耐热型巧克力专利技术综述

巧克力是深受人们喜爱的一种糖食产品，自问世以来，以其特有的滋味、香气和口感吸引了无数消费者，其生产技术也随着机械化、规模化的发展逐渐形成食品工业的一个独特分支。巧克力是以可可制品（如可可脂、可可液块、可可粉）、砂糖、乳制品等为基本原料，经混合、精磨、精炼、调温、成型等工序加工而成。巧克力的热敏性主要与其采用材料的脂肪类型和脂肪性质有关，用于制作巧克力的油脂主要是可可脂，因其熔点在37 ℃左右，接近于人体的温度，食用时可以产生入口即化的口感，令人身心愉悦。

在较低的温度环境下，巧克力具有坚硬并带有一定脆性的质感，可可脂形成的细小稳定晶体也会为巧克力外观提供良好的表面光泽度。同时，正是因为可可脂的熔点较低，也带来了另外一个问题，就是在炎热的环境下，巧克力非常容易融化，而融化后的巧克力不仅失去了原有的形状和色泽，有的时候还会黏在包装纸上造成食用不方便，更重要的是，融化后的巧克力还会改变产品的口感和质地，使产品失去良好的感官特性。为了减少温度条件对巧克力品质的影响，人们常需要将巧克力产品置于冷凉的环境中进行储存和销售，或者通过对巧克力进行涂层处理来减少温度的影响，这些手段或是需要增加储运、加工成本，或是改变了产品的外观和产品类型。因此，在过去30多年的时间里，很多研究人员都在致力于耐热型巧克力的研究和开发，以期满足广泛的消费和储运需求。

在巧克力的制备工艺中，主要包括两个关键步骤。①对可可、白砂糖、奶粉等原料的颗粒度通过精磨设备加工到一定程度，使颗粒度得到细化，提升巧克力的细腻口感。②用可可脂、少量乳脂肪、微量乳化剂将之前的精磨粉料进一步进行精炼处理，精炼过程中不仅可以产生美拉德反应，并使物料中少量水汽挥发，让巧克力的味道更加醇正，还可以作用于精磨粉，最终促使以可可脂为主的油脂包裹在这些固体颗粒的表面，使得巧克力变成液态，便于后续进一步的调温和冷却加工成型[1]。综上所述，在巧克力的微观结构中，以可可脂为主的油脂是连续相，可可、白砂糖和奶粉等固体颗粒则作为分散相分布在整个油脂当中。正是由于以可可脂为主的油脂是连续相，一旦巧克力所处的环境温度超出可可脂的熔点，可可脂就会开始融化，整个巧克力也将因此失去良好的口感和形状。

本文对有关提高巧克力耐热性能的专利申请进行了检索和分析，结合可可脂对于巧克力热敏性的作用机理，总结出以下几种典型的技术构思，旨在为耐热型巧克力的研发方向提供一定借鉴思路。

可可脂是获得巧克力风味质地的重要来源，其与巧克力的口感、硬度和形状保持力等产品性质密切相关。为了克服地区和气候环境的局限，降低巧克力制品的温度敏感性，技术人员对于巧克力用油脂进行了各种研究，包括采用具有较高熔点的非可可来源的脂肪，如类可可脂（Cocoa Butter Equivalent，CBE）、可可脂替代品（Cocoa Butter Replacer，CBR）、可可脂取代品（Cocoa Butter Substitutes，CBS）等来代替部分可可脂原料。这些高熔点油脂与可可脂之间具有不同程度的相容性，可以提高巧克力制品的温度稳定性，改善巧克力的耐热性能，但往往也会影响巧克力的口感，有些甚至会造成类似蜡质感的不良感受。同时需要注意的是，根据中华人民共和国国家食品标准《巧克力及巧克力制品（含代可可脂巧克力及代可可脂巧克力制品）通则》（GB/T 19343—2016）[2]的规定，巧克力中非可可植物脂肪的添加量最多占总质量分数≤5%，即用于替代可可脂的非可可植物脂肪的添加量只有在标准以内的产品才能称之为巧克力。因此，在满足食品标准的基准下，通过掺入其他高熔点油脂来提高巧克力耐热性能的可操作性较低。

早前的研究者还关注到了对于可可脂的改性，专利US2008/0248186公开了一种用酯交换可可脂来提高其熔点、制备耐热巧克力的方法，该巧克力产品的原料采用了经酯交换处理的改性脂肪和未改性的脂肪，二者的比例可以是1∶3，该改性脂肪包括由酯交换可可脂组成的酯交换脂肪[3]。由于改性可可脂的熔点较未改性可可脂有所提高，通过在原料中添加改性可可脂可以在一定程度上提高巧克力产品的熔点，进而改善其耐热性能。但是这种酯交换的方式成本较高，而且制作出来的巧克力口感和味道也与常规巧克力有所不同，并不能完全满足人们对于巧克力风味口感的期望。

连续相的油脂是巧克力的典型微观结构，为了使巧克力中油脂的连续相断开，以降低油脂熔点对巧克力整体软化的影响，最初的技术构思就是向巧克力中添加水。因为巧克力原料中包括大量白砂糖，白砂糖易溶解于水，在添加水之后的巧克力中，白砂糖经水溶解后再经过干燥脱水，就可以使白砂糖建立新的三维网络结构，从而减少了油脂融化对巧克力硬度的影响。然而，研究者们也发现，添加水之后巧克力的黏度会迅速增加，不利于巧克力制备中后续调温工序的进行，即使是在调温后的巧克力制备工序中添加水，同样也会造成巧克力黏度的升高进而阻碍后续的加工成型操作。因此，研究者将水分的添加时机通常设置在巧克力产品成型之后。卡夫食品研发公司[4]在专利申请CN101953425A中公开了一种直接向巧克力表面喷水或者多元醇（例如糖或者糖醇）溶液的制备热稳定性巧克力的技术方案，其经过常温、高温或者微波处理等不同固化处理手段，可以蒸发掉一部分水或者增加多元醇相进入巧克力相的扩散程度，使得巧克力结构进一步凝固，从而实现提高巧克力耐热性能的效果。但是，人们发现添加了水分的巧克力又出现了新的问题，其制备的巧克力颗粒度会变大，使得口感较粗糙，影响产品的风味质地。

鉴于已经发现的问题，在巧克力中直接添加自由水，巧克力的黏度会立刻增加，不利于后续的调温和成型工序。因此，一些新的添加结合水原料的技术方案被专家和学者们提出。其中，采用一些水合原料（例如水合糖、水合糖醇、水合盐等）制备热稳定性巧克力成为这类研究的热点。研究者们将这些水合原料在原料混合时进行添加，之后再进行精磨、精炼、调温、加工成型等常规巧克力加工工序，在这些工序的进行过程中，随着时间和温度的变化，结合水得到缓慢释放，从而促使在巧克力中建立耐热结构，进而提高了巧克力产品的耐热性能。卡夫食品研发公司[5]在专利申请CN103796527B中公开了一种利用水合盐、水合糖、水合糖醇制备热稳定性巧克力的方法，通过将水合原料和其他原料混合，经过精磨、精炼、调温以及成型等工艺，并在30～40 ℃经过4～6周的热固化或者微波固化，从而建立稳定的耐热结构，提高了巧克力的耐热性能。马斯公司[6]在专利申请CN104684404A中公开了一种在脂基糖食中添加多元醇和至少一种其他热构造组分（例如单糖等）来赋予糖食耐热性能的技术方案，通过精磨、精炼、调温和成型等工艺步骤后，再进行固化，从而提高巧克力耐热性能，该方案在后续还可以进一步通过改善包装来起到对改善巧克力耐热性能的协同作用，例如采用多层包装或者在包装材料中增加隔绝层。

除了添加自由水和各种水合原料，很多研究人员和学者也开始研究将水包埋在油脂中形成乳液的方式。马尔斯公司[7]在专利申请CN1036565C中公开了将油包水的乳液添加到调温后的巧克力当中，经过老化和稳定化处理之后，使巧克力具有良好的耐热性能，巧克力在受热时仍然能够保持比较坚固的状态，同时对产品的风味口感没有造成明显的影响。卡夫食品研发公司[8]在专利申请CN101119641A中公开了一种耐热型巧克力的制备方法，是将油包水的乳液混入待浇模成型的巧克力料液中，在成型后对巧克力进行微波处理，使得巧克力浆料内部被加热到约90～135 ℃，并在此温度下保持5～360 s，进而形成稳定的微观结构，以提高巧克力产品的热稳定性。然而，在获得良好性能的同时，将水包埋在油脂中的乳液往往需要采用单独的设备制备和添加，这类技术的使用需要考虑增加成本的投入。

为了在巧克力制备过程中引入水，同时不影响黏度的变化，并通过后续尽量简单的固化工艺使水释放出来，让分散的糖分子遇水溶解干燥后建立稳定的网络结构，研究人员做了更多的努力。雀巢制品公司[9]在专利申请CN1124096A中公开了一种制备热稳定性的巧克力的方法，将多元醇凝胶或多元醇/水凝胶产物与可流动的巧克力混合，该混合步骤可以在调温前、调温中、调温后的任意阶段进行，其固化速率与普通巧克力接近。多元醇凝胶或多元醇/水凝胶产物可通过一种凝胶剂使多元醇或多元醇/水混合物发生凝胶化而形成，该方法能够减小巧克力产品在高温下变形的趋势，其成本较普通巧克力更低，产品中的热量也比较低。

对于耐热型巧克力，除了提高巧克力中油脂本身的熔点、以及形成耐热的新的三维网络结构外，还有学者在油脂的结构化方面进行了相关研究，油凝胶就是其中的一个有代表性的例子。马斯公司[10]在专利申请CN107594047A中公开了一种耐热巧克力组合物，该组合物中包括巧克力和油凝胶，其中，耐热巧克力组合物含有1%～3%（质量百分比）的乙基纤维素；
油凝胶含有乙基纤维素和油，具体是指具有使乙基纤维素均匀分散于凝胶相并起凝胶作用的连续油相的凝胶。该巧克力组合物的质量百分比含有少于约2%的水含量，优选少于1%的水含量。乙基纤维素分散于油中形成的凝胶的强度与乙基纤维素、油的选择、表面活性剂的存在和分散温度等因素相关。制备该巧克力组合物的方法包括以下3点。①制备食品级乙基纤维素在食用油中的混合物。②向乙基纤维素和油的混合物中加入表面活性剂。③边混合边加热乙基纤维素/油/表面活性剂的混合物至乙基纤维素玻璃化转化温度节点以上，随后将该原料加至脂肪的巧克力组合物中。该产品的研究结果显示，在高达40 ℃或更高的温度条件下，巧克力产品表现出显著的抗软化性，可以维持其外观形状，同时具有较好的口感和风味效果。

在巧克力制备工艺的改进中，研究者还进行了更多尝试。好时公司[11]在专利201480022868.X中公开了一种通过使用“巧克力面团”来制造出没有添加剂和蜡质感的耐热巧克力，该方法是将蔗糖、脱脂奶粉、可可液和可可脂精磨成细颗粒，在50 ℃下精炼1 h后加入可可脂、黄油和无水乳脂以产生巧克力流，再加入细糖粉，混合均匀成面团，最后将该面团用于制备巧克力糖果。不同于常规巧克力产品在成型前是流动的糊状料或液体料，这样制备得到的巧克力面团不具有流动性，可以通过压片、挤出等适宜的成型手段将其制成任意形状，并随后将制成的巧克力经常规技术进行冷却以实现定型。与传统的巧克力产品相比，由巧克力面团制成的巧克力糖果显示出良好的热稳定性，在较高的温度条件下具有6个月以上的保存期限，制得的产品质地光滑，口感和味道与传统巧克力相近。

作为一种甜食代表产品，巧克力不仅能给人们带来愉悦的心情，其原料中的可可类物质还富含类黄酮等活性成分，对于人们的健康多有助益，类黄酮可以通过发挥抗氧化效果来减少自由基造成的损伤，帮助人们维持心血管健康。除了营养方面的因素，人们喜爱巧克力的重要原因之一是它“入口即化”的口感，在目前的消费和流通领域，维持巧克力的质地和外观仍然主要依靠冷链环节。虽然各大巧克力制造商在过去的30多年里一直对耐热型巧克力进行着长时间的研究和创新，但目前市场上真正的耐热型巧克力还是比较少见，初步分析，背后的原因主要包括以下3点。①现有技术仍不能在提高产品耐热性能的同时提供巧克力原有的口感和质地。②目前耐热型巧克力的制备工艺相对烦琐，制造成本较高。③很多新的原料和技术因法规所限，仍处于研究阶段，还无法在一些市场中进行应用。今后，仍需要在关注国内外法规动态发展的基础上，继续开展对巧克力原料、加工工艺及相关机理的研究，拓展新思路。巧克力问世距今已经有100多年的历史，其背后的科学原理还有很多不为人知，人们对它的探索也从未停止。随着科技的不断进步，以及学科之间的交叉，比如油脂结构的优化、调温工艺的进步、以及包装材料技术的发展，相信这个难题也终将会被破解。