冰淇淋配料的粘度控制

冰淇淋配料的粘度控制

梁英红

(广西工学院精细化工研究所,柳州545005)

摘　要　粘度是冰淇淋配料的内在特性,也是非常重要的加工特性。根据配料的流变特性,控制粘度范围,是控制冰淇淋配料的加工性能和质量的重要方法。

关键词　粘度　假塑性　稳定性

1　前言

3　几个主要的影响因素

近年来,我国冰淇淋工业快速发展,企业年增长率约25%～30%。现有大中型企业已超过500家。1995年全国冰淇淋产量超过100万吨。1997年,北京和上海的市场需求量均高于10万吨。面对具有巨大潜力的我国冰淇淋市场,全球冰淇淋销量第一的和路雪等跨国公司打着世界著名品牌纷纷进入中国,使冰淇淋市场的竞争日趋激烈。这既促进了冰淇淋生产技术的提高,也推动了研究工作深入开展。

2　配料的流变学特性冰淇淋配料是一个极为复杂的非均相胶体体系,其表观粘度取决于配料的成分和加工工艺。冰淇淋、雪糕、雪冰(本文统称为冰淇淋)的总固体含量都有标准要求,只能在一定范围内变动,所引起的粘度变化较小。影响配料粘度变化的最敏感的因素是增稠胶的用量和种类,冰淇淋配料的表观粘度大部分来自增稠胶的粘度。杀菌、均质、老化等加工工序对配料的粘度也有影响,其中以均质的影响最为显著。均质可以大大降低配料的粘度。用以瓜尔豆胶、卡拉胶、明胶等作为增稠胶的冰淇淋配料作实验,在多种生产线上均质都导致配料粘度下降达

30%～40%。杀菌如果采用80℃保温30min的巴

目前,大部分研究工作集中于稳定剂的作用机理、冰晶长大的动力学、玻璃态形成等领域,对冰淇淋低温稳定性的研究较为活跃。但对配料的流变学及其生产意义的研究甚少。冰淇淋配料的流变性质是决定配料加工性能的重要因素之一,可以只用表观粘度来描述,便于生产过程和成品质量的控制。但着眼于生产需要,从流变学的角度研究冰淇淋配料的加工性能,可以为冰淇淋生产的配方设计、工艺设计和质量管理寻找一种有效的控制方法。

许多食品的生产过程如人造奶油、糖果、巧克力、冰淇淋、面包、糕点的加工制作,都涉及到流变学问题,与流变学密切相关。食品流变学在食品工业中的应用主要在两个方面。一是通过调节物料的温度、浓度,调整剪切速率和剪切时间,添加表面活性剂和增稠胶等手段来改变物料的流变特性,改进物料的加工特性,以提高产品质量;二是通过流变特性的检测,为工艺过程控制提供有关数据,以取代通过摸、尝、嗅等经验判断。本文重点讨论前一种应用。

氏工艺,对增稠胶有一定破坏作用,使粘度下降,但十分有限。如采用高温短时巴氏杀菌或超高温瞬时杀菌,只要选择适当的增稠胶,增稠胶被破坏的程度更小。老化一般可使粘度有所增高,特别是增稠剂中含有明胶时,当增稠胶不含有明胶时,如果老化缸的搅拌速度过高,搅拌时间过长,可能会出现粘度略为下降的特殊现象。

4　剪切稀化效应

显然,冰淇淋配料的流变特性与增稠胶密切相关。增稠胶水溶液属高分子溶液,只有在浓度极稀或温度较高时,才是牛顿型的流体,其他情况为非牛顿型。对于冰淇淋配料而言,增稠胶溶液都是非牛顿型,属于假塑性体系,有剪切稀化效应。增稠胶的浓度越高,分子越大,这种效应越显著。剪切稀化效应一般可用分子缠结理论、不对称分子定向理论及溶剂化层变形理论解释。

剪切变稀是冰淇淋配料的基本流变性质。由此不难理解均质对粘度的影响。1995年一家冰淇淋

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生产企业产品突然出现组织粗糙、冰屑感明显的问题。工厂对原料质量、投料管理、工艺操作等调查,均未发现问题。最终从原料的流变特性着手才发现问题的症结。由于工厂对老化温度控制不严,老化温度过低,导致配料过于粘稠。从楼上的老化缸流到楼下的凝冻机要通过一段较长的水平输料管,故常出现配料流量不足的问题。车间为此增设一个不符合要求的输料泵,结果由于输料泵的剪切作用使配料的粘度太低,最终出现组织粗糙的问题。

5　配料的最佳粘度

性。如果浆料冰晶过大,浆料的可塑性、柔软性差,则难以通过分料器;如果浆料没有一定粘性,浆料挤出模具后易出现断条现象。这就要求配料粘度适度偏高,特别是雪糕和雪冰产品更应偏高。此工艺可生产形状富于变化的产品,它能将不同色彩、不同风味、不同口感的配料进行组合。许多厂家都趋向用它来生产雪糕和雪冰,其技术关键是选择适宜的增稠胶,实现高粘度的要求。生产低脂冰淇淋也有高粘度的要求。

考虑到冰淇淋配料和剪切稀化效应,可以把冰淇淋配料的粘度看成由基本粘度和结构粘度两部分组成。结构粘度是增稠胶不对称分取向混乱无序以及链段相互靠近、相互作用而形成,在机械作用或温度升高时可能消失。冰淇淋配料粘度主要由结构粘度决定,假塑性与这种结构粘度也有关系,在选择增稠胶时,必须研究各种增稠胶的流变性质。黄原胶、卡拉胶、瓜尔豆胶都是冰淇淋生产常用的增稠胶,都具有显著的假塑性。在有强烈剪切稀化效应的工艺条件下,使用这些增稠胶时,必须根据剪切稀化效应的大小来增加用量,以弥补粘度损失,保证配料进入凝冻机的粘度。

7　检测配料粘度与新产品开发

增加冰淇淋配料的粘度对形成小冰晶是非常有利的,故冰淇淋的生产理论一度倾向于认为高粘度是必要的。其实,形成小冰晶的因素是多方面的,既有配方因素,也有工艺因素。有些因素互相对立互相制约。凝冻速度越快,形成的冰晶越小,分布也越均匀;降低凝冻机的放料温度也有助于形成小冰晶。但是配料粘度越高,越难以采用快速凝冻工艺,凝冻机的放料温度也不能太低,配料粘度增高会降低搅打速度,并有可能降低产品的膨胀率,导致支重不合格等一系列问题。所以,就现代化设备的快速搅打特点来说,配料粘度以适度偏低为佳。冰淇淋的配料粘度既是重要的加工特性,也与产品质量的许多要素直接或间接相关,这些质量要素包括冰淇淋的组织结构、抗融化性、持型性和口感等,就口感而言,有的产品要求组织特别细腻,有滑溜绵软之感;有的产品则要求冰晶相对粗些,有“发砂”的口感,如西瓜冰之类的产品,这就需要对配料粘度进行适当调节,满足不同的口感要求;综合考虑各种因素,确定最佳粘度。

6　确定最佳粘度的依据

研究配料粘度与配料加工性能、冰淇淋成品质量之间的关系,确定最佳粘度范围,可以为配方设计、工艺设计、增稠胶选择、质量控制等提供有关数据。在进行配方设计时,可以根据所用的增稠胶的粘度数据及相互之间的协同作用,根据冰淇淋其它成分的粘度贡献,估算配料的粘度以及流变性质,预测配料的加工特性。中小型冰淇淋厂家的新产品开发部门很少有冰淇淋的中试设备,新产品的试验大都直接在生产线上进行,试验量较大,常造成浪费,而且在生产线上试验很不方便。如果试验前先对新产品的配料粘度进行测定估算,就可以根据最佳粘度范围的数据分析配料的加工性能,减少不必要的试验。许多厂家对配料的质量缺乏检测监控,一般只检验配料的卫生质量。如果能检测配料的粘度,就能尽早发现可导致支重和膨胀率不合格、组织结构不符要求的粘度问题,并采取相应的补救措施,如调整凝冻机的技术参数等。测定粘度简便易行,但却为冰淇淋生产的质量监控提供一个极为方便和可靠的手段。

目前,最佳粘度范围只能在实验中较粗糙地确定。工厂在试验中建立自己的最佳粘度范围的数据。由于存在多种互相制约的因素,确定最佳粘度范围的方法仍需进一步探讨。同一种产品在保证产品质量的前提下,用灌注成型的生产线生产,配料粘度可以相对偏低;用挤压切割成型生产线生产,配料粘度应适度偏高,这是粘度选择的基本原则。灌注成型生产线的灌注质量主要依赖于浆料的流动性,可通过调节凝冻时间来调整浆料的流动性。低粘度有利于保证膨胀率和浆料的流动性。挤压切割成型工艺对从凝冻机放出的浆料有多种质量要求:必须细腻,有良好的可塑性、柔软性和一定粘

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