乳品加工手册19：冰淇淋.pdf

3 7 3第十九章第十九章冰淇淋生产的历史有多长无从确定，其生产可能起源于中国。在古老的文献中记述着中国人喜欢一种冷冻产品，这种产品是将果汁和雪进行混合，现在我们称之为冰果，这一技术后来传播到古希腊和古罗马。在那儿，冷冻甜点尤其为富豪们所偏好。在失踪几个世纪后，在中世纪的意大利，冰淇淋以各种形式再现，其最大的可能是马克.波罗于 1 2 9 5 年从中国返回意大利带回的成果，他在中国呆了1 6 1 7 年，在此期间他学会了一个以奶为基料的冷冻甜点的制作方法，在 1 7世纪，冰淇淋从意大利传播到欧洲，并长期作为官庭的奢侈品。冰 淇 淋乳品加工手册/第19 章3 7 418 世纪,冰淇淋开始在美国向大众出售，但直到19 世纪第一家批发组织出现在市场上才开始广泛发展起来。冰淇淋的分类依组份不同，冰淇淋可主要分为四大类：冰淇淋完全由乳制品制备；含有植物油脂的冰淇淋；添加了乳脂和乳干固物的果汁制成的莎白特(S h e r b e t)冰淇淋；由水、糖和浓缩果汁生产的冰果；前两种冰淇淋可占到全世界冰淇淋产量的8 0-9 0%，以下所述也主要针对前两种。典型的冰淇淋配方见表9.1。冰淇淋生产冰淇淋生产包括的主要步骤见图19.1原材料的收纳与贮存原材料依其物理状态贮存于罐、奶仓、桶或袋中，收奶方式取决于工厂的生产能力。干物料用量相应比较小，如乳清粉，稳定剂和乳化剂。可可粉通常为袋装运送。糖和乳粉可由可重复使用容器运送，用压缩气吹入贮仓。大量的原材料如糖和乳粉也可用袋装贮送，用特殊设备倒袋。液体产品如奶、稀奶油、炼乳、液体葡萄糖和植物油由罐运送。奶产品在贮存表9.1典型的冰淇淋配方冰淇淋类型 脂率 非脂干固物 糖 乳化剂 水分 膨胀率 稳定剂甜点冰淇淋1510150.35 9.7110冰淇淋1011140.46 4.410 0冰奶412130.67 0.48 5莎白特242 20.47 1.65 0冰果002 20.27 7.80脂肪：牛奶，稀奶油、奶油或植物油 水：可含有香精和色素非脂乳干固：除脂肪以外的乳成分蛋白质、盐类、乳糖等。糖：液态或固态蔗糖（糖中 10%可能是葡萄糖或甜味剂）乳化剂/稳定剂：如单脂类、海藻盐、明胶等膨胀率：产品中空气量其他成分：鸡蛋、果料和巧克力碎片等皆可在加工过程中加入 乳品加工手册/第19 章3 7 5之前需冷却到5，而甜炼乳，葡糖浆和植物油则必贮于相对较高温度（3 0-5 0）以保持粘度足够低到可以泵送。乳脂以无水乳脂（A M F）的形式送运，如果是奶油，就需先融化脂肪再泵送入贮缸并保持温度在3 5 40，在此种情况下可以准备一到两班生产所用批量，以防止乳脂的氧化，否则应贮于厌氧环境下（N2）。配 料在混料之前，每一种物料都必需先仔细确定其重量和/或容积。想取得一个良好平衡的混合料，首先要计算出要使用的非脂乳干固物的比例，计算方法是用10 0 减去你想使用的脂肪、糖、乳化剂、稳定剂（E/S）的百分比，然后乘以0.15。举例而言，生产含10%脂肪，15%的糖和0.5%（重量比）的稳定剂、乳化剂，列算式给出需要的非脂干固物的重量百分比如下：预热配料混合巴氏杀菌均质冷却 5 成熟(4小时)连续冷冻空气-3-添加干物料、果料混合料注模注入,挤入到杯或蛋卷或散装 (香味料)连续硬化冷冻冷冻贮存-2 5 0-9 个月图.1 9.1冰淇淋生产流程图乳品加工手册/第19 章-2 0-2 0 3 7 6图.1 9.2冰淇淋混料图冰淇淋混料10 0%膨胀率 的冰淇淋37%D M6 3%水5.7%M S N F7.5%糖0.3%E/S3 1.5%水5 0%空气10%乳脂11.5%M S N F15%糖0.5%E/S（10 0-10-15-0.5）x 0.15=11.5%w t.非脂乳干固物(M S N F)。2.7 x (10+15+0.5+11.5)=10 0%w t.非脂乳干固物。当M S N F的量确定下来后，混合料的总干固物的量也就确定，则可计算出每一种物料所需的量，另外，典型的冰淇淋的膨胀率约为混合料总干固物的2.5 2.7 倍。在上述例子中，则膨胀率应为：冰淇淋混合料和最终冰淇淋的组分可见于图19.2。在冷冻其间一定量的空气被搅入，原始混料的容积被加倍，也就意味着的物料的容积百分比下降到接近原来的一半。组分在原材料接受部门，各种物料被接受，称重和分析化验，这些物料通常被分为干物料组分和液态物料组分。在生产冰淇淋中应用的物料为：脂肪 非脂乳固体 糖、非糖甜味剂 乳化剂、稳定剂 色素 香精（香料）脂 肪脂肪约占乳品冰淇淋混合料重量的10-15%，脂肪可以是乳脂肪或植物油脂，在前者情况下，则可能是全脂乳、稀奶油、奶油或天然乳脂。在冰淇淋中，乳脂可部分或全部用硬化的向日葵油、椰子油、豆油和葡萄仔油等。这些植物油所取代使用植物油导致冰淇淋与使用乳脂的冰淇淋在色泽和风味上略有差别。如果添加食用色素和香味料则这种差别几乎无法识别。在一些国家禁止在冰淇淋中使用植物油。非脂乳固体（M S N F）非脂乳固体中含有蛋白质、乳糖及盐类。它们以奶粉或脱脂炼乳的形式被加入。为取得最佳效果，非脂乳固体的量应总是和脂肪的量成一定比例。生产含有脂肪10-12%的冰淇淋，则 N S N F 的量应为1115%。M SN F不仅具有很高的营养价值,而且具有通过结合或取代水分来提高冰淇淋组织状态的重要能力。M SN F中的蛋白质能显著影响在凝冻加工过程空气在冰淇淋中的分布。糖糖的添加是为了调整冰淇淋中的干固物构成，并赋予消费者喜爱的甜味。冰淇淋混料中通常含有10-18%的糖，许多因素会影响甜味效果和产品质量。可供使用的糖有许多不同类型，如甜菜和甘蔗糖、葡萄糖、乳糖和转化糖（一种葡萄糖和果糖的混合物）。5%脂肪 乳品加工手册/第19 章3 7 7最常用的香味料是香草、牛轧糖、巧克力、草霉、和坚果。乳品加工手册/第 19 章有时可使用甜炼乳，可同时提供甜味和非脂干固物。通常糖大多数溶于水中，其浓度在室温下可达 5 0-5 5%，在 8 0 可高达约7 0%，液体糖比干糖更易于操作处理。为满足一些特定病患者如糖尿病人的需要，可使用甜味剂代替糖。甜味剂没有营养价值，但既使是很小的量尝上去也非常甜。注意：甜味剂不能用于甜炼乳中作为防腐剂。乳化剂乳化剂是通过减小液体产品的表面张力来协助乳化作用的物质，它们有助于稳定乳状液。鸡蛋黄是一种著名的乳化剂，但通常很贵，并且比一些更常用类型的乳化剂的乳化效果差。更常用的乳化剂主要是天然脂肪酯化的非离子衍生物，即为在一个或多个脂溶性残基上结合一个或多个水溶性残基。用于冰淇淋生产的乳化剂可分为四组：硬脂酸酯、山梨醇酯、糖酯和一些其他的酯类。在冰淇淋混合料中的使用量通常为0.3-0.5%。稳定剂稳定剂是当溶解于液相（水）中时能大量结合水分子的物质。与水结合的过程称为水合，意味着稳定剂形成网状结构防止水分子自由移动。有两种类型的稳定剂：蛋白质和碳水化合物稳定剂，蛋白质稳定剂一组中有明胶、干酪素、乳白蛋白和乳球蛋白：碳水化合物稳定剂一组中有海藻胶类、半纤维素和改性纤维素化合物，稳定剂在冰淇淋中的用量为0.2-0.4%。香味剂香味剂的添加对于消费者选择何种冰淇淋是非常重要的。最常见香味料是香草、n o u g a t、巧克力、草霉和坚果。这些香味剂可在混料段加入。如果香味料是大块如n o u g a t、坚果、果汁或果酱，则在混合料凝冻后添加。可可广泛用做冰淇淋涂层，做为杯形、火炬形和块形冰淇淋的巧克力外层，为此目的，可可要与脂肪混合如可可脂，以赋予巧克力层以正确的粘度、塑性和形态.着色混合料中加入色素以提高冰淇淋的外观品质或提高加入果味香精时的冰淇淋的色泽。色素一般以浓缩状态被加入到混合料。应用的色素必须是无菌或经证实无害的。称重、计量和混合一般而言，干物料需称重，而液体物料即可以称重，或也可以进行容积计量在小型工厂，生产能力小，所以全部干物料通常于称重后加入到混料缸中，这些缸都能间接加热并带有搅拌器。大生产使用自动化设施，这些设施一般按生产商特定要求进行制造。缸中的原料被加热并混合均匀，随后进行巴氏杀菌和均质。3 7 8图.1 9.3连续凝冻机的自动控制图.1 9.4连续凝冻机的原理、操作控制冷冻介质在大型生产厂通常有两个混料缸，其生产能力按巴氏杀菌器的每小时生产能力设计，以保证一个稳定的连续流动，干物料，尤其是乳粉通常被加入到一个混料单元，在此液体循环流过，形成一定喷射状态将乳粉吸入到液体中。在液体返回到缸之前，液体被加热到5 0-6 0 以提高溶解。液态物料如奶、稀奶油、糖液等经计量泵入到混料缸。均质和巴氏杀菌在大型生产中，冰淇淋混合料流经一个过滤器进入平衡罐中，随后被泵入板式换热器，在其中混合料被预热到7 3-7 5。A M F或植物油按比例混入液体中，进入均质机，经142 0 M p a(140 2 0 0 b a r)均质后，混合料被巴氏杀菌。在批量生产中，混合料，包括计量入的一定量脂肪首先在混料加工罐中进行巴氏杀菌，典型模式是7 0，保持 3 0 分钟。随后混合料被泵送到均质机均质后在板式换热器中冷却到5，然后送入老化罐。在大型连续化生产工厂，均质后的混合料返回板式换热器，在8 3 8 5 下，经 15 s,进行巴氏杀菌，巴氏杀菌后的混合料冷却至5 后输入老化罐。老化混合料必须在2 5 下进行不低于4小时的老化。老化期间要连续搅拌。老化为稳定剂发挥效用和脂肪结晶提供时间。连续凝冻连续凝冻机具有两个功能：将一定控制量的空气搅入混和料。将混合料中的水分凝冻成大量的细小冰结晶。图19.3 和19.4分别示为连续凝炼机的外观和内部构造。混合料被连续泵入由氨为冷冻剂的夹套冷冻桶。冷冻过程非常迅速，这一点对形成细小冰晶非常重要。凝冻在冷冻桶表面的混合料被冷冻桶内的旋转刮刀不断连续刮下来。混合料从老化 缸不断被泵送流往连续凝冻机，在凝冻时空气被搅入。冷冻温度在-3 到-6 范围内，决定于冰淇淋产品本身。通过把空气裹入混合料使其容积增加，被称为“膨胀”，通常膨胀率为8 0-10 0%，如每立升混合料配0.8 到1立升的空气。冰淇淋离开连续凝冻机的组织状态与软冰类似，大约有 40%的水分被冷冻成冰。这样产品就可以泵送到下一段工序：包装、挤出或装模。果料波纹和干物料如果料、坚果或巧克力的碎片在凝冻之后可以立即加入到冰淇淋中去。这一过程可通过在冰淇淋生产上连接波纹泵或一个干物料填充器来完成。包装、挤出和装模杯装、蛋卷装和容器填装冰淇淋可在一个旋转或连续填装机上包装于杯中、蛋卷或容器中。容器中填入不同风味的冰淇淋，也可以填入坚果、果料和巧克力装饰冰淇淋。离开机器之 乳品加工手册/第19 章3 7 9图.1 9.5挤压盘示意图图.1 9.6冰淇淋凝冻机图.1 9.7冰淇淋的剖面图空气泡乳品加工手册/第19 章脂肪结晶冰晶酪蛋白前包装被加盖，随后通过冷冻遂道，在其中最终冷冻到-2 0 进行硬化，在进行硬化之前或之后产品可手工或自动包装于各类包装或包裹。塑料桶或纸包装也可以从固定罐手工取料进行单味或双味产品填装。黏软或非黏软制品的挤出挤压冰淇淋制品通常是在挤压盘上得到的，这种冰淇淋可以在各种不同形状和规格的盘中直接被挤出，也可以挤在杯或蛋卷中，或是挤在三明治薄饼上。图 19.5 所示为冰淇淋的挤出。当盘中被挤出的制品经冷冻机冷冻至-2 0 后，也允许进行外表装饰。冷冻好的制品离开盘即准备手工或机械化包装入袋。这一系统是连续化的，因挤出量及产品种类的不同，每小时产量在5-2 5 0 0 0 个（单位）范围以内。雪糕的装模冰淇淋或雪糕在也被称为花色冰淇淋机的特殊凝冻机上制成，冰淇淋以大约-3 的温度离开凝冻机直接注入模具，注满的模具一步步走转经过温度为-40 的盐水溶液，在其中冰淇淋和雪糕溶液被冷冻。在产品没有完全冻实之前插入木棍（签）。冻结前产品脱模时先将模具经过一个温盐水溶液使产品表面融化，以保证产品可自动由“脱膜机”拨出，雪糕脱模后可以浸入到巧克力中，随后再送去包装。因为产品已完全冻结，所以在包装后可直接送去冷藏。各种不同类型的产品都可在雪糕机花色冰淇淋机上制做，如单一种或两种、三种风味的夹心冰淇淋产品。3 8 0312456733814913121169图.1 9.9每小时可生产5 0 0 升冰淇淋的工厂1 冰淇淋混合料预处理。2 水加热器。3 混合罐和生产罐。4 均质机。5 板式换热器。6 控制盘。7 冷却水。8 老化罐。9 排料泵。10 连续凝冻机。11 脉动泵。12 回转注料。13 灌注，手动14 CI P系统图.1 9.9冷冻隧道图 19.6 所示为生产冰淇淋和雪糕两用、带“成型注模的雪糕机”。图 19.7 冰淇淋的剖开图所示为冰淇淋的组织结构。硬化和冷藏直到在约-2 0 下经过了硬化，冰淇淋的生产过程方告完成，在一个挤出线或雪糕机上生产的产品，硬化过程包括在加工过程之中。然而从凝冻机出来后立即包装的产品必须经硬化隧道进行硬化，如图19.8。硬化的过程越快，产品组织状态越好。硬化后产品送入温度为-2 5 冷藏室中，在架上或排架上贮存。冰淇淋的贮存时间决定于产品本身类别、包装和稳定的低温的保持，贮存时间可为 0 到 9 个月。包装杯子、容器等等被捆扎或包装后进入纸箱。雪糕机生产的蛋卷和雪糕这类需手工包装的产品在进入纸箱之前，需经单道或多道包装机先打包。冰淇淋生产线的包装段设计取决于产品的类型和产量，多种手工或机械化的操作都可供选用。生产厂实例下列给出冰淇淋生产两种生产线示意图。图19.9 是一个小厂，生产能力为每小时生产5 0 0 升冰淇淋，如图19.10 是一个大生产厂，每小时可生产不同类型的冰淇淋5 0 0 0-10 0 0 0 升。在小型厂中，包装的或卡通装的产品典型地在冷库中硬化，冷库温度为-3 5-40，为使硬化的时间最短，包装在排架上必须保持一定间隙。乳品加工手册/第19 章3 8 1图.1 9.1 0每小时可生产不同类型冰淇淋3 0 0 0-10 0 0 0 升的大厂A 原料贮存B原料的混合溶解1混合2 板式换热器3 混料罐（至少2 个，以备连续生产）C巴氏杀菌、均质和混合料的脂肪标准化1板式换热器2 均质3 A M F 或植物油脂罐17巧克力涂层18冷却线19包装2 0纸箱包装2 1 冷冻贮存D 冰淇淋生产罐4老化罐5 连续凝冻机6 雪糕凝冻10包装部分11 纸箱包装部分12杯或蛋卷装入13硬化隧道14 纸箱线15空盘返回线16挤压盘线312456710891112131417151618192021CABD乳品加工手册/第19 章