一种低频超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒大小的方法
【专利摘要】一种低频超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒大小的方法，属于冷冻饮品加工领域。本发明以全脂奶粉、36%鲜奶油、无盐黄油、白砂糖、麦芽糖、复合乳化稳定剂、牛奶、刺槐豆胶、三聚甘油单硬脂酸酯和牛奶香精为原料按一定比例混合加热，经均质、杀菌、老化和凝冻，然后采用低频超声波辅助速冻调控冰淇淋冰晶体颗粒的大小，制得冰淇淋。本发明所得冰淇淋具有冰晶体颗粒微小（颗粒范围20-36μm）、营养丰富、质量稳定、保质期长的特点；采用超声波辅助速冻不仅调控了冰淇淋中冰晶体的颗粒大小，而且缩短了冰淇淋硬化时间，提高了工作效率，节约了能耗，所得的产品口感细腻均匀。
【专利说明】一种低频超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒大小的方法
【技术领域】
[0001]一种低频超声波辅助速冻调控冰淇淋冰晶体颗粒大小的方法，该方法是一种以全脂奶粉、鲜奶油和白砂糖为主要原料和其它乳化稳定剂为食品加工辅料生产固体冰淇淋时，开发一种高品质冰淇淋饮品，涉及超声波辅助速冻工艺，属于冷冻饮品加工领域。
【背景技术】
[0002]冰淇淋是以水、乳制品、甜味料和食用油脂为主要原料，加入乳化剂、增稠剂等食品添加剂，经过混合、杀菌、均质、老化、凝冻和硬化工艺，包装成型的体积膨胀的冷冻饮品。冰淇淋不仅因其含有人体所需的多种营养物质，更因其精致的外观和良好的口感受到众多消费者的喜爱，在不同的季节都备受欢迎。特别是其细腻、清凉的口感使它成为夏季清凉去暑的上佳选择。冰淇淋中含有碳水化合物、脂肪、蛋白质、矿物质和维生素等。其中碳水化合物是冰淇淋配料中的主要固形物，同时也是混合料中的甜味剂；脂肪对冰淇淋产品的外观、口感、口融性和抗融性以及组织结构有很大影响，它能使产品形成细腻的组织结构；冰淇淋中的乳蛋白质包含人体必须的八种氨基酸，而且易于消化吸收，这也是冰淇淋有较高营养价值的原因，乳蛋白质还能改善产品组织结构，有助于膨胀率的提高。
[0003]冰淇淋在加工、贮存和销售中，由于再结晶的结果，冰淇淋的冰晶常会增大，这样就会导致冰淇淋的组织粗糙。冰淇淋销售及贮存中的温度变化也会促进冰淇淋的再结晶。采用较低的出料温度可以获得更小的冰晶。冰淇淋中如果含有大于40-55微米冰晶，就会使人感到产品组织粗糙和砂粒似的感觉。同时配方和组成对冰晶有明显的影响，其中又以甜味剂和稳定剂最为突出。贮存温度及贮存中温度变化往往会影响冰淇淋中冰的再结晶。一般来说，贮存温度低时，冰晶增大速率缓慢，其原因是温度降低时水分子动能减小，未冷冻相黏度增加，使水分子流动性降低，因此延缓冰晶增大。在_20°C时冰晶增大几乎微乎其微。在冰淇淋的库存过程中，库存时间越长，冰淇淋中冰晶颗粒变粗的机率越大。但是，由于冰晶表面的空气受控于冰变为水蒸气的升华热，正是因为冰变为水蒸气的升华热特别大，会在一定程度上限制了冰淇淋中冰晶颗粒变粗的趋势。
[0004]影响冰淇淋质量与货架期的主要因素是冰晶大小，它主要取决于产品配方、冷冻速率及贮存过程中温度的波动。冰晶越小，产品越细腻，口感就越好，贮存期就越长；若冰晶粒径较大，则产品质量较差，口感粗糙，贮存期就越短。乳化稳定剂是冰淇淋的组成成分之一，乳化稳定剂的主要作用有:阻止和限制冰晶的形成和生长，增加冰淇淋的黏度和改善充气性能，在冰淇淋贮存和销售过程中抵抗温度波动。冷冻工艺也会影响冰晶的大小。硬化速度快可以促使冰淇淋快速冻结，避免了大冰晶的形成。冰淇淋硬化过程中结合超声波作用可以迅速促进冰晶的形成。冰晶可以直观反映冰淇淋的品质，冰晶同其他固体物质一样在声波作用下会破碎。超声波技术结合食品冻结工艺，可以促进冰晶的生成，其空化和机械效应对于较大的冰晶体还有破碎作用；而且超声波空穴效应产生强烈搅动及微气化现象可以加速冻结食品的传质、传热系数。冻结速度快，形成的冰晶就尺寸小、分布均匀，避免了冻结食品组织变化的不可逆性。低频率高能量超声波因其空化作用和强化传质传热作用，提高了食品的过冷点，可以促进晶核的形成，加速冻结过程，并由于形成的冰晶体积小，会使冰淇淋口感细腻。
[0005]何晋浙等(1999)研制了花生冰淇淋，经过不同比例的花生乳液与冰淇淋基液混合配方试验，制得的花生冰淇淋有独特的花生清香，不仅较普通的冰淇淋有更佳的风味，口感，而且色泽均匀，组织细腻滑润，质地坚实，有良好的膨胀率和抗融性，无论从外观形状还是营养风味、降低成本，都是值得开发的冰淇淋花色新品种。
[0006]徐学明等人(2013)发明了一种低脂高稳定性大豆冰淇淋的制作方法，其含有高稳定性大豆蛋白、脱脂奶粉、无水奶油、食糖、乳化剂和水。发明采用经转谷氨酰胺酶交联木瓜蛋白，部分代替脱脂奶粉，有效改善低脂冰淇淋的品质，产品不但可降低冰淇淋中脂肪、稳定剂、乳化剂的用量，也提高了冰淇淋的产品功能及营养特性。产品香气纯正，口感适宜，不但可以满足消费者所追求的低脂低糖的要求，也可以满足患有乳糖不耐症消费者的需求。
[0007]刘梅森等人(2008)发明了一种冰淇淋用乳化稳定剂，同时公开了乳化稳定剂的制备方法，将重量百分比之和为100%的下列组分:单苷酯20-30%、蔗糖酯20-30%、瓜尔胶30-40%和黄原胶15-25%,通过配料、乳化、均质、喷雾干燥等步骤后制得冰淇淋用乳化稳定齐U，具有一般乳化稳定剂的功效，将乳化稳定剂应用于冰淇淋的制备中，还可以改善冰淇淋组织结构，使冰淇淋口感细腻、香甜。
[0008]佟恩来(2012 )等提供了 一种冷饮稳定剂及其应用于包括该稳定剂的冷饮产品，所述冷饮稳定剂。由包括如下重量份数的原料制成:0.5-90份三聚磷酸钠、0.2-45份焦磷酸钠和0.3-70份麦芽糊精。该发明的冷饮稳定剂能够明显改善冷饮冰制品中的组织结构呈针状对茬，提升产品的冰爽感，口感酥脆，入口即化，使冰类饮品更爽口。
[0009]孙金才等(2008)发明了一种低频超声波改善速冻果蔬品质的方法。属于果蔬食品加工【技术领域】。该发明为速冻果蔬的速冻过程中采用超声波辅助冻结，过程为:将果蔬原料进行选取、清洗、切割、漂烫灭酶、冷冻和超声波辅助冻结、包装。该发明采用了在果蔬浸溃过程中结合超声波处理的工艺，改善了速冻果蔬解冻品质，具有缩短冷冻时间，保持初始形状好、运行成本低等特点。
[0010]张慜等(2012)发明了一种艾草预处理护色结合超声波速冻机解冻保持品质的方法，属于果蔬食品贮藏加工【技术领域】。发明过程为:艾草挑选嫩叶、嫩茎，清洗之后加入复合酶抑制剂，通过调整酶抑制剂的成分、含量及料液比，使艾草中的多酚氧化酶活性得到抑制；然后在沸水中烫漂处理，调整溶液PH值和烫漂时间，在充分祛除苦艾等不良风味物质的同时减少艾草色素的损失；冷却后进行金属离子护色处理，确定金属离子的添加量和护色液的PH值；充分漂洗后，将艾草打浆、过滤，采用真空包装进行预冷和中频超声波速冻，在-18°C条件下冻藏，在后期应用时进行超声波解冻。该发明制得的高品质艾草制品经济实用，成本投入较低，工艺简单易行。
[0011]贾俊强等(2009)研究了超声波处理对麦胚清蛋白结构和功能性质的影响。结果表明超声波处理对麦胚清蛋白起泡性能具有重要的影响，随着超声波功率的增加和处理时间延长，麦胚清蛋白的起泡性和气泡稳定性明显提高。气泡能力是蛋白非常重要的功能特性之一，它对食品如蛋糕、冰淇淋和面包等的口感和质地具有重要的作用，研究表明超声波功率为900W时,麦胚清蛋白的起泡性和气泡稳定性达到最大。[0012]张振卿(2012)公开了一种冰淇淋包装筒，其特征在于，包括:椭圆锥体形的包装筒主体，粘合于所述包装筒本体内表面的附膜和位于所述包装筒主体底部的凹凸牙痕。该实用新型中所述附膜使用超声波技术，经高温熔化后粘合于所述包装筒主体的内表面，并且，所述包装筒主体的底部有凹凸牙痕，使得该实用新型密封性好，成本低。
[0013]但是，以上是乳化稳定剂在冰淇淋生产中的一些实例，以及超声波速冻技术的应用实例。而本发明在使用复合乳化稳定剂制备冰淇淋的基础上，在冰淇淋的硬化工艺中使用低频超声波辅助速冻技术，减少硬化生产时间，使冰淇淋中冰晶体的颗粒更加微小，制备的冰淇淋口感细腻。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是以一种全脂奶粉、鲜奶油和白砂糖为主要原料和其它稳定剂和乳化剂为食品加工辅料生产固体冰淇淋时，开发一种营养丰富、质量稳定、保质期长、口感细腻的高品质冰淇淋，涉及复合乳化稳定剂和低频超声波辅助速冻工艺，提高了工作效率，节约了能耗，所得产品口感细腻均匀。
[0015]本发明的技术方案:一种低频超声波辅助速冻调控冰淇淋冰晶体颗粒大小的方法，以全脂奶粉、36%鲜奶油、无盐黄油、白砂糖、麦芽糖、复合乳化稳定剂、牛奶、刺槐豆胶、三聚甘油单硬脂酸酯和牛奶香精为原料按一定比例混合加热、经均质、杀菌、老化和凝冻，然后硬化工艺采用低频超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒的大小。主要步骤为:
(1)冰淇淋的配料:以质量计取全脂奶粉10-18份，36%的鲜奶油5-8份，无盐黄油1_5份，白砂糖10-15份，麦芽糖3-8份，复合乳化稳定剂0.2-1份，牛奶50-65份，刺槐豆胶0.5-2份，三聚甘油单硬脂酸酯0.01-0.08份，牛奶香精0.01-0.08份；采用60°C水浴混合加热制备得到冰淇淋原料浆液；
复合乳化稳定剂为丙二醇脂肪酸酯、瓜尔胶、单或双甘油脂肪酸酯、卡拉胶、微晶纤维素、海藻酸钠之一种或几种；
(2)均质:均质是冰淇淋生产中的一个重要工序，适当的均质条件是使冰淇淋获得良好的组织状态与理想膨胀率的重要因素。均质采用二级均质，均质压力为一级20MPa，二级IOMPa ；
(3)杀菌:杀菌采用的温度为85°C、杀菌的时间为30s；
(4)老化:老化时间过短会使酪蛋白不能充分水合，随着老化时间的延长，部分变性乳清蛋白有效的与水结合达到类似于酪蛋白的充分水合作用，使料液的黏度增加，有利于凝冻时膨胀率的提高。老化的温度为4°C，老化的时间为6h ；
(5)凝冻:凝冻可以改善产品的膨胀率，提高产品稳定性，同时可以加快硬化速度，经过预冷冻结的料液迅速形成半凝固流体，有助于快速硬化成型。将老化后冰淇淋浆液注入冰淇淋机，凝冻8-12min，出料，出料温度_6°C，注入模具；
(6)硬化:硬化可以将大部分冰淇淋挤出后还未冻结的水冻结，这个过程对于获得良好的冰淇淋结构十分必要。将制备好的模具中的冰淇淋置入低频超声波速冻机进行硬化，低频超声波速冻调控后冰淇淋冰晶体颗粒大小范围为20-36Mm ;低频超声波的频率为20-30KHZ，功率为100-240W，处理时间为10_40min。通过鼓风机不断向超声波腔体中注入冷空气，冷空气的速度为2m/S。[0016]本发明的有益效果:
与【背景技术】相比，使用了低频超声波辅助速冻技术，超声波的气穴现象不但可以引起产品气泡的产生从而促进冰核作用，而且引起的超微束可以加速在冻结过程的降温与传质，从而使调控后冰淇淋冰晶体颗粒大小范围为20-36Mm。
[0017]与【背景技术】相比，添加复合乳化稳定剂改善了冰淇淋的稳定性，提高了冰淇淋的膨胀率、抗融化能力以及控制冰晶的生长，提高了产品的质量。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:低频低功率超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒大小
取全脂奶粉10份，36%的鲜奶油5份，无盐黄油I份，白砂糖10份，麦芽糖3份，复合乳化稳定剂0.2份，牛奶50份，刺槐豆胶0.5份，三聚甘油单硬脂酸酯0.01份，牛奶香精0.01份。采用60°C水浴混合加热制备得到冰淇淋原料浆液。然后进行二级均质，均质压力为一级20MPa，二级lOMPa。再次，85°C杀菌30s，在4°C老化6h。冰淇淋浆液注入冰淇淋机，凝冻8min,出料，出料温度-6°C，注入模具。将制备好的冰淇淋置入低频超声波速冻机，频率为20KHz，功率为100W，时间40min。冰淇淋中冰晶体未加超声波调控前颗粒大小为40_55Mm，加超声波调控后颗粒大小为25-35Mm。
[0019]实施例2:低频中功率超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒大小
取全脂奶粉15份，36%的鲜奶油6份，无盐黄油3份，白砂糖10份，麦芽糖5份，复合乳化稳定剂0.6份，牛奶60份，刺槐豆胶1.3份，三聚甘油单硬脂酸酯0.05份，牛奶香精
0.05份。采用60°C水浴混合加热制备得到冰淇淋原料浆液。然后进行二级均质，均质压力为一级20MPa，二级lOMPa。再次，85°C杀菌30s，在4°C老化6h。冰淇淋浆液注入冰淇淋机，凝冻lOmin，出料，出料温度-6 °C，注入模具。将制备好的冰淇淋置入低频超声波速冻机，频率为30KHz，功率为150W，时间为30min。冰淇淋中冰晶体未加超声波调控前颗粒大小为38-50Mm，加超声波调控后颗粒大小为20_30Mm。
[0020]实施例3:低频高功率超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒大小
取全脂奶粉18份，36%的鲜奶油8份，无盐黄油5份，白砂糖15份，麦芽糖8份，复合乳化稳定剂1.0份，牛奶65份，刺槐豆胶2份，三聚甘油单硬脂酸酯0.08份，牛奶香精0.08份。采用60°C水浴混合加热制备得到冰淇淋原料浆液。然后进行二级均质，均质压力为一级20MPa，二级lOMPa。再次，85°C杀菌30s，在4°C老化6h。冰淇淋浆液注入冰淇淋机，凝冻12min，出料，出料温度-6 °C，注入模具。将制备好的冰淇淋置入低频超声波速冻机，频率为30KHz，功率为200W，时间为25min。冰淇淋中冰晶体未加超声波调控前颗粒大小为35-48Mm，加超声波调控后颗粒大小为27_36Mm。
【权利要求】
1.一种低频超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶体颗粒大小的方法，其特征在于以全脂奶粉、36%鲜奶油、无盐黄油、白砂糖、麦芽糖、复合乳化稳定剂、牛奶、刺槐豆胶、三聚甘油单硬脂酸酯和牛奶香精为原料按一定比例混合加热，经均质、杀菌、老化和凝冻，然后硬化工艺采用低频超声波辅助速冻调控冰淇淋冰晶体颗粒的大小；步骤为: (1)冰淇淋的配料:以质量计取全脂奶粉10-18份，36%的鲜奶油5-8份，无盐黄油1-5份，白砂糖10-15份，麦芽糖3-8份，复合乳化稳定剂0.2-1份，牛奶50-65份，刺槐豆胶0.5-2份，三聚甘油单硬脂酸酯0.01-0.08份，牛奶香精0.01-0.08份；采用60°C水浴混合加热制备得到冰淇淋原料浆液； 复合乳化稳定剂为丙二醇脂肪酸酯、瓜尔胶、单或双甘油脂肪酸酯、卡拉胶、微晶纤维素、海藻酸钠中一种或几种； (2)均质:均质的条件为二级均质，均质压力为一级20MPa，二级10MPa； (3)杀菌:杀菌的温度为85°C，杀菌的时间为30s； (4)老化:老化的温度为4°C，老化的时间为6h； (5)凝冻:将老化后冰淇淋浆液注入冰淇淋机，凝冻8-12min，出料，出料温度_6°C，注入模具； (6)硬化:将制备好的模具中的冰淇淋置入低频超声波速冻机进行硬化，低频超声波速冻调控后冰淇淋冰晶体颗粒大小范围为20-36Mm ;低频超声波的频率为20_30KHz，功率为100-240W，处理时间为10-40min，通过鼓风机不断向超声波腔体中注入冷空气，冷空气的速度为2m/s。
【文档编号】A23G9/14GK103444975SQ201310438305
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】王少军, 张慜, 王丽萍, 王维琴, 陈卉卉 申请人:宁波海通食品科技有限公司, 江南大学