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冰淇淋中的“神奇”科学,冰淇淋的内部是什么奇特的样子?

2022-08-27 21:50:20 5440

摘要:人类尝试用冰来“镇上”食物始于公元前,冰淇淋在萌芽期期就已经在世界各地流传了很久。然而呢,真正传统意义上的冰淇淋到了18世纪初才真正出现。在英语中,“冰激凌”由“冰”和“奶油”组成。最早的冰淇淋是真正的冰淇淋。里面可能还有一些糖或水果。经过...

人类尝试用冰来“镇上”食物始于公元前,冰淇淋在萌芽期期就已经在世界各地流传了很久。然而呢,真正传统意义上的冰淇淋到了18世纪初才真正出现。在英语中,“冰激凌”由“冰”和“奶油”组成。最早的冰淇淋是真正的冰淇淋。里面可能还有一些糖或水果。经过数百年的发展,冰淇淋变得越来越复杂和多样化。然而,直到最近几十年,我们才对冰淇淋为什么会变成冰淇淋有了更深入的了解。在这里,让我们跳进冰淇淋,看看它是什么样的世界。


冰淇淋内部是个什么样

进入冰淇淋的内部世界,你第一先看到的是浮在周围的小气泡,就像飘在空中的氢气球一样,这种气泡几乎能占据一半以上的空间。这些气泡大小不等,从100微米到10-20微米不等。气泡和气泡之间还会有一些连续的固体成分。其中最引人注目的是晶莹剔透的冰颗粒,它几乎占固体成分的一半。冰颗粒的大小和小气泡差不多大,它们相互支撑着,非常均匀地分布在整个冰淇淋的空间之中。

剩下的是一种非常粘稠的半固体介质,它填满了气泡和冰粒之间的所有空隙。挑一点试试:甜的,还有其他口味。冰淇淋的味道似乎来自这些半固态的东西。是的,它们主要是糖、聚合物和蛋白质。香草,草莓和其他精华也在里面。

如果仔细观察,还可以看到这些冰淇淋中还有许多“小球”。这些小球它们会一个接一个地挨在一起,相邻接壤的地方会相互融合,但有些地方这些小球它们仍然会保持着它们的独立性,就像很多串冰糖葫芦一样,但它们可以连接成小球上的一根绳子,也可以在某个地方与其他绳子相连。就这样呢,这些小球就会串成了一个微观状态下非常巨大的网格。这种网络不仅比冰颗粒更有效地支持气泡,而且使半固态介质难以自由迁移,从而稳定整个冰淇淋世界。

冰淇淋如何形成

冰淇淋“神奇”的结构是怎么形成的?让我们先看看冰淇淋的生产过程,然后分析形成这种结构的原因。

冰淇淋最重要的原料是奶油。以国外为例。北美大多数国家规定,冰淇淋里面至少要含有10%的脂肪,比较优质的冰淇淋甚至能达到16%——20%,而冰淇淋中10%的非脂肪成分是来自牛奶,牛奶的组成主要是蛋白质和乳糖。其他主要成分是大约10%的糖和5%的糖浆,它们最终将成为冰淇淋中的半固体介质,以产生良好的质地。少量乳化剂通常用于改善脂肪颗粒和最终质地。

制作冰激凌的第一步是混合所有这些原料并加热杀菌。在我们的日常生活中,也可以说是“烹调”这些原材料。然后在高压下使其均质化——奶油中的颗粒较大,高压均质的目的是“破碎”这些颗粒。经过这一步骤后,脂肪颗粒的尺寸从几微米减小到十分之几微米,脂肪和水之间的相应界面增加了约10倍。而蛋白质一般喜欢在脂肪和水的界面上停留,这就导致了蛋白质和脂肪的存在更加均匀,才可以产生细腻的质地。

均质原料本质上是一种非常粘稠的乳液。下一步是把它放在冰箱里冷却几个小时,这也给了各种成分“交流感情”的机会。比如呢,乳化剂比较喜欢位于脂肪和水之间的界面。也许蛋白质继承了它们的风格,放弃了部分界面,或者乳化剂“出其不意”将一些蛋白质赶出了界面。简言之,在冰箱中放置数小时的原材料已悄然发生变化,脂肪颗粒的表面也悄然被乳化剂占据。

下一步是做冰淇淋。在冰箱里,足够的原料被添加到冰淇淋中,一些口味被添加到冰淇淋机中。冰淇淋机制冷套件的核心温度一般很低,一般情况下通常在-23℃~34℃之间,原料的混合物质被慢慢地拌匀,原料被快速冻结,然后又被混合到中间。这样,原料不断搅拌到界面,然后搅拌离开,整个系统的温度逐渐降低,变得越来越硬。同时,大量的空气被蛋白质、乳化剂、脂肪网络和冰颗粒搅拌固定。这样呢,美味又好吃的冰淇淋就制作完成了。商业化生产的冰淇淋在分发前在低温下进一步硬化。

冰粒是好是坏

冰淇淋名字的第一个词是“冰”。当然,冰在其中起着重要作用。如前所述,冰粒可以稳定冰淇淋系统,但过大的冰粒会影响口味。研究人员制作了不同粒径的冰淇淋,并邀请了许多人品尝。他们发现,如果冰粒大到几十微米,很多人都能感觉到,每个人都认为冰淇淋不好吃。因此,控制冰淇淋颗粒的大小已成为冰淇淋生产中的一个重要问题。

从冰淇淋的组成成分来看,有效的增加固体的成分,不管是脂肪、糖和糖浆,蛋白、都可以减小冰淇淋颗粒的大小。更容易理解的是,更多的固体成分和更少的水不利于形成大的冰粒。然而,固体含量的增加将不可避免地增加成本,使人们更加肥胖。因此,以这种方式提高冰淇淋的质量对人们,尤其是制造商来说是没有吸引力的。

科学家们对在不改变原材料成分的情况下减小冰粒的大小感兴趣。经过很多的实验,科学家们发现冰粒的大小一般取决于生产过程中产生的“冰芯”的数量。如果有更多的冰芯,最后的冰粒会越来越小;相反,如果冰芯越少,最后的冰粒就会越少越大。冰核的数量主要取决于冰淇淋机中的温度和混合方式。对于特定的冰淇淋配方,将有一个最有可能产生冰核的特定温度。还有冰淇淋机搅拌器的设计外形和人工的操作方式也会影响冰芯的形成。比如,有效的增加冰淇淋搅拌器叶轮的叶片数和搅拌机的速度可以增加冰芯的数量,但是呢,如果叶片太多和搅拌速度过于高,则会增加摩擦所产生的热量,这样就不利于冷却了。在冰淇淋的发展历史中,很多时候,工人们也只能通过反复的实践来探索最的佳条件。只有近几十年来人们对冰淇淋的认识逐步加深,我们才能有针对性地设计实验,以一半的努力找到最好的工具和操作条件。

脂肪颗粒的锤炼

冰淇淋中脂肪颗粒的变化非常特殊。脂肪颗粒被称为水乳剂。对于大多数乳液产品,他们希望脂肪颗粒是稳定的。例如,如果牛奶很快分层,甚至油沉淀,它将被视为劣质产品。这其实就是牛奶液体不稳定的结果,但在制作加工冰淇淋时,其实很有必要人为地让牛奶乳液失去稳定性。

如前所述,我们希望脂肪颗粒变小,从而产生精细的纹理。随着脂肪颗粒变小,会产生大量新的表面。蛋白质和乳化剂将占据这些表面。大分子蛋白质具有高能量,有助于稳定脂肪颗粒;乳化剂是小分子、柔韧的,可以进入每一个角落,因此它们具有很强的降低表面张力和占领地盘的能力。然而,它们自身的能量相对较弱,因此它们产生的脂肪颗粒不稳定。

如果冰淇淋中的脂肪颗粒非常稳定,就很难形成上述网络结构。当这些脂肪颗粒进入冰淇淋机并被搅拌时,它们不可避免地相互碰撞。外力太大了。两个粒子相遇的部分严重变形,甚至界面消失,因此它们融合在一起。然而,随着温度的降低,脂肪同时凝固,两个碰撞的颗粒只部分融合。一次又一次的碰撞和部分融合产生了最后一个相互连接的糖葫芦结构。

结语

不难看出,冰淇淋独特的结构是通过均质、冷藏、冷冻后冷却和搅拌形成的。如果冰淇淋融化了,冰颗粒首先会变成水,部分融化的脂肪颗粒也会变成大颗粒。整个系统恢复到均化前的状态。只要把它放回冰箱,冰淇淋的结构就无法恢复。

虽然早期的冰淇淋是小作坊制作的,当时的冰淇淋制作根本没法跟现在的工业加工冰淇淋比,虽然呢,我们可以在自己家里制作或模仿冰淇淋的生产制作过程,但是,由于各种原因,我们基本无法做出商业用冰淇淋的口感和质地。

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