1 冰淇淋结构物质的主要功能
构成冰淇淋骨架的物质称为冰淇淋的结构物质。
如 :水、糖、鲜奶、奶粉、奶油、天然色素、天然香精及其以
上产品的代用品、助香剂或驻香剂 ;大豆磷脂、单甘酯或
其他乳化剂 ;淀粉、明胶、卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔
豆胶、CMC 及其他食品增稠剂 ;以及根据工艺需要加入
的可可粉、咖啡粉、茶粉等。在诸多冰淇淋结构物质中 ,
水是冰淇淋配方中含量最高、最主要的结构物质。糖、
鲜奶、奶粉、奶油及其代用品是冰淇淋必需的结构物质 ,
而食品增稠剂则是冰淇淋最关键的结构物质 ,水和食品
增稠剂是形成冰淇淋骨架网络和整体布局的主体物质。
冰淇淋结构物质的主要功能有以下 7 点 :
1) 形成均匀的冰淇淋浆料。水既作为糖、奶粉、食
品增稠剂、香精及其他水溶性溶质的溶剂 ;又作为乳化
剂、可可粉、咖啡粉、奶油等分散质的分散剂。经过溶
解、分散和均质 ,形成均匀的冰淇淋浆料。
2) 使冰淇淋浆料具有合适的粘度、稠度及优良的切
变稀化性 ,使之形成化学热力学、化学动力学相对稳定
的微多相体系。糖、奶粉虽然可增加水的粘度和稠度
但如用量较少则增加的程度不大。而食品增稠剂的用
量虽少 ,但增加粘度和增加稠度的程度较大。当冰淇淋
浆料具有合适的粘度和稠度后 ,经过搅拌、溶解、分散、
乳化、悬浮、均质、老化 ,可形成化学热力学、化学动力学
相对稳定的微多相冰淇淋浆料。
3) 使冰淇淋浆料保持水的活度 αW (水的有效浓
度) ,控制凝冻机的凝冻效果。水的活度(纯水的活度为
1) 随着水中溶入溶质和分散质的增高而降低 ,冰淇淋浆
料的固形物含量愈低 ,水的活度愈高 ,自由水或游离水
的浓度也愈高 ,这种冰淇淋浆料适合制成砂冰型的冰淇
淋 ;冰淇淋浆料的固形物含量愈高 ,使用的奶粉、可可
粉、奶油在水中的分散度愈高 ,这种冰淇淋浆料则适合
做成口感细腻型的冰淇淋。
4) 使冰淇淋浆料充分利用水和冰的相变热 ,控制凝
冻机的凝冻速度和冰淇淋浆料的流变性 ,从而进一步控
制冰淇淋冰晶颗粒的大小 ,如冰晶颗粒的直径小于
25μm ,则冰淇淋的口感细腻、滑润。在冰淇淋凝冻机
中主要发生以下相变 :水
凝固 冰 ;冰
溶解 水。老化缸中
冰淇淋浆料的出口温度、凝冻机中冰淇淋浆料的入口温
度、凝冻机进料速度和出料速度、水的活度均影响上述
过程的进行。
5) 冰淇淋的结构物质使冰淇淋浆料具备较低的表
面张力 ,从而提高冰淇淋浆料的发泡能力。控制冰淇淋
浆料的表面张力、冰淇淋泡沫的孔度和相对稳定性 ,可
控制冰淇淋的膨胀率。控制冰淇淋的结构物质可控制
拉花冰淇淋的膨胀率和口感。
6) 冰淇淋的浆料体系必须容易形成不易破裂的空
腔 ,在空腔中容纳一定的风味分子 ,有助于生产风味稳
定、独具一格的“满口香”冰淇淋。
7) 冰淇淋浆料体系必须具备容易形成强劲的骨架
结构和整体结构的功能 ,以利于提高冰淇淋的抗热骤变
性 ,提高冰淇淋的抗融性。
2 水的特性及应用
水是维持一切活细胞生命活动、调节新陈代谢不可
缺少的重要物质 ,又是大多数食品主要的组成成分。冰
淇淋浆料的含水量一般为 58 %～70 %。水是构成冰淇
淋骨架和整体的关键物质 ,没有水就没有冰淇淋。在冰
淇淋浆料体系和生产过程中 ,充分利用了水的以下特
性 :
1) 水的沸点高。水蒸气变成水的相变热相当大 ,每
千克水蒸气变成 1 千克水的相变热为 2. 26 ×106
J ,如
不计热量损失 ,则每千克水蒸气放出的相变热可使
8. 983 kg、20 ℃的水升温至 80 ℃。水蒸气使冰淇淋
浆料在化料和灭菌过程中容易升温、降温和保温。灭菌
过程中的保温 ,有助于杀灭浆料中的致病菌等有害菌。
2) 水的介电常数非常大。0 ℃和 20 ℃水的介电常
数分别为 80 和 80. 36。水分子是极性分子 (分子的一
端为 + 级 ,另一端为 - 级) ,水分子的极性以及水分子的
氢键使水的介电常数非常大 ,使水具备较强的溶解能力
和分散能力。
糖、鲜奶、奶粉、奶油及其代用品 ;大豆磷脂、单甘酯
和其他乳化剂 ;明胶、卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔豆
胶、羧甲基纤维素钠及其他食品增稠剂 ,这些物质的分
子间均具有一定的极性。由于分子本身的极性、分子间
的诱导极性、瞬时极性及分子间的氢键 ,使易溶于水的
溶质分子强烈水化 ,从而溶解于水。而较难溶于水的极
性分散质 ,如油脂的微粒或微滴质点 ,因表面吸附乳化
剂的分子层在水中发生乳化 ,使微粒或微滴质点分散于
水。不溶于水的极性很小的分散质 ,如可可粉的微滴质
点 ,因表面在水中吸附乳化剂的分子层发生悬浊化而分
散于水。
冰的介电常数比水大 ,0 ℃和 - 20 ℃冰的介电常
数分别为 91 和 98 ,这表明在冰晶网络结构骨架节点的
水分子 ,依据本身的极性、分子间的诱导极性、瞬时极
性 ,以及分子间的氢键 ,吸留强烈水化的溶质分子 ,表面
吸附乳化剂的分子层而乳化或悬浊化的分散质微粒或
微滴质点 ,形成冰淇淋的骨架网络和整体。在冰晶网络
结构骨架节点的缺陷处 ,亦可吸留强烈水化的溶质分
子 ,表面吸附乳化剂的分子层而乳化或悬浊化的分散质
微粒或微滴质点 ,形成冰淇淋的骨架网络和整体。
3)4 ℃时水的质量密度最大 ,水的比容最小。水分
子本身的极性、分子间的诱导极性、瞬时极性以及水分
子间的氢键 ,使水分子间发生不同程度的缔合 ,形成缔
合度不同的缔合水分子 ,从而影响了水的密度和比容。
4) 冰有 11 种晶体结构 ,其中每个水分子的配位数
为 4 ,即每个水分子和邻近的 4 个水分子形成四面锥体
的堆积。在冰的 11 种晶体结构中 ,有高度定向、属于六
方晶体结构的双六方双锥体 ,在常压下、0 ℃时是稳定的
晶体结构。其他的 9 种同质多晶结构以及无一定结构
的玻璃态都是亚稳态 (一种不稳定状态) 。在水的凝冻
过程中 ,如有溶质存在 ,就会影响冰晶结构、冰晶颗粒的
大小、数量及水分子的位置和定向。
低浓度蔗糖、葡萄糖、蛋白质溶液 ,对水的活度αW
影响不大。如凝冻速度较慢 ,可能会形成以六方晶体为
主的砂冰型产品。在蔗糖、葡萄糖、蛋白质的浓度较高
时 ,此时水的活度 αW 降至相当小。当凝冻速度较快
时 ,此时以立方晶体和玻璃态冰晶占绝对优势 ,形成粘
糕(年糕) 型产品。
应当注意到增稠剂大分子在水中强烈水化 ,使增稠
剂即使在较低的浓度时 ,也会影响水的活度αW ,使之降
至最小。因此 ,控制增稠剂在冰淇淋浆料中的浓度就可
控制水的活度αW 。控制冰淇淋浆料中的原料配比、冰
淇淋浆料的总固形物含量、冰淇淋浆料进入冰淇淋凝冻
机的入口温度、进料速度、冰淇淋浆料中的充气量 ,可分
别生产出砂冰型、润滑爽口型、粘糕(年糕) 型、细腻型或
微软型等系列冰淇淋。
5) 水的三相点。温度为 0. 0099 ℃,饱和蒸气压为
610. 48 Pa ,是水、水蒸气、冰等三相共存的状态点。砂
冰型、滑润爽口型、粘糕(年糕) 型、细腻型或微软型等系
列冰淇淋 ,在储存过程中由于库温波动 ,冰淇淋产品必
然会不断融化和凝固。在冰淇淋浆料中 ,水的活度αW
已明显变小 ,水三相点的温度和饱和蒸气压亦发生明显
变化 ,因此 ,在冰淇淋的包装袋中 ,存在着新的瞬时三相
点。根据亚稳态物理化学观点 ,微粒冰晶的饱和蒸气压
必然大于较大颗粒冰晶的饱和蒸气压 ,微粒冰晶的蒸发
量必然大于较大颗粒冰晶的蒸发量。冰淇淋内部结构
中微粒冰晶的总数愈来愈少 ,而较大颗粒冰晶的质量愈
来愈大 ,这种过程是不可逆的 ,故冰淇淋的口感变得愈
来愈粗糙。与此同时 ,包装冰淇淋的袋子内表面和冰淇
淋外表面不可逆地“凝霜”。为解决和延缓较大冰晶颗
料的增大和“凝霜”问题 ,除控制冰淇淋浆料中增稠剂和
乳化剂的用量及工艺流程之外 ,应采用 - 35 ℃的速冻
冷库 ,快速冻结冰淇淋产品直至出库。如果 - 35 ℃的
速冻库容量有限 ,可在 - 35 ℃的速冻冷库中快速冻结
2 d 后转移至 - 18 ℃的冷库中冷藏。
6) 冰淇淋浆料的溶剂和分散介质是水 ,降低水的表
面张力即降低冰淇淋浆料的表面张力 ,可提高冰淇淋的
膨胀率。冰淇淋浆料中的乳化剂和增稠剂的浓度愈大 ,
水的表面张力降低得愈多 ,冰淇淋浆料越容易产生泡
沫 ,冰淇淋的膨胀率就愈高。在冰淇淋浆料中 ,总固形
物含量、原料的合理配比、奶粉或鲜奶的含量、增稠剂、
乳化剂的特性和浓度、浆料的稠度和表观粘度等 ,与冰
淇淋“泡沫”的稳定性相关。控制冰淇淋浆料、冰淇淋浆
料进入冰淇淋凝冻机的入口温度、进料速度、冰淇淋凝
冻机的充气量 ,均可控制冰淇淋产品的膨胀率。
3 增稠剂的流变性及应用
增稠剂可分为胶凝型和非胶凝型 ,温水溶解型和随
水温溶解型 ,易溶型和难溶型。大多数增稠剂在低浓度
时可大幅提高水的粘度 ,改变水的流变性 ,使水的流变
性由牛顿型转化为非牛顿型 ,此时 ,增稠剂溶液的表观
粘度由两部分粘度组成 :
表观粘度 = 牛顿粘度 + 结构粘度。
水称为牛顿流体 ,故水的粘度称为牛顿粘度 ;食品
胶增稠剂的分子强烈水化 ,分子间相互依存、相互作用 ,
形成网络结构 ,使食品胶增稠剂溶液产生额外的结构粘
度。食品胶增稠剂溶液因存在结构粘度而呈现一系列
的假塑性。由于温度升高破坏网络结构和结构粘度 ,表
观粘度急速下降。冰淇淋加工工序中的化料、灭菌、均
质及热交换都在较高的温度、较低的表观粘度下进行 ,
而冰淇淋浆料的表观粘度随着老化缸温度的降低而升
高 ,当老化温度在 2～4 ℃时 ,冰淇淋浆料的表观粘度已
相当大 ,网络结构瞬间破坏和组合的几率也相当高 ;切
变力破坏网络结构、结构粘度 ,故表观粘度亦急速下降。
使增稠剂溶液在化料、灭菌、均质、老化的全过程搅拌或
泵送时变稀 ,发生切变稀化现象。切变稀化现象使经过
老化变稠的冰淇淋浆料易于泵送 ,能发生切变稀化的流
体称为假塑性流体或非牛顿流体 ,只有具备假塑性流体
或非牛顿流体特性的冰淇淋浆料 ,才能生产出一系列口
感良好的冰淇淋。
3. 1 砂冰型冰淇淋浆料的粘度
在总固形物含量较低的前提下 ,降低增稠剂和油脂
用量 ,降低冰淇淋浆料的粘度 ,能使水的活度 αW 达到
有利于形成六方晶体。当凝冻速度较慢时 ,可形成以六
方晶体为主的砂冰型产品。
3. 2 粘糕(年糕) 型冰淇淋浆料的粘度
在冰淇淋总固形物含量较高的前提下 ,降低油脂用
量 ,提高增稠剂用量和冰淇淋浆料的粘度 ,使水的活度
αW 达到更有利于立方晶体和玻璃态冰形成的优势。当
凝冻速度较快时 ,可形成以立方晶体和玻璃态冰占优势
的粘糕(年糕) 型产品。
3. 3 细腻型或微软型冰淇淋浆料的粘度
在冰淇淋浆料的总固形物含量较高的前提下 ,提高
增稠剂、奶粉、奶油及恰当 HLB 值的乳化剂用量 ,可提
高冰淇淋浆料的粘度 ,使水的活度αW 达到更有利于玻
璃态冰形成的优势。当凝冻速度较快时 ,可形成以玻璃
态冰为主的细腻型或微软型产品。
3. 4 挤压切割线生产的冰淇淋浆料的粘度
以挤压切割线生产冰淇淋 ,是为了获得光滑光亮的
切割表面 ,需采用胶凝型增稠剂 ,如明胶、琼脂等。挤压
切割机生产的砂冰型、粘糕 (年糕) 型、细腻型或微软型
冰淇淋浆料的粘度应偏低一些 ,而挤压灌装机生产的冰
淇淋产品的浆料粘度应偏高一些。
4 冰淇淋凝冻机的工艺要求
4 ℃时水的密度最大、水的比容最小。因此 ,冰淇
淋浆料常以 4 ℃时进入冰淇淋凝冻机 ,在冰淇淋凝冻机
中完成以下过程并生成 - 4 ℃的冰淇淋。
4 ℃的水冷 却
0 ℃的水凝 固
0 ℃的冰冷 却
- 4 ℃的冰。
0 ℃的水转化为 0 ℃的冰时 ,每千克水放出 334. 94
J 的热量 ,同时水的介电常数由 80
变成 91 ,水分子的极
性加大 ,从而有利于冰晶的形成。
构成冰淇淋骨架的物质称为冰淇淋的结构物质。
如 :水、糖、鲜奶、奶粉、奶油、天然色素、天然香精及其以
上产品的代用品、助香剂或驻香剂 ;大豆磷脂、单甘酯或
其他乳化剂 ;淀粉、明胶、卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔
豆胶、CMC 及其他食品增稠剂 ;以及根据工艺需要加入
的可可粉、咖啡粉、茶粉等。在诸多冰淇淋结构物质中 ,
水是冰淇淋配方中含量最高、最主要的结构物质。糖、
鲜奶、奶粉、奶油及其代用品是冰淇淋必需的结构物质 ,
而食品增稠剂则是冰淇淋最关键的结构物质 ,水和食品
增稠剂是形成冰淇淋骨架网络和整体布局的主体物质。
冰淇淋结构物质的主要功能有以下 7 点 :
1) 形成均匀的冰淇淋浆料。水既作为糖、奶粉、食
品增稠剂、香精及其他水溶性溶质的溶剂 ;又作为乳化
剂、可可粉、咖啡粉、奶油等分散质的分散剂。经过溶
解、分散和均质 ,形成均匀的冰淇淋浆料。
2) 使冰淇淋浆料具有合适的粘度、稠度及优良的切
变稀化性 ,使之形成化学热力学、化学动力学相对稳定
的微多相体系。糖、奶粉虽然可增加水的粘度和稠度
但如用量较少则增加的程度不大。而食品增稠剂的用
量虽少 ,但增加粘度和增加稠度的程度较大。当冰淇淋
浆料具有合适的粘度和稠度后 ,经过搅拌、溶解、分散、
乳化、悬浮、均质、老化 ,可形成化学热力学、化学动力学
相对稳定的微多相冰淇淋浆料。
3) 使冰淇淋浆料保持水的活度 αW (水的有效浓
度) ,控制凝冻机的凝冻效果。水的活度(纯水的活度为
1) 随着水中溶入溶质和分散质的增高而降低 ,冰淇淋浆
料的固形物含量愈低 ,水的活度愈高 ,自由水或游离水
的浓度也愈高 ,这种冰淇淋浆料适合制成砂冰型的冰淇
淋 ;冰淇淋浆料的固形物含量愈高 ,使用的奶粉、可可
粉、奶油在水中的分散度愈高 ,这种冰淇淋浆料则适合
做成口感细腻型的冰淇淋。
4) 使冰淇淋浆料充分利用水和冰的相变热 ,控制凝
冻机的凝冻速度和冰淇淋浆料的流变性 ,从而进一步控
制冰淇淋冰晶颗粒的大小 ,如冰晶颗粒的直径小于
25μm ,则冰淇淋的口感细腻、滑润。在冰淇淋凝冻机
中主要发生以下相变 :水
凝固 冰 ;冰
溶解 水。老化缸中
冰淇淋浆料的出口温度、凝冻机中冰淇淋浆料的入口温
度、凝冻机进料速度和出料速度、水的活度均影响上述
过程的进行。
5) 冰淇淋的结构物质使冰淇淋浆料具备较低的表
面张力 ,从而提高冰淇淋浆料的发泡能力。控制冰淇淋
浆料的表面张力、冰淇淋泡沫的孔度和相对稳定性 ,可
控制冰淇淋的膨胀率。控制冰淇淋的结构物质可控制
拉花冰淇淋的膨胀率和口感。
6) 冰淇淋的浆料体系必须容易形成不易破裂的空
腔 ,在空腔中容纳一定的风味分子 ,有助于生产风味稳
定、独具一格的“满口香”冰淇淋。
7) 冰淇淋浆料体系必须具备容易形成强劲的骨架
结构和整体结构的功能 ,以利于提高冰淇淋的抗热骤变
性 ,提高冰淇淋的抗融性。
2 水的特性及应用
水是维持一切活细胞生命活动、调节新陈代谢不可
缺少的重要物质 ,又是大多数食品主要的组成成分。冰
淇淋浆料的含水量一般为 58 %～70 %。水是构成冰淇
淋骨架和整体的关键物质 ,没有水就没有冰淇淋。在冰
淇淋浆料体系和生产过程中 ,充分利用了水的以下特
性 :
1) 水的沸点高。水蒸气变成水的相变热相当大 ,每
千克水蒸气变成 1 千克水的相变热为 2. 26 ×106
J ,如
不计热量损失 ,则每千克水蒸气放出的相变热可使
8. 983 kg、20 ℃的水升温至 80 ℃。水蒸气使冰淇淋
浆料在化料和灭菌过程中容易升温、降温和保温。灭菌
过程中的保温 ,有助于杀灭浆料中的致病菌等有害菌。
2) 水的介电常数非常大。0 ℃和 20 ℃水的介电常
数分别为 80 和 80. 36。水分子是极性分子 (分子的一
端为 + 级 ,另一端为 - 级) ,水分子的极性以及水分子的
氢键使水的介电常数非常大 ,使水具备较强的溶解能力
和分散能力。
糖、鲜奶、奶粉、奶油及其代用品 ;大豆磷脂、单甘酯
和其他乳化剂 ;明胶、卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔豆
胶、羧甲基纤维素钠及其他食品增稠剂 ,这些物质的分
子间均具有一定的极性。由于分子本身的极性、分子间
的诱导极性、瞬时极性及分子间的氢键 ,使易溶于水的
溶质分子强烈水化 ,从而溶解于水。而较难溶于水的极
性分散质 ,如油脂的微粒或微滴质点 ,因表面吸附乳化
剂的分子层在水中发生乳化 ,使微粒或微滴质点分散于
水。不溶于水的极性很小的分散质 ,如可可粉的微滴质
点 ,因表面在水中吸附乳化剂的分子层发生悬浊化而分
散于水。
冰的介电常数比水大 ,0 ℃和 - 20 ℃冰的介电常
数分别为 91 和 98 ,这表明在冰晶网络结构骨架节点的
水分子 ,依据本身的极性、分子间的诱导极性、瞬时极
性 ,以及分子间的氢键 ,吸留强烈水化的溶质分子 ,表面
吸附乳化剂的分子层而乳化或悬浊化的分散质微粒或
微滴质点 ,形成冰淇淋的骨架网络和整体。在冰晶网络
结构骨架节点的缺陷处 ,亦可吸留强烈水化的溶质分
子 ,表面吸附乳化剂的分子层而乳化或悬浊化的分散质
微粒或微滴质点 ,形成冰淇淋的骨架网络和整体。
3)4 ℃时水的质量密度最大 ,水的比容最小。水分
子本身的极性、分子间的诱导极性、瞬时极性以及水分
子间的氢键 ,使水分子间发生不同程度的缔合 ,形成缔
合度不同的缔合水分子 ,从而影响了水的密度和比容。
4) 冰有 11 种晶体结构 ,其中每个水分子的配位数
为 4 ,即每个水分子和邻近的 4 个水分子形成四面锥体
的堆积。在冰的 11 种晶体结构中 ,有高度定向、属于六
方晶体结构的双六方双锥体 ,在常压下、0 ℃时是稳定的
晶体结构。其他的 9 种同质多晶结构以及无一定结构
的玻璃态都是亚稳态 (一种不稳定状态) 。在水的凝冻
过程中 ,如有溶质存在 ,就会影响冰晶结构、冰晶颗粒的
大小、数量及水分子的位置和定向。
低浓度蔗糖、葡萄糖、蛋白质溶液 ,对水的活度αW
影响不大。如凝冻速度较慢 ,可能会形成以六方晶体为
主的砂冰型产品。在蔗糖、葡萄糖、蛋白质的浓度较高
时 ,此时水的活度 αW 降至相当小。当凝冻速度较快
时 ,此时以立方晶体和玻璃态冰晶占绝对优势 ,形成粘
糕(年糕) 型产品。
应当注意到增稠剂大分子在水中强烈水化 ,使增稠
剂即使在较低的浓度时 ,也会影响水的活度αW ,使之降
至最小。因此 ,控制增稠剂在冰淇淋浆料中的浓度就可
控制水的活度αW 。控制冰淇淋浆料中的原料配比、冰
淇淋浆料的总固形物含量、冰淇淋浆料进入冰淇淋凝冻
机的入口温度、进料速度、冰淇淋浆料中的充气量 ,可分
别生产出砂冰型、润滑爽口型、粘糕(年糕) 型、细腻型或
微软型等系列冰淇淋。
5) 水的三相点。温度为 0. 0099 ℃,饱和蒸气压为
610. 48 Pa ,是水、水蒸气、冰等三相共存的状态点。砂
冰型、滑润爽口型、粘糕(年糕) 型、细腻型或微软型等系
列冰淇淋 ,在储存过程中由于库温波动 ,冰淇淋产品必
然会不断融化和凝固。在冰淇淋浆料中 ,水的活度αW
已明显变小 ,水三相点的温度和饱和蒸气压亦发生明显
变化 ,因此 ,在冰淇淋的包装袋中 ,存在着新的瞬时三相
点。根据亚稳态物理化学观点 ,微粒冰晶的饱和蒸气压
必然大于较大颗粒冰晶的饱和蒸气压 ,微粒冰晶的蒸发
量必然大于较大颗粒冰晶的蒸发量。冰淇淋内部结构
中微粒冰晶的总数愈来愈少 ,而较大颗粒冰晶的质量愈
来愈大 ,这种过程是不可逆的 ,故冰淇淋的口感变得愈
来愈粗糙。与此同时 ,包装冰淇淋的袋子内表面和冰淇
淋外表面不可逆地“凝霜”。为解决和延缓较大冰晶颗
料的增大和“凝霜”问题 ,除控制冰淇淋浆料中增稠剂和
乳化剂的用量及工艺流程之外 ,应采用 - 35 ℃的速冻
冷库 ,快速冻结冰淇淋产品直至出库。如果 - 35 ℃的
速冻库容量有限 ,可在 - 35 ℃的速冻冷库中快速冻结
2 d 后转移至 - 18 ℃的冷库中冷藏。
6) 冰淇淋浆料的溶剂和分散介质是水 ,降低水的表
面张力即降低冰淇淋浆料的表面张力 ,可提高冰淇淋的
膨胀率。冰淇淋浆料中的乳化剂和增稠剂的浓度愈大 ,
水的表面张力降低得愈多 ,冰淇淋浆料越容易产生泡
沫 ,冰淇淋的膨胀率就愈高。在冰淇淋浆料中 ,总固形
物含量、原料的合理配比、奶粉或鲜奶的含量、增稠剂、
乳化剂的特性和浓度、浆料的稠度和表观粘度等 ,与冰
淇淋“泡沫”的稳定性相关。控制冰淇淋浆料、冰淇淋浆
料进入冰淇淋凝冻机的入口温度、进料速度、冰淇淋凝
冻机的充气量 ,均可控制冰淇淋产品的膨胀率。
3 增稠剂的流变性及应用
增稠剂可分为胶凝型和非胶凝型 ,温水溶解型和随
水温溶解型 ,易溶型和难溶型。大多数增稠剂在低浓度
时可大幅提高水的粘度 ,改变水的流变性 ,使水的流变
性由牛顿型转化为非牛顿型 ,此时 ,增稠剂溶液的表观
粘度由两部分粘度组成 :
表观粘度 = 牛顿粘度 + 结构粘度。
水称为牛顿流体 ,故水的粘度称为牛顿粘度 ;食品
胶增稠剂的分子强烈水化 ,分子间相互依存、相互作用 ,
形成网络结构 ,使食品胶增稠剂溶液产生额外的结构粘
度。食品胶增稠剂溶液因存在结构粘度而呈现一系列
的假塑性。由于温度升高破坏网络结构和结构粘度 ,表
观粘度急速下降。冰淇淋加工工序中的化料、灭菌、均
质及热交换都在较高的温度、较低的表观粘度下进行 ,
而冰淇淋浆料的表观粘度随着老化缸温度的降低而升
高 ,当老化温度在 2～4 ℃时 ,冰淇淋浆料的表观粘度已
相当大 ,网络结构瞬间破坏和组合的几率也相当高 ;切
变力破坏网络结构、结构粘度 ,故表观粘度亦急速下降。
使增稠剂溶液在化料、灭菌、均质、老化的全过程搅拌或
泵送时变稀 ,发生切变稀化现象。切变稀化现象使经过
老化变稠的冰淇淋浆料易于泵送 ,能发生切变稀化的流
体称为假塑性流体或非牛顿流体 ,只有具备假塑性流体
或非牛顿流体特性的冰淇淋浆料 ,才能生产出一系列口
感良好的冰淇淋。
3. 1 砂冰型冰淇淋浆料的粘度
在总固形物含量较低的前提下 ,降低增稠剂和油脂
用量 ,降低冰淇淋浆料的粘度 ,能使水的活度 αW 达到
有利于形成六方晶体。当凝冻速度较慢时 ,可形成以六
方晶体为主的砂冰型产品。
3. 2 粘糕(年糕) 型冰淇淋浆料的粘度
在冰淇淋总固形物含量较高的前提下 ,降低油脂用
量 ,提高增稠剂用量和冰淇淋浆料的粘度 ,使水的活度
αW 达到更有利于立方晶体和玻璃态冰形成的优势。当
凝冻速度较快时 ,可形成以立方晶体和玻璃态冰占优势
的粘糕(年糕) 型产品。
3. 3 细腻型或微软型冰淇淋浆料的粘度
在冰淇淋浆料的总固形物含量较高的前提下 ,提高
增稠剂、奶粉、奶油及恰当 HLB 值的乳化剂用量 ,可提
高冰淇淋浆料的粘度 ,使水的活度αW 达到更有利于玻
璃态冰形成的优势。当凝冻速度较快时 ,可形成以玻璃
态冰为主的细腻型或微软型产品。
3. 4 挤压切割线生产的冰淇淋浆料的粘度
以挤压切割线生产冰淇淋 ,是为了获得光滑光亮的
切割表面 ,需采用胶凝型增稠剂 ,如明胶、琼脂等。挤压
切割机生产的砂冰型、粘糕 (年糕) 型、细腻型或微软型
冰淇淋浆料的粘度应偏低一些 ,而挤压灌装机生产的冰
淇淋产品的浆料粘度应偏高一些。
4 冰淇淋凝冻机的工艺要求
4 ℃时水的密度最大、水的比容最小。因此 ,冰淇
淋浆料常以 4 ℃时进入冰淇淋凝冻机 ,在冰淇淋凝冻机
中完成以下过程并生成 - 4 ℃的冰淇淋。
4 ℃的水冷 却
0 ℃的水凝 固
0 ℃的冰冷 却
- 4 ℃的冰。
0 ℃的水转化为 0 ℃的冰时 ,每千克水放出 334. 94
J 的热量 ,同时水的介电常数由 80
变成 91 ,水分子的极
性加大 ,从而有利于冰晶的形成。
