冰淇淋是一種凍結(jié)的乳制品，其物理結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)系統(tǒng)，空氣泡分散于連續(xù)的帶有冰晶的液態(tài)中，這個(gè)液態(tài)包含有脂肪微粒、乳蛋白質(zhì)、不溶性鹽、乳糖晶體、膠體態(tài)穩(wěn)定劑和蔗糖、乳糖、可溶性的鹽、如此有氣相、液相和固相組成的三相系統(tǒng)，可視為含有40%-50%體積空氣的部分凝凍的泡沫。冰淇淋的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可參見國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SB/T10013-99。要達(dá)到規(guī)定的冰淇淋質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及物理結(jié)構(gòu)，應(yīng)該從冰淇淋混合料的組成（配方與原輔料質(zhì)量）、生產(chǎn)工藝條件和生產(chǎn)設(shè)備三方面去分析研究。

1、冰淇淋混合料組成的影響

制作冰淇淋的主要原輔料有脂肪、非脂肪固體、甜味料、乳化劑、穩(wěn)定劑、香料及色素等。

1.1脂肪 

通常用于冰淇淋的脂肪為乳脂肪，乳脂肪能賦予冰淇淋特有的芳香風(fēng)味、組織潤(rùn)滑、良好的質(zhì)構(gòu)及保型性，故一般而言，乳脂肪愈多品質(zhì)亦愈佳。乳脂肪的來源有純奶油、奶油、鮮奶、煉乳、奶粉等，必須選擇新鮮而潔凈、品質(zhì)優(yōu)良者。但在冰淇淋原料中乳脂肪為最昂貴的成分，其使用量受限制、在我國和世界上許多國家使用了相當(dāng)量的植物脂肪來取代乳脂肪，主要有人造奶油、氫化油、棕櫚油、椰子油等，其熔點(diǎn)性質(zhì)應(yīng)類似于乳脂肪，在28-32℃之間。

1.2非脂乳固體  

非脂乳固體是牛乳總固形物除去脂肪而所剩余的蛋白質(zhì)、乳糖及礦物質(zhì)的總稱，其中蛋白質(zhì)具有水合作用性質(zhì)，在均質(zhì)過程中它與乳化劑一同在生成的小脂肪球表面形成穩(wěn)定的薄膜，確保油脂在水中的乳化穩(wěn)定性，同時(shí)在凝凍過程中促使空氣很好的混入。并能防止制品中冰結(jié)晶的擴(kuò)大，使質(zhì)地潤(rùn)滑、乳糖的柔和甜味及礦物質(zhì)的隱約鹽味，將賦予制品顯著風(fēng)味特征，但若非脂固形物過多時(shí)，則脂肪特有的奶油味將被消除、而煉乳臭或脫脂奶粉臭將因此而出現(xiàn)，限制非脂乳固體的使用量，最大原因在防止其中乳糖呈過飽和而漸次結(jié)晶析出的沙狀沉淀、一般推薦其最大用量不超過占冰淇淋中水分的17%，非脂乳固體可以由液奶、煉乳、奶粉、乳清粉提供。

1.3甜味料 

現(xiàn)在最常用的為蔗糖，一般用量為15%~16%，蔗糖不僅給予制品以甜味，而且能使制品組織細(xì)膩，是優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的甜味料。蔗糖的用量可以使冰淇淋混合料的凍結(jié)點(diǎn)下降，鑒于淀粉糖漿的抗結(jié)晶作用、甜味柔和，國外常以淀粉糖漿部分代替蔗糖，目前國內(nèi)冰淇淋生產(chǎn)廠家也廣為使用，由于多用淀粉糖漿，其凍結(jié)點(diǎn)將比蔗糖低，故不宜用量太多，一般以代替蔗糖的1/4為好，此時(shí)淀粉糖漿1.5kg約可置換蔗糖1kg。蔗糖與淀粉糖漿兩者并用時(shí)，冰淇淋的組織將更佳，且有防止貯運(yùn)過程中品質(zhì)降低的優(yōu)點(diǎn)。

大多數(shù)含果汁的Sorbet、Sherbet或果實(shí)冰淇淋因含有酸味而減弱甜味，故有酌加甜味料的必要，對(duì)于添有可可或甜汁等含苦味強(qiáng)的制品則宜比一般冰淇淋增加2%-3%的蔗糖。

為了改進(jìn)風(fēng)味，增加品種或降低成本，很多甜味料如蜂蜜、糖精、甜密素、蛋白糖、甜菊糖、阿期巴甜等被配合使用。

1.4穩(wěn)定劑  

穩(wěn)定劑具有親水性，即能與水結(jié)合，因此能提高冰淇淋的粘度和膨脹率，防止冰結(jié)晶的產(chǎn)生，減少粗糙的感覺，而使產(chǎn)品組織輕滑。且其吸水力強(qiáng)，因此對(duì)產(chǎn)品融化的抵抗力亦強(qiáng)，使冰淇淋不易融化，在冰淇淋生產(chǎn)中能起到改善組織狀態(tài)的作用。穩(wěn)定劑的種類很多，較為常用的有明膠、CMC、瓜爾豆膠、黃原膠、卡拉膠、海藻膠、魔芋膠、變性淀粉等，淀粉一般用于等級(jí)較低的冰淇淋中。穩(wěn)定劑的添加量是依冰淇淋的成分組成而變化，尤其是依總固形物含量而異，一般在0.1%~0.5%左右。無論那一種穩(wěn)定劑都有長(zhǎng)處和短處，所以單獨(dú)使用不如將兩種以上混合使用為宜，選用穩(wěn)定劑時(shí)應(yīng)考慮下列幾點(diǎn)：①易溶于水或混合料。②能賦于混合料良好的粘性及起泡性。③能賦予冰淇淋良好的組織及質(zhì)地。④能改善冰淇淋的保型性。⑤具有防止結(jié)晶擴(kuò)大的效力。⑥價(jià)廉

1.5乳化劑 

             乳化劑是一種分子中具有親水基和親油基的物質(zhì)，它可介于油和水的中間，使一方很好地分散于另一方的中間而形成穩(wěn)定的乳化液，冰淇淋的成分復(fù)雜，其混合料中加入乳化劑除了有乳化作用外，還有其它作用，可歸納為：①使脂肪球呈微細(xì)乳濁狀態(tài)，并使之穩(wěn)定化。②分散脂肪球以外的粒子并使之穩(wěn)定化。③增加室溫下冰淇淋的耐熱性。④減少貯藏中制品的變化。⑤防止或控制粗大冰晶形成，使冰淇淋組織細(xì)膩。冰淇淋中常用的乳化劑有甘油酸酯（單甘酯）、蔗糖脂肪酯（蔗糖脂）、聚三梨酸酯（吐溫）、山梨糖醇酐脂肪酸酯（斯潘）、丙二醇脂肪酸脂（PG酯）、卵磷酯、大豆磷酯等，最近太原日化所開發(fā)了三聚甘油硬脂酸單甘酯是一種新型的食品乳化劑，乳化效果可與分子蒸餾單甘酯媲美，乳化劑的添加量與冰淇淋混合料中脂肪含量有關(guān)，一般隨脂肪含量增加而增加，其范圍在0.1%~0.5%之間，同樣復(fù)合乳化劑的性能優(yōu)于單一乳化劑。

1.6總固形物 

總固形物即為上述原料的合計(jì)，系影響冰淇淋品質(zhì)、膨脹率等的主要因素。固形物高者，一般能增大膨脹率，增加收量，組織將變潤(rùn)滑，品質(zhì)亦將提高，且有減少凝凍及硬化所需熱量的優(yōu)點(diǎn)。但固形物過高，混合料粘性增大而使質(zhì)地劣化，同時(shí)亦增加成本，一般固形物以25%-40%為宜。

1.7香料 

香精香料可使制品帶有醇和的香味和具有該品種應(yīng)有的天然風(fēng)味。其質(zhì)量的好壞直接影響冰淇淋的品質(zhì)，故在選擇使用時(shí)，除考慮價(jià)格因素，首先應(yīng)注意的是質(zhì)量。

2、冰淇淋生產(chǎn)工藝條件的影響

冰淇淋的生產(chǎn)工藝過程必須遵照一定的技術(shù)條件來完成，否則就不能制作出質(zhì)量?jī)?yōu)良的產(chǎn)品。

2.1原料的檢查

原輔料質(zhì)量好壞直接影響冰淇淋質(zhì)量。所以各種原輔料必須嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，不合格者不許使用。通常首先進(jìn)行感官檢查。同時(shí)檢測(cè)原料之比重、粘度以及固形物、脂肪、糖分等含量是否符合規(guī)格，其細(xì)菌數(shù)、砷、鉛重金屬等的含量是否在法定標(biāo)準(zhǔn)以下，以及所使用的食品添加劑是否符合規(guī)定等。

5.2.2配料混合

5.2.2.1原料的配合計(jì)算

制造冰淇淋最基本的是配料，即配方計(jì)算，冰淇淋的配方組成按消費(fèi)者嗜好、原料價(jià)格及供應(yīng)情況、產(chǎn)品的銷售狀況來確定。先定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求用數(shù)學(xué)方法來計(jì)算其中各種原料的需用量，從而保證所制成的產(chǎn)品質(zhì)量符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算前首先必須知道各種原料和冰淇淋的組成，作為配方計(jì)算的依據(jù)。配方計(jì)算采用物料平衡法，配方計(jì)算及其各原料用量的一般規(guī)律見生產(chǎn)工藝（三）。

2.2.2混合料的配制

混合料的配制首先應(yīng)根據(jù)配方比例將各種原料稱量好，然后在配料缸內(nèi)進(jìn)行配制，原料混合之順序宜從濃度低的水、牛乳等液體原料始，其次為煉乳、稀奶油等液體原料，再次為砂糖、乳粉、乳化劑、穩(wěn)定劑等固體原料。最后以水、牛乳等作容量調(diào)整。混合溶解時(shí)的溫度通常為40-50℃。乳粉在配制前應(yīng)先加水溶解，均質(zhì)一次，再與其它原料混合，砂糖應(yīng)先加入適量的水，加熱溶解過濾。冰淇淋復(fù)合乳化穩(wěn)定劑可與其5倍以上的砂糖拌勻后，在不斷攪拌的情況下加入到混合缸中，使其充分溶解和分散。

2.3殺菌

混合料的酸度及所采用的殺菌方法，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味有直接影響�；旌狭系乃岫纫�0.18%~0.20%乳酸度為宜，酸度高時(shí)殺菌前需用氫氧化鈣或小蘇打進(jìn)行中和。否則，殺菌時(shí)不僅會(huì)造成蛋白質(zhì)凝固，而且影響產(chǎn)品的風(fēng)味，但中和時(shí)需注意防止中和過度而產(chǎn)生澀味等。冰淇淋混合料在殺菌缸內(nèi)用夾套蒸汽加熱至溫度達(dá)78℃時(shí)，保溫30分鐘進(jìn)行殺菌，若用連續(xù)式巴氏殺菌器進(jìn)行高溫瞬時(shí)殺菌（HTST）、以83~85℃、15s應(yīng)用最多，否則高溫長(zhǎng)時(shí)間殺菌易使產(chǎn)品產(chǎn)生蒸煮味和焦味。

2.4均質(zhì)

混合料均質(zhì)對(duì)冰淇淋的形體、結(jié)構(gòu)有重要影響。均質(zhì)一般采用二級(jí)高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均質(zhì)，其作用使脂肪球直徑變小，一般可達(dá)1~2μm，同是使混合料粘度增加，防止在凝凍時(shí)脂肪被攪成奶油粒，以保證冰淇淋產(chǎn)品組織細(xì)膩，均質(zhì)處理時(shí)最適宜的溫度65~70℃，均質(zhì)壓力第一級(jí)15-20MP，第二級(jí)2-5MP，均質(zhì)壓力隨混合料中的固形物和脂肪含量的增加而降低。

2.5冷卻、老化

老化是將混合料在2~4℃的低溫下冷藏一定時(shí)間，稱為“成熟”或“熟化”。其實(shí)質(zhì)是在于脂肪、蛋白質(zhì)和穩(wěn)定劑的水合作用，穩(wěn)定劑充分吸收水分使料液粘度增加，有利凝凍攪拌時(shí)膨脹率的提高。

老化時(shí)間與料液的溫度、原料的組成成分和穩(wěn)定劑的品種有關(guān)，一般在2~4℃下需要4~24h。老化時(shí)要注意避免雜菌污染，老化缸必須事先經(jīng)過嚴(yán)格的消毒殺菌，以確保產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量。

2.6凝凍

    凝凍過程是將混合料在強(qiáng)制攪拌下進(jìn)行冰凍，使空氣以極微小的氣泡狀態(tài)均勻分布于全部混合料中，一部分水成為冰的微細(xì)結(jié)晶的過程。其作用有：（1）冰淇淋混合料受制冷劑的作用而溫度降低，粘度增加，逐漸變厚成為半固體狀態(tài)，即凝凍狀態(tài)。（2）由于攪拌器的攪動(dòng)，刮刀不斷將筒壁的物料刮下，防止混合原料在壁上結(jié)成大的冰屑。（3）由于攪拌器的不斷攪拌和冷卻，在凝凍時(shí)空氣逐漸混入從而使其體積膨脹，使冰淇淋達(dá)到優(yōu)美的組織與完美的形態(tài)。

凝凍溫度是-2~-4℃，間歇式凝凍機(jī)凝凍時(shí)間為15~20分鐘，冰淇淋的出料溫度一般在-3~ -5℃，連續(xù)凝凍機(jī)進(jìn)出料是連續(xù)的，冰淇淋出料溫度為-5~ -6℃左右，連續(xù)凝凍必須經(jīng)常檢查膨脹率，從而控制恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)出量以及混入之空氣。

2.7成型灌裝

凝凍后的冰淇淋必須立即成型和硬化，以滿足貯藏和銷售的需要，冰淇淋的成型有冰砧、紙杯、蛋筒、澆模成型、巧克力涂層冰淇淋、異形冰淇淋切割線等多種成型灌裝機(jī)，其重量有320克、160克、80克、50克等，還有供家庭用的1公斤、2公斤不等。

2.8速凍、硬化與貯藏

凝凍后的冰淇淋不經(jīng)硬化者為軟質(zhì)冰淇淋，若灌入容器后再經(jīng)硬化，則成為硬質(zhì)冰淇淋。前者多有商店現(xiàn)制現(xiàn)售，后者產(chǎn)量較大。

速凍、硬化的目的是將凝凍機(jī)出來的冰淇淋（-3~-5℃）迅速進(jìn)行低溫（〈-23℃〉冷凍。以固定冰淇淋的組織狀態(tài)，并完成在冰淇淋中形成極細(xì)小的冰結(jié)晶過程，使其組織保持適當(dāng)?shù)挠捕龋�保證冰淇淋的質(zhì)量，便于銷售與貯藏運(yùn)輸。速凍、硬化可采用速凍庫（-23~-25℃）或速凍隧道（-35~-40℃）。一般硬化時(shí)間在速凍訓(xùn)內(nèi)為10~12h，若是采用速凍隧道時(shí)間將短得多，只需30~50分。影響硬化的條件有包裝容器的形狀與大小、速凍室的溫度與空氣的循環(huán)狀態(tài)、室內(nèi)制品的位置以及冰淇淋的組成成分和膨脹率等因素。

貯藏硬化后的冰淇淋產(chǎn)品，在銷售前應(yīng)保存在低溫冷藏庫中，庫溫為-20℃。

3、冰淇淋生產(chǎn)設(shè)備的影響

          生產(chǎn)冰淇淋的設(shè)備按工藝流程順序有配料缸、殺菌缸、均質(zhì)機(jī)、板式冷卻器、老化缸、凝凍機(jī)、灌裝機(jī)、速凍庫、冷藏庫等，其中對(duì)冰淇淋質(zhì)量影響最大的要數(shù)殺菌器、均質(zhì)機(jī)、凝凍機(jī)、速凍庫（或速凍隧道）。實(shí)踐表明沒有好的設(shè)備要生產(chǎn)出好的冰淇淋是不可能的。

3.1殺菌器

冰淇淋混合料的殺菌設(shè)備有各種不同的型式和結(jié)構(gòu)，一般分為間歇式和連續(xù)式兩大類，間歇式殺菌器又稱“冷熱缸”，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，操作方便、價(jià)格低廉，為一般冷飲品廠所廣泛采用。較為先進(jìn)的冷飲品廠多采用高溫短時(shí)巴氏殺菌裝置，對(duì)混合料進(jìn)行自動(dòng)化的連續(xù)殺菌，該裝置主要由設(shè)計(jì)成四段的板式熱交換器、均質(zhì)機(jī)、控制柜及閥門、管道組成。其特點(diǎn)是殺菌效果好，混合料受熱時(shí)間短，尤其是乳品成分因熱變性的影響較少，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.2均質(zhì)機(jī)

目前較多使用的是雙級(jí)高壓均質(zhì)機(jī)即由兩級(jí)均質(zhì)閥和三柱塞往復(fù)泵組成。冰淇淋混合料通過第一級(jí)均質(zhì)閥（高壓閥）使脂肪球粉碎達(dá)到1~2μm，再通過第二級(jí)均質(zhì)閥（低壓閥）以達(dá)到分散的作用，從而保證冰淇淋物理結(jié)構(gòu)中脂肪球達(dá)到規(guī)定的尺寸。使組織細(xì)膩潤(rùn)滑，所以均質(zhì)機(jī)的質(zhì)量好壞對(duì)冰淇淋質(zhì)量有直接的影響。

3.3凝凍機(jī)

凝凍機(jī)是混合料制成冰淇淋成品的關(guān)鍵性機(jī)械設(shè)備。凝凍機(jī)按使用制冷劑種類不同可分為氨液凝凍機(jī)、氟里昂凝凍機(jī)等。按生產(chǎn)方式又分為間歇式和連續(xù)式兩種，連續(xù)式凝凍機(jī)在現(xiàn)代冰淇淋生產(chǎn)中較常用，混合料在0.15~0.2Mpa壓力下泵入和放出,這樣就可以使用低的冷凍溫度,而凍結(jié)更多的水分,使其制品的冰結(jié)晶直徑控制在10~5μm,氣泡的直徑在30~150μm左右,從而組成均勻的混合體,它所制成的冰淇淋組織均勻和細(xì)膩潤(rùn)滑,同時(shí)達(dá)到生產(chǎn)連續(xù)性和高效性生產(chǎn)能力.

3.4速凍庫(或速凍隧道)

當(dāng)冰淇淋制品離開灌裝機(jī)時(shí),其溫度為-3~-5℃,在此溫度下約有30%~40%的混合料中的水分被凍結(jié),為了確保冰淇淋產(chǎn)品的穩(wěn)定和凝凍后留下的大部分水分凍結(jié)成極微小的冰結(jié)晶以及便于貯藏、運(yùn)輸和銷售，必須迅速地將分裝后的冰淇淋進(jìn)行速凍硬化，然后轉(zhuǎn)入冷庫貯藏。

冰淇淋硬化的優(yōu)劣對(duì)產(chǎn)品最后品質(zhì)有著至關(guān)重要的影響，硬化迅速則融化少，組織中的冰晶細(xì)，成品細(xì)膩潤(rùn)滑，若硬化緩慢，則部分融化，冰的結(jié)晶大，成品粗糙，品質(zhì)低劣，為此目前較先進(jìn)的生產(chǎn)廠多采用速凍隧道。速凍隧道長(zhǎng)度一般為12~15m，隧道內(nèi)溫度通常為-35~-40℃，速凍時(shí)間為1h，如冰淇淋是分裝過的小塊，則冰淇淋在隧道上經(jīng)過30~50分鐘后，其溫度能從-5℃左右下降到-18~-20℃。由于硬化迅速、溫度低，冰淇淋形體穩(wěn)定、結(jié)晶小、質(zhì)地細(xì)膩圓滑。