CN106889294B - 一种个性化纳米冰淇淋的制备方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种个性化纳米冰淇淋的制备方法和装置，以射流方式将液氮和冰淇淋原料注入安装在自转公转混合机中的物料容器中，通过自转公转混合机使放有液氮和冰淇淋原料材料的容器产生高速公转以及在公转轨道内自转。由此产生强力加速度的公转能，同时自转又使容器中的材料产生对流，从而实现短时间内的充分搅拌分散和脱泡，高效形成均匀分布的纳米冰晶。高速自转公转混合使冰淇淋原料中乳脂肪球更小、乳化更均匀，最终形成稳定的纳米冰晶‑乳脂肪球‑微气泡结构。物料容器利用容器适配器进行放置，可将普通的冰淇淋杯放置于机器内部直接加工，完全避免了容器清洗和浪费。本发明生产工艺简单稳定，制备过程中无需添加任何稳定剂和乳化剂，制备的冰淇淋口感细腻、奶香浓厚、更加天然。

Description

一种个性化纳米冰淇淋的制备方法和装置
技术领域
本发明涉及人类生活用品领域，尤其涉及食品加工技术，特别涉及加工纳米冰淇淋的方法和设备，具体是一种性化纳米冰淇淋的制备方法和装置。
背景技术
冰淇淋受到大众普遍喜欢，随着冰淇淋工业化生产规模不断扩大，市场存在多种形式和味道的冰淇淋产品。传统的冰淇淋生产以奶和奶制品为主要原料，加入蛋与蛋制品、甜味剂、香料、稳定剂、乳化剂和食用色素等混合均匀并通过冷却凝冻成型。从物理化学角度看，冰淇淋主要是一种冰晶、气泡和脂肪球的混合结构，这种结构的尺寸越小越均匀，冰淇淋的口感越细腻、奶香更浓厚、融化更缓慢。而传统冰淇淋制备过程中由于搅拌速度慢、冷冻过程缓慢、制备时间长，易形成大尺寸冰渣和乳化不均匀，制备过程需要添加稳定剂和乳化剂增加冰淇淋稳定性。
目前，市场出现一种新的现场冰淇淋制备方法，它是利用零下196度的液氮与各种原创风味的冰淇淋原料接触，瞬间冰冻原料的冰淇淋，由于其制作过程水形成冰晶速度很快，这样制备冰淇淋奶味更香、速度快，非常适合现场制作。而且液氮冰淇淋和普通的冰淇淋比起来，不需要添加稳定剂、乳化剂和其他的食品添加剂，更加天然。
如专利：CN105285308A“一种可移动式自动控制冰淇淋机”，CN204014624U“分子冰淇淋设备”，US7455868B2“APPARATUS AND METHOD FOR MAKING ICE CREAM PRODUCTS”，US2009/0053375A1“SYSTEM AND METHOD FOR MAKING BLENDED FROZEN PRODUCTS WITHLIQUID NITROGEN”均采用液氮冷却制备冰淇淋，但其工艺采用简单的机械搅拌机，开放操作。一是冷却效率低浪费液氮、二是搅拌不均匀，形成不均匀多相结构，冰淇淋口感下降，同时粘贴容器壁和搅拌桨叶，造成浪费和不宜清洗。另外开放操作液氮不宜长时间接触，在做冰淇淋时必须戴上护目镜、面罩和手套。
如专利US8679566B1“METHOD OF MAKING FROZEN CONFECTIONS”使用液氮喷射入小碗混合方式，虽然避免了搅拌，但是仍然存在上述缺点。另外如果使用液氮制备冰淇淋不可以均匀做到几个纳米的冰晶尺寸，制成的冰淇淋凝固的快，融化的也快，需要短时间内吃完。
发明内容
本发明的目的在于提供一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，所述的这种个性化纳米冰淇淋的制备方法要解决现有技术中的冰淇淋质量不稳定、清洗困难、易融化的技术问题。
本发明的这种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：以射流方式将液氮和冰淇淋原料分别或同时注入安装在一个自转公转混合机中的物料容器中，操作自转公转混合机使所述的物料容器产生高速公转并在公转轨道内自转，利用物料容器中的液氮和水产生纳米冰晶，并使所述的纳米冰晶与所述的冰淇淋原料中的乳脂肪球充分分散、乳化并脱泡，最终形成稳定的纳米冰晶-乳脂肪微球-微气泡结构，所述的水来自物料容器内空气中含水、或者冰淇淋原料中含水或者向物料容器内另行添加的水。
进一步的，所述液氮和冰淇淋原料按0.1-2:1比例定量注入物料容器中，液氮注入速度是1毫升—800毫升/每秒；冰淇淋原料注入速度是1毫升—500毫升/每秒。
进一步的，所述的物料容器自传和公转方向相反，公转速度在2转/每秒---50转/每秒之间，自转速度以公转速度按比例设置，公转速度和自转速度比例为1:0.1-1。
进一步的，所述液氮和冰淇淋原料自转公转混合时间设定为3—300秒。进一步的，所述纳米冰晶平均尺寸小于800纳米；所述乳脂肪球平均尺寸小于10微米；所述气泡平均尺寸小于25微米。
本发明还提供了一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，该装置包括一个安装在机架上的自转公转混合机，所述的自转公转混合机中安装有一个或两个自转轴，安装一个自转轴时需要以公转轴对称安装一个配重物体，实现高速旋转时的动平衡。安装两个自转轴时是以公转轴对称安装，所述的自转轴和自转容器相连，物料容器安转在自转容器中；还包括一个液氮罐，所述的液氮罐通过管路、阀门分别连接两个第一喷嘴；还包括一个冰淇淋原料罐，通过软管、供液泵分别连接两个第二喷嘴；还包括一个控制系统，所述的控制系统与自转公转混合机的控制端、阀门的控制端和液泵的控制端连接；还包括一个保护罩，安置在自转公转混合机上方。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述物料容器从下部安装到所述自转容器中。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述的物料容器采用容器加容器适配器的结构进行物料放置，可将普通的冰淇淋杯放置于机器内部进行直接加工，完全避免了容器清洗和浪费。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述的自转轴是中空的，液氮和冰淇淋原料通过它注入物料容器。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述液氮罐采用自增压式液氮罐，自增压液氮罐由优质不锈钢制造，容器配有升压系统，能自身产生压力连续排液，液氮靠压力注入物料容器。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述冰淇淋原料罐采用不锈钢或塑料或玻璃制造，冰淇淋原料通过所述供液泵注入物料容器。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述控制系统可编程逻辑控制器组成的控制电路和触摸屏，可以进行液氮和冰淇淋原料定量控制以及自转公转混合机转速控制。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述保护罩由不锈钢板制备，可以有效防止液氮溅射和自转公转混合机高速运转时杂物损伤。保护罩配有侧盖用于物料容器安装。
本发明以射流方式将液氮和冰淇淋原料分别或同时注入安装在自转公转混合机中的个物料容器中，通过自转公转混合机使放有液氮和冰淇淋原料材料的容器产生高速公转以及在公转轨道内自转。由此产生强力加速度的公转能，同时自转又使容器中的材料产生对流，从而实现短时间内的充分搅拌分散和脱泡，高效形成均匀分布的纳米冰晶。进一步，高速自转公转混合使冰淇淋原料中乳脂肪球更小、乳化更均匀，最终可以形成稳定的纳米冰晶-乳脂肪球-微气泡结构。另外，物料容器采用容器+容器适配器的结构进行物料放置，可将普通的冰淇淋杯放置于机器内部进行直接加工，完全避免了容器清洗和浪费。
本发明的工作原理是：是使放有物料的容器产生高速公转以及在公转轨道内自转，在高速的公转和自转之间物料会呈现分层对流，其中最上表面的运动最为剧烈，同时该对流运动在离心力作用下又产生物料内部循环，使得物料的每一个颗粒都可以均匀的重复该运动过程，从而实现短时间内物料得到有效充分混合。同时如果内部存在气泡就可以被这个循环带到最上层从而脱出。另外，采用容器+容器适配器的结构进行物料放置，故只需要定制合适的容器适配器，即可将最普通的物料容器放置于机器内部进行直接加工，完全避免了容器清洁困难的问题。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法和装置具有工艺和设备简单、产品生产稳定。利用高速自转和公转的混合方式，一是使液氮和冰淇淋原料快速均匀混合高效冷却，形成均匀分布的纳米冰晶，大量节省液氮消耗。二是使冰淇淋原料中脂肪球和气泡更小、乳化更均匀。三是可以形成稳定的纳米冰晶-脂肪球-气泡结构，冰淇淋融化缓慢、口感更好。制备过程中无需添加任何稳定剂和乳化剂。四是是直接采用冰淇淋杯制作，省去清洗和浪费。六是采用自动加料密封操作，防止液氮溅射造成冻伤。七是可以方便添加任何天然香精和植物油等进入冰淇淋，形成多种风味的个性化冰淇淋。另外，该方法和装置也可用于个性咖啡、鸡尾酒等制备。
附图说明
图1是本发明的个性化纳米冰淇淋的制备装置的示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：以射流方式将液氮和冰淇淋原料分别或同时注入安装在自转公转混合机中的物料容器中，通过自转公转混合机使放有液氮和冰淇淋原料的物料容器产生高速公转以及在公转轨道内自转，从而在短时间内的使液氮和水产生的纳米冰晶以及冰淇淋原料中的乳脂肪球充分分散、乳化并脱泡，最终形成稳定的纳米冰晶-乳脂肪微球-微气泡结构，使冰淇淋口感细腻、奶香浓厚。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述液氮和冰淇淋原料按0.3:1比例定量注入物料容器中，液氮注入速度：20毫升/每秒；冰淇淋原料注入速度：30毫升/每秒，先注入冰淇淋原料100克，然后注入液氮30克。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述的物料容器自传和公转方向相反，公转速度在：30转/每秒，自转速度以公转速度按比例设置，公转速度和自转速度比例：1:0.37。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述液氮和冰淇淋原料自转公转混合时间设定为40秒。
本发明还提供了上述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，包括一个安装在机架8上的自转公转混合机7，其中安装有两个以公转轴6对称的自转轴11，自转轴11和自转容器5相连，物料容器4安装在自转容器5中；还包括一个液氮罐1，通过不锈钢管路17、阀门14和两个喷嘴12分别连接；还包括一个冰淇淋原料罐2，通过塑料软管16、供液泵15和两个喷嘴13分别连接；还包括一个控制系统3，控制制备冰淇淋各种参数；还包括一个保护罩10，安置在自转公转混合机7上方。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述物料容器4从下部安装到所述自转容器5中。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述的物料容器4采用容器+容器适配器的结构进行物料放置，可将普通的冰淇淋杯放置于机器内部进行直接加工，完全避免了容器清洗和浪费。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述的自转轴11是中空的，液氮和冰淇淋原料通过它注入物料容器4。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述液氮罐1采用自增压式液氮罐，自增压液氮罐由不锈钢制造，容器配有升压系统，能自身产生压力连续排液，液氮靠压力注入物料容器4。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述冰淇淋原料罐2采用不锈钢或塑料或玻璃制造，冰淇淋原料通过所述供液泵15注入物料容器4。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述控制系统3由PLC系统和触摸屏组成，可以进行液氮和冰淇淋原料定量控制以及自转公转混合机7转速控制。
进一步的，所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备装置，其特征在于：所述保护罩10由不锈钢制备，可以有效防止液氮溅射和自转公转混合机7高速运转时杂物损伤。保护罩配有侧盖9用于物料容器4安装
本实施例的工作过程是：以射流方式先将冰淇淋原料注入物料容器，然后注入液氮，自动开启自转公转，使液氮和冰淇淋原料充分混合。精密控制混合运转参数条件，最终可以形成稳定的纳米冰晶-乳脂肪球-微气泡结构，制备出奶香浓厚、口感细腻的超级纳米冰淇淋。

Claims (8)

1.一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：以射流方式将液氮和冰淇淋原料分别或同时注入安装在一个自转公转混合机中的物料容器中，操作自转公转混合机使所述的物料容器产生高速公转并在公转轨道内自转，利用物料容器中的液氮和水产生纳米冰晶，并使所述的纳米冰晶与所述的冰淇淋原料中的乳脂肪球充分分散、乳化并脱泡，最终形成稳定的纳米冰晶-乳脂肪微球-微气泡结构，所述的水来自冰淇淋原料中含水，所述液氮和冰淇淋原料按0.1~2 : 1比例定量注入物料容器中，液氮注入速度是1毫升~800毫升/每秒；冰淇淋原料注入速度是 1毫升~500毫升/每秒，所述的物料容器自传和公转方向相反，公转速度在2转/每秒---50转/每秒之间，自转速度以公转速度按比例设置，公转速度和自转速度比例为1:0.1-1，所述液氮和冰淇淋原料自转公转混合时间设定为3~300秒，所述纳米冰晶平均尺寸小于800纳米；所述乳脂肪球平均尺寸小于10微米；所述气泡平均尺寸小于25微米；
实现上述的个性化纳米冰淇淋制备方法的装置包括一个安装在机架上的自转公转混合机，所述的自转公转混合机中安装有一个自转轴，并以公转轴对称安装一个配重物体，或者自转公转混合机中以公转轴对称安装有两个自转轴，所述的自转轴和自转容器相连，物料容器安转在自转容器中；还包括一个液氮罐，所述的液氮罐通过管路、阀门分别连接两个第一喷嘴；还包括一个冰淇淋原料罐，通过软管、供液泵分别连接两个第二喷嘴；还包括一个控制系统，所述的控制系统与自转公转混合机的控制端、阀门的控制端和液泵的控制端连接；还包括一个保护罩，安置在自转公转混合机上方。
2.如权利要求1所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述物料容器从下部安装到所述自转容器中。
3.如权利要求1所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述的物料容器通过一个容器适配器放置在自转容器中。
4.如权利要求1所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述的自转轴是中空的，第一喷嘴和第二喷嘴位于自转轴中空的部分的入口处。
5.如权利要求1所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述液氮罐采用自增压式液氮罐，自增压式液氮罐配有升压系统。
6.如权利要求1所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述冰淇淋原料罐采用不锈钢或塑料或玻璃制造，冰淇淋原料通过所述供液泵注入物料容器。
7.如权利要求1所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述控制系统包括由可编程逻辑控制器组成的控制电路和触摸屏。
8.如权利要求1所述的一种个性化纳米冰淇淋的制备方法，其特征在于：所述保护罩由不锈钢板构成，保护罩配有侧盖。
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