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冰淇淋科学与技术(一)冰淇淋的凝冻•冰淇淋的组织状态是固相、气相、液相的复杂结构，在液相中有直径150μm左右的气泡和大约50μm大小的冰晶，此外还有分散有2μm以下的脂肪球、乳糖结晶、蛋白颗粒和不溶性的盐类等，见图13-2。由于稳定剂和乳化剂的存在，使分散状态均匀细腻，并具有一定形状。在冰淇淋生产中，凝冻过程是将混合料置于低温下，在强制搅拌下进行冰冻，使空气以极微小的气泡状态均匀分布于混合料中，使物料形成细微气泡密布、体积膨胀、凝结体组织疏松的的过程。图13-2冰淇淋的结构气泡脂肪晶体冰晶酪蛋白1.凝冻的目的•(1)使混合料更加均匀由于经均质后的混合料，还需添加香精、色素等，在凝冻时由于搅拌器的不断搅拌，使混合料中各组分进一步混合均匀。•(2)使冰淇淋组织更加细腻凝冻是在-2～-6℃的低温下进行的，此时料液中的水分会结冰，但由于搅拌作用，水分只能形成4～10µm的均匀小结晶，而使冰淇淋的组织细腻、形体优良、口感滑润。•(3)使冰淇淋得到合适的膨胀率在凝冻时，由于不断搅拌及空气的逐渐混入，使冰淇淋体积膨胀而获得优良的组织和形体，使产品更加适口、柔润和松软。•(4)使冰淇淋稳定性提高由于凝冻后，空气气泡均匀的分布于冰淇淋组织之中，能阻止热传导的作用，可使产品抗融化作用增强。•(5)可加速硬化成型进程由于搅拌凝冻是在低温下操作，因而能使冰淇淋料液冻结成为具有一定硬度的凝结体，即凝冻状态，经包装后可较快硬化成形。2.凝冻的过程•冰淇淋的料液的凝冻过程大体分为以下三个阶段：•(1)液态阶段料液经过凝冻机凝冻搅拌一段时间（2～3min）后，料液的温度从进料温度（4℃）降低到2℃。由于此时料液温度尚高，未达到使空气混入的条件，故称这个阶段为液态阶段。(2)半固态阶段•继续将料液凝冻搅拌2～3min，此时料液的温度降至-1℃～-2℃，料液的粘度也显著提高。由于料液的粘度提高了，空气得以大量混入，料液开始变得浓厚而体积膨胀，这个阶段为半固态阶段。(3)固态阶段•此阶段为料液即将形成软冰淇淋的最后阶段。经过半固态阶段以后，继续凝冻搅拌料液3～4min，此时料液的温度已降低到-4～-6℃，在温度降低的同时，空气继续混入，并不断的被料液层层包围，这是冰淇淋料液内的空气含量已接近饱和。整个料液体积的不断膨胀，料液最终成为浓厚、体积膨大的固态物质，此阶段即是固态阶段。3.凝冻设备与操作•凝冻机是混合料制成冰淇淋成品的关键设备，凝冻机按生产方式分为间歇式和连续式两种。冰淇淋凝冻机工作原理及操作如下：(1)间歇式凝冻机•间歇式氨液凝冻机的基本组成部分有机座、带夹套的外包隔热层的圆形凝冻筒、装有刮刀的搅拌器、传动装置以及混合原料的贮槽等。•其工作原理为：开启凝冻机的氨阀（盐水阀）后，氨不断进入凝冻桶的夹套中进行循环，凝冻筒夹套内氨液的蒸发使凝冻圆筒内壁起霜，筒内混合原料由于搅拌器外轴支架上的两把刮刀与搅拌器中轴Ｙ型搅拌器的相向反复搅刮作用，在被冻结时不断混入大量均匀分布的空气泡，同时料液从2～4℃冷冻至-３～-６℃。而形成体积膨松的冰淇淋。(2)连续式凝冻机•连续式凝冻机（RPL-300型）的结构主要由立式搅刮器、空气混合泵、料箱、制冷系统、电器控制系统等部分组成。其工作原理为:制冷系统将液体制冷剂输入凝冻筒的夹套内，冰淇淋料浆经由空气混合泵混入空气后进入凝冻筒。•动力则由电动机经皮带降速后，通过联轴器带动刮刀轴套旋转，刮刀轴上的刮刀在离心力的作用下，紧贴凝冻筒的内壁作回转运动，由进料口输入的料浆经冷冻冻结在筒体内壁上的冰淇淋就连续被刮削下来。•同时新的料液又附在内壁上被凝结，随即又被刮削下来，周而复始、循环工作，刮削下来的冰淇淋半成品，经刮刀轴套上的许多圆孔进入轴套内，在偏心轴的作用下，使冰淇淋搅拌混合，质地均匀细洁。经搅拌混合的冰淇淋便在压力差的作用下，不断挤向上端。并克服膨胀阀弹簧的压力，打开膨胀阀阀门，送出冰淇淋成品（进入灌装头）。冰淇淋经膨胀阀后减压，其体积膨胀、质地疏松。4.冰淇淋的膨胀率•冰淇淋的膨胀率（Overrun）指冰淇淋混合原料在凝冻时，由于均匀混入许多细小的气泡，使制品体积增加的百分率。冰淇淋的膨胀率可用浮力法测定，即用冰淇淋膨胀率测定仪测量冰淇淋试样的体积，同时称取该冰淇淋试样的质量并用密度计测定冰淇淋混合原料（融化后冰淇淋）的密度，以体积百分率计算膨胀率.X（%）=11VVV×100=100)1(/mV式中：V-冰淇淋试样的体积，cm3；m-冰淇淋试样的混合原料质量，g；ρ-冰淇淋试样的混合原料密度，g/cm3；V1-冰淇淋试样的混合原料体积，cm3（m/ρ）•冰淇淋膨胀率并非是越大越好，膨胀率过高，组织松软，缺乏持久性；过低则组织坚实，口感不良。各种冰淇淋都有相应的膨胀率要求（见表2-11-1），控制不当会降低冰淇淋的品质。影响冰淇淋膨胀率的因素主要有两个方面：(1)原料方面–①乳脂肪含量越高，混合料的粘度越大，有利膨胀，但乳脂肪含量过高时，则效果反之。一般乳脂肪含量以6%～12%为好，此时膨胀率最好。②非脂肪乳固体：非脂肪乳固体含量高，能提高膨胀率，一般为10%。③含糖量高，冰点降低，会降低膨胀率，一般以13%～15%为宜。④适量的稳定剂，能提高膨胀率；但用量过多则粘度过高，空气不易进入而降低膨胀率，一般不宜超过0.5%。⑤无机盐对膨胀率有影响。如钠盐能增加膨胀率，而钙盐则会降低膨胀率。(2)操作方面•①均质适度，能提高混合料粘度，空气易于进入，使膨胀率提高；但均质过度则粘度高、空气难以进入，膨胀率反而下降。②在混合料不冻结的情况下，老化温度越低，膨胀率越高。③采用瞬间高温杀菌比低温巴氏杀菌法混合料变性少，膨胀率高。④空气吸入量合适能得到较佳的膨胀率，应注意控制。⑤若凝冻压力过高则空气难以混入，膨胀率则下降。(二)成型灌装、硬化、贮藏•1.成型灌装凝冻后的冰淇淋必须立即成型灌装（和硬化），以满足贮藏和销售的需要。冰淇淋的成型有冰砖、纸杯、蛋筒、浇模成型、巧克力涂层冰淇淋、异形冰淇淋切割线等多种成型灌装机。2.硬化（Hardening）•将经成型灌装机灌装和包装后的冰淇淋迅速置于-25℃以下的温度，经过一定时间的速冻，品温保持在-18℃一下，使其组织状态固定、硬度增加的过程称为硬化。•硬化的目的是固定冰淇淋的组织状态、完成形成细微冰晶的过程，使其组织保持适当的硬度以保证冰淇淋的质量，便于销售与贮藏运输。速冻硬化可用速冻库（-23～-25℃）、速冻隧道（-35～-40℃）或盐水硬化设备（-25～-27℃）等。一般硬化时间为：速冻库10～12ｈ、速冻隧道30～50min、盐水硬化设备20～30min。影响硬化的条件有包装容器的形状与大小、速冻室的温度与空气的循环状态、室内制品的位置以及冰淇淋的组成成分和膨胀率等因素。3.贮藏•硬化后的冰淇淋产品，在销售前应将制品保存在低温冷藏库中。冷藏库的温度为-20℃，相对湿度为85%～90%，贮藏库温度不可忽高忽低，贮存温度及贮存中温度变化往往导致冰淇淋中冰的再结晶。使冰淇淋质地粗糙，影响冰淇淋品质。一、冰淇淋的主要缺陷及产生的原因•由于原料配合不当，均质、冻结、贮藏等处理不合理，使得冰淇淋质量低劣，起缺•陷与原因见表11-2。表11-2冰淇淋质量缺陷及原因种类缺陷原因风味脂肪分解味、饲料味、加热味、牛舍味、金属味、苦味、酸味、甜味与香料味缺陷使用的原料乳、乳制品质量差，杀菌不完全、吸收异味，添加的甜味与香料不是当组织状态砂状组织轻或膨松的组织粗或冰状组织奶油状组织无脂乳干物质过高，贮藏温度高，乳糖结晶大膨胀率过大缓慢冻结，贮藏温度波动大，气泡大，固形物低生成脂肪块，乳化剂不适合，均质不良质地脆弱水样软弱稳定剂、乳化剂不足，气泡粗大，膨胀率高膨胀率低，砂糖高，稳定剂、乳化剂当，固形物不足稳定剂过量融化状态起泡，乳清分离，凝固，粘质状原料配合不当，蛋白质与矿物质不均衡，酸度高，均质不完全，膨胀率调整不当第三节雪糕的生产•雪糕（IceCreamBar）是以饮用水、乳品、食糖、食用油脂等为主要原料，添加适量增稠剂、香料、经混合、灭菌、均质或轻度凝冻、注模、冻结等工艺制成的冷冻产品。雪糕的总固形物、脂肪含量较冰淇淋低。一、雪糕的种类•根据产品的组织状态分为清型雪糕、混合型雪糕和组合型雪糕，其理化指标见表13-3。表13-3雪糕的理化指标指标项目清型混合型组合型总固形物(%)≥16≥18≥16(雪糕主体)总糖(以蔗糖计,%)≥14≥14≥14(雪糕主体)脂肪(%)≥2≥2≥2注：组合型指标均指主体。•1.清型雪糕不含颗粒或块状辅料的制品，如桔味雪糕。•2.混合型雪糕含有颗粒或块状辅料的制品，如葡萄干雪糕、菠萝雪糕等。•3.组合型雪糕与其他冷冻饮品或巧克力等组合而成的制品，如白巧克力雪糕、果汁冰雪糕等。二、雪糕的生产工艺及配方•（一）工艺流程同冰淇淋•(二)生产配方雪糕配方见表13-4表13-4雪糕配方（1000kg）单位：kg雪糕类型原料名称菠萝雪糕咖啡雪糕草莓雪糕可可雪糕砂糖145150100100葡萄糖浆--5060蛋白糖0.40.6--甜蜜素--0.50.5鲜牛乳-320--全脂奶粉30-3020乳清粉4038--人造奶油35---棕榈油-301520可可粉---5鸡蛋2020--淀粉2522--麦精-8--复合乳化稳定剂--3.53明胶22--CMC22--可可香精---0.8草莓香精--0.8-菠萝香精1---水699405785790红色素--0.02-栀子黄0.3---焦糖色素-0.4--棕色素---0.02速溶咖啡-2--草莓汁--15-•（三）操作技术要点雪糕生产时，原料配制、杀菌、冷却、均质、老化等操作技术与冰淇淋基本相同。普通雪糕不需经过凝冻工序直接经浇模、冻结、脱模、包装而成，膨化雪糕则需要凝冻工序。•1．凝冻雪糕凝冻操作生产时，凝动机的清洗与消毒及凝冻操作与冰淇淋大致相同，只是料液的加入量不同，一般占凝冻机容积的50%～60%。膨化雪糕要进行轻度凝冻，膨胀率为30%～50%，故要控制好凝冻时间以调节凝冻程度，料液不能过于浓厚，否则会影响浇模质量。出料温度控制在-3℃左右。•2．浇模浇模之前必须对模盘、模盖和用于包装的扦子进行彻底清洗消毒，可用沸水煮沸或用蒸汽喷射消毒10～15min，确保卫生。浇模时应将模盘前后左右晃动，使模型内混合料分布均匀后，盖上带有扦子的模盖，将模盘轻轻放入冻结缸（槽）内进行冻结。3．冻结•雪糕的冻结有直接冻结法和间接冻结法。直接冻结法即直接将模盘浸入盐水槽内进行冻结，间接冻结法即速冻库与隧道式速冻。进行直接速冻时，先将冷冻盐水放入冻结槽至规定高度，开启冷却系统；开启搅拌器搅动盐水，待盐水温度降至-26～-28℃左右时，即可放入模盘，注意要轻轻推入，以免盐水污染产品；待模盘内混合料全部冻结（约10～12min），即可将模盘取出。4．脱模•使冻结硬化的雪糕由模盘内脱下，较好的方法使将模盘进行瞬时间的加热，使紧贴模盘的物料融化而使雪糕易从模具中脱出。加热摸盘的设备可用烫盘槽，其由内通蒸汽的蛇形管加热。•脱模时，在烫盘槽内注入加热用的盐水至规定高度后，开启蒸汽阀将蒸汽通入蛇形管控制烫盘槽温度在50～60℃左右；将模盘置于烫盘槽中，轻轻晃动使其受热均匀、浸数秒钟后（以雪糕表面稍融为度），立即脱模；产品脱离模盘后，置于传送带上，脱模即告完成。便可进行包装。第四节雪泥的生产•雪泥（IceFrost）又称冰霜，是用饮用水、食糖等为主要原料，添加增稠剂、香料，经混合、灭菌、凝冻和低温炒制等工艺制成的一松软冰雪状的冷冻饮品。它与冰淇淋的不同之处在于含油脂量极少，甚至不含油脂，糖含量较高，组织较冰淇淋粗糙，和冰淇淋、雪糕一样是一种清凉爽口的冷冻饮品。•一、雪泥种类•雪泥按照其产品的组织状态分为为清型雪泥、混合型雪泥与组合型雪泥三种，其理化指标见表13-5。表13-5雪泥的的理化指标指标项目清型混合型组合型总固形物(%)≥16≥18≥16（雪泥主体）总糖(以蔗糖计,%)≥13≥13≥13（雪泥主体）注：组合型指标均指雪泥主体。•1．清型雪泥不含颗粒或块状