乳化剂与稳定剂在冰淇淋生产工艺中的应用

乳化剂与稳定剂在冰淇淋生产工艺中的应用

The applications of the emulsifier and stabilizer in ice cream production

process

摘要：本文结合乳化剂和稳定剂本身的基本性质、冰淇淋的生产工艺两方面阐述乳化剂和稳定剂在冰淇淋生产工艺中的应用。

关键词：乳化剂；稳定剂；冰淇淋；生产工艺；应用

Abstract：The article combines the fundamental natures of the emulsifier and stabilizer with the process of the ice cream production to describe the applications of the emulsifier and stabilizer in ice cream production process.

Keywords：emulsifier; stabilizer; ice cream; production process; application

随着人民生活水平的提高，冰淇淋越来越受到消费者的欢迎，继而带动了冰淇淋工业化生产规模的不断扩大，对各种添加剂的要求也越来越高。乳化剂、稳定剂对冰淇淋生产工艺的确定、原料的选择、产品质量的保证，都起着十分重要的作用。

1冰淇淋的基本生产工艺

冰淇淋采用奶与奶制品为主要原料，加入蛋与蛋制品、甜味剂、香料、稳定剂、乳化剂以及食用色素等混合后，经巴氏杀菌、均质、老化、凝冻而制成的，含有一定量的脂肪奶固体。除了具有鲜艳的色泽、浓郁的香味、细腻的组织、可口的滋味外，并且有很高的营养价值，是广大消费者所喜爱的清凉解暑佳[1]。

生产工艺流程：原料处理—→混合原料配制—→巴氏杀菌—→均质—→冷却—→老化—→凝冻—→灌装成型—→包装—→硬化—→检验—→成品[1]从物理化学的观点看，冰淇淋是一种复杂的真溶液及胶体与乳浊液的混合体

系。在这一体系中，糖类及可溶性的盐是以真溶液状态存在，具有分子运动特性，产生较高的渗透压；蛋白质（包括乳清蛋白和酪蛋白）、胶体磷酸盐及稳定剂则处于胶体状态，具有布朗运动，产生较低的渗透压；冰淇淋中的脂肪及乳化剂则处于乳浊状态，大多以脂肪球或脂肪族状态存在，具有缓慢的布朗运动及重力运动，不会产生渗透压。在凝冻过程中产生的冰晶及气泡属于粗分散体系。

总体来看，冰淇淋中是由各个连续的和不连续的分散相组成，以水和乳无脂干物质、糖及稳定剂构成其基质，基质中分散着脂肪球、气泡及冰晶。冰淇淋这一复杂的分散体系中任何一种变化都会引起整个体系的变化，从而引起冰淇淋形体、融化性及口感等各项的变化[2]。

2乳化剂与稳定剂的基本性质

2.1 乳化剂的基本性质

食品乳化剂的分子模式如下图：

[3]

憎水基（亲油基）亲油、亲气而不亲水，而亲水基则憎油、憎气而不憎水。食品乳化剂的分子由亲水基和憎水基两部分组成，为双亲化合物，亲水基和亲油基同时存在于同一食品乳化剂的分子中，使食品乳化剂的分子具备一定的表面活性，因此，乳化剂属于表面活性剂，其典型功能是具有乳化作用，能使两种或两种以上互不相溶的液体或液晶均匀分散。乳状液为两种不相混溶的液相，一相以微粒状（液滴或液晶）分散于另一相中而形成的两相体系。

将微小的液滴连成一片的油相具有的能量称为表面能，而反抗表面张力则必须做功。

W = ΔF·δ

W——反抗表面张力所做的功

ΔF——油滴表面积的增大值

δ——表面张力

从上式可知，降低表面张力可使机械功明显减少，而乳化剂能大大降低表面

张力，从而减少乳化所需要的能量，制得的乳化液更加稳定。

HLB是乳化剂的亲水亲油平衡值，乳化剂的分子两端具有亲水基和亲油基两个基团，因而乳化剂具有两亲性。HLB值在1～20之间，近于1者亲油性越强，属油溶性乳化剂；近于20者亲水性强，属于水溶性乳化剂[4]。

2.2稳定剂的基本性质

稳定剂（增稠剂）是一种高分子物质，是动植物中存在的多糖或蛋白质及其衍生物，是无定型的胶体物质，在水中可形成胶体溶液[5]。

稳定剂的种类很多，分天热和合成两大类，从其性能可分为增稠和胶凝两大类，有的有增稠能力，有的有形成凝胶能力，有的兼而有之。冰淇淋生产中常用的稳定剂有明胶、CMC-NA、海藻酸钠、卡拉胶、刺槐豆胶、瓜尔豆胶、果胶、微晶纤维、魔芋胶、黄原胶、淀粉、变性淀粉、结冷胶、罗望子胶、富兰克胶等[6]。

在食品中使用稳定剂的效果有：

（1）乳化稳定性

在O/W型乳化系统中，用以提高水层的粘度，稳定乳化系统。另外，还具有防止脂肪球合并的作用。

（2）脂胶化

通过加热或冷却，或在盐类、蛋白质、糖等的作用下形成凝胶。凝胶的粘弹性、溶化温度、析出程度与所用的稳定剂有关。可根据使用目的选用合适的稳定剂。

（3）增粘性

在沙司、汤或调味料中用于提高浓体感。稳定剂产生的粘度随其浓度而成指数上升。

（4）粘接性

稳定剂用于肉类加工、水产制品组织的形成以及提高保水性和原料利用率。（5）起泡性

蛋白稳定剂用于含泡食品的起泡和提高气泡稳定性。稳定剂具有增加气泡表面膜界粘度的效果。

（6）悬浊分散性

稳定剂可将固体分散于液体中，并防止其沉降[7]。

3乳化剂与稳定剂在冰淇淋生产工艺中的应用

冰淇淋是一个极为复杂的三维体系，即可看成是水包油乳状液，又可认为是液气两相混合的泡沫体系。乳化剂、稳定剂在冰淇淋生产过程中体现出的主要作用有：

在原料混合和均质工序中，提高原料中脂肪、蛋白质的分散性，使脂肪球、蛋白质粒子进一步细化，促进水、脂肪、蛋白质间的相互作用，保持乳状液的稳定，使冰淇淋的组织更细腻。

在原料老化工序中，进一步促进原料中脂肪、蛋白质间的水合作用，保持它们间稳定的界面膜，提高原料的粘稠度，缩短老化时间。

在凝冻搅打工序中，保持乳状液三维网络结构的稳定，防止搅打的机械作用使脂肪球凝聚，提高原料与空气的充分混和，生成细小、均匀、稳定的泡沫体系，提高冰淇淋的膨胀率。

在冷藏、贮运过程中，降低水分子的活度，阻止冰晶的生长，保持冰淇淋稳定的泡沫状态，从而使其长期保存而表面光滑不收缩，组织细腻，口感幼滑，并有良好的抗融性[8]。

3.1乳化剂在冰淇淋生产工艺中的应用

乳化剂在制造冰淇淋中的主要作用有：（1）改进脂肪在混和料中的分散性，促进脂肪与蛋白质的相互作用，可以在脂肪、蛋白质、水之间的界面膜上形成组织和稠度均匀的稳定乳液；（2）控制脂肪的附聚和凝聚作用，提高冰淇淋的保形性；（3）促进空气的混和，产生适合的膨胀率和稠度。乳化剂一般对气液界面有较强的吸附力和起泡力。冰淇淋原料中的乳蛋白本身就具有起泡性，但泡的稳定性差，添加乳化剂后可在冻结中迅速产生脂肪球凝聚，形成三元网络构造，可以稳定保持乳蛋白产生的气泡，且生成的气泡比较细小，有利于膨胀率的控制[5]；（4）贮藏性的改善，减少贮藏中制品的变化；（5）防止或控制粗大冰晶形成，