工业化充气冷冻慕斯体及其生产工艺的制作方法

本发明涉及一种冷冻食品加工
技术领域：
，尤其涉及一种工业化充气冷冻慕斯体及其生产工艺，属于冷冻食品的工业化生产
技术领域：
。
背景技术：
：充气冷冻慕斯因其冷冻特性而具有保质期长、废品率低的特点，并适宜生产规划、物流配送、拓展新客户，因此得到市场的广泛欢迎。目前现有技术中已公开的常用制作充气冷冻慕斯体有两种不同的方式：第一种如已有蛋糕生产商按冷藏慕斯制作工序完成慕斯制备后将其先经过急速冷冻，再转入恒温冷冻进行贮存、运输和售卖，并在食用前将慕斯进行解冻的模式进行操作。使用该传统方式进行充气冷冻慕斯体的制作是以冷加工为主，生产过程中原料无杀菌环节，易出现微生物超标等安全问题，因而对原料品质要求高；此外产品温度从10～15℃冷却至-18℃左右，产品内部的水分生成冰晶，冰晶在0～-6℃的温度区域是最大冰晶生成区，水分在冷冻过程首先形成冰晶核继而成长为冰晶和大冰晶，巨大的温差导致慕斯蛋糕的组织结构被破坏、产品品质降低，因此解冻后的产品往往感官质构不佳。还有另一种常用的制作充气冷冻慕斯体的方法，该方法为通过借助冰淇淋的部分生产工艺和设备，将慕斯体原料在配料罐内均匀混合后经剪切乳化泵进入均质机进行均质，然后将经均质的慕斯料液进行灭菌，灭菌结束后冷却降至室温制得慕斯浆料，最后将慕斯浆料泵入凝冻机内凝冻后充气制得冷冻慕斯体。而该种生产方法偏侧重于工业化制备冷冻慕斯体的最佳配方，但对于获取慕斯最佳感官品质时的工艺参数未做深入研究。因此，需要更好地控制加工参数来获取具有最佳感官品质的充气冷冻慕斯体。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供了一种工业化充气冷冻慕斯体及其生产工艺，该工业化生产工艺优化了充气冷冻慕斯体的工业化制备参数，在上述工艺参数下制得的充气冷冻慕斯体在保证延长储存时间、方便长途运输、稳定产品品质、节约人力资源的基础上有最佳的感官品质。本发明的技术方案是：本发明提供了一种工业化充气冷冻慕斯体的生产工艺，该生产工艺包括下述步骤：(1)称取配方量的水、无盐奶油、白砂糖、糖浆、乳粉、变性淀粉、食用胶体、乳化剂和口味原料作为慕斯体原料，将上述慕斯体原料在配料罐内进行均匀混合后，经剪切乳化泵进入均质机内并在15～20MPa的均质压力和65～80℃的均质温度下进行均质，然后将经均质的慕斯体原料通过板式换热器在85～95℃的灭菌温度下进行15～18s灭菌，灭菌结束后冷却降温至31～38℃的熟成温度，并在该熟成温度下熟成78～85min，得到慕斯体浆料；(2)将上述慕斯体浆料再次降温至凝冻料液温度为26～27℃后泵入凝冻机内并在-25～-20℃的凝冻蒸发温度下制得具有80～100％膨胀率的充气冷冻慕斯。其进一步的技术方案是：所述步骤(1)中口味原料可不添加或包括巧克力、可可粉和新鲜果汁中的至少一种。所述步骤(1)和步骤(2)之间还包括将慕斯体浆料与新鲜果汁充分混合均匀的步骤。本发明还提供了一种上述工业化充气冷冻慕斯体生产工艺参数的优化方法，该优化方法包括下述步骤：(1)通过单因素实验对工业化充气冷冻慕斯体的生产工艺参数进行优化，得到初步优化的生产工艺参数的相关因素；(2)采用Plackett-Burman法设计实验步骤并进行数据分析，对工业化充气冷冻慕斯体生产工艺参数的相关因素进行优化，确定影响慕斯体成品感官品质最大的极显著因素；(3)根据Plackett-Burman实验结果选出的极显著因素设计最陡爬坡实验，确定上述各项极显著因素的水平中心值；(4)根据最陡爬坡实验的结果设计Box-BenhnkenDesign实验进行工艺参数因素与水平的设计，并采用DesignExpert软件进行多元回归分析和双因子效应分析，最终确定影响工业化充气冷冻慕斯体成品感官品质的极显著因素的最佳工艺参数值。本发明运用响应面法优化冷冻慕斯的工业化制备参数，其具体优化方法包括如上所述的Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验(Steepestascentdesign)和Box-BenhnkenDesign实验设计。Plackett-Burman实验是一种近饱和的2水平实验设计方法。它基于非完全平衡块原理，能用少实验次数估计出因素的主效应，以从众多的考察因素中快速有效地筛选出为重要的几个因素供进一步研究，每个因素的两水平分别取低水平与高水平，高水平取低水平的1.25倍。本发明应用Plackett-Burman设计法对影响冷冻慕斯感官品质的工艺参数进行筛选，所选取的相关因素为：杀菌温度、杀菌时间、均质压力、均质温度、熟成温度、熟成时间、凝冻料液温度、凝冻蒸发温度。最陡爬坡实验(Steepestascentdesign)。响应面拟合方程只在考察的紧接领域才能充分近似真实情形，在其他区域拟合方程与近似的函数方程毫无相似之处，几乎无意义。所以，要先逼近佳值区域后才能建立有效的响应面拟合方程。最陡爬坡试验法根据各显著因素效应值的大小来确定最陡上升路径，而其他因素的取值则根据各因素效应的正负和大小，正效应的因素均取1水平，负效应的因素均取-1水平。最陡爬坡试验的目的是要找到显著因素的中心值。本发明通过最陡爬坡实验逼近关键因素的最大相应区域。Box-BenhnkenDesign(BBD)实验设计。BBD法是利用合理的实验设计并通过实验得到一定数据，采用多元二次方程来拟合因素和响应值之间的函数关系，以对回归方程的分析来寻求优工艺，解决多变量问题的一种统计学方法。与通常采用的单因子和正交实验无法找到整个区域上各个因素的佳组合及响应值的优值比较，BBD实验次数少、周期短，求得的回归方程精确度高，又能研究几个因素间交互作用，是降低开发成本、优化加工条件、提高产品质量、解决生产过程中实际问题的一种有效办法，目前已广泛地应用于农业、生物、食品、化学、制造等领域。本发明通过Box-BenhnkenDesign实验设计法对工艺参数进行优化，得出最佳工艺条件。本发明还公开了经上述工业化充气冷冻慕斯体生产工艺参数的优化方法优化所得的工业化充气冷冻慕斯体的最佳生产工艺参数，该最佳生产工艺参数为：杀菌温度85℃～95℃、杀菌时间15s～18s、均质压力15MPa～20MPa、均质温度65℃～80℃、熟成温度31℃～38℃、熟成时间78min～85min、凝冻料液温度26℃～27℃，凝冻蒸发温度-20℃～-25℃本发明还公开了一种上述工业化充气冷冻慕斯体的生产工艺制备所得的充气冷冻慕斯体，该充气冷冻慕斯体的膨胀率为80～95％。本发明的有益技术效果是：本发明采用响应面分析法对工业化充气冷冻慕斯体的生产工艺参数进行了优化，得到最佳生产工艺参数为，杀菌温度85℃～95℃、杀菌时间15s～18s、均质压力15MPa～20MPa、均质温度65℃～80℃、熟成温度31℃～38℃、熟成时间78min～85min、凝冻料液温度26℃～27℃，凝冻蒸发温度-20℃～-25℃，按照上述生产工艺，本发明采用管路式生产工艺制备所得的冷冻慕斯体产品具有最佳的感官品质。附图说明图1是冷冻奶油慕斯体双因子效应分析图；图2是冷冻巧克力慕斯体双因子效应分析图；图3是冷冻树莓慕斯体双因子效应分析图。具体实施方式为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。充气冷冻慕斯体一般是通过在连续式凝冻机中将基础浆料与特定体积的空气混合产生充气半冻结浆状慕斯来制造。其通常以“膨胀率”定义充气程度，用于食品的术语“膨胀率”是指给定质量的食品由于充气而发生的密度变化，因此可以通过下列公式计算膨胀百分比。膨胀率(％)＝(1L混合配料的重量-1L成品慕斯的重量)/1L成品慕斯放入重量×100％膨胀百分率为无空气到无穷大。理论上包含所有空气的产品((1-0)/0)×100％)＝无穷大。冷冻慕斯接受的膨胀率极限为100％，其相当于一半空气的冷冻组合物。如果膨胀率为100％，在这种情况下最终冷冻慕斯为起始基础混合物体积的两倍。充气程度会影响最终冷冻慕斯的某些物理性质。例如，如果以不包括充气步骤的方式制造冷冻充气慕斯，则所得产品是稠密的固体组合物。相反，如果冷冻慕斯具有100％或更大的膨胀率，则最终产品将具有蓬松和干燥的外观，将主要是空气，味道较轻并极快融化。通常，充气冷冻慕斯一般具有20％至100％的膨胀率，“优质”的充气冷冻慕斯具有大于50％小于100％的膨胀率，在此范围内，理论上可以等同理解为膨胀率越高，感官品质越佳。常见的慕斯体分类为：奶油类慕斯体、巧克力类慕斯体、浆果类慕斯体等，本发明以典型类别奶油慕斯体、黑巧克力慕斯体、树莓慕斯体3种慕斯体为代表进行说明。下述具体实施例中所述的各类慕斯体所用的配方如表1所示。表1冷冻慕斯配方(单位：重量份)具体实施例1：冷冻奶油慕斯称取配方量的水、无盐奶油、白砂糖、糖浆、乳粉、变性淀粉、食用胶体和乳化剂作为慕斯体原料，将上述慕斯体原料在45～55℃下的配料罐内进行均匀混合配料后，经剪切乳化泵进入均质机内并在10～20MPa的条件下进行一次均质，然后将经均质的慕斯体原料通过板式换热器在85～95℃下进行15～18s灭菌，灭菌结束后冷却降温至36～45℃，然后在此温度下熟成60～75min得到奶油慕斯浆料，将奶油慕斯浆料再次降温至22～28℃后泵入凝冻机内制得冷冻奶油慕斯。实验步骤：1、Plackett-Burman(PB)实验影响冷冻慕斯感官品质(以膨胀率Y作为参考值)的因素：杀菌温度(A)、杀菌时间(B)、均质压力(C)、均质温度(D)、熟成温度(F)、熟成时间(G)、凝冻料液温度(J)、凝冻蒸发温度(K)。E、H、L为空白项。表2Plackett-Burman实验设计与响应值表3Plackett-Burman试验主效应分析来源高水平(1)低水平(-1)效应PA—杀菌温度95℃85℃-1.290.0574B—杀菌时间18S15S+0.540.2966C—均质压力20MPa15MPa-1.290.0574D—均质温度80℃65℃+1.210.0672F—熟成温度45℃36℃-6.290.0007G—熟成时间75min60min+8.540.0003J—凝冻料液温度28℃22℃-2.630.0088K—凝冻蒸发温度-20℃-25℃-1.250.0796由表3可以得出，熟成温度、熟成时间和凝冻料液温度这三项的P＜0.05，是极显著因素，即这3个因素对慕斯的感官品品质影响最大。其中熟成时间对提高慕斯膨化率有显著正效应，熟成温度和凝冻料液温度则具有显著负效应。2、最陡爬坡实验(Steepestascentdesign)对极显著因素：熟成温度、熟成时间、凝冻料液温度进行最陡爬坡实验。从表可知，熟成温度、凝冻料液温度有显著负效应，应减少，熟成时间有显著正效应，应增加。据这两个因素效应大小的比例设定它们的变化方向及步长,试验设计及结果见表4。表4最陡爬坡实验设计与响应值序号熟成温度/℃熟成时间/min凝冻料液温度/℃Y(％)136752871234802777332852684430902575从表4中得出，根据膨化率，显著因素熟成温度、熟成时间和凝冻料液温度的中心值分别为32℃、85min和26℃，所以选择这三个水平作为中心组合试验的0水平。3、Box-BenhnkenDesign实验由最陡爬坡实验结果设计Box-BenhnkenDesign实验的因素与水平，设计结果见表5。表5Box-BenhnkenDesign实验的因素与水平根据Box-BenhnkenDesign实验设计原理，进行3因素3水平的响应面分析实验，17个实验点给出的实验结果如表6所示。17个实验点可以分为2类：其一是析因点，自变量取值在A、B、C所构成的三维顶点，共有12个析因点；其二是零点，为区域的中心点，零点实验重复5次，用以估计实验误差，结果见表6。表6.Box-BenhnkenDesign实验设计与响应值4、Box-BenhnkenDesign实验数据分析根据表6的实验结果，用DesignExpert软件进行多元回归分析，具体结果见表7。表7Box-BenhnkenDesign实验效应分析由表7可知，所选模型的不同处理间差异极显著(P＜0.0001)，说明用回归方程描述各因子与响应值之间的关系时，其应变量与全体自变量之间的线性关系显著，即该实验方法可靠。双因子效应分析图见图1。由图1立体分析图所示，两因素之间的影响基本呈抛物线型关系，且均有一个极大值点，变化趋势都是先增大后减小。等高线呈椭圆或马鞍型表明作用显著，反应的结果与表7一致。此回归模型得出Box-BenhnkenDesign实验的最优结果为：熟成温度30.65℃，熟成时间84.90min凝冻料液温度25.81℃。取整后，最佳工艺参数为熟成温度31℃，熟成时间85min，凝冻料液温度26℃时冷冻慕斯体具有最佳的感官品质。具体实施例二：冷冻巧克力慕斯称取配方量的水、无盐奶油、白砂糖、黑巧克力、糖浆、乳粉、变性淀粉、食用胶体和乳化剂作为慕斯原料，将上述慕斯原料在45～55℃下的配料罐内进行均匀混合配料后，经剪切乳化泵进入均质机内并在10～20MPa的条件下进行一次均质，然后将经均质的慕斯体原料通过板式换热器在85～95℃下进行15～18s灭菌，灭菌结束后冷却降温至36～45℃，然后在此温度下熟成60～75min得到巧克力慕斯浆料，将巧克力慕斯浆料再次降温至28～35℃得到巧克力慕斯浆料，将巧克力慕斯浆料泵入凝冻机后制得冷冻巧克力慕斯。实验步骤1、Plackett-Burman实验表8.Plackett-Burman试验设计与响应值表9Plackett-Burman试验主效应分析来源高水平(1)低水平(-1)效应PA—杀菌温度95℃85℃-1.580.0509B—杀菌时间18S15S+0.580.2933C—均质压力20MPa15MPa-1.420.0539D—均质温度80℃65℃+1.250.0723F—熟成温度45℃36℃-6.420.0008G—熟成时间75min60min+8.250.0004J—凝冻料液温度35℃28℃-2.750.0093K—凝冻蒸发温度-20℃-25℃-0.920.1397由表9可以得出，熟成温度、熟成时间和凝冻料液温度这三项的P＜0.05，是极显著因素，即这3个因素对慕斯的感官品品质影响最大。其中熟成时间对提高慕斯膨化率有显著正效应，熟成温度和凝冻料液温度则具有显著负效应。这一结论与冷冻奶油慕斯Plackett-Burman试验结论一致。2、爬坡实验表10最陡爬坡实验设计与响应值序号熟成温度/℃熟成时间/min凝冻料液温度/℃Y(％)136752861234782776332812667430842555从表10中得出，显著因素熟成温度、熟成时间和凝冻料液温度的中心值分别为32℃、85min和26℃，所以选择这三个水平作为中心组合试验的0水平。3、Box-BenhnkenDesign试验由最陡爬坡实验结果设计Box-BenhnkenDesign实验的因素与水平，设计结果见表11。表11Box-BenhnkenDesign实验的因素与水平根据Box-BenhnkenDesign实验设计原理，进行3因素3水平的响应面分析实验，结果见表12。表12Box-BenhnkenDesign实验设计与响应值4、Box-BenhnkenDesign实验数据分析根据表12的实验结果，用DesignExpert软件进行多元回归分析，具体结果见表13。表13Box-BenhnkenDesign实验效应分析由表13可知，所选模型的不同处理间差异极显著(P＜0.0001)，说明用回归方程描述各因子与响应值之间的关系时，其应变量与全体自变量之间的线性关系显著，即该实验方法可靠。双因子效应分析图见图2。由图2立体分析图所示，两因素之间的影响基本呈抛物线型关系，且均有一个极大值点，变化趋势都是先增大后减小。等高线呈椭圆或马鞍型表明作用显著，反应的结果与表13一致。这一结果，与冷冻奶油慕斯的测试结果一致。此回归模型得出Box-BenhnkenDesign实验的最优结果为：熟成温度32℃、熟成时间78.47min、凝冻料液温度26.74℃。取整后，最佳工艺参数为熟成温度32℃，熟成时间78min，凝冻料液温度27℃时冷冻慕斯体具有最佳的感官品质。具体实施例三：冷冻树莓慕斯称取配方量的水、无盐奶油、白砂糖、糖浆、乳粉、变性淀粉、食用胶体、食用缓冲盐作为慕斯原料，将上述慕斯原料在45～55℃下的配料罐内进行均匀混合配料后，经剪切乳化泵进入均质机内并在10～20MPa的条件下进行一次均质，然后将经均质的慕斯原料通过板式换热器在85～95℃下进行15～18s灭菌，灭菌结束后冷却降温至36～45℃，然后在此温度下熟成60～75min得到慕斯浆料，将上述慕斯浆料与配方量的新鲜树莓果汁混合均匀，得到树莓慕斯浆料，将树莓慕斯浆料再次降温至22～28℃后泵入凝冻机内制得冷冻树莓慕斯。实验结果1、Plackett-Burman试验表14Plackett-Burman试验设计与响应值实验号ABCDEFGHJKLY(％)1111-1-1-11-111-1652-1111-1-1-11-11160311-1111-1-1-11-14441-1111-1-1-11-1147511-1-1-11-111-113761-1111111-1-1-1557-1-11-1-11-1111-1368-111-1-111-1-1-11559-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-157101-1-1-1-1-111-1117311-1-1-11111-11116012-11-111-1111-1-170表15Plackett-Burman试验主效应分析来源高水平(1)低水平(-1)效应PA—杀菌温度95℃85℃-1.580.0500B—杀菌时间18S15S+0.420.4639C—均质压力20MPa15MPa-2.080.0548D—均质温度80℃65℃+0.750.2289F—熟成温度45℃36℃-7.250.0007G—熟成时间75min60min+8.750.0004J—凝冻料液温度28℃22℃-2.750.0117K—凝冻蒸发温度-20℃-25℃+1.250.0868由表可以得出，熟成温度、熟成时间和凝冻料液温度这三项的P＜0.05，是极显著因素，即这3个因素对慕斯的感官品品质影响最大。其中熟成时间对提高慕斯膨化率有显著正效应，熟成温度和凝冻料液温度则具有显著负效应。这一结论与奶油慕斯、巧克力慕斯Plackett-Burman试验结论一致。2、爬坡实验表16最陡爬坡实验设计与响应值序号熟成温度/℃熟成时间/min凝冻料液温度/℃Y(％)145753062243772971341792875439812782从表中得出，显著因素熟成温度、熟成时间和凝冻料液温度的中心值分别为39℃、81min和27℃，所以选择这三个水平作为中心组合试验的0水平。3、Box-BenhnkenDesign试验由最陡爬坡实验结果设计Box-BenhnkenDesign实验的因素与水平，设计结果见表17。表17Box-BenhnkenDesign实验的因素与水平根据Box-BenhnkenDesign实验设计原理，进行3因素3水平的响应面分析实验，结果见表18。表18Box-BenhnkenDesign实验设计与响应值根据表18的实验结果，用DesignExpert软件进行多元回归分析，具体结果见表19。表19Box-BenhnkenDesign实验效应分析由表19可知，所选模型的不同处理间差异极显著(P＜0.0001)，说明用回归方程描述各因子与响应值之间的关系时，其应变量与全体自变量之间的线性关系显著，即该实验方法可靠。双因子效应分析图见图3。由图3立体分析图所示，两因素之间的影响基本呈抛物线型关系，且均有一个极大值点，变化趋势都是先增大后减小。等高线呈圆形说明两因素交互作用不显著，呈椭圆或者马鞍形则表明作用显著，反应的结果表19一致。这一结果，与冷冻奶油慕斯、冷冻巧克力慕斯的测试结果一致。此回归模型得出Box-BenhnkenDesign实验的最优结果为：熟成温度37.93℃、熟成时间81min、凝冻料液温度26.90℃。取整后，最佳工艺参数为熟成温度38℃，熟成时间81min，凝冻料液温度27℃时冷冻慕斯体具有最佳的感官品质。从实施例1、2、3结果不难看出，不管何种类型的冷冻慕斯，影响慕斯最终品质的关键工艺因素均为：熟成温度、熟成时间、凝冻料液温度。本发明利用响应面法优化了充气冷冻慕斯的工业化制备参数，由该方法获取的工艺参数下制得的充气冷冻慕斯具有最佳的感官品质。本发明提供了不改变原有机械设备和管路等具有提高充气冷冻慕斯膨胀百分率的系统方法和关键工艺点及其参数范围值。本发明显示，不论何种口味类型的充气冷冻慕斯，对其最终感官品质影响最显著的工艺环节均为：熟成温度、熟成时间、凝冻料液温度这三个工艺环节，对这三个工艺环节的参数进行严格把控，可显著提高充气冷冻慕斯的感官品质，其余工艺环节虽然对充气冷冻慕斯的感官品质有影响，但不是显著因素。充气冷冻慕斯的最佳工艺参数为：杀菌温度85℃～95℃、杀菌时间15s～18s、均质压力15MPa～20MPa、均质温度65℃～80℃、熟成温度31℃～38℃、熟成时间78min～85min、凝冻料液温度26℃～27℃、凝冻蒸发温度-20℃～-25℃。本发明不限于本文所述的具体实施方案，因此本发明当然可变。还要理解的是，本发明所用的术语仅用于描述具体实施方案而无意构成限制。除非另行指明，本发明所用的所有技术术语具有与本发明所属领域的技术人员的一般理解相同的含义。当提供数值范围时，要理解的是，除非文中清楚地另行规定，在该范围的上限和下限以及所述范围中的任何其它描述值或中间值之间的以下限单位的为间隔的各中间值包含在本发明中。这些较小范围的上限和下限值可独立地包括在这些较小范围内并也包含在本发明内，所述范围中的任何明确排除的极限值仍适用。当所述范围包括极限值之一或两者时，不包括这些所含极限值中的任一或两者的范围也包括在本发明中。进一步指出，权利要求可能起草成排除任何任选要素。因此，这一声明旨在充当与权利要求要素的叙述一起使用如“单独”、“仅”之类的排他术语或使用“否定”限制的先行基础。本领域技术人员在阅读本公开时显而易见的是，本文描述和例举的各独立实施方案具有分立的组分和要素，它们容易在不背离本发明的范围或精神的情况下与任何其它几个实施方案的要素分离或合并。任何列举的方法可以以所列举的事件次序或以逻辑上可能的任何其它次序进行。尽管已参照其具体实施方案描述本发明，但本领域技术人员应理解，可以在不背离本发明的真实精神和范围的情况下做出各种变动和代用等同物。此外，可以做出许多修改以在本发明的目的、精神和范围内适应特定情况、材料、有关组合物、工艺参数、工艺步骤，所有这样的修改意在包含在所附权利要求的范围内。当前第1页1 2 3