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第一节 冰淇淋加工原理

一、工艺流程
选料→配料→杀菌→均质→冷却→老化→凝冻→成型→硬化→脱膜→切块→包装→硬化→检验→成品
表3-2冰淇淋生产工艺流程、生产设备、生产条件
冰淇淋生产工艺流程图
生产设备
生产条件
原料混合
混合锅 混合搅拌锅
40℃-50℃
过滤
过滤器

均质
灭菌
冷却
均质机
灭菌方式：
低温杀菌
高温短时杀菌[HTST]
超高温杀菌法[UHTS]
50℃-70℃,150千克/平方厘米

62℃-64℃,30分以上
75℃-85℃,15秒以上
120℃, 2秒以上
熟化处理

增香

冻结
间歇式冷冻机
连续式冷冻机
-2℃--8℃

水果或沙司混合
水果加料器
混和泵

灌装
杯式灌装机
蛋卷，锥式灌装机
片式或三明治灌装机
冰砖机

硬化
盐水式
空气循环式
液氮式
固态二氧化碳式
接触冷冻式
制品中心温度-10℃以下
装箱

贮藏

-20℃以下
二、冰淇淋生产工艺操作要点
（一） 选料
原材料质量的好坏直接影响到冰淇淋的质量。各种原料进厂后必须严格按质量标准进行检验，不合格者禁止采用。
1．选料的一般原则：
①核对配方中规定的原料品种、名称、件数；
②复称原料重量，检查其是否符合配方的要求；
③对每种原料进行感官鉴定，如有疑问即进行化验处理，根据化验报告决定是否使用此料加工。
2．保持品质优良的冰淇淋所含成分比例适当并平衡应注意以下几点：
①脂肪：通常用于冰淇淋的脂肪为乳脂肪。乳脂肪能赋予冰淇淋特有的芳醇风味、滑润组织、良好质地、及保型性（即适当的耐融性）。就一般而言，乳脂肪愈多者，品质也愈佳。乳脂肪原料宜选用新鲜而洁净者。品质低劣的乳油或乳酪能降低制品的品质。此外如使用保存不良的炼乳、乳粉等乳脂肪辅助原料时，则制品易自外界吸附臭气，或引起脂肪氧化臭。故原料使用前，务须经严格检查，选用品质优良的原料。
②非脂肪固体：非脂肪固体就是牛乳总固形物除去脂肪所剩余的蛋白质、乳糖及矿物质的结构。其中蛋白质具有水和作用的性质，能保持混合料相当水分。因此能防止制品中冰结晶的扩大并促使质地的圆滑。对风味效果而言，非脂肪固体虽不如脂肪显著，但乳糖的柔和甜味及矿物质的隐约盐味，将赋予制品显著风味特征。但如非固形物与脂肪含量的比率改变显著，而非脂固形物过多时，则脂肪特有的乳油味将被消除，而炼乳臭或脱脂乳粉臭将因此出现。
限制非脂乳固体的使用量，最大原因在防止其中乳糖呈过饱和而渐次结晶析出的砂状沉淀。但影响砂状沉淀的因子除了乳糖浓度外，还有贮藏条件如温度、时间等。
③糖分：糖分一般以蔗糖甜味度作为标准时为15.0～16.0%。现最常用的是蔗糖，蔗糖不仅价格便宜而且对冰淇淋的风味影响较小，为理想的甜味剂。
甜味度还受其它原料种类或用量的影响，在多含果汁冰淇淋或果实冰淇淋由酸味而减弱甜味，故有加甜味料的必要。在有可可或茶汁等含苦味强的冰淇淋制品应比一般冰淇淋增加2～3%的蔗糖。怪味能依其浓度而强化或减弱甜味。在20%的砂糖溶液中添加砂糖的0.5%的食盐可加强甜味，在非脂乳固体中的盐类，若少量则能增加甜味，而大量则减弱甜味。
由糖类添加所导致的混料冻结点低下，一般在硬质冰淇淋能迟缓冰结晶的生成，反之，对软质冰淇淋能减少冰结晶而使组织圆滑。
④稳定剂和乳化剂：稳定剂的添加量依冰淇淋的成分组成而变化，尤其是依总固形分而异。
乳化剂与脂肪间有密切关系，一般乳化剂的使用量与脂肪含量成比例。但如用不经乳化的使用油脂或乳化型不同的无盐乳酪为原料时，乳化剂的使用量宜增加2～3倍。选择稳定剂应注意以下几个方面：易溶于水或混合原料，且易于混合；能赋予混合原料良好的粘性及起泡性；能赋予冰淇淋良好的组织及质地；能改善冰淇淋的保型性；具有防止结晶扩大的效力；价格便宜等。
⑤总固形分：总固形分即上述原料的合计。系影响冰淇淋的品质、膨胀率、加工能力的的主要因子。
固形分多者，一般能增大膨胀率，增加收量，且提高搅冻能力。又因相对的水分减少，组织将变润滑，而品质也将提高，且有减少冻结及硬化所须热量的优点。
但固形分过多，混合原料的粘性将增大而使冰淇淋的质地劣化，一般总固形分以25～40%范围为宜。
根据所加工的冰淇淋的工艺和配方选择和称取原料。配料的多少及次数以产量及
（二）原料混合
将两种或两种以上的原料按照工艺要求均匀地混合在一起，并不改变原料原来的性质，这个过程就叫做原料的混合。
冰淇淋的混合原料的配制，一般在配料设备中进行。配料设备是能将混合原料加以混合并搅拌均匀的设备。有的配料设备具有杀菌、搅拌及冷却等性能。
原料混和的目的：强化热交换；将各种原料混合为均匀的混合原料；有利于提高杀菌效率。
原料混合的添加顺序一般从浓度低的水、牛乳、脱脂乳等液体原料开始，次而粘度的炼乳、生乳油等液体原料，再而砂糖、乳粉、无盐乳糖、乳化剂、稳定剂等固体原料，最后以水、牛乳作容量调整。混合溶解的温度通常为40～50℃。
配制原料时，先将牛乳、乳粉、鲜鸡蛋浆等按顺序加入配料缸中，加热搅拌均匀。加热温度不宜高于50℃，以防鸡蛋浆中的蛋白质变质从而影响料液的质量。经过过滤、除去杂质后，用泵泵入混料缸中。砂糖、乳油、炼乳于另备容器中，加适量水分，加热（温度不得高于70℃）使砂糖全部溶解而成为糖浆，经过过滤后泵入混料缸中，并加以搅拌。桶装的硬化油在使用前，需放在60～70℃的烘房内加热熔化，也可用刀切成小块后使用。稳定剂如明胶等，一般不宜直接使用，而必须经过处理后使用，一是用明胶2倍60～70℃的热水，将明胶在搅拌的前提下缓慢加入热水中直至全部溶解。明胶液经过过滤后加入混合料中；另外可冷水浸泡，将明胶加2倍的冷水，使明胶吸足水而膨胀，以没有干燥的明胶颗粒为准，即可使用。
固体物料可先用少量的水混合均匀加入。
混合原料的加水量必须严格按照配方规定，应扣除溶解或溶化原料所用的水量，不得多加或少加。待各种原料加入后，充分搅拌均匀。
（三）混合原料的杀菌
1．料液酸度中和
在混合料杀菌之前应进行调酸，过高的酸度在消毒杀菌时容易引起凝固现象，故在杀菌之前应先测定混合原料的酸度，过高时，可用用碱液进行中和，但注意不可中和过度，否则会因过度中和而产生涩味，使产品质量低劣。冰淇淋的酸度一般以0.18～0.20%左右为宜，不超过0.25%。
对料液过高的酸度进行中和可以防止牛奶在杀菌过程中凝固；可以改善冰淇淋的风味，因用酸度高的牛乳制造出的冰淇淋在食用时有微酸的感觉；通过中和可以减少损失而又不影响冰淇淋的质量。
选用的中和剂必须无毒、无害，对人体健康没有影响。中和剂的种类较多，如碳酸纳、碳酸氢纳和氢氧化镁等。在冰淇淋的生产中一般选用碳酸氢纳作中和剂，因碳酸氢纳具有缓和及使用时溶解快的特点，它还可在牛乳中充以二氧化碳，在气体扩散的过程中可挥发掉牛乳中的一些不良气体。在加中和剂时，要逐步加入，以防止因气体逸出而使料液溢出造成浪费。
待混合原料酸度中和后，可用夹层锅进行加热杀菌。
2．杀菌的目的
杀死料液中的一切病原菌，以保证产品的食用安全性；杀死料液中绝大多数的非病原菌，以保证冰淇淋的卫生指标；通过杀菌工艺挥发掉一些不利于产品风味的蛋腥气；延长冰淇淋的保质期。
3．杀菌的方法
在杀菌工序中需针对料液中所含有的病原菌与非病原菌，确定杀死病原菌和绝大多数非病原菌的杀菌温度和杀菌时间。杀菌温度与时间又与细菌的致死温度与致死时间有关。
致死温度即某种细菌绝大部分被杀死所需要的最低温度。致死时间是指某种细菌在一定温度下被杀死所需要的最短时间。表3-4所列部分病原菌的致死温度与致死时间。
病原菌名称
致死温度与时间

病原菌名称
致死温度与时间
白喉杆菌
60℃，3分钟
痢疾杆菌
60℃，5分钟
伤寒杆菌
58℃，5分钟
布鲁氏杆菌*
60℃，15分钟
结核杆菌
60℃，3分钟
沙门氏杆菌
60℃，5分钟
葡萄球菌
58℃，60～90秒
B型溶血性链球菌
60～90℃，5分钟
*病原菌分人体病原菌与牛体病原菌，或人体与牛体共有的病原菌，布鲁氏杆菌为人体与牛体共有的病原菌。
在确定杀菌的温度与时间时，并不是杀菌温度越高越好，时间越长越好，主要应看杀菌的效果。因过高的温度与过长的时间不但浪费能源，而且还会使料液中的蛋白质及维生素受到破坏。
混合原料的杀菌，一般采用低温杀菌法，即巴氏杀菌法，将待消毒杀菌的料液在62℃加热30分钟或在70℃加热15分钟，以杀死其中病原菌和一部分微生物的营养体，不会损害它的营养价值和色香味，以达到消毒杀菌的目的。
间歇式杀菌设备杀菌条件一般为：杀菌温度为75～77℃，时间为20～30分钟，或79～81℃，时间10～15分钟。连续式杀菌设备的杀菌条件一般为：温度为83～85℃，时间为10～15分钟。采用高温短时杀菌法则以76.6℃25秒为宜。
杀菌后的料液中的细菌含量应少于300个/毫升，大肠菌群呈阴性。杀菌后的料液要降温到58～60℃，然后开始均质。
4．影响杀菌效果的一些因素
①杀菌效果与原料的含菌量有关。原料的含菌量越高，杀菌后的料液内的含菌量也就越大；
②杀菌效果与操作人员的责任心与技术熟练水平有关。操作人员必须认真负责并技术熟练。
5．达到杀菌效果的条件
①在选料时应选符合质量要求的原料，并防止原料在加工过程中被污染。
②严格控制杀菌的条件（杀菌公式）。
③按加工的冰淇淋的微生物指标制定一个料液的含菌量指标（如大肠杆菌应小于30个/100克），对每批料液都要抽样检验。
④随时抽样了解料液的杀菌效果。
6．杀菌效果的计算
杀菌效果的计算公式：
杀菌前冰淇淋的含菌量-杀菌后冰淇淋的含菌量
杀菌效果=---------------------------------------------×100%
杀菌前冰淇淋的含菌量
（四）均质
杀菌后由于物料的温度较高，混合原料的粘度有所降低，其次可能有部分脂肪浮于表面，因此必须在杀菌后使其温度降低到适当的温度，再进行高压均质，恢复并提高其粘度。
1．均质的目的
在冰淇淋混合料液中不仅有稀牛奶，另外还会有硬化油、人造奶油、棕榈油等。冰淇淋混合料液经过混合加热和杀菌后，物料中的油脂已完全是液体状态，而且油脂经过加热时的膨胀与搅拌的撞击，料液中的部分乳脂肪球的薄膜早已破裂，这样，脂肪球中的脂肪颗粒自然而然地析出，与其它脂肪或脂肪粒聚集在一起，形成较大的脂肪粒或脂肪薄层，此时，料液中不但有较大的脂肪球或脂肪粒，而且料液表面还会有薄薄的一层油。通过均质就会就可以使脂肪球变小。所以均质的作用有如下几点：
①通过均质割碎较大的脂肪球，使冰淇淋成品的质地更加细腻。
②通过均质可以提高料液的粘度，有利于冰淇淋在凝冻搅拌过程中膨胀率的提高。
2．均质的条件
均质的压力一般为14.77～19.6兆帕，均质物料温度为65～70℃。温度过低，粘度增高，在凝冻机中不易搅拌；温度过高，凝冻时间短，空气混入量少影响膨胀率。均质压力过低起不到均质作用，生产出来的冰淇淋粗糙。均质压力可以根据混合料中脂肪含量的多少上下略微波动，脂肪含量高的，均质压力可以略高点。理想的均质操作，可促使冰淇淋组织细腻滑润，可减少冰结晶，增加稳定性，提高冰淇淋的膨胀率。
在冰淇淋加工中一般采取二级均质，这样加工出来的冰淇淋质量比只通过一次均质的加工出的冰淇淋质量要好。均质处理时最适宜的温度为65～70℃，均质压力第一级为15～20兆帕，第二级为2～5兆帕。
3．均质时的注意事项
①均质前要做好均质机的清洗与消毒工作。可用95～100℃的热水，在均质前5分钟内完成，以免过冷的均质设备进行均质时，料液中的脂肪会因受冷而凝聚。
②杀菌后的料液要及时进行均质。
③均质时间要快。
4．均质后的效果
①通过均质料液中无脂肪上浮的现象；
②通过均质既可解决均质前的分层现象，又抑制了均质后料液的分层现象；
③通过均质将脂肪球的颗粒缩小10倍，有利于人体的消化吸收；
④通过均质可提高料液的粘度，有利于冰淇淋在凝冻搅拌过程中膨胀率的提高；
⑤通过均质可减少增稠剂和乳化剂的加入量；
⑥通过均质料液成为均匀一致的液体。
5．料液中脂肪含量的高低与均质压力的关系
一般来说，料液的含脂量高，其总干物质与蛋白质的含量也相应提高，因此，料液的粘度也随之提高，为了达到良好的均质效果，则对于含脂量高的料液，均质压力应适当低一些。
表3-5料液中脂肪含量的高低与均质压力的关系
料液含脂率
均质压力
8～10%
17～18兆帕
12%
15～16兆帕
14%
14～15兆帕
16%
13～14兆帕
（五）冷却、老化
老化是将混合料在2～4℃的低温下冷藏一定时间，称为“成熟”或“熟化”。其实质在在于脂肪、蛋白质和稳定剂的水合作用，稳定剂充分吸收水分使料液粘度增加，有利凝冻搅拌时膨胀率的提高。通过冷却老化可迅速降低料液温度，提高料液的粘度，防止料液出现脂肪上浮现象，同时也使微细的脂肪球粒的质地变硬；其次可防止料液的酸度增加；通过冷却老化可促使料液中的蛋白质、脂肪及增稠剂进一步融合，增强料液的持久性与稳定性，防止游离水析出。通过冷却老化可挥发掉部分不良气体；可缩短搅拌和凝冻时间，提高生产效率，并可改善冰淇淋的组织结构。
老化的温度是2～3℃，如温度高于6℃，老化不能进行。如果温度过低，老化速度减慢，在0℃以下几乎不能老化。老化时间还与混合料成分有密切关系，干物质愈高，粘度也愈高，则老化速度加快。
老化最好分为两个阶段进行：1）先将物料冷却至15～18℃，保持2～3小时。在这种温度下，如明胶膨胀良好，能更多地结合水分。2）再把混合物料冷却到2～3℃，保持3～4小时，这样大大缩短老化时间，提高混合物料粘度。如可以减少明胶消耗量等。
老化时要注意避免杂菌污染，老化缸必须事先经过严格的消毒杀菌，以确保产品的卫生质量。
（六）凝冻
凝冻过程是将混合料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全部混合料中，一部分水成为冰的微细结晶的过程。凝冻的作用有：1）冰淇淋混合料受制冷剂的作用而温度降低，粘度增加，逐渐变厚成为半固体状态，即凝冻状态；2）由于搅拌器的搅动，刮刀不断将筒壁的物料刮下，防止混合原料在壁上结成大的冰屑；3）由于搅拌器的不断搅拌和冷却，在凝冻时空气逐渐混入从而使其体积膨胀，使冰淇淋达到优美的组织与完美的形态。
凝冻的温度是-2～-4℃，间歇式凝冻时间为15～20分钟，冰淇淋的出料温度一般在-3～-5℃，时间过长，产品组织粗糙，容易产生收缩；时间过短，空气混入量不足，并且也混合不均匀。造成组织紧密，膨胀率低，增加了消耗。连续凝冻机，进出料是连续的，冰淇淋的出料温度一般在-5～-6℃，必须经常检查膨胀率，从而控制恰当的进出量以及混入的空气。
凝冻温度高低与含糖量有关。含糖量高的冰淇淋，凝冻温度适当地控制低些。例如：含糖量12%时，凝冻温度以-2℃为宜；如果含糖量20%时，凝冻温度以-4℃为宜。
表3-6料液中砂糖含量与凝冻温度的关系
料液含砂糖量
凝冻温度

料液含砂糖量
凝冻温度
14%
-2.4℃
18%
-3.25℃
15%
-2.65℃
19%
-3.6℃
16%
-2.85℃
20%
-4.0℃
17%
-3.00℃

（七）成型
凝冻后的冰淇淋必须立即成型和硬化，以满足贮藏和销售的需要。所谓的成型，就是将凝冻后的半固体冰淇淋分装到各种形状的包装容器中，然后放进温度为-20℃以下的冷藏库中硬化，即成各式各样的冰淇淋。这个操作过程称作成型和硬化。
1．小冰砖冰淇淋成型与硬化
将凝冻后的冰淇淋浇注在已消毒过的冰砖模盘中，用刀刮平，然后在工作台上略加振动，使冰淇淋分布均匀。浇好的冰砖模盘立即送入-22～-26℃的冷库中硬化。经3～4小时硬化后，将模盘取出，放进常温的氯水中脱模，然后放在冰块机上切块，每块冰淇淋重80克。将切块后的冰淇淋用包装纸及时包装和装盒，再送入硬化室硬化贮存。冰淇淋的硬化时间不宜过长，若硬化时间过长，则冰淇淋的硬度过高，致而影响切刀的寿命；若硬化时间过短，则冰淇淋的硬度过低，使冰淇淋不易形成块。因此，必须控制好冰淇淋的硬化温度与时间，还应控制好浸模盘的氯水的温度。模盘浸入氯水时切勿将氯水溅至冰淇淋上，以至影响冰淇淋的质量。
2．大、中型冰砖冰淇淋成型与硬化
大、中型冰砖冰淇淋是用包装纸和纸盒两层包装。是将冰淇淋直接浇注在每个衬有包装纸的盒内，放在模型上，排列在清洁的容器中，由冰砖灌装机自动地将凝冻后的冰淇淋灌装入盒内。大冰砖冰淇淋净含量为320克，中冰砖冰淇淋净含量为140～160克。灌装后及时封口，在封口时不要用手去接触产品，还应定时检验每块冰砖冰淇淋的质量。再送入硬化室中硬化，在-22～-24℃的冷库中硬化20～24小时，取出装盒，再送入-20℃的冷库中硬化贮藏。
3．杯型冰淇淋成型与硬化
将凝冻后的冰淇淋注入纸杯灌装机的贮料斗中，由专人将纸杯不断放在灌装机的转盘或链带上，调节好注量杯，开动灌装机，通过机械将冰淇淋料液逐一浇注到纸杯中，立即加盖装盒，送入温度为-22～-24℃的冷库进行硬化。
每盒净重50～60克，随时检查冰淇淋的净含量和质量。
（八）硬化和贮藏
冰淇淋凝冻后是半固体状态，为了便于在市场上销售，还必须进行硬化处理。所谓硬化就是成型包装后，放入-20～-25℃冷库中或其它冷冻机中进行急冻，继续完成冰淇淋的组织状态，保持适当的硬度，这就是冰淇淋的硬化。如果凝冻后的冰淇淋不能及时降温硬化，冰淇淋温度会回升融化，形成粗大冰结晶，甚至气体外渗体积缩小，降低了冰淇淋的品质。
冰淇淋的硬化通常是在分装和包装后进行的。硬化室有速冻冷库、快速冷冻机、低温盐水池、冰盐混合物等几种。一般冰淇淋加工厂是在速冻冷库中进行。
在大型工厂，则广泛地采用硬化室和快速冷冻机进行冰淇淋硬化。硬化室温度一般是-23～-25℃。硬化时间根据包装的规格和形状而定，一般是12～24小时。如果硬化室空气循环状况良好，有时5～10小时也可完成硬化过程。
影响速冻的因素很多，如冰淇淋的配料，一般含脂率低的，凝结点高（冰淇淋出料温度低），速冻时间可以缩短，反之时间延长。在包装大小方面，冰淇淋包装越小，传热越快，容易达到速冻要求。包装容器的导热性与色彩（深色较好）也与速冻有关。其次，速冻效果也受到冰淇淋堆放方式的影响，产品不要靠得太紧，中间要有空隙，以便冷空气流通。如果室内装有冷风机，速冻时间可以缩短。
在硬化冰淇淋时，堆放不能过密，应能充分与冷空气接触。否则硬化速度过慢，会影响产品质量。
有的冰淇淋加工厂采用盐水冷却池硬化。盐水的温度也达到-25～-27℃。但是由于这种硬化操作较复杂，所以一般不用。
有些小型冰淇淋加工厂，由于受到条件限制，可采用冰盐混合物硬化。其方法是将装有冰淇淋的金属模具放置在冷箱内，在模具四周放有冰盐混合物。这种硬化速度较慢，温度高，很难保证产品的质量。
硬化后的冰淇淋应保持在-20℃的冷库中，库内的相对湿度为85～90%，贮存温度不能高于-18℃，否则冰淇淋会融化使其中的部分冻结水分流失。即使温度再度下降，其品质仍会显现粗糙。由于温度上下波动变化，促使制品中的乳糖结晶形成沙粒状。所以贮藏冰淇淋的温度不得忽高忽低地变化。
冰淇淋贮藏时间不能过长，一般3～6个月，贮藏时间过长会使冰淇淋风味变差。
（九）检验、成品
搞好检验工作是冰淇淋加工的重要一环，检验人员应跟班进行检验，及时发现问题，对冰淇淋成品要进行抽样和分批检查。大肠菌群数、细菌总数、致病菌数都应低于部颁标准，感官指标、理化指标要符合国家有关规定：
①感官指标：色泽、风味、外观等符合所加工冰淇淋的要求；
②理化指标：总干物质≥28%，总糖（以蔗糖计）≤4%，脂肪≥4%，膨胀率在85～95%，重金属（铜≤10毫克/千克、铅≤1毫克/千克、砷≤0.5毫克/千克）等；
③微生物指标：大肠菌群≤430个/100毫升，细菌总数≤30000个/100毫升，致病菌不存在。