CN101437406A - 预结晶稳定的βV多晶形晶体形式的真巧克力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预结晶βV晶体形式的真巧克力的方法，该方法包括下列步骤：测定巧克力糖料在将晶种混入其中前的起始温度(TCi)，所述TCi超过临界温度；通过将巧克力糖料熔化至起始温度(TCi)获得液体巧克力浆；在起始温度(TCi)下使固体晶种分散到所述的液体巧克力浆中，所述的晶种由至少一种选自可可脂，可可脂等效物和/或真巧克力的组分组成，其中所述的晶种包含主要量的稳定的βV晶体；将所述的巧克力糖料与所述的晶种混合，直到所述的晶种几乎完全熔化；将由此获得的持续搅拌下的混合物冷却至预结晶温度(Tpc)，所述的冷却通过混合所述晶种并且通过与环境的热交换来实现以便形成预结晶的巧克力；和任选地将由此获得的混合物维持在预结晶温度下以便将巧克力糖料维持在预结晶态。本发明还涉及测定在可接受时间内(例如在少于6分钟内)达到预结晶温度所需的TCi的方法和装置。

Description

预结晶稳定的βV多晶形晶体形式的真巧克力的方法

发明领域

本发明涉及通过将晶种分散入液体巧克力浆结晶(或调温)稳定的βV多晶形晶体形式的真巧克力的快速而简便的方法。本发明进一步涉及预测巧克力混合时的最佳温度的方法和系统。

背景

巧克力的主要成分可可脂为多晶形产物。可可脂中的脂肪可以以6种不同形式结晶(多晶形结晶)。制造良好巧克力在于形成大部分V型晶体(βV型)。调温由此成为生产巧克力和巧克力产品的重要步骤。

预结晶巧克力用于初始化巧克力糖料脂肪部分结晶成多晶型V和VI(当使用Wille和Lutton的术语时)，也称作多晶型β2和β1(当使用Larsson的术语时)。多晶型V或β2进一步称作βV晶型。

巧克力使用者(巧克力用户(chocolatiers))应在使用前预结晶巧克力糖料。调温是诱导适当预结晶的方式。调温是诱导巧克力中液体脂肪令人满意结晶成核，使得巧克力形成稳定的βV晶体的过程。稳定的晶体在进一步的冷却过程中作为晶种起作用。液体巧克力在这些晶种周围以正确的形式结晶。

然而，难以通过简单冷却巧克力获得βV晶体。因此需要调温。

调温一般为热过程，并且一般包括通过将巧克力糖料加热至一般约40-50℃且然后通过恒定搅拌使其缓慢冷却至约25℃-27℃来熔化脂肪而形成脂肪晶体生长的晶核(即初始化脂肪结晶)。然后一般为了熔化大部分不稳定的晶体并且保持βV晶体的含量将巧克力糖料预加热约0.5℃-4.0℃，所述的βV晶体在高于不稳定的晶体的温度下熔化。一般在所述糖料中保持约0.1％-5％(占巧克力中包含的总脂肪的百分比)，更典型约2％-4％的量的稳定的晶体以备沉积和进一步使用。

为了获得预结晶的巧克力，一般将巧克力糖料冷却并且在约18℃-20℃的室温下在大理石上或在热交换装置冷却的刮擦表面上刮擦。

这些经典方法的缺陷尤其是引导和控制温度所需的材料和设备的成本，劳动力和使用者必需的知识(技能)。

除此之外，使用传统的调温过程，除了非常期望的稳定的βV晶体以外，还不可避免地产生一定含量的或多或少有些不稳定的晶体，诸如α和βIV晶体。

近来已经尝试了简单地通过将一定含量的粉末形式的晶种加入到温度受控的液体巧克力浆中而确保在所述巧克力浆中仅有一定含量的所需晶体类型。

这类方法例如从DE 10118354(Sollich)得知。在DE 10118354中，将热处理的粉末形式的晶种悬浮到混合器中的分叉的巧克力流中且然后供应至调温机末端的混合阶段，即冷却阶段后的位置。这意味着在第一步中，将所述的巧克力浆冷却至低于37℃的温度(T)，使得至少所需的高熔点稳定的βV晶体保存下来，此后添加晶种。

另一种这样的方法描述在WO 01/06863中，籍此将由在高于30℃的温度下冷却的混合物组成的晶种材料加入到预冷却的巧克力糖料中。

这类方法的缺点在于必须预冷却巧克力糖料，这需要昂贵的装置并且意味着能量损耗。

US 6,391,356描述了延迟脂肪相结晶，直到目的在于将一般与调温巧克力相关的粘度的显著增加降至最低的最终冷却的方法。在US6,391,356中所述的方法中，避免了晶种的熔化。需要特定和昂贵的设备在加晶种前预冷却巧克力糖料以便在加晶种后维持一定的加工温度，在加晶种后快速冷却巧克力等。

EP 0 521 205披露了连续调温方法，其中将由液体脂肪(可可脂)中的晶种(牛油硬脂精晶体)组成的淤浆加入到液体巧克力浆中。所述的方法不适用于分批生产过程并且还需要特定和昂贵的机械设备以便将所述的淤浆保持在严格受控的温度下。

将以上引用的所有参考文献都引入本文作为参考。

发明目的

本发明的目的在于提供快速和便利地将巧克力(预)结晶成高度理想稳定的βV晶体的方法和装置。

本发明的目的在于提供不存在现有技术的缺陷的方法。

本发明的另一个目的在于提供预结晶巧克力糖料中包含的至少部分脂肪的方法，使得终产物，即固化巧克力在延长储存时不出现或仅出现少量的白色粉化(仅霜)。

本发明的另一个目的在于提供个体(artisanal)应用的方法。

附图描述

图1表示用于模型化系统以便模拟由巧克力使用者手工混合或搅拌的混合器。在实验过程中，该混合器具有32rpm的转速(层流条件)。

图2表示加入了晶种(10％w/w)的巧克力糖料的温度(℃)符合时间(秒)的函数的进展。小的实心正方形(最长曲线)：模型化结果；空心圆圈(在约1250秒时终止的曲线)：实验数据，TCi：51℃，TBi：21℃，Tamb：22℃，MC：2.4kg，R＝0.1，接收容器：金属碗，并且在32℃下的水浴(水浴器)中冷却。

图3表示t＝0时(添加晶种时)作为处理的巧克力(MC)体积的函数的优选(最佳)巧克力温度TCi，并且它不同于环境温度(Tamb)。在添加具有TBi＝Tamb的10％(w/w)CB片后，在5分钟后达到(约)33℃-(约)33.2℃的巧克力温度(TC)，并且在6分钟后TC低于(约)33℃。包含巧克力糖料的接收容器为塑料碗，其为半球形形状(半径＝24cm)。曲线(从上到下)：Tamb分别为10，15，20，23，25和30℃。

图4给出了作为巧克力糖料和环境温度的函数的黑巧克力的最佳起始温度(TCi)。

图5给出了作为巧克力糖料和环境温度的函数的牛奶巧克力的最佳起始温度(TCi)。

图6给出了作为巧克力糖料和环境温度的函数的白巧克力的最佳起始温度(TCi)。

发明概述

本发明涉及在不使用任何冷却装置，诸如调温机的情况下预结晶(调温)巧克力糖料(真巧克力糖料)的快速而简便的(分批)方法。

本发明提供了预结晶βV晶体形式的真巧克力的(分批)方法，该方法包括下列(随后或同时的)步骤：

-测定(鉴定)将晶种混入其中前巧克力糖料的起始温度(TCi)，所述TCi超过其(巧克力的)临界温度；

-通过使巧克力糖料熔化至这一起始温度(TCi)获得液体巧克力浆；

-在所述的起始温度(TCi)下将固体晶种分散到所述液体巧克力浆中，该晶种由至少一种选自(固体)可可脂，(固体)可可脂等效物和/或(固体)真巧克力的组分组成，其中所述的晶种包含主要量的稳定的βV晶体；

-将所述的巧克力糖料与所述的晶种混合，直到所述晶种熔化，这意味着这些晶种完全熔化或几乎完全熔化，并且可以使少量(有利的是(约)10％-(约)0.1％，优选(约)5％-(约)0.5％(w/w))的晶体未熔化并且保留下来作为晶种；

-将由此获得的持续搅拌的混合物冷却至预结晶温度(Tpc)，所述的冷却通过混合所述晶种并且通过与环境热交换来实现以便获得预结晶的巧克力；和

-任选地将由此获得的混合物维持在预结晶温度下以便维持预结晶态的巧克力糖料。

在本发明的方法中，提前确定，即预定、鉴定或确立最佳TCi(参见下文)，此后将欲加晶种的巧克力糖料简单熔化至所述温度。不同于在本领域的许多方法中，巧克力糖料并未如此熔化(加热)且随后在加晶种前预冷却。

可以通过实验方式确定(鉴定、确立)或可以通过模型化预测巧克力糖料的所需起始温度(TCi)。

此温度TCi作为如下的函数而改变：(a)巧克力的类型，(b)处理的巧克力的量(质量)，(c)加入的晶种的量(质量)，(d)那些晶种在混合时的温度，(e)制成冷却所述混合物的容器(或接收容器)的材料(最常见的是塑料或inox(不锈钢))，(f)容器的形状或几何形状(最常见的是具有指定直径的半球形碗)，和(g)放置容器以便冷却的环境(例如环境空气或例如在32℃下的恒温水浴)。

有利的是通过使系统中的内部能量或热交换的变化模型化来确定(鉴定、确立)最佳TCi。一旦得到确定，就可以制表或制图，它们有助于本领域的技术人员选择/确定正确的TCi。

处理的巧克力糖料优选为通过混合黑巧克力，牛奶巧克力，普通巧克力和/或白巧克力制备的真巧克力糖料。

有利的是本发明的晶种(也称作可可脂片或CB片)具有等于或接近环境温度(Tamb)的起始温度。所谓《环境温度》意指物体(就巧克力糖料而言)周围介质(例如空气)的温度。根据环境或介质和操作条件的不同，环境温度或室温可以在(约)10℃-(约)30℃之间变化，更典型的是(约)18℃-(约)29℃。最通常的环境温度在(约)18℃-(约)25℃，甚至更典型地在(约)19℃-(约)21℃。所谓《接近》意指环境温度±1℃(温度计的精确度)。优选CB片(本发明的晶种)因此具有(约)10℃-(约)30℃，优选(约)18℃-(约)29℃，更优选(约)18℃-(约)25℃，甚至更典型地(约)19℃-(约)21℃的Tbi。

在本发明的方法中，在TCi下将本发明的《固体》晶种加入到巧克力糖料中，这意味着该晶种在添加到巧克力糖料前为固态或固体形式。优选的晶种为固体可可脂晶种。可选择地，(固体)真巧克力和/或(固体)可可脂等效物(导则2000/36/EC)，诸如基于Illipe，Borneo牛油或Tengkawang的那些，棕榈油，Sal，牛油，Kokum gurgi和/或Mano Kernel可以用作晶种。

在添加到巧克力糖料后(在TCi下)，本发明的固体晶种开始熔化成巧克力糖料，因为晶种的熔化温度有利于地低于TCi(参见实施例)。

(分批)添加(固体)晶种或CB片到液体巧克力浆中有利地用于两个目的：它们为冷却源并且它们辅助引起巧克力以正确形式(βV型)结晶。有利的是无需冷却设备。可以将冷却(巧克力和CB片的)混合物的接收容器置于空气中或可以将其放入例如32℃下的恒温浴槽。

(分批)添加本发明的固体CB片或晶种可加速待调温巧克力的冷却。因为熔化为吸热过程，所以在将CB片(晶种)分散到液体巧克力浆中后存在温度最初的快速下降。晶种或CB片(例如软锭)的熔化随着巧克力温度的降低而减缓。

有利的是CB片(本发明的晶种)为球形或半球形形状。其直径可以在(约)20-(约)2mm之间改变，优选它们具有(约)10-(约)5mm的直径。可以使用其它形式的CB片(晶种)，而珠或(半-)球形颗粒因许多原因而最具有实用性。可以使用粉末，但是它可以结成块。

优选将1％-20％(w/w％的待加晶种的巧克力糖料)的(固体)晶种或(固体)CB片分散到液体巧克力浆中。更优选加入6.5％-17％(w/w)的本发明的晶种。

最优选将(约)10％(w/w)的晶种(例如可可脂晶种)分散到液体巧克力浆中。

优选在添加晶种前的巧克力糖料的起始温度(TCi)为(当时为)高于临界温度1℃以上并且优选预结晶温度(Tpc)低于临界温度(当时)(约)0.5℃-(约)2℃。有利的是预结晶温度低于37℃，优选(约)30℃-(约)35℃，可能在约33℃-约33.2℃，更优选(约)31℃-(约)33.5℃，甚至更优选(约)31℃-(约)33℃。

有利的是选择(确定)巧克力糖料的起始温度TCi，使得在1-10分钟，更优选在3-6分钟，有利的是在5-6分钟内达到低于37℃的预结晶温度，优选(约)30℃-(约)35℃，可能在约33℃-约33.2℃，更优选(约)31℃-(约)33.5℃，甚至更优选(约)31℃-(约)33℃。有利地将所述达到Tpc的时间，例如6分钟作为固定参数设定成(进入)模型化。可选择地，通过实验方式确定或预测(通过模型化)达到如上所述预结晶温度所需的时间。

预结晶温度应保护通过CB片的部分熔化初始化的晶种。

就添加本发明的(约)10％(w/w)固体CB片的最佳TCi温度而言，例如，参见图3-6。有利的是，在加晶种前的巧克力糖料具有高于(约)40℃，更优选高于(约)42℃的温度(TCi)。

预结晶后，一般将巧克力倾入模具并且放入冷藏箱，在此它进一步结晶，可以使用照此调温的巧克力，尤其用于制造巧克力棒，胡桃糖果，加那奇糖霜等。

本发明进一步涉及用于巧克力糖料中模型化温度改变的计算机系统，该系统包括适合于液体巧克力浆中模型温度改变的编码工具，所述的液体巧克力浆中(分批)混合了含主要量的稳定的晶体，并且这种模型化温度改变为时间的函数，该系统进一步包括确定达到预结晶温度所需的时间的工具和基于其确定巧克力糖料的优选的(加晶种时具有的)起始温度(TCi)的工具，使得在可接受的时间内(例如在6分钟内)能够达到预结晶温度。有利的是在1-10分钟的值，优选在3-6分钟的值，最优选在5或6分钟时(在固定的参数或起始条件意义上固定或设定达到所需Tpc的时间)。

本发明在另一个方面涉及用于鉴定巧克力糖料的最佳起始温度(TCi)的计算机系统，该系统包括适合于液体巧克力浆中模型温度改变的编码工具，所述的液体巧克力浆中(分批)混合了含主要量的稳定的晶体，并且这种模型化温度改变为时间的函数，该系统进一步包括确定达到预结晶温度所需的时间的工具和基于其测定巧克力糖料的优选(加晶种时具有的)起始温度(TCi)的工具，使得在可接受的时间内(例如在6分钟内)能够达到预结晶温度。有利的是在1-10分钟的值，优选在3-6分钟的值，最优选在5或6分钟下(在固定的参数或起始条件意义上固定或设定达到所需Tpc的时间)。

本发明的另一个方面涉及鉴定巧克力糖料最佳起始温度(TCi)的计算机系统，该系统包括适合于液体巧克力浆中模型温度改变的编码工具，所述的液体巧克力浆中(分批)混合了含主要量的稳定的βV晶体，并且这种模型化温度改变为时间的函数。

在本发明的上下文中《优选的或最佳的TCi》有利地为在可接受的时间内，例如在(约)1-(约)10分钟，优选在距将本发明的晶种添加到巧克力糖料中(约)6分钟内达到(约)30℃-(约)35℃，更优选(约)31℃-(约)33℃的预结晶温度所需的巧克力糖料的起始温度。最有利的是将达到所需预结晶温度所需要的时间预先设定在5或6分钟。

因此，本发明的另一个实施方案中涉及鉴定巧克力糖料最佳起始温度(TCi)的计算机系统，该系统包括适合于液体巧克力浆中模型温度改变的编码工具，所述的液体巧克力浆中(分批)混合了含主要量的稳定的βV晶体，并且这种模型化温度改变为时间的函数，其中在该模型中，将达到30℃-35℃，更优选31℃-33℃的预结晶温度(Tpc)的时间设定在1-10分钟，最优选在5或6分钟时的值。

有利的是该模型-就热交换模型而言-考虑到了下列参数：(a)巧克力类型，(b)处理的巧克力的量，(c)加入的晶种的量，(d)那些晶种在混合时的温度，(e)制成冷却所述混合物的容器或接收容器的材料，(f)该容器的形状或几何形状，和(g)放置容器以便冷却的环境。

本发明的系统进一步包括储存包含最佳TCi’s，即上述参数的函数的数据库的工具和/或生成包含该信息的表和/或图的工具。在输入前可能不得不确定所述参数中的某些，例如容器的形状或几何形状，晶种的温度，环境温度。

发明详述

本发明提供了(预)结晶正确形式(βV型)的巧克力糖料，诸如真巧克力糖料的新方法。

本发明的方法由向液体巧克力浆中添加以正确形式结晶的，即βV型的CB片组成。将晶种加入到具有起始温度TCi的巧克力中。

选择TCi，使得当巧克力达到(约)30℃-33℃温度，即形成稳定的βV晶体的温度，也称作预结晶温度时，某些CB片(以βV型结晶的)仍然保持不熔化并且可以向巧克力糖料中加晶种。这些剩余的晶种能够以正确形式引起结晶。

在调温过程中，手工搅拌巧克力和CB片的混合物并且使其在空气中冷却或更罕见地在恒温(水)浴(在约32℃下)冷却。

本发明的方法实际上仅涉及两个短步骤：(1)使巧克力糖料熔化至温度TCi，它超过了VI型晶体的熔化温度，以便熔化所有6种多晶型，和(2)通过将晶种添加到液体巧克力浆中且随后通过与环境(或周围)的热交换将巧克力冷却至βV晶体的结晶点(约30-33℃)。将固体晶种添加到液体巧克力浆中明显加速巧克力糖料的冷却。

本发明的方法与本领域公知的技术相比具有几个优点。

本发明的方法无需使用者具有专门技能。可以为巧克力使用者提供表，图或图表(由本发明的模型化产生的可能的图表，参见实施例)，从中可易于导出最佳的TCi。

此外，无需专门或昂贵的设备来控制和引导巧克力糖料的冷却和调温。

本发明的方法因此对应用而言比本领域中的方法更为简便，其中在巧克力的设定步骤过程中添加加晶种的晶体作为调温加速剂，这需要预冷却待加晶种的巧克力糖料。

使用本发明的方法，可相对快速地达到预结晶温度，例如在6分钟内。在经典的调温方法中，它一般需要约20分钟。

本发明方法的另一个优点在于液体巧克力浆的所需TCi对所有类型的巧克力(黑，牛奶，白，普通)而言或多或少相同，而经典的方法需要按照巧克力的类型来改变温度。

本发明的方法因此比本领域中现存的方法在预结晶真巧克力糖料方面更为简便和快速。

所谓《真巧克力》意指需要调温的巧克力，诸如欧洲议会和理事会的EC导则2000/36/EC中所述的黑巧克力，牛奶巧克力，普通巧克力和/或白巧克力，该导则涉及指定用于人食用的可可和巧克力产品(2000年6月23日的导则，引入本文作为参考)。在这些巧克力中可以用5％以上的可可脂等效物替代可可脂。

《可可脂等效物》(CBE)被定义为具有在30℃下使用IUPAC方法2.150a测定的脂肪含量的脂肪组合物，来对该脂肪组合物进行热处理，它至少8％绝对不同于在相同温度下使用IUPAC方法2.150b测定的固体脂肪含量，此次对该脂肪组合物进行如该方法中所述的热处理程序。

通过简单技术，诸如使用柔软的软膏刀手工混合或借助于例如Hobart型混合器混合(层流条件以便模拟手工混合)将例如CB片(本发明的晶种)与巧克力糖料混合或分散于其中。这种混合将会确保完全或几乎完全熔化CB片。然而，有利的是在巧克力糖料中维持少量晶体作为晶种。

这些CB片将在巧克力糖料中加晶种并且确保其预结晶。当使用本发明的调温时，(约)10％-(约)0.1％，更优选(约)5％-(约)0.5％的加晶种晶体保留于包含在(加晶种的)巧克力糖料中的总脂肪上。

本发明的晶种或CB片由一种或多种成分或组分组成，它们选自2000年6月23日的EC导则2000/36/EC中(参见上文)所定义的可可脂，可可脂等效物和/或真巧克力。

CB片(本发明的晶种)应包含主要量的稳定的晶体，诸如βV晶体。获得这类主要量的稳定的晶体的方法为本领域中公知的。EP1425975中描述了获得这类大量稳定的晶体的一种方式。所谓《大量》意指超过50％，优选超过70％，最优选超过90％。EP0765606中描述了如何对来自容器的巧克力糖料进行超声处理以便形成稳定的βV多晶型。将这两篇参考文献引入本文作为参考。具有主要量的稳定的晶体的CB片为市场上可得到的。

在本发明中，将CB片(本发明的晶种)分散于加热至高于VI型晶体的熔化温度的巧克力糖料中。巧克力的起始温度(在混合或加晶种时的t°或TCi)超过了临界温度，优选超过至少1℃，更优选超过至少2℃，最优选超过至少4℃。

在本申请中，《临界温度》为结晶性脂肪的所有形式变成熔化态时的温度。可以通过熔化(巧克力糖料的)样品确定该温度，所述样品的脂肪处于β(β)条件下(例如通过保持熔化巧克力在约22℃温度下至少3天获得的)并且将其加热至温度X且将其在该温度X下保持1分钟。随后将所述的糖料以约1℃/min的速率冷却至约23℃(同时避免液体巧克力浆与其温度高于低于巧克力糖料的温度约3℃的表面接触)，并且检验以察看β(β)或β’(β主要部分)相是否形成。以机械-静态方式进行该实验。

温度X为在再次冷却后获得固体巧克力所用的临界温度(Tc)，其结晶相基本上为β’(β主要部分)。

巧克力的熔点在某种程度上取决于生产过程中冷却的速率。此外，熔点并非一个单一的值，因为巧克力具有几度的熔点范围(WO01/06863)。

据发现巧克力和CB片混合物冷却至的预结晶温度(Tpc)应为低于(如此确定的)巧克力糖料的临界温度(X)约0.5°-约2℃，至少就添加约10％w/w的CB片的情况而言。

进一步发现在添加CB片前巧克力糖料的起始温度(TCi)应超过临界温度(X)至少1℃。

温度TCi作为所用容器，所用巧克力，温度，CB片的量和特性，冷却环境的函数而改变。更具体地说，温度TCi作为如下参数的函数而改变：器皿(也称作容器或接收容器)的几何形状，容器的热特性，如发射(ε)和外表面(壁)和自由表面与环境空气的交换(hex)，巧克力糖料(MC)的量，巧克力的比热(Cp)，巧克力的导热性(k)，添加的CB片的用量或量(MB)，这些CB片的熔化动力学特性(dα/dt)，这些CB片的潜热(lf)，这些CB片的起始温度(TBi)，环境的热特性(空气(例如就塑料容器而言)或水(例如就放入恒温水浴中的inox(不锈钢)容器而言)的k)和环境温度(Tamb)。

通过参照附图在下列实施例中进一步详细描述本发明，但它们不以任何方式用来限制请求保护的本发明的范围。

实施例

实施例1：模型化热平衡

在这个具体的实施例中，通过使用

Flow ModelingSoftware模型化测定最佳TCi。存在其它和合适的软件系统并且为本领域技术人员可得到。

该模型用于在调温过程中再现巧克力的温度进展。为了达到这一目的，必须从转变成数学公式的物理现象开始。

可以将为包含巧克力中CB片的均匀分配的部分体积计算的能量平衡(在以笛卡尔坐标计的x轴上)书写为：

${\left(\mathrm{\ρCp}\right)}_m\∂T/\∂t=k{\∂}^{2}T/{\∂x}^2-{\left(\mathrm{\ρCp}\right)}_m{U}_x\∂T/\∂x-Q_f$  [公式I]

其中

为系统中内部能量的全变差；

为通过传导的内部能力变异值；

为因搅拌导致的对流造成的内部能量变异值；且Q_f为轴项，所述的轴项表示液体巧克力浆中CB熔化消耗的热

并且其中

-ρ为巧克力和CB片混合物的比重(m/V)，

-T为该混合物的温度，

-T为距添加CB片的时间，

-Cp为巧克力的比热，

-x为距容器中心向量原点的距离，

-Ux为x轴上点除的流速，

-k为导热性，

-m为系统巧克力+CB片的质量.

可以使用牛顿定律计算与外部(周围环境)对流产生的损耗：

Q_c＝U_exA_系统(T_系统-T_amb)    [公式II]

其中

-U_ex为与外部热交换的球面系数，

-A_系统为系统的交换表面积，

-T_系统为系统的平均温度

-T_amb为环境温度。

在预备实验过程中，变得明显的是对流期限足够小以便允许通过引入有效的热传导系数使手工搅拌模型化。

该手段在于在单个系数中对热交换平衡中的传导和对流作用进行积分[公式I]。一种考虑在于对流损耗可以被表示为与温度梯度成正比的函数[参见公式II]。这一推断明显简化了数值模拟。

该手段的目的在于将热传导性k调整至优于实际导热性的值。如果将有效导热系数k_eff调整至高于实际热传导性的值，那么考虑扩大通过在搅拌系统中诱导的对流运动产生的热转移的倍数。

由此可以将接收容器(含巧克力糖料和CB片)中温度的进展改书为：

${\left(\mathrm{\ρCp}\right)}_m\∂T/\∂t=k_{\mathrm{eff}}\mathrm{\ΔT}-\mathrm{Qf}$ [公式III]

可以如下计算初始条件和边界限下的条件：界限下，自由表面和接收容器壁的条件考虑到了对流造成的热转移期限和辐射与环境造成的热转移期限。辐射期限为所用容器材料发射率的函数：发射率取决于发射表面的性质(就接收容器外壁而言)。

巧克力使用这一般使用塑料或inox(不锈钢)制成的接收容器或容器。可以在文献中找到ε_inox和ε_塑料的值：ε_inox＝0.21和ε_塑料＝0.93。

当在空气中操作时(例如就使用塑料接收容器而言)，使用接收容器(最通常的是碗)壁的4W/m²K的h_壁值和6.8W/m²K的h_自由表面值，因为发现它们令人满意。当在水浴器中操作时(例如当使用放入例如32℃下的水浴中的inox＝(不锈钢)碗时)，采用下列数值：h_壁＝125W/m²K和h_自由表面＝6.8W/m²K。

当在空气中操作时，T_∞＝T_amb，而在水中操作时，T_∞＝水温且T_amb为环境空气温度。

轴项Q_f重组在熔化过程中消耗的热，而且考虑到了固态和随后的液态中的CB片的加热。

如果α(α)为熔化过程中指定时刻时的液体可可脂级分，那么我们得到：

B_sol→B_liq

                             t＝0       ${\mathrm{\ρ}}_0=\frac{M_{B0}}{V_t}$      0

                             t>0        $\mathrm{\ρ}=\frac{M_B}{V_t}$        ${\mathrm{\ρ}}_0-\mathrm{\ρ}=\frac{M_{B0}-M_B}{V_t}$

                                 $(1-\mathrm{\α})=\frac{\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\ρ}}_0}$             $\mathrm{\α}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0-\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\ρ}}_0}$

其中V_t＝V_巧克力+V_CB片，M_B0和M_B分别为总体积(巧克力糖料+CB片的)，初始质量和指定时刻时的固体CB片质量。Rho(ρ，Kg/m³)在本文中为固体CB片的瞬时质量与总体积V_t之比。

然后可以如下计算CB片的熔化速度：

$\frac{\mathrm{d\α}}{\mathrm{dt}}=A_0\exp (-\frac{E_a}{\mathrm{RT}}){(1-\mathrm{\α})}^n$  [公式IV]

其中A₀(s^-1)为在先-指数因子，E_a(kJ/mol)为活化能，R(kJ/mol)为气态恒量，T(K)为绝对温度和n为反应级数。这是基于DSC分析的实验式。

将能量方程中的轴项定义为：

Q_f＝[加热固体和液体CB片所需的热]+[[熔化动力学]x[潜在熔化热]]。

就熔化动力学而言，参见公式IV。

如果R为CB片(M_B)质量除以巧克力质量(M_C)之比并且l_fi为CB片的潜在熔化热(就可可脂而言，在文献中发现l_f为157000J/kg)；并且如果我们推定用于加热固体的热量，接下来液体的CB片(例如可可脂)可忽略不计，那么可以将热平衡书写为：

     [公式V]

我们从其中衍生出：

${\mathrm{\ΔH}}_f=\frac{(C_c+{\mathrm{RC}}_B)\mathrm{\ΔT}}{R};$  avec  $R=\frac{M_B}{M_c}$  [公式VI]

将这种数学模型导入

Flow Modeling Software。

实施例2：数学模型的验证

针对实验数据验证上述数学模型。

将具有1.8I体积，10.74cm下部直径和24.4cm外径的碗用作含巧克力糖料和CB片的接收容器。这是本领域中由巧克力使用者使用的典型实例。将塑料接收容器用于在空气和不锈钢中操作，更具体地说是在水(水浴)中操作的inox(不锈钢)接收容器。

通过T型热电偶测定温度。该热电偶与具有8个通道并且记录每秒温度的数据记录器连接。该热电偶的精确度为±0.2℃。

将第一个热电偶相对远离巧克力表面放置并且测定环境温度。第二个热电偶测定水浴温度(就在水浴器中冷却而言)。将两个热电偶浸入巧克力糖料的同一深度，但不同径向位置。测定在每种情况中的巧克力温度与接近碗极端表面接近，其中温度梯度最高。

在调温过程中，通常手工搅拌巧克力以确保CB片(例如可可脂软锭)在巧克力糖料中均匀悬浮。为了再现这类手工搅拌，使用如图1中所示的混合器。按照一种方式构成这种混合器，即将热电偶浸入巧克力糖料，但不阻碍刀片定期通过。在进行的实验中，以32rpm的转速(层流条件)使用混合器，它可模拟手工搅拌。

为在水中进行的实验测试模型的精确度等。在该实验中，将10％(w/w)的近似半球形形状的具有约2cm半径和透明黄色的可可脂软锭加入到2.4kg巧克力的巧克力糖料中(在这种特定情况中为黑巧克力)，使得R＝0.1。巧克力的起始温度TCi为51℃，可可脂软锭的起始温度Tbi为21℃，并且环境温度Tamb为22℃。所用的接收容器为在水浴器中冷却的金属碗。

图2表示数学模型完全匹配实验数据。同样的模型可以对不同TCi，TBi，Tamb，MC，R等值的空气中的实验进行。对20-25℃的环境温度获得了近似完全匹配。

这些曲线进一步证实固体晶种(CB片)诱导混合物温度极为快速下降。这是因CB片熔化所致。根据该模型，温度下降持续至CB片几乎完全熔化。此后，冷却通过与环境的热交换进行。

实施例3：最佳温度TCi的确定

在本实施例中，CB片的起始温度(与实施例2中相同的类型)Tbi与环境温度(Tamb)相同。所用的接收容器为半球形形状，它具有24cm半径并且由塑料制成。将容器(接收容器)放入环境空气中。对不同环境温度生成数据和预测。

模型能够使我们测定在将CB片添加到巧克力糖料后五(5)分钟达到31℃-33℃的预结晶温度所需的巧克力糖料的TCi。

可以以如图3中的示意图的形式提供生成的数据。从图3中可以看出，巧克力使用者易于衍生TCi，巧克力糖料必须应在合理的时间内(例如6分钟内)达到预结晶温度。Tbi越低，则TCi约高。

上述表明本发明的方法便利，高度可再现和快捷。在本实施例中，为了有利于因CB片熔化所致的冷却和限制因传导所致的冷，将包含巧克力和CB片的接收容器或容器放入环境空气中。上述实施例表明本发明的方法在这类操作条件下的适用性。

然而，优于同一原因，优选使用由塑料而非金属(inox)制成的接收容器或容器以限通过辐射造成的损耗。

在将10％CB片添加到巧克力糖料轴后300秒的巧克力TC温度低于临界温度时实现预结晶。优选X>TC>X-2℃，其中X为临界温度且TC为巧克力在t＝300秒时的温度。在300秒后，用肉眼不应观察到CB片。

在CB片熔化后并且为了维持巧克力糖料的预结晶状态，可以将包含加晶种的巧克力糖料的接收容器放入在加热装置中保持在±0.5℃的预结晶温度的流体(也称作热传导流体)中。

实施例4：3种不同类型巧克力和在手工搅拌下的最佳温度TCi和相关容限的确定

使用本发明的数学模型测定3种类型的巧克力(黑巧克力，牛奶巧克力和白巧克力)的(最佳)TCi。参数如下：

-容器：

具有如下尺寸的塑料碗：

总高：10.5cm

底部直径：13.2cm

上部直径：24.8cm

将该容器放入空气中。使用作为本领域中目前使用的塑料软膏刀通过手工搅拌巧克力+the可可脂片。

-巧克力体积

碗中巧克力所占据的体积随考虑到的巧克力量(1kg，2kg或3kg)而改变。下表中给出了计算该体积的数学模型中所用的尺寸：

表1：

 

巧克力量	高H	底部直径	上部直径
				(kg)	(cm)	(cm)	(cm)
1	2.9	13.2	21.8
				2	4.7	13.2	23.2
3	6.7	13.2	23.8

巧克力特性：

A.黑巧克力：

组成：可可团：51.0％；糖：48.4％；大豆卵磷脂：0.6％.

脂肪含量：28.3+/-0.2％

比热(Cp)：1527+/-119J/g℃

B.牛奶巧克力：

组成：糖：46.5％；全脂奶粉(26)：24.1％；可可脂：16.8％；可可团：12.1％；大豆卵磷脂：0.5％

脂肪含量：30.2+/-0.2％

比热(Cp)：1484+/-113J/g℃

C.白巧克力：

组成：糖：49.2％；全脂奶粉(26)：27.6％；可可脂：22.7％；大豆卵磷脂：0.5％

脂肪含量：30.8+/-0.2％

比热(Cp)：1512+/-57J/g℃

预结晶温度

《预结晶》被定义为巧克力为液体形式并且包含晶种时的状态(例如在冷却后CB下降)，即调温巧克力时的状态。

通过实验方式，借助于Sollich Tempermeter确定最佳预结晶温度(Tpc)，其中存在足够的晶种。

Sollich Tempermeter的特征在于进行受控冷却方案的预结晶巧克力的热特性。这项技术测定冷却曲线中的拐点或交点并且使用该数据产生该拐折的趋向斜率值。

较高的趋向斜率值相当于巧克力中较高水平的预结晶。

一般使用10分钟测试期限运行Sollich Tempermeter以便产生调温测定的冷却痕迹。如果巧克力在10分钟运转过程中未表现出拐折，那么一般将其描述为未发生预结晶。

如果巧克力在4-6之间的趋向斜率值表现出拐折，那么其被定义为《充分预结晶的》。

如果巧克力在低于4的趋向斜率值表现出拐折，那么其被定义为《低预结晶的》。

如果巧克力在高于6的趋向斜率值表现出拐折，那么其被定义为《高预结晶的》。

在系统中添加CB片后6分钟测定趋向斜率值。

在添加CB片后6分钟趋向斜率值在约4.5-5.5，更优选4.8-5.2时达到巧克力糖料的最佳预结晶。

最佳预结晶温度(Tpc)因此相当于在添加CB片后6分钟达到巧克力糖料的最佳预结晶时的巧克力糖料的温度。确定的预结晶温度(Tpc)就黑巧克力而言为33.3°，就牛奶巧克力而言为32.4℃，而就白巧克力而言为32.6℃，将它们导入数学模型。

对于每种巧克力量(1kg，2kg，3kg)每种类型巧克力的一系列环境温度(18℃-29℃)用数学模型计算其最佳TCi温度。该计算基于预结晶温度(Tpc)必须在6分钟后达到的标准。然后将巧克力视为预结晶的。

-环境温度(Tamb)18℃-29℃

-添加的CB量为10％的巧克力量并且添加的CB温度(Tbi)为环境温度(Tamb)

使用1kg，2kg和3kg的巧克力糖料的这些参数，数学模型得到了下列用于确定巧克力的最佳起始温度(TCi)的数据和图表(图4-6，表2-4)。

因此，按照该模型，如果CB片的量相当于10％的巧克力量并且在最佳巧克力温度TCi下加入具有与环境温度(Tamb)相同的温度Tbi的CB片，所以在使用塑料软膏刀手工搅拌6分钟后获得的混合物温度相当于最佳预结晶温度(Tpc)。

在某些组合环境温度/巧克力质量情况中通过实验方式测定对最佳温度TCi值的容限(即6分钟后获得充分预结晶的巧克力可接受的TCi时的变化)。

使用Sollich Tempermeter进行该步骤。在不同温度和低于和高于计算的TCi下将可可脂加入到巧克力中。6分钟后测定趋向斜率。当趋向斜率在1.0-7.0时，可视为起始温度在可接受的温度区间内。

在本文考虑的条件下，测定容限为TCi+/-0.4℃。

下面3个表中给出了三种类型的巧克力在不同温度下(18℃-29℃)和不同质量的巧克力(1kg，2kg，3kg)的TCi值和最小和最大的可接受值。

表2：黑巧克力可接受的TCi值：

 

Tamb		1kg			2kg			3kg
											min	TCi	max	min	TCi	max	min	TCi	max
18℃	43.9	44.3	44.7	44.4	44.8	45.2	44.6	45.0	45.4
										19℃	43.8	44.2	44.6	44.3	44.7	45.1	44.5	44.9	45.3
20℃	43.7	44.1	44.5	44.2	44.6	45.0	44.4	44.8	45.2
										21℃	43.6	44.0	44.4	44.1	44.5	44.9	44.3	44.7	45.1
22℃	43.5	43.9	44.3	44.0	44.4	44.8	44.2	44.6	45.0
										23℃	43.4	43.8	44.2	43.9	44.3	44.7	44.1	44.5	44.9
24℃	43.3	43.7	44.1	43.9	44.3	44.7	44.0	44.4	44.8
										25℃	43.2	43.6	44.0	43.8	44.2	44.6	43.9	44.3	44.7
26℃	43.1	43.5	43.9	43.7	44.1	44.5	43.8	44.2	44.6
										27℃	43.0	43.4	43.8	43.6	44.0	44.4	43.7	44.1	44.5
28℃	42.9	43.3	43.7	43.5	43.9	44.3	43.6	44.0	44.4
										29℃	42.7	43.1	43.5	43.3	43.7	44.1	43.4	43.8	44.2

表3：牛奶巧克力可接受的TCi值：

 

Tamb		1kg			2kg			3kg
											min	TCi	max	min	TCi	max	min	TCi	max
18℃	43.8	44.2	44.6	43.9	44.3	44.7	44.0	44.4	44.8
										19℃	43.6	44.0	44.4	43.8	44.2	44.6	43.9	44.3	44.7
20℃	43.5	43.9	44.3	43.7	44.1	44.5	43.7	44.1	44.5
										21℃	43.3	43.7	44.1	43.6	44.0	44.4	43.6	44.0	44.4
22℃	43.2	43.6	44.0	43.4	43.8	44.2	43.4	43.8	44.2
										23℃	43.0	43.4	43.8	43.3	43.7	44.1	43.3	43.7	44.1

 

24℃	42.8	43.2	43.6	43.1	43.5	43.9	43.1	43.5	43.9
										25℃	42.7	43.1	43.5	43.0	43.4	43.8	43.0	43.4	43.8
26℃	42.5	42.9	43.3	42.8	43.2	43.6	42.8	43.2	43.6
										27℃	42.4	42.8	43.2	42.6	43.0	43.4	42.6	43.0	43.4
28℃	42.2	42.6	43.0	42.5	42.9	43.3	42.5	42.9	43.3
										29℃	42.0	42.4	42.8	42.4	42.8	43.2	42.4	42.8	43.2

表4：白巧克力可接受的TCi值：

 

Tamb		1kg			2kg			3kg
											min	TCi	max	min	TCi	max	min	TCi	max
18℃	43.2	43.6	44.0	43.3	43.7	44.1	43.5	43.8	44.3
										19℃	43.1	43.5	43.9	43.2	43.6	44.0	43.4	43.8	44.2
20℃	43.0	43.4	43.8	43.2	43.6	44.0	43.4	43.7	44.2
										21℃	42.9	43.3	43.7	43.1	43.5	43.9	43.3	43.7	44.1
22℃	42.8	43.2	43.6	43.0	43.4	43.8	43.2	43.6	44.0
										23℃	42.7	43.1	43.5	43.0	43.4	43.8	43.2	43.6	44.0
24℃	42.6	43.0	43.4	42.9	43.3	43.7	43.1	43.5	43.9
										25℃	42.5	42.9	43.3	42.9	43.3	43.7	43.1	43.5	43.9
26℃	42.3	42.7	43.1	42.8	43.2	43.6	43.0	43.4	43.8
										27℃	42.2	42.6	43.0	42.7	43.1	43.5	42.9	43.3	43.7
28℃	42.1	42.5	42.9	42.7	43.1	43.5	42.9	43.3	43.7
										29℃	42.0	42.4	42.8	42.6	43.0	43.4	42.8	43.2	43.6

参考文献

1.Wille，R.L.和Lutton，E.S.J.Am.Oil Chem.Soc.，43(1966)942。

Larsson，K.Acta Chem.Scand.，20(1966)，2255-2260。

Claims (15)

1.预结晶βV晶体形式的真巧克力的方法，该方法包括下列步骤：

-测定(鉴定)巧克力糖料在将晶种混入其中前的起始温度(TCi)，所述TCi超过临界温度；

-通过将巧克力糖料熔化至起始温度(TCi)获得液体巧克力浆；

-在起始温度(TCi)下使固体晶种分散到所述的液体巧克力浆中，所述的晶种由至少一种选自可可脂，可可脂等效物和/或真巧克力的组分组成，其中所述的晶种包含主要量的稳定的βV晶体；

-将所述的巧克力糖料与所述的晶种混合，直到所述的晶种几乎完全熔化；

-将由此获得的持续搅拌下的混合物冷却至预结晶温度(Tpc)，所述的冷却通过混合所述晶种并且通过与环境的热交换来实现以便形成预结晶的巧克力；和

-任选地将由此获得的混合物维持在预结晶温度下以便将巧克力糖料维持在预结晶态。

2.权利要求1所述的方法，其中通过实验测定起始温度(TCi)。

3.权利要求1所述的方法，其中使起始温度(TCi)模型化。

4.上述权利要求中任意项所述的方法，其中(预)测定的温度TCi为如下的函数：(a)巧克力类型，(b)处理的巧克力的量，(c)加入的晶种的量，(d)那些晶种在混合时的温度，(e)制成冷却所述混合物的容器的材料，(f)该容器的形状或几何形状，和(g)放置容器以便冷却的环境。

5.上述权利要求中任意项所述的方法，其中由黑巧克力，牛奶巧克力，普通巧克力和/或白巧克力制备巧克力糖料。

6.上述权利要求中任意项所述的方法，其中所述的晶种为球形或半球形并且具有2-20mm直径，优选10-15mm直径。

7.上述权利要求中任意项所述的方法，其中混入到液体巧克力浆中的晶种具有等于或接近环境温度的温度。

8.上述权利要求中任意项所述的方法，其中将1％-20％(w/w)的晶种分散于液体巧克力浆中。

9.权利要求8所述的方法，其中将10％的晶种分散于液体巧克力浆中。

10.上述权利要求中任意项所述的方法，其中在添加晶种前巧克力糖料的起始温度(TCi)超过临界温度1℃以上。

11.上述权利要求中任意项所述的方法，其中预结晶温度(Tpc)低于临界温度0.5℃-2℃。

12.权利要求8-10中任意项所述的方法，其中选择起始温度(TCi)，使得在1-10分钟内，优选在3-6分钟内达到30℃-35℃的预结晶温度(Tpc)。

13.权利要求12所述的方法，其中所述的预结晶温度(Tpc)在31℃-33℃。

14.用于鉴定巧克力糖料的最佳起始温度(TCi)的计算机系统，该系统包括适合于液体巧克力浆中模型温度改变的编码工具，向所述的液体巧克力浆中(分批)混入了包含主要量的稳定的βV晶体的固体晶种，并且这种温度改变为时间的函数，其中在该模型中，将达到30℃-35℃，更优选31℃-33℃的预结晶温度(Tpc)的时间设定在1-10分钟，最优选5或6分钟的值。

15.权利要求14所述的计算机系统，其中所述的模型考虑到了下列参数：(a)巧克力类型，(b)处理的巧克力的量，(c)加入的晶种的量，(d)那些晶种在混合时的温度，(e)制成冷却所述混合物的容器的材料，(f)该容器的形状或几何形状，和(g)放置容器以便冷却的环境。

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