có
sữa bột. Ở trạng thái lỏng, hỗn hợp có độ nhớt
thấp hơn. Độ cứng của khối mẫu bổ sung sữa bột
cũng giảm đi, nếu thay thế quá nhiều bột cacao
bằng sữa bột sẽ làm cấu trúc của sôcôla không
chặt chẽ, khi cắt hoặc làm vỡ xuất hiện nhiều vụn
nhỏ do chất rắn không được áo ngoài tốt bởi bơ
cacao.
Tài Liệu Tham Khảo (References)
Acˇkar, D., Sˇkrabal, S., Sˇubaric´, D., Babic´, J., Milicˇevic´,
B., & Jozinovic´, A. (2015). Rheological properties of
milk chocolates as influenced by milk powder type,
emulsifier, and cocoa butter equivalent additions. In-
ternational Journal of Food Properties 18(7), 1568-
1574.
Afoakwa, E. O., Paterson, A., & Fowler, M. (2007). Fac-
tors influencing rheological and textural qualities in
chocolate - a review. Trends in Food Science and Tech-
nology 18(6), 290-298.
Afoakwa, E. O., Paterson, A., Fowler, M., & Vieira, J.
(2009). Microstructure and mechanical properties re-
lated to particle size distribution and composition in
dark chocolate. International Journal of Food Science
and Technology 44, 111-119.
Afoakwa, E. O., Paterson, A., Fowler, M., & Vieira, J.
(2008). Characterization of melting properties in dark
chocolates from varying particle size distribution and
composition using differential scanning calorimetry.
Food Research International 41(7), 751–757.
Ardakani, H. A., Mitsoulis, E., & Hatzikiriakos, S. G.
(2014). Capillary flow of milk chocolate. Journal of
Non-Newtonian Fluid Mechanics 210, 56-65.
Awad, T. S., & Marangoni, A. G. (2006). Ingredient Inter-
actions Affecting Texture and Microstructure of Con-
fectionery Chocolate. In Gaonkar, A. G., & McPher-
son, A. (2nd ed., 423-476). Ingredient interactions: Ef-
fects on Food Quality. Florida, America: CRC Press.
Briggs, J. L., & Wang, T. (2004). Influence of shearing
and time on the rheological properties of milk choco-
late during tempering. Journal of the American Oil
Chemists’ Society 81(2), 117-121.
Chevalley, J. (1975). Rheology of chocolate. Journal of
Texture Studies 6, 177-196.
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4)
80 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Do, T. A. L., Hargreaves, J. M., Wolf, B., Hort, J., &
Mitchell, J. R. (2007). Impact of particle size distribu-
tion on rheological and textural properties of chocolate
models with reduced fat content. Journal of Food Sci-
ence 72(9), E541-E552.
Full, N. A., Reddy, S. Y., Dimick, P. S., & Ziegler, G.
R. (1996). Physical and sensory properties of milk
chocolate formulated with anhydrous milk fat frac-
tions. Journal of Food Science 61(5), 1068-1073.
Gabriele, D., Migliori, M., Baldino, N., & De Cindio, B.
(2008). Influence of fat content on chocolate rheology.
AIP Conference Proceedings 1027. Maryland, Amer-
ica: American Institute of Physics.
Gala, U., Pham, H., & Harsh, C. (2013). Pharmaceutical
applications of eutectic mixtures. Journal of Develop-
ing Drugs 2(3), e130. doi:10.4172/2329-6631.1000e130.
Gao, X., Guo, T., Han, F., Tian, Y., & Zhang, Z.
(2015). Rheological and sensory properties of four
kinds of dark chocolates. American Journal of Ana-
lytical Chemistry 6(13), 1010-1018.
Glicerina, V., Balestra, F., Dalla Rosa, M., & Romani,
S. (2016). Microstructural and rheological characteris-
tics of dark, milk and white chocolate: A comparative
study. Journal of Food Engineering 169, 165-171.
Mochizuki, Y. (2001). Texture Profile Analysis. Cur-
rent Protocols in Food Analytical Chemistry 00(1),
H2.3.1–H2.3.7.
Liang, B., & Hartel, R. W. (2004). Effects of milk powders
in milk chocolate. Journal of Dairy Science 87(1), 20-
31.
Limbardo, R. P., Santoso, H., & Witono, J. R. (2017).
The effect of coconut oil and palm oil as substituted
oils to cocoa butter on chocolate bar texture and melt-
ing point. AIP Conference Proceedings 1840 (060001-
1–060001-12). Maryland, America: American Institute
of Physics.
Rios, R. V., Pessanha, M. D. F., Almeida, P. F. de, Viana,
C. L., & Lannes, S. C. da S. (2014). Application of fats
in some food products. Food Science and Technology
(Campinas) 34(1), 3-15.
Rodrigo, B., Anikumar, G. G., Antonio, B., Ignacio, G.
L., David, P., & Manuel M. (2005). Production of co-
coa butter microcapsules using an electrospray process.
Journal of Food Science 70(8), 492-497.
Sokmen, A., & Gunes, G. (2006). Influence of some bulk
sweeteners on rheological properties of chocolate. LWT
- Food Science and Technology 39(10), 1053–1058.
Timms, R. E. (1980). The phase behaviour of mixtures of
cocoa butter and milk fat. Lebensmittel-Wissenschaft
und -Technologie 13(2), 61-65.
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(4) www.jad.hcmuaf.edu.vn