Dep. Of Food Science & Technology

Dairy TechnologyDairy Technology

乳制品工艺学乳制品工艺学

主讲主讲 : : 朱定和朱定和foodsgu@gmail.comfoodsgu@gmail.com

第 4 章 冷冻乳制品生产工艺

本章主要内容本章主要内容• 第一节 冰淇淋生产工艺• 第二节 雪糕生产工艺

教学重点 :

1 ．冰淇淋的生产工艺。

教学难点： 1 ．冰淇淋混合料的计算方法； 2 ．凝冻的原理及对冰淇淋质量的影响。

第一节 冰淇淋生产工艺一、概述 1 ．概念

冰淇淋 (ice cream) 系以饮用水、牛奶、奶粉、奶油 ( 或植物油脂 ) 、食糖等为主要原料，并加入蛋或蛋制品、乳化剂、稳定剂以及香料、着色剂等适量食品添加剂，经混合、均质、杀菌、老化、凝冻等工艺或再经成形、硬化等工艺制成的体积膨胀的冷冻食品。

2 ．产品特点 冰淇淋中含有一定量的乳脂肪和无脂干物质，所以它具有浓郁的香味、细腻的组织和可口的滋味，还具有很高的营养价值。

1 ．组成

● 一般冰淇淋中的脂肪含量在 6%~12% ，高的可达 16% 以上 ;

● 蛋白质含量为 3%~4% ，蔗糖含量在 14%~18% ，而水果冰淇淋中含糖量可达 27% 。

● 冰淇淋的发热值可达 8.36kJ/kg 。

二、冰淇淋的组成及种类

2 ．分类（ 1 ）高级奶油冰淇淋 脂肪 14%~16% ，总干物质 38%~42% 。（ 2 ）奶油冰淇淋 脂肪 10%~12% ，总干物质 34% ~ 38 % 。

（ 3 ）牛奶冰淇淋 脂肪 5%~6% ，总干物质 32%~34%（ 4 ）果味冰淇淋 脂肪 3%~5% ，总干物质 26%~30%

三、冰淇淋的组成

成 分 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

脂 肪 3.0 6.0 8.0 10.0 12.0 16.0

非脂乳固体 11.7 11.0 11.0 11.5 10.0 10.0

糖 分 15.0 15.0 15.0 15.0 14.0 14.0

乳化、稳定剂 0.35 0.35 0.30 0.30 0.30 0.30

香料、色素 适量 适量 适量 适量 适量 适量

总 固 体 物 30.05 32.35 34.30 35.80 36.30 40.30

（一）脂肪• 脂肪，约占牛奶冰淇淋体积的 12% （应用范围 3~12% ），可以采用乳

脂肪或植物油脂。– 乳脂肪原料：全脂乳、稀奶油、奶油或天然乳脂。– 植物脂肪原料：向日葵油、椰子油、豆油和葡萄仔油等。

• 脂肪可使冰淇淋增加风味、润厚、芳醇；同时改善组织状态，使质地柔软平滑，组织细腻；改进起泡性，提高膨胀率；维持冰淇淋一定型体结构。

• （二）非脂乳固体• 包括蛋白质、乳糖和无机盐。冰淇淋中非脂乳固体含量以 8%~10% 为宜。

– 一般以奶粉或脱脂炼乳的形式被加入。• 特别是维持冰淇淋的造型，减少冰结晶析出，提高膨胀率方面起重要作

用。

（三）糖• 添加糖可以调整冰淇淋固形物的含量，并给人以喜欢吃的甜味，冰

淇淋料的含糖量，一般在 10~18% 。• 糖添加过量易降低起泡性和膨胀率，降低冰点，延长冻结时间，加

大冻结温度。

（四）乳化剂• 可防止脂肪聚集，出现奶油粒，增加产品的光滑性和起泡性，改善搅拌性能，缩短搅拌时间。添加量通常约为冰淇淋混合料的 0.3~0.5% 。

（五）稳定剂• 蛋白质型和碳水合物型。蛋白型的稳定剂包括果胶、干酪素、白蛋

白。碳水化合物型包括海产胶、半纤维素等。用量 0.2~0.5% 。

（六）调香材料• 对顾客选择冰淇淋来说，香料的添加是非常重要的。最常用的各

种香精、杏仁、巧克力、草莓和坚果等。

（七）调色物质• 冰淇淋混合料中添加色素，可使冰淇淋的外观更加吸引人，并增

加水果香料添加剂的颜色。色素一般以粉状或糊状形式加入，液体色素的加入量一般是每 100L 混合料加 10~20mL 。

三、冰淇淋的加工

• 工艺流程：

原辅料混合→均质→杀菌→冷却→成熟 （老化）

→ 灌装→冷藏 ( 软质冰淇淋 )

→ 凝冻 →成型→硬化→包装→冷藏 ( 硬质 )

→ 灌装→硬化→冷藏 ( 硬质冰淇淋 )

1. 原料的配合 （（ 11 ）首先要知道各种原料的成分含量）首先要知道各种原料的成分含量。

原辅料的成分

原料 脂肪(%) 非脂乳固体(%) 甜度 总固形物(%) 脱脂乳 8.5 8.5

牛乳 3.3 8.2 11.5

稀奶油 40.0 5.1 45.1

奶油 82.0 1.0 83.0

全脂炼乳 8.0 21.5 43.0 72.5

脱脂炼乳 30.0 42.0 72.0

脱脂奶粉 97.0 97.0

蔗糖 100.0 100.0

饴糖粉 19.0 95.0

乳化增稠剂 100.0

（（ 22 ）制作配合表）制作配合表 一般以 100kg 为单位，各种原料的配合量就是配合比率（％）。 例 1 ：配成的混合料成分为乳脂肪 12.00 ，非脂乳固体 10.00 ，砂糖 15.00 ，乳化增稠剂 0.50 ，总固体物 37.500 ，可供选用的原料包括奶油，稀奶油，脱脂炼乳，脱脂奶粉，蔗糖和乳化增稠剂，要求奶油和稀奶油提供的乳脂肪各占一半，脱脂乳粉提供的非脂乳固体占一半，计算原料配合量。

①奶油的配合量 12.00×1/2×1/0.82=7.32②稀奶油的配合量 12.00×1/2×1/0.40=15.00③脱脂乳粉的配合量 10.00×1/2×1/0.87=5.15④脱脂炼乳的配合量： 奶油中非脂乳固体含量 : 7.32×0.01=0.07 稀奶油中非脂乳固体含量： 15.00×0.051=0.77 脱脂乳粉中非脂乳固体含量： 5.15×0.97=5.00 应由脱脂炼乳提供的非脂乳固体量： 10.00-(0.07+0.77+5.00)=4.16 脱脂炼乳配合量 :4.16×1/0.30=13.87

原辅料的成分

原料 脂肪(%) 非脂乳固体(%) 甜度 总固形物(%)

脱脂乳 8.5 8.5

牛乳 3.3 8.2 11.5

稀奶油 40.0 5.1 45.1

奶油 82.0 1.0 83.0

全脂炼乳 8.0 21.5 43.0 72.5

脱脂炼乳 30.0 42.0 72.0

脱脂奶粉 97.0 97.0

蔗糖 100.0 100.0

饴糖粉 19.0 95.0

乳化增稠剂 100.0

⑤砂糖的配合量 • 脱脂炼乳中蔗糖含量： 13.87×0.42=5.83• 蔗糖的配合量（ 15.00-5.83)×1/1.00=9.17

⑥乳化增稠剂的配合量 • 0.50×1/1.00=0.50

⑦加水量的计算• 100.00– (7.32+15.00+5.15+13.87+9.17+0.56)=48.93

原辅料 配合比 乳脂肪 非脂乳固体 砂糖 总固体物

奶油 7.32 6.00 0.07 6.07

稀奶油 15.00 6.00 0.77 6.77

脱脂炼乳 13.87 4.16 5.83 9.99

脱脂乳粉 5.15 5.00 5.00

砂糖 9.7 9.17 9.17

乳化增稠剂 0.50 0.50

加水量 48.93 0.00

合计 100.0 12.00 10.00 15.00 37.50

将上列原辅料的配合量 (即配合比 )与成分列成表格即成配合

表

（（ 33 ）混合料的调制）混合料的调制 • 首先将液体原料放到带搅拌器的圆形夹层罐中加热，然后添加粉料加

热到 65~70℃。

• 增稠剂与等量以上的砂糖混合并添加砂糖３倍量的水，用带有高速搅拌器的乳化泵溶解，也有先将明胶浸水膨胀后添加的方法。

• 乳化剂应预先混合入油脂中使其充分分散之后，再与混合料进行混合。 • 各种原料完全溶解后，通常用 80-100目筛孔的不锈钢金属网或带有孔眼的金属过滤器过滤；

• 添加酸性水果时，应在混合料充分凝冻后添加；

• 添加香料、色素、果仁等，则应在混合料成熟后添加。

• 混合料的酸度应控制在 0.18%~0.20%之间，一般不得超过 0.25％。

2. 均质 • 防止乳脂层的形成，使各成分完全混合，改善冰淇淋组织，缩短成熟时

间，节省乳化剂和增稠剂，有效地预防在凝冻过程中形成奶油颗粒等。 – 第一段均质压力为： 14~18MPa

– 第二段均质压力为： 3~4MPa

3. 杀菌 • 可采用不同的方法，如低温间歇杀菌（ 68 /30min℃ 、 75 /15min ℃ ），

高温短时杀菌（ 80~83 /30s ℃ ）和超高温瞬时杀菌三种方法。

4. 成熟 • 指杀菌后的混合料应迅速冷却至 0~4℃，并在此温度下保持一定的时间

进行物理成熟。由于脂肪的固化和粘稠度的增加，可提高成品膨胀率，改善成品的组织状态。

• 根据混合料组成的不同，成熟时间一般约为 4~12h 。

5. 添加香料 • 于成熟终了向混合料中添加香精、色素等，通过强力搅拌，

在短时间内使之混均匀

6. 凝冻 • 将混合原料在强制搅拌下进行冷冻，使空气更易于呈极微小的气泡均匀地分布于混合料中，使冰淇淋的水分在形成冰晶时呈微细的冰结晶，防止粗糙冰屑的形成。

• 膨胀率 ---- 凝冻过程中，由于强烈的搅拌而使空气的极微细气泡逐渐混入，混合料容积增加，这一现象称为增容，以百分率表示即称为膨胀率。

空气泡

脂肪结晶

冰晶

酪蛋白

摘自利乐公司《乳制品加工手册》

7 ．灌装成型 • 冰淇淋的形状、包装类型多样，但主要为杯形。

8 ．硬化 • 包装后迅速进行 10～ 12h 的低温（ -25～ -40℃）冷冻，

以固定冰淇淋的组织形态，并使其保持适当的硬度 。• 硬化方法分为以冷盐水为介质的液体硬化法（饱和盐水）

和以冷空气为介质的风冷硬化法（硬化室或风冷隧道）。

9 ．贮藏 • 冷藏库的温度以 -20℃为标准，相对温度为 85％～ 90％。

冷冻隧道摘自利乐公司《乳制品加工手册》

每小时生产 500L 冰淇淋生产示意图摘自利乐公司《乳制品加工手册》

四、冰淇淋的主要缺陷及产生的原因

1. 风味 • 脂肪分解味、饲料味、加热味、牛舍味。• 使用不良牛乳、乳制品和不良混合 。

2. 组织状态 • 砂状组织、膨松组织、冰状组织、奶油状组织 。 S

NF 过高，高温保藏，乳糖结晶大。膨胀率过大，缓慢冻结，贮藏中变温，固形物低、生成脂肪块，乳化剂不适合，均质不良等。

第二节 雪糕的生产一、概述 1 ．概念

雪糕是用乳与乳制品或豆乳品，加入甜味料、油脂、稳定剂、香精以及着色剂等配制冻结而成。

冰棒仅用甜味料、豆类或果汁、稳定剂、香料及着色剂等配制冻结而成 .

2 ．膨化雪糕工艺特点 在生产时还需要采用凝冻技术，即在浇模前将料液输送到冰淇淋凝冻机内先进行搅拌，凝冻后再浇模、冻结，由于在凝冻过程中有膨胀率产生，故生产的雪糕组织松软，口感好，称为膨化雪糕。

3 ．雪糕、冰棒中干物质的作用 干物质：除豆类外，增加固体的办法是加淀粉。 作用：可使棒冰凝结得比较坚硬，同时堆积在冷藏库中也较少变形。 还使棒冰、雪糕具有光滑的组织和细腻的形体；增加抵抗融化的能力。

二、雪糕的生产（一）雪糕的生产工艺流程

雪糕的生产工艺流程图

原料验收↓

混合料配制 ↓

杀菌 ↓

降温 ← 加入色素 ↓ 均质

↓加入香精 → 冷却老化 → 凝冻

↓ 浇模 ← 插扦与消毒

↓ 脱模 ← 冻结 ← 盐水管理

↓ 拔扦

↓ 抽样检查 → 包装

↓ 入库 ↓ 出厂

摘自网络

摘自网络

一般雪糕配方• 砂糖 13%~14% ，• 淀粉 1.25%~2.5% ，• 牛乳 32%左右，• 糖精 0.010%~0.013% ，• 精炼油脂 2.5%~4.0% ，• 麦乳精及其它特殊原料 1%~2% ，• 着色剂适量，香料适量。

（二）雪糕的配方

（二）雪糕的配方

品种

原料 可可 橘子 香蕉 香草 菠萝 草莓 柠檬

水 845 836 816 838 871 855 818白砂糖 105 135 106 125 175 149 105全脂粉 22.5 16 52 33 甜炼乳 175 100 175 125 60 175 淀粉 15 15 15 15 15 15 15糯米粉 15 15 15 15 15 15 15可可粉 12 精油 37 40 40 40 40 40 40

禽蛋 37 37 37 37 37 37

糖精 0.17 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

精盐 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

香草香精 0.90 1.14

橘子香精 1.50

香蕉香精 0.60

菠萝香精 0.65

草莓香精 1.20

柠檬香精 1.14

( 续上表 )

（三）加工工艺

1. 混合料配制 将黏度低的原料如水、牛奶、脱脂奶等先加入，黏度高或含水分低的原料如冰蛋、全脂甜炼乳、奶粉、奶油、可可粉、可可脂等依次加入，经混合后制成混合料液。

配制时需注意 :（ 1 ） 对于冰蛋或自制的已结冰的鸡蛋浆，要将其先切成小块，并与牛奶和水混合，比例为 1:4 ，在混合缸内加热，温度不能高于 55℃，以免鸡蛋变成鸡蛋花。（ 2 ） 使用淀粉，要先用 5~6倍的水将其稀释成淀粉浆，然后在搅拌的前提下加入混合缸内，加热温度为 60~70℃，使其初步糊化，然后再通过泵循环过滤，将未溶化的淀粉颗粒及杂质过滤掉。将过滤过的淀粉浆打入杀菌缸内。（ 3 ） 可可脂与奶油切成小块，加热熔化后一起在混合缸中过滤，再打入杀菌缸内。（ 4 ） 奶粉可与砂糖、水或牛奶一起搅拌混合，加热温度为 75℃左右，过滤打入杀菌缸内。

2. 杀菌、均质、冷却 杀菌温度是 85~87℃，时间为 5~10min 。均质时料温为 60~70℃，均质压力为 15~17MPa 。均质后的料液可直接进入冷却缸中。温度降至 4~6℃。

3. 浇模 将混合好的装入模具中

4. 冻结 直接冻结法 即直接将模盘浸入盐水内进行冻结， 间接冻结法 即速冻库（管道半接触式冻结装置）与隧道式（强冷风冻结装置）速冻。

5. 插扦 要求插得整齐端正，不得有歪斜、漏插及未插牢现象。

6. 脱模 烫模盘槽内的水温度应控制在 48~54℃，浸入时间为数秒钟，以能脱模为准。 7. 包装 包装要求紧密、整齐，不得有破裂现象。

（三）加工工艺

三、雪糕和冰棒缺陷

1. 风味 （ 1 ） 甜味不足 （ 2 ） 香味不正 （ 3 ） 酸败味 （ 4 ） 咸苦味 （ 5 ） 油哈味 （ 6 ） 烧焦味 （ 7 ） 发酵味

2. 组织与形体 （ 1 ） 组织粗糙 （ 2 ） 组织松软 （ 3 ） 空头 （ 4 ） 歪扦与断扦

本章小结本章小结• 本章介绍了冰淇淋和雪糕的生产工艺及操作要点 ,

特别对冰淇淋混合料的计算方法 , 以及凝冻的原理及对冰淇淋质量的影响。

• 重点要求掌握： 1 ）冰淇淋混合料的计算方法；2 ）凝冻原理及对冰淇淋质量的影响。

思考题

1 、冰淇淋生产过程的前工序和后工序分别是什么？2 、乳与乳制品可向冰淇淋中引入什么成分？3 、在冰淇淋中使用糖的作用？糖用量为什么要控制在 12~1

6% 之间？4 、在冰淇淋中蛋和蛋制品的作用？5 、冰淇淋中选择稳定剂时应考虑到哪些方面？6 、冰淇淋混合料的配比计算？7 、杯状冰激凌的生产工艺流程是什么？8 、为什么冰激凌混合料冷却时控制在 2~—4℃？

思考题

9 、冰激凌混合料凝冻的作用是什么？10 、冰激凌的膨胀率是什么？怎样计算？11 、冰激凌工艺流程中硬化的作用？