软冰淇淋机的制冷与搅打协同原理
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基础构成与功能目标
软冰淇淋机主要由三个核心系统组成:制冷系统、搅打(搅拌与通气)系统和控制电路。其功能目标并非单纯地将混合浆料(奶浆)冷冻成固体,而是将其冷却至-6℃到-4℃的低温,同时持续搅打并混入空气,形成具有约30%-50%膨胀率的、口感柔软滑腻的半固态凝胶网络结构。 -
制冷循环与热交换
制冷系统是核心,通常采用压缩机制冷循环。其工作流程为:
a. 蒸发器:位于浆料储存和搅拌的冷冻缸外壁或内壁夹层中。低温低压的液态制冷剂在此蒸发,吸收冷冻缸及内部浆料的热量,使缸体温度骤降至约-30℃至-20℃。
b. 蒸发后的制冷剂气体被压缩机压缩成高温高压气体,流经冷凝器(通常为风冷翅片管)向环境空气散热,凝结回高压液体。
c. 高压液态制冷剂经过膨胀阀(毛细管) 节流,重新变为低温低压的液体,进入蒸发器,开始新一轮循环。 -
冷冻缸内的搅打与空气混入
冷冻缸内部有一根带刮刀的搅拌轴,由独立电机驱动,持续缓慢旋转(约50-100转/分钟)。其作用有三:
a. 刮削:刮刀紧贴冷冻缸内壁,不断刮下因冷接触而冻结成冰晶的薄层。
b. 搅拌:将刮削下的冰晶、冷浆料与中心较暖的浆料充分混合,实现均匀冷却,防止局部冻成硬块。
c. 混入空气:搅拌轴通常是中空的,或与一个通气泵(空气泵) 相连。在浆料被搅打的同时,定量、洁净的空气被持续泵入,以微小气泡的形式分散在浆料中。这是形成软冰淇淋蓬松口感(膨胀率/Overrun)的关键。 -
相变与凝胶结构的形成
在持续冷却和搅打下,浆料中的水分(约占60%)部分冻结成微小的冰晶。浆料中的脂肪球、蛋白质和稳定剂(如瓜尔胶、刺槐豆胶)协同作用:脂肪球部分固化并提供细腻质地;蛋白质和稳定剂则与水分子结合,形成具有保水性和粘弹性的凝胶网络。这个网络包裹住微小的冰晶和均匀分散的空气泡,共同构成了软冰淇淋稳定的半固体三维结构。 -
温度-黏度协同控制与出品
控制系统通过温度传感器监测冷冻缸内混合物的温度(即出料温度)。当温度降至设定值(如-6℃),混合物的粘度达到理想状态——足够“硬”以维持形状,又足够“软”能被螺旋挤出。此时,操作者按下出料手柄,内部的螺旋推进器(或通过搅拌轴的螺旋结构)将凝胶状的软冰淇淋从冷冻缸前端挤出。机器在出料的同时,持续进行制冷和低速搅拌,以维持缸内剩余浆料的温度与结构稳定,确保前后出品的品质一致。