[发明专利]双点变强度超声波提高冰淇淋冷冻速度与品质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷冻食品技术领域，特别涉及一种双点变强度超声波提高冰淇淋冷冻速度与品质的方法。

背景技术

冷冻是加工食品的重要手段，为了获得理想的冷冻结果，许多辅助手段逐渐被人们熟知，其中，利用超声波辅助冷冻就是近年来发展较快的产业之一。

2009年，Alizadeh等提出冷冻分为三个阶段，分别是预冷阶段(pre-cooling stage)、相变阶段(phase transition stage)和低温冷冻阶段(tempering stage)。其中，相变阶段是决定冷冻过程速率和冰晶质量的关键阶段。在相变阶段，过冷水开始成核，并释放出潜热(相变阶段多发生在-1～-7℃)。水的结晶过程又分为成核和冰晶生长两个阶段，成核阶段结束后，大多数液态水变为固态，然后随着热量与物质的不断传递，冰晶慢慢长大。

1982年，Mason等在文章中总结到：超声波对结晶有明显的辅助作用。空化作用是超声在液体媒质中传播时产生的一种效应，是指超声空化泡的形成、生长、振荡、崩溃一系列过程中所产生的物理、化学作用。超声强化成核的机理大多认为是基于超声的空化效应。超声空化产生的微射流和冲击波可以破碎已形成的晶体，并可以加速物质的扩散过程，使固体颗粒得以及时分散获得较小的晶体颗粒。

2013年，Fen Hu提出了预置气泡的概念，她将气泡预置在需要超声冷冻的样品中，探究了气泡对超声波辅助结晶的影响，结果表明预置气泡可以提高超声波辅助冷冻的效率，既缩短启动超声波和开始成核之间的滞留时间。预置气泡的大小和数量也对液体冷冻的结果有影响，气泡越多、越小、越均匀更有利于成核。

冰淇淋的冷冻分为两个过程，一是凝冻，冷冻到-4～-9℃的同时挤压空气；二是硬化，利用冷空气或平板式硬化把温度降到-18℃。在凝冻过程中空气被挤进混合料，称为“膨胀”，膨胀率是影响冰淇淋口感的关键，所以，冰淇淋制作过程中，均匀的搅拌非常重要。搅拌良好的冰淇淋膨胀率可达60％～130％。当硬化到-29℃时，在优质冰淇淋糖浆玻璃状连续相中分布着许多直径小于20μm的冰晶体。

2008年，刘海森等人发明了一种冰淇淋用乳化剂，并公布了乳化稳定剂的制备方法。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剂，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。

2009年，贾俊强等人研究了超声波处理对麦胚清蛋白结构和功能性质的影响。结果表明在超声波的作用下，蛋白的起泡性及其气泡的稳定性有明显的提高。起泡性是蛋白质非常重要的特性，对于蛋糕、冰淇淋等食品的口感和质地有明显影响。

中国专利ZL01123889.5公布了一种食品快速冷冻或冷却的装置。中国专利ZL02241523.8、ZL200510060873.2、ZL95107114.9公布了通过改善冷冻装置达到快速冷冻物品的目的。中国专利ZL201310438305.6，公布了一种用低强度超声波辅助速冻调控冰淇淋中冰晶大小的方法，但是该专利仅使用较低的强度，仅在结晶出发点附近采用超声波，没有根据冰淇淋冰晶形成的特点选择更为合适的超声波处理条件和位点。

综上所述，现有的对改善冰淇淋存在以下缺陷：

(1)传统方法针对配料不断进行优化，只停留在化学层面片面解决膨胀率和冰晶大小的问题，并未从根本控制冰晶的数量、大小和分布。

(2)传统方法能耗大，时间长。

(3)单点使用超声波，超声设备利用率低。且不能将超声波的空化作用效果充分利用。若强度较低，不能有效激发结晶；若强度较高，又会在晶核生长过程中产热，影响整个冷冻过程。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种双点变强度超声波提高冰淇淋冷冻速度与品质的方法，加快了冰淇淋冷冻速度，提高了冰淇淋口感和品质，减少运输贮藏过程中温度波动对冰晶形态的影响。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

双点变强度超声波提高冰淇淋冷冻速度与品质的方法，所述冰淇淋的制备过程包括混合原料、巴氏杀菌、均质、老化、搅拌、凝冻、灌装成型、硬化，在冰淇淋的凝冻阶段，采用变强度超声波进行处理，具体为：在成核阶段，使用强度为0.2～0.6W/cm²的超声波处理；在晶核生长阶段，采用强度为0.5～0.9W/cm²的超声波处理。