Cokelat tanpa diragukan lagi merupakan salah satu makanan yang terbaik dan dicintai sebagian besar penduduk di dunia . Di tahun 1847, merek Fry and Sons merupakan penghasil pertama cokelat polos (plain chocolate), dan produk cokelat susu pertama kali diluncurkan oleh Nestle pada tahun 1870.
Cokelat tanpa diragukan lagi merupakan salah satu makanan yang terbaik dan dicintai sebagian besar penduduk di dunia . Di tahun 1847, merek Fry and Sons merupakan penghasil pertama cokelat polos (plain chocolate), dan produk cokelat susu pertama kali diluncurkan oleh Nestle pada tahun 1870 [1]. Awal nya, konsistensi produk kurang baik. Namun, pengenalan proses pengadukan cokelat (kemudian disebut sebagai conching) oleh Lindt pada tahun 1879 menghasilkan perbaikan pada rasa dan tekstur [1]. Sejak saat itu, kebutuhan cokelat dunia berkembang pesat sehingga tahun 2009 konsumsi cokelat di seluruh dunia mencapai lebih dari 7,2 juta metrik ton [2].
Bagi konsumen, rasa menjadi faktor utama dalam memilih produk cokelat, sedangkan bagi produsen, perlu mempertahankan kualitas tinggi secara konsisten melalui sistem produksi yang optimal, ekonomis dan efisien. Meskipun ada banyak parameter yang harus dipertimbangkan dalam produksi cokelat, faktor utama yang paling menentukan adalah distribusi ukuran partikel padatnya. Hal ini memiliki efek signifikan pada produk akhir, juga pada biaya dan efisiensi dari proses produksi itu sendiri.
Studi ini akan membahas mengenai alasan mengapa analisis distribusi ukuran partikel sangat penting dalam proses pembuatan cokelat. Contoh mengenai karakterisasi perbedaan produk cokelat menggunakan teknik laser difraksi juga akan dijelaskan.
Selama bertahun-tahun, pembuatan cokelat dianggap sebagai proses dengan keterampilan yang tinggi, sangat tergantung pada keahlian dan pengalaman dari mereka yang terlibat pada setiap tahap produksi. Namun, dengan perluasan dan kompetisi di pasar, kebutuhan akan mekanisasi dan otomatisasi proses produksi menjadi meningkat. Perubahan ini memerlukan proses analisis dan pengetahuan mendasar tentang proses yang terlibat dalam produksi cokelat. Oleh karena itu, pemahaman, pemantauan dan pengendalian ukuran partikel selama pencampuran dan penggilingan (grinding) bahan baku cokelat menjadi penting untuk memastikan konsistensi dan kualitas produk.
Cokelat merupakan suspensi gula, kakao dan partikel susu dalam fase lemak. Tujuan dari proses produksi cokelat adalah untuk memberikan sifat alir yang optimal pada suspensi ini untuk diproses lebih lanjut.
Melalui proses fermentasi, pengeringan dan pemanggangan (roasting), biji kakao akan tetap utuh dan berada pada ukuran beberapa milimeter. Ketika diproses lebih lanjut, ada persyaratan umum untuk ukuran partikel padatan kakao, gula dan setiap padatan susu yang harus dikurangi melalui proses penggilingan. Pengendalian ukuran partikel selama proses penggilingan, pengadukan dan pengolahan selanjutnya menjadi penting untuk sejumlah alasan. Misalnya, jika kakao dan gula partikel dalam produk terlalu kasar, maka akan memberikan hasil cokelat dengan mouth-feel seakan-akan berpasir (gritty) dan rasa menjadi kurang baik. Sebaliknya, jika ukuran partikel terlalu halus, maka proses akan membutuhkan cocoa butter dalam jumlah besar untuk membasahi bahan dan mencapai sifat rheologi yang tepat dan cokelat yang dihasilkan akan terasa lengket. Hal ini akan meningkatkan biaya produksi karena membutuhkan energi tinggi pada proses penggilingan dan cocoa butter merupakan bahan baku yang paling mahal.
Teknik tradisional untuk mengestimasi ukuran partikel selama produksi cokelat meliputi pengenceran dalam dispersan yang sesuai dan kemudian mengukur ukuran partikel maksimum menggunakan mikrometer. Meskipun ini disediakan sarana penggilingan, hasil yang diberikan bisa bersifat subyektif dan tidak memungkinkan untuk mengetahui distribusi ukuran partikel dari keseluruhan produk.
Teknik laser difraksi kini telah menggantikan pengukuran dengan mikrometer, menjadi metode efektif untuk menilai distribusi ukuran partikel dari keseluruhan produk cokelat. Ini memberikan kontrol yang lebih besar pada proses penggilingan, meningkatkan konsistensi produk serta memberikan efisiensi biaya produksi. Seperti pengukuran dengan mikrometer, teknik laser difraksi juga membutuhkan sampel cokelat yang terdispersi dalam cairan yang sesuai, biasanya menggunakan Volasil 334 atau isopropil alkohol (IPA), untuk mensuspensi partikel dan melarutkan lemak pada waktu yang bersamaan. Cara kerja pengukuran dari dispersi sampel hingga pengukuran ukuran partikel, dilakukan secara otomatis, membuat teknik ini ideal untuk diterapkan pada proses produksi dan quality control (QC). Pengukuran di bawah ini menjelaskan bagaimana teknik laser difraksi mendeteksi perbedaan ukuran partikel pada produk cokelat yang berbeda.
Setiap produk cokelat di pasar memiliki perbedaan karakter, bergantung pada negara asal produk dan target pasar di setiap negara. Dengan demikian, tidak ada resep standar cokelat dan perbedaan signifikan dalam bahan baku dan distribusi ukuran partikel dapat diamati.
Di sini, sistem laser difraksi pada instrumen Mastersizer telah digunakan untuk membedakan karakterisasi produk cokelat. Setiap pengukuran dilakukan dengan dispersan cairan IPA, proses sonikasi daya rendah selama 3 menit digunakan untuk mencairkan dan mendispersi cokelat sebelum pengukuran.
Gambar 1 menunjukkan perbandingan ukuran partikel dari dua merek terkemuka, satu dijual di Amerika dan yang lainnya di Inggris. Persyaratan untuk mouth-feel dan rasa berbeda untuk kedua negara, dimana konsumen Inggris menyukai mouth-feel yang lebih halus. Hal ini tidak hanya mempengaruhi komposisi cokelat tetapi juga menentukan ukuran akhir partikel. Seperti dapat dilihat pada Gambar 1, distribusi ukuran untuk cokelat Amerika lebih lebar ke lebih besar ukuran partikelnya dibandingkan dengan produk dari Inggris. Ini menghasilkan produk yang lebih berpasir dengan perbedaan tingkat pelumeran dan pelepasan rasa dibandingkan dengan produk dari Inggris.
Gambar 1: Distribusi ukuran partikel untuk produk cokelat buatan Inggris dan Amerika.
Beberapa merek cokelat mengklaim diri mereka memberikan rasa mewah dan halus. Sekali lagi, karakteristik tingkat pelumeran dan kurangnya rasa berpasir dapat dicapai melalui pemilihan bahan dan pengendalian ukuran partikel. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2 dimana merek mewah tersebut dibandingkan dengan merek ekonomis. Seperti dapat dilihat, distribusi ukuran partikel bergerak ke ukuran partikel yang lebih besar, bergerak dari produk mewah menuju produk ekonomis. Tampak jelas bahwa durasi proses penggilingan dan durasi pengadukan pada produk ekonomis lebih pendek. Selain itu, jumlah cocoa butter yang digunakan dalam proses juga lebih sedikit.
Gambar 2: Distribusi ukuran partikel untuk merek standar, mewah dan ekonomis (merek supermarket)
Contoh di atas terkait dengan pasar di Inggris. Tren serupa juga diamati untuk pasar di Amerika. Pada Gambar 3, merek Amerika yang ditunjukkan pada Gambar 1 dibandingkan terhadap produk lain yang dirancang untuk menghasilkan produk halus menyerupai produk di Eropa. Untuk mencapai ini, bahan yang dibutuhkan memiliki ukuran partikel yang lebih halus meskipun perbedaan nya tampak lebih sedikit dibandingkan merek di Inggris pada umumnya. Perbedaan justru lebih terlihat pada bagian akhir distribusi. Hal ini berkaitan dengan perubahan dalam kandungan kakao dan padatan susu yang diperlukan untuk meniru merek Eropa.
Gambar 3: Perbandingan merek standar Amerika terhadap produk yang dirancang menyerupai merek Eropa dalam hal rasa dan tekstur.
Perbedaan antara dark chocolate dan cokelat susu ditunjukkan pada Gambar 4. Perbedaan yang diamati terkait dengan bahan-bahan yang digunakan. Dark chocolate umumnya mengandung gula dalam jumlah besar. Hal ini akan menghasilkan ukuran partikel lebih kasar dan kesan berpasir. Perbedaan yang juga diamati adalah pada akhir distribusi ukuran partikel – terkait dengan keberadaan padatan susu dalam cokelat susu.
Gambar 4: Distribusi ukuran partikel pada cokelat susu dan dark chocolate (pasar di Inggris)
Kebanyakan orang akan mengatakan mereka menyukai cokelat, tapi apa yang mereka nikmati bisa jauh berbeda dalam pelepasan rasa dan mouth-feel. Ukuran partikel merupakan parameter penting dalam menentukan sifat akhir produk cokelat. Pengukurannya merupakan hal yang sangat penting untuk menghasilkan karakter produk yang diinginkan melalui proses produksi yang efisien dan ekonomis.
Referensi
[1] Tannebaum, G., 'Chocolate: A Marvelous Natural Product of Chemistry', Journal of Chemical Education, vol 81, no 8 (August 2004), p 1131- 1135.
[2] See: http://www.statista.com/statistics/238849/global-chocolate-consumption/ [Accessed July 2015]
Artikel diadaptasi dari publikasi Malvern Panalytical (AN101104ParticleSizeChocolateLaserDiffraction-EN)
