食品机械

据说巧克力牛奶几个世纪前诞生于牙买加，当地人用刚收获的可可豆屑与牛奶和肉桂一同炖煮，将其作为一种热饮饮用。后来，该饮料由一位爱尔兰植物学家引入英国，主要用于药用目的。

1502年哥伦布从美洲带回样品后，欧洲人就知道了可可的存在。我们可以非常肯定的是巧克力牛奶的先驱们也发现了一个事实：如果不受干扰，饮料颗粒会在杯子、碗或当时使用容器的底部逐渐“积累”形成沉淀。

沉淀很可能是500多年前巧克力牛奶面临的一大问题，而且它现在仍然是一个难题–只有如今这一问题已经达到了工业规模，并且存在于除巧克力以外的许多牛奶饮料和颗粒类型中。

饮用前摇一摇

消费者心目中的理想巧克力或混合型牛奶饮料可能千差万别。例如，一些消费者希望其更粘稠，而其他消费者更喜欢类似牛奶的普通粘度。对沉淀的态度也是一样的，绝大多数生产商认为它是一个问题，但一些消费者可能将其视作核心品牌属性，例如斯堪的纳维亚Cocio牌的传统玻璃瓶装的巧克力牛奶。

然而，同样是在斯堪的纳维亚以及全球的其他市场，沉淀问题都是不容忽视的。这一问题在纸盒包装的产品中尤为严重，因为消费者经常忘记在饮用前用力摇匀，从而导致饮用每一口的口感不一致。此外，标签上标明“饮用前摇一摇”或者“饮用前用力摇匀”可能会起到负面作用，因为这暗示了存在添加物质。这些标签已经被应用于越来越多的巧克力和浓缩饮料。

一切的牛奶

奶制品生产商已经迅速紧跟健康生活的潮流，开发出添加了维生素、铁、燕麦纤维、钙、共轭亚油酸（CLA）、镁等物质的新产品。然而，同样的问题再次出现：在牛奶中添加大多数物质会破坏产品稳定性，同时影响产品在货架上的吸引力（对瓶装产品）和消费体验（对瓶装和纸盒产品）。即使是不被广泛视为健康产品的咖啡牛奶也遭遇了相同的问题。保质期较长的产品还会出现一个相关问题，即被称为“乳状液分层”的现象。

应用专家可以利用巴氏杀菌、超高温灭菌或消毒产品进行系统试验，保质期研究将覆盖巧克力或混合型牛奶的整个保质期。

饮料被生产时沉淀就开始了。当然产品摆上货架后它才变得越发严重。最坏的情况是出现完全不同的两层。巧克力牛奶的底部是一层（适当的）黑巧克力色物质，而它上面是一层“苍白”的液体。

在评估这类饮料的沉淀问题时，感官评价往往侧重于：

•沉淀量

•沉淀物的细度

•摇动时与牛奶混合的难易度

虽然一些颗粒饮料生产商已经成功解决了沉淀问题，进而生产出稳定的悬浮液，但许多其他生产商却未能成功。对后者来说，他们需要采用最新技术来解决这一问题。

四大网络紧密合作

从本质上讲，任何含不可溶颗粒物的饮料都容易产生沉淀。如果要在产品的整个保质期内消除沉淀，生产商首先需要选择牛奶和颗粒的类型。

为了降低沉淀出现的可能性，鲜奶巧克力饮料的先进配方可以充分利用四个不同且相互作用的网络使可可颗粒形成稳定的悬浮状态，同时维持乳液的稳定性、奶油味及其他特性。

图1：网络如何在添加了卡拉胶的巧克力牛奶中形成

图2：MCC - CMC网络

图3：乳化剂图示

本文中我们将讨论四个网络的物理效应：

1.乳化剂可以增加脂肪球絮凝，从而形成一个立体网络

2.稳定剂可以形成基本的卡拉胶网络

3.微晶纤维素（MCC）可以影响氢键的生成，从而形成另一个网络

4.在含有可可粉的巧克力牛奶和其他混合型牛奶饮料中，粉末粘结蛋白中的单宁成分进一步增加了饮料悬浮液的稳定性

如果一个复杂的产品中存在上述四个网络，其结果将使混合型饮料中的可可颗粒或其他颗粒物在悬浮液中保持稳定，防止它们沉积到容器底部。它是一个“触变”网络，这意味着如果悬浮液受到切变（例如搅拌悬浮液）该网络会被破坏，但是干扰停止后它往往会恢复到切变前的状态。

当然，因为重力的缘故网络在自身重量作用下也会出现沉降，但这会被容器内璧的附着力抵消。同时，稳定的网络增强了饮料的口感。

网络1：卡拉胶

卡拉胶是从海藻中提取的，它是目前巧克力牛奶中最常用的稳定剂。在欧洲它被分为两个完全不同的类别：精制卡拉胶（E-407）和半精制卡拉胶（E-407a），两者都可用于巧克力牛奶。其中的一个子类是K型卡拉胶，其化学成分已被证明有利于巧克力牛奶，因为它能与牛奶蛋白发生反应并生成一个三维网络。

从本质上讲，卡拉胶与一群外翻的带负电荷的硫酸根形成一个螺旋。该螺旋与带正电荷的酪蛋白胶粒相互作用。如果将卡拉胶作为稳定剂用于生成网络，在填充之前巧克力牛奶必须冷却至25°C以下，或者如果采用了罐内或瓶内消毒，在恒定旋转期间温度必须低于25°C。产品的贮藏温度必须低于30°C，因为热量会破坏网络。图1展示了该网络在以卡拉胶为稳定剂的巧克力牛奶中的形成原理。

确定卡拉胶的添加量就像走钢丝。而且这根钢丝非常细：添加量太少会很快产生不良沉淀。另一方面，添加量稍微过头就可能形成凝胶体。

因此两个状态之间的范围很狭窄。解决办法是为稳定剂添加单双甘油酯。稳定剂增大了用量范围，而且由于脂肪球与乳清蛋白之间形成了网络，因此稳定剂可以减少形成稳定产品所需的卡拉胶用量。

在确定卡拉胶用量时需要考虑的另一个因素是牛奶成分可能会发生的变化，这与季节有关。但还有许多决定用量的因素。例如：

•牛奶的脂肪含量，因为脂肪越多需要的稳定剂越少

•可可含量，因为可可越多需要的稳定剂越少

•热处理的选择（消毒所需的稳定剂比UHT更少，而UHT所需的稳定剂比巴氏灭菌产品更少）

网络2：MCC/CMC复合物

一个令消费者惊讶的事实是精制木浆能帮助牛奶饮料的颗粒物维持稳定。其正式名称是微晶纤维素（MCC），通常MCC或者MCC/CMC复合物会与卡拉胶一起使用。

MCC来源于植物纤维，纤维素的结晶部分正是从中提取的。在扩散过程中MCC形成氢键，创造了第二个三维网络。除此之外，基于MCC的产品还能增强饮料的奶油味。

低于80°C时，MCC的功能特性基本不受波动影响，因此冷却和贮藏温度变得不太重要。在无法冷却到25°C以下时MCC产品是一个很好的选择–或者如果贮藏温度可能会超过30°C，例如在东南亚和中东通常就是这种情况。图2展示了由MCC/CMC形成的网络，颗粒在其中悬浮。

因为MCC不像卡拉胶那样会与牛奶蛋白发生反应，所以由过量导致分离的风险较低。也就是说过量会导致质量和粘稠度增加。

网络3：精心挑选乳化剂的结果

混合型牛奶饮料使用的乳化剂通常是由食用植物油脂或油与甘油反应生成的单双甘油酯。如图3所示，生成的分子由一个亲水性部分和一个亲脂性部分组成，一部分位于脂肪与蛋白质之间的界面，另一部分位于脂肪与水之间的界面。这些分子在产品的同质化和老化过程中形成。

单双甘油酯形成一个乳清蛋白复合物，使脂肪球膜更耐聚结，同时减少产品的脂肪分离。除此之外，这些乳化剂降低了膜的净电荷，形成一个能提高牛奶奶油味的立体网络，还能为消费者带来更好的感官享受。一个有违直觉的重要事实是乳化剂还能防止乳状液分层。

网络4：可可颗粒

对巧克力牛奶饮料而言，要形成稳定的悬浮液除了使用卡拉胶、MCC/CMC复合物和乳化剂以外，还需要辅以可可颗粒本身。标准配方中含有约百分之一至二的可可粉，这意味着并不缺少用于维持稳定分布的颗粒物。

牛奶一旦与可可粉混合，颗粒物便立即吸附住酪蛋白。这一独特网络的强度取决于可可粉的碱化程度。这是因为可可粉中含有多羟基苯酚，在碱化过程中聚合为单宁，这被称为蛋白结合特性。

通常巧克力牛奶的热稳定性比牛奶低。但是可可粉的pH值越接近牛奶的pH值，它对悬浮液稳定性的影响就越小。可可粉的颗粒物大小也很重要，因为网络根本无法承受太重的颗粒物。事实上，Palsgaard建议大于75微米颗粒的含量应低于0.5%。

当然，不含可可粉的混合型牛奶产品丧失了第四个网络的优点。例如，不含巧克力的钙强化牛奶也有钙颗粒悬浮问题，会出现不明显的沉淀，但其缺乏可可颗粒的网络效应。但这一悬浮物问题仍然需要引起重视。例如，如果产品出现沉淀，消费者可能无法获得饮料的强化功效，更糟糕的是喝最后一口的感觉是明显的固体石灰味。

例如，将粒径小的固体析出钙源与由卡拉胶、MCC/CMC复合物、结冷胶以及适合的乳化剂形成的网络相结合可以为这类牛奶饮料生成持久的悬浮液。结冷胶是一种由发酵产生的多糖，该发酵过程在溶液中形成凝胶结构，因此结冷胶可以维持钙颗粒的悬浮状态。结冷胶网络由饮料中的蛋白独立构成，它只对粘稠度有一点影响，所以非常适合用于普通的牛奶产品。

与可可奶制品一样，第五个网络可以带来显著差异，而这一切都建立在多年的经验之上。

网络5：全球性专业技术

合理运用上述四个网络并不是一件简单的事。事实上，在确定正确的成分和效果之前需要积累大量经验并进行漫长的配方研发与测试。因此，事实上还有第五个网络可以帮助产品获得最佳效果–Palsgaard独有的全球性知识网络。

我们长年为乳制品行业提供乳化剂和稳定剂，已经成功建立一个重要的知识库，它可以帮助我们的客户在短时间内获取正确的配方、设备和工艺参数。这是我们在世界各地的先进应用实验室进行无数试验后的结果。例如，在丹麦、墨西哥、新加坡和中国，我们的应用专家会花上几天时间来研发混合方式，这需要考虑诸如牛奶质量、配方、工艺条件和感官偏好等关键因素。实验室采用巴氏灭菌、UHT或消毒产品来进行系统性试验，研究巧克力或混合型牛奶的整个保质期。