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PNAS:会玩!用电场制造低脂巧克力

跟小氘一个年龄段的人应该都看过电影《查理和巧克力工厂》,里面用魔幻的风格展示了制造巧克力的全过程。其实块状巧克力已有一百多年历史,传统制法已经相当成熟,但最近来自美国天普大学(Temple University)陶荣甲等科学家大开脑洞,发明了一种全新的巧克力制法,解决了一个巧克力的大难题。

陶荣甲(Rongjia Tao)是杰出的华裔物理学家(左三),天普大学教授、物理系系主任,2004年当选美国物理学会会士(APS Fellow)

图片来源:Temple University


巧克力一直被人诟病的缺点是脂肪含量太高。糖果制造商和食品科学家已经研究了几十年,想降低巧克力的脂肪含量又不影响其细腻美妙的口感,可惜始终不得要领。


陶荣甲教授等人这篇名为“电流变效应制造更健康更美味的巧克力”的论文发表在《美国科学院院刊》上,作者们认为要解决巧克力脂肪含量问题,需从液态巧克力入手。(Electrorheology leads to healthier and tastier chocolate. PNAS, 2016, DOI: 10.1073/pnas.1605416113)

图片来源:lovefood.com


虽然巧克力总是以固体形式出售,但在生产过程中大部分时间是处于液态。液态的巧克力实际上是可可、糖等固体颗粒分散在液体的可可脂以及外加的油脂中形成的混合物。如果这些固体颗粒全部是尺寸相同的球形,那么根据相关模型可以算出,混合物中液态油脂的含量不能低于36%,而且当油脂含量降低至接近36%时,混合物的黏度会变得非常大,让加工变得困难。这就是为什么降低巧克力中的脂肪含量相当不容易。陶荣甲教授团队给出解决方案看起来也很简单,给液态巧克力加上电场即可


该技术的关键是什么?要保证电场方向与巧克力的流向相同

可可颗粒通过电场聚集成短链,降低了液体黏度

图片来源:PNAS


通常来说,电流变学(electrorheology,用电场改变流体中颗粒形态的技术)中的电场与液体流向是垂直的。而在此项研究中,与巧克力流向相同的电场使液态巧克力中悬浮的可可固体颗粒聚集成微米尺度的短链,这种微结构的变化破坏了原有结构的旋转对称,在巧克力液体流向上降低了粘度,这就使得巧克力液体可以用较低的脂肪含量来维持正常流动,降低脂肪用量成为可能。


陶荣甲教授团队还自己搭建了一套用新技术生产巧克力的设备,已验证了这一理论的可行性,他们成功将巧克力的脂肪含量降低了10-20%。

陶荣甲教授团队搭建的装置示意图

图片来源:PNAS


那么这些低脂肪含量的巧克力味道怎么样呢?


据陶荣甲教授透露,这种电流变巧克力非常好吃(听名字就觉得酷毙了,有木有?),有一些吃货朋友甚至认为它有更浓郁的可可芳香,比传统巧克力的味道还要好。


陶荣甲教授希望他们的新技术能尽早用于巧克力生产,让更多的消费者体验到更健康、更美味的巧克力。


氘评:

把风马牛不相及的两个领域——电流变巧克力加工结合起来,居然很巧妙地解决了困扰巧克力行业几十年的问题,不得不说脑洞太大。不过据小氘的经验,能这么会玩,一定要非常非常扎实的理论功底。

PS,物理学家已经开始抢食品专家的饭碗了吗 : )


参考:

http://www.pnas.org/content/early/2016/06/16/1605416113


本文由氘氘斋供稿


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