四川理工学院毕业设计
第二章 冰淇淋加工工艺设计
2.1冰淇淋产品方案
根据地区的气候条件和市场需求的情况，本设计确定生产咖啡冰淇淋，年产5000吨。旺季5月到11月每天两班，淡季12月到4月每天一班（如下表2-1），总工作日为235天，共有374班，班产量13.4t。生产前后需清洗设备，每次按1.5h计算，则有效生产时间为7h/班，产量为1.91t/h。
表2-1 生产班次
生产月份
产品名称
年产量/t
班产量/t
1月21天
2月13天
3月20天
4月19天
5月17天
7月23天
8月21天
9月19天
10月19天
11月21天
6月19天 12月23天
咖啡冰淇淋
5000 13.4
注：“ ” 表示一班；“ ” 表示两班
2.2冰淇淋的加工工艺流程
原料处理 → 混合料配制 → 均质 →灭菌 → 老化 → 调和 → 凝冻→ 灌装成型 → 硬化 → 装箱 → 贮藏 （如下图2-1）（见附录1）
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第二章 冰淇淋加工工艺设计
原料抽样检验 称重与检查 混合原料 均质 杀菌 检验 半成品抽样 冷却老化 香精色素 附加料 搅拌凝冻 大中冰砖 灌注 纸杯 送杯 封口 小冰砖 加盖 装箱 浇盘 速冻 速冻 速冻 装箱 成品检验 入库 脱盘 入库 出售 切块 7
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出售 成品检验 入库
图2-1 工艺流程
包装 2.3工艺论证及说明
2.3.1原料处理
原料的处理包括将原材料从储存区移至准备区，称重，混合，不能溶解的成分必须等到其完全水合或者以最小占有面积悬浮于最终的料液中。
原料检验与称量。欲要制造香味浓郁、色泽鲜艳、组织细腻、形态轻盈、营养丰富的冰淇淋，必须先用上等优质原料。原料在使用前必须进行理化、细菌、感管鉴定，不符合要求的不得投产。并要严格掌握份量，以保证成品的规格质量。
食用油脂需先加热熔化或将其切割成小块后再使用，明胶需预先加两倍冷水浸泡，软化后再使用。
2.3.2混合料配制
底料预处理完毕后，再按顺序依次倒入配料罐，搅拌均匀使其在配料罐混合，这是冰淇淋生产中关键的环节。通过搅拌混合可强化热交换，提高杀菌效率。
配制混合料的计算方法系采用物料平衡法。但在计算配方时，一般要略大于冰淇淋成品理化指标的要求。
冰淇淋料液中的乳脂肪起增香与润滑作用，而非脂干物质具有胶合作用。在料液中含有适量的鸡蛋或蛋制品，对改善冰淇淋的结构、组织状态及风味有着重要的作用。蛋白在凝冻搅拌时形成薄膜，对混入的空气有保护作用。蛋黄中的卵磷脂能起乳化和稳定的作用。蛋黄经搅拌后能产生细小的泡沫，可使冰淇淋组织松软，形体轻盈。鸡蛋与奶油、牛奶、砂糖混合在一起，无形中产生了一种引信食欲的奶油蛋糕的风味。砂糖在料液中既是甜味剂，又是填充剂。料液中采用亲水性的蛋白质胶体棗明胶(骨胶)，这是目前冰淇淋液中常用的稳定剂。明胶的凝胶力与臌胀力能提高料液的粘度，并在凝冻过程
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中，经剧列搅拌，提高膨胀率；同时充当冰淇淋的防腐剂。当外界温度升高时还能使冰淇淋的形体软化缓慢，以及阻止冰结晶的产生。空气在料液中起发泡与膨胀的作用。水是各种原料除脂肪外的最好溶化剂与调和剂。如果没有适当的空气拌入和适量的水分混合，冰淇淋就不可能有一个组织细腻与形状轻盈的结构。
2.3.3灭菌
制造冰淇淋的原料都是营养丰富的食品，极易孳生微生物。为了保障食品安全卫生，必须对料液进行处理，以达到：(1)杀灭料液的所有病源菌、如白喉、结核伤寒菌等；(2)杀死料液中的绝大部分非病源菌和钝化部分酶的活力；(3)提高冰淇淋的风味。
巴氏灭菌使得混料最大限度地去除了有活力的微生物，杀死所有原料中可以存在的致病菌，同时降低料液的黏度，改善大多数混合物的味道，增加产品的稳定性。此外巴氏灭菌还可以破坏大多数酶解作用，甚至是牛乳中原有的会破坏香气及结构的物质。
巴氏杀菌：杀菌温度78℃，保温20～30min。
2.3.4均质
均质是冰淇淋生产工艺中必不可少的工序之一，其对冰淇淋的质量有极为重要的关系。均质是将在通常状态下难以均质混合、含有较大微粒的液体，在外力作用下进行微粉碎，以制成一种液相均匀的混合物。
均质的目的在于将混合料中的脂肪球微细化至1μm左右，以防乳脂层德行成，使各成分完全混合，改善冰淇淋组织，缩短成熟时间，节省乳化剂和曾稠剂，有效的预防在凝冻过程中形成奶油颗粒等。
均质温度为65～77℃，均质压力分为二级：一级均质压力为15～20MPa，通过高压，切碎料液中脂肪球；二级均质压力为5MPa，防止脂肪球再聚集，提高料液粘度，使混合料保持较好的热稳定性。
刚开始均质时，由于压力不够稳定，所以从均质泵输出的料液不能直接进入老化缸，须回收重新进行均质，以免影响成品的质量。待压力正常后，便可直接输入老化缸内。
2.3.5冷却
冷却的目的一是可以挥发掉一部分不良气体，二是防止脂肪上浮与酸度增高，同时，为老化工作做好准备。
混合料经均质处理后，温度在60℃以上，应将其迅速冷却，以适应老化的需要。利用板式换热器，冷却速度快，生产能力高，冷却效果好。均质后的料液温度为60℃左右，瞬时冷却至4℃ ，防止出现脂肪球上浮，酸度增高等现象。
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2.3.6老化
老化是将混合料在2～4℃的低温下冷藏一定时间，使其在物理上成熟的过程。目的是提高膨胀率；促使脂肪进一步被乳化，改善冰淇淋组织结构，生产出形体、组织都良好的冰淇淋。
通过老化，可以进一步提高料液的粘度和稳定性，防止料液中游离水析出或脂肪上浮，并可缩短凝冻时间。另外，老化的持续时间与混合原料的组成成分有关，干物质越多，粘度就越高，老化所需时间越短。
老化温度控制在4℃，老化时间为12 h，通过老化可使料液中的蛋白质、脂肪及稳定剂充分融合，改善冰淇淋的组织结构。
2.3.7调和
向老化罐中加入食用香精、食用色素进行调香、调色。转速：30 r/min。
2.3.8凝冻
凝冻段是将流体状的混合料在强制的搅刮下进行冰冻，使空气以极小的气泡状态均匀分布于全部混合料中，在体积逐渐膨胀的同时，由于冷冻而成为半固体状的过程。凝冻是冰淇淋生产中最重要的工序之一，是冰淇淋的重量、可口性、产量的决定因素。凝冻的目的是使混合料更加均匀，冰淇淋组织更加细腻，得到合适的膨胀率，使冰淇淋稳定性提高，并可以加速硬化成型进程。
冰淇淋的形成大体经过下面三个阶段：
第一阶段为液态阶段。假定进入料液温度为零上6℃，经过2～3分钟的凝冻与搅拌过程，这时料液温度虽然从6℃降至2～3℃，但由于料液的温度尚高，料液的粘度尚未达到能将外界空气混入而不致于外逸程度，所以叫液态阶段。
第二阶段为半固态阶段。由于料液的凝冻、搅拌时间的继续和延长3～4分钟，料液的温度已降到零下1～2℃，粘度显著提高。由于粘度高，加之空气混入，体积开始膨胀，并变得浓厚，这就是半固态阶段。
第三阶段为固态阶段，也就是料液即将形成冰淇淋的最后阶段。由于凝冻、搅拌的时间继续延长3～4分钟，料液温度从零上已降到零下4～5℃，料液粘度不断增高，外界空气继续混入，作为溶剂的空气被料液层层包围，由于整个的体积不断地膨胀与扩大，机内继续凝冻和搅拌不停地推动，在孔口便可以看到一层犹如带式的浓厚固态形状，这就是固态的阶段。
由于料液老化的温度高低，机内冷剂供应量多少不一，操作技术等原因，故每次搅拌时间不能千篇一律，但欲使料液形成冰淇淋必须经过三个不同的阶段。
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