據(jù)說巧克力牛奶幾個(gè)世紀(jì)前誕生于牙買加，當(dāng)?shù)厝擞脛偸斋@的可可豆屑與牛奶和肉桂一同燉煮，將其作為一種熱飲飲用。后來，該飲料由一位愛爾蘭植物學(xué)家引入英國(guó)，主要用于藥用目的。
1502年哥倫布從美洲帶回樣品后，歐洲人就知道了可可的存在。我們可以非常肯定的是巧克力牛奶的先驅(qū)們也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)事實(shí)：如果不受干擾，飲料顆粒會(huì)在杯子、碗或當(dāng)時(shí)使用容器的底部逐漸“積累”形成沉淀。
沉淀很可能是500多年前巧克力牛奶面臨的一大問題，而且它現(xiàn)在仍然是一個(gè)難題–只有如今這一問題已經(jīng)達(dá)到了工業(yè)規(guī)模，并且存在于除巧克力以外的許多牛奶飲料和顆粒類型中。
飲用前搖一搖
消費(fèi)者心目中的理想巧克力或混合型牛奶飲料可能千差萬別。例如，一些消費(fèi)者希望其更粘稠，而其他消費(fèi)者更喜歡類似牛奶的普通粘度。對(duì)沉淀的態(tài)度也是一樣的，絕大多數(shù)生產(chǎn)商認(rèn)為它是一個(gè)問題，但一些消費(fèi)者可能將其視作核心品牌屬性，例如斯堪的納維亞Cocio牌的傳統(tǒng)玻璃瓶裝的巧克力牛奶。
然而，同樣是在斯堪的納維亞以及全球的其他市場(chǎng)，沉淀問題都是不容忽視的。這一問題在紙盒包裝的產(chǎn)品中尤為嚴(yán)重，因?yàn)橄M(fèi)者經(jīng)常忘記在飲用前用力搖勻，從而導(dǎo)致飲用每一口的口感不一致。此外，標(biāo)簽上標(biāo)明“飲用前搖一搖”或者“飲用前用力搖勻”可能會(huì)起到負(fù)面作用，因?yàn)檫@暗示了存在添加物質(zhì)。這些標(biāo)簽已經(jīng)被應(yīng)用于越來越多的巧克力和濃縮飲料。
一切的牛奶
奶制品生產(chǎn)商已經(jīng)迅速緊跟健康生活的潮流，開發(fā)出添加了維生素、鐵、燕麥纖維、鈣、共軛亞油酸（CLA）、鎂等物質(zhì)的新產(chǎn)品。然而，同樣的問題再次出現(xiàn)：在牛奶中添加大多數(shù)物質(zhì)會(huì)破壞產(chǎn)品穩(wěn)定性，同時(shí)影響產(chǎn)品在貨架上的吸引力（對(duì)瓶裝產(chǎn)品）和消費(fèi)體驗(yàn)（對(duì)瓶裝和紙盒產(chǎn)品）。即使是不被廣泛視為健康產(chǎn)品的咖啡牛奶也遭遇了相同的問題。保質(zhì)期較長(zhǎng)的產(chǎn)品還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)相關(guān)問題，即被稱為“乳狀液分層”的現(xiàn)象。
應(yīng)用專家可以利用巴氏殺菌、超高溫滅菌或消毒產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)，保質(zhì)期研究將覆蓋巧克力或混合型牛奶的整個(gè)保質(zhì)期。
飲料被生產(chǎn)時(shí)沉淀就開始了。當(dāng)然產(chǎn)品擺上貨架后它才變得越發(fā)嚴(yán)重。最壞的情況是出現(xiàn)完全不同的兩層。巧克力牛奶的底部是一層（適當(dāng)?shù)模┖谇煽肆ι镔|(zhì)，而它上面是一層“蒼白”的液體。
在評(píng)估這類飲料的沉淀問題時(shí)，感官評(píng)價(jià)往往側(cè)重于：
?沉淀量
?沉淀物的細(xì)度
?搖動(dòng)時(shí)與牛奶混合的難易度
雖然一些顆粒飲料生產(chǎn)商已經(jīng)成功解決了沉淀問題，進(jìn)而生產(chǎn)出穩(wěn)定的懸浮液，但許多其他生產(chǎn)商卻未能成功。對(duì)后者來說，他們需要采用最新技術(shù)來解決這一問題。
四大網(wǎng)絡(luò)緊密合作
從本質(zhì)上講，任何含不可溶顆粒物的飲料都容易產(chǎn)生沉淀。如果要在產(chǎn)品的整個(gè)保質(zhì)期內(nèi)消除沉淀，生產(chǎn)商首先需要選擇牛奶和顆粒的類型。
為了降低沉淀出現(xiàn)的可能性，鮮奶巧克力飲料的先進(jìn)配方可以充分利用四個(gè)不同且相互作用的網(wǎng)絡(luò)使可可顆粒形成穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，同時(shí)維持乳液的穩(wěn)定性、奶油味及其他特性。
圖1：網(wǎng)絡(luò)如何在添加了卡拉膠的巧克力牛奶中形成
Carrageenan | 卡拉膠 |
Casein micelle | 酪蛋白膠粒 |
Fat | 脂肪 |
Cocoa particles | 可可顆粒 |
Mixing | 混合 |
Heating and homogenization | 加熱和同質(zhì)化 |
Cooling | 冷卻 |
Protein adheres to cocoa particles | 附著于可可顆粒的蛋白質(zhì) |
Agglomeration of protein-covered particles | 覆蓋蛋白質(zhì)的顆粒形成聚集 |
Network formation | 網(wǎng)絡(luò)的形成 |
圖2：MCC - CMC網(wǎng)絡(luò)
CMC | 微晶纖維素 |
MCC | 羧甲基纖維素 |
Dispersion | 擴(kuò)散 |
圖3：乳化劑圖示
Addition of emulsifier (E) to the liquid/liquid interface | 將乳化劑（E）添加到液/液界面 |
Reduces interfacial tension | 降低界面張力 |
Stabilizes emulsion | 使乳液穩(wěn)定 |
本文中我們將討論四個(gè)網(wǎng)絡(luò)的物理效應(yīng)：
1.乳化劑可以增加脂肪球絮凝，從而形成一個(gè)立體網(wǎng)絡(luò)
2.穩(wěn)定劑可以形成基本的卡拉膠網(wǎng)絡(luò)
3.微晶纖維素（MCC）可以影響氫鍵的生成，從而形成另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)
4.在含有可可粉的巧克力牛奶和其他混合型牛奶飲料中，粉末粘結(jié)蛋白中的單寧成分進(jìn)一步增加了飲料懸浮液的穩(wěn)定性
如果一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品中存在上述四個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)果將使混合型飲料中的可可顆粒或其他顆粒物在懸浮液中保持穩(wěn)定，防止它們沉積到容器底部。它是一個(gè)“觸變”網(wǎng)絡(luò)，這意味著如果懸浮液受到切變（例如攪拌懸浮液）該網(wǎng)絡(luò)會(huì)被破壞，但是干擾停止后它往往會(huì)恢復(fù)到切變前的狀態(tài)。
當(dāng)然，因?yàn)橹亓Φ木壒示W(wǎng)絡(luò)在自身重量作用下也會(huì)出現(xiàn)沉降，但這會(huì)被容器內(nèi)璧的附著力抵消。同時(shí)，穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了飲料的口感。
網(wǎng)絡(luò)1：卡拉膠
卡拉膠是從海藻中提取的，它是目前巧克力牛奶中最常用的穩(wěn)定劑。在歐洲它被分為兩個(gè)完全不同的類別：精制卡拉膠（E-407）和半精制卡拉膠（E-407a），兩者都可用于巧克力牛奶。其中的一個(gè)子類是K型卡拉膠，其化學(xué)成分已被證明有利于巧克力牛奶，因?yàn)樗芘c牛奶蛋白發(fā)生反應(yīng)并生成一個(gè)三維網(wǎng)絡(luò)。
從本質(zhì)上講，卡拉膠與一群外翻的帶負(fù)電荷的硫酸根形成一個(gè)螺旋。該螺旋與帶正電荷的酪蛋白膠粒相互作用。如果將卡拉膠作為穩(wěn)定劑用于生成網(wǎng)絡(luò)，在填充之前巧克力牛奶必須冷卻至25°C以下，或者如果采用了罐內(nèi)或瓶?jī)?nèi)消毒，在恒定旋轉(zhuǎn)期間溫度必須低于25°C。產(chǎn)品的貯藏溫度必須低于30°C，因?yàn)闊崃繒?huì)破壞網(wǎng)絡(luò)。圖1展示了該網(wǎng)絡(luò)在以卡拉膠為穩(wěn)定劑的巧克力牛奶中的形成原理。
確定卡拉膠的添加量就像走鋼絲。而且這根鋼絲非常細(xì)：添加量太少會(huì)很快產(chǎn)生不良沉淀。另一方面，添加量稍微過頭就可能形成凝膠體。
因此兩個(gè)狀態(tài)之間的范圍很狹窄。解決辦法是為穩(wěn)定劑添加單雙甘油酯。穩(wěn)定劑增大了用量范圍，而且由于脂肪球與乳清蛋白之間形成了網(wǎng)絡(luò)，因此穩(wěn)定劑可以減少形成穩(wěn)定產(chǎn)品所需的卡拉膠用量。
在確定卡拉膠用量時(shí)需要考慮的另一個(gè)因素是牛奶成分可能會(huì)發(fā)生的變化，這與季節(jié)有關(guān)。但還有許多決定用量的因素。例如：
?牛奶的脂肪含量，因?yàn)橹驹蕉嘈枰姆€(wěn)定劑越少
?可可含量，因?yàn)榭煽稍蕉嘈枰姆€(wěn)定劑越少
?熱處理的選擇（消毒所需的穩(wěn)定劑比UHT更少，而UHT所需的穩(wěn)定劑比巴氏滅菌產(chǎn)品更少）
網(wǎng)絡(luò)2：MCC/CMC復(fù)合物
一個(gè)令消費(fèi)者驚訝的事實(shí)是精制木漿能幫助牛奶飲料的顆粒物維持穩(wěn)定。其正式名稱是微晶纖維素（MCC），通常MCC或者M(jìn)CC/CMC復(fù)合物會(huì)與卡拉膠一起使用。
MCC來源于植物纖維，纖維素的結(jié)晶部分正是從中提取的。在擴(kuò)散過程中MCC形成氫鍵，創(chuàng)造了第二個(gè)三維網(wǎng)絡(luò)。除此之外，基于MCC的產(chǎn)品還能增強(qiáng)飲料的奶油味。
低于80°C時(shí)，MCC的功能特性基本不受波動(dòng)影響，因此冷卻和貯藏溫度變得不太重要。在無法冷卻到25°C以下時(shí)MCC產(chǎn)品是一個(gè)很好的選擇–或者如果貯藏溫度可能會(huì)超過30°C，例如在東南亞和中東通常就是這種情況。圖2展示了由MCC/CMC形成的網(wǎng)絡(luò)，顆粒在其中懸浮。
因?yàn)镸CC不像卡拉膠那樣會(huì)與牛奶蛋白發(fā)生反應(yīng)，所以由過量導(dǎo)致分離的風(fēng)險(xiǎn)較低。也就是說過量會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量和粘稠度增加。
網(wǎng)絡(luò)3：精心挑選乳化劑的結(jié)果
混合型牛奶飲料使用的乳化劑通常是由食用植物油脂或油與甘油反應(yīng)生成的單雙甘油酯。如圖3所示，生成的分子由一個(gè)親水性部分和一個(gè)親脂性部分組成，一部分位于脂肪與蛋白質(zhì)之間的界面，另一部分位于脂肪與水之間的界面。這些分子在產(chǎn)品的同質(zhì)化和老化過程中形成。
單雙甘油酯形成一個(gè)乳清蛋白復(fù)合物，使脂肪球膜更耐聚結(jié)，同時(shí)減少產(chǎn)品的脂肪分離。除此之外，這些乳化劑降低了膜的凈電荷，形成一個(gè)能提高牛奶奶油味的立體網(wǎng)絡(luò)，還能為消費(fèi)者帶來更好的感官享受。一個(gè)有違直覺的重要事實(shí)是乳化劑還能防止乳狀液分層。
網(wǎng)絡(luò)4：可可顆粒
對(duì)巧克力牛奶飲料而言，要形成穩(wěn)定的懸浮液除了使用卡拉膠、MCC/CMC復(fù)合物和乳化劑以外，還需要輔以可可顆粒本身。標(biāo)準(zhǔn)配方中含有約百分之一至二的可可粉，這意味著并不缺少用于維持穩(wěn)定分布的顆粒物。
牛奶一旦與可可粉混合，顆粒物便立即吸附住酪蛋白。這一獨(dú)特網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度取決于可可粉的堿化程度。這是因?yàn)榭煽煞壑泻卸嗔u基苯酚，在堿化過程中聚合為單寧，這被稱為蛋白結(jié)合特性。
通常巧克力牛奶的熱穩(wěn)定性比牛奶低。但是可可粉的pH值越接近牛奶的pH值，它對(duì)懸浮液穩(wěn)定性的影響就越小。可可粉的顆粒物大小也很重要，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)根本無法承受太重的顆粒物。事實(shí)上，Palsgaard建議大于75微米顆粒的含量應(yīng)低于0.5%。
當(dāng)然，不含可可粉的混合型牛奶產(chǎn)品喪失了第四個(gè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。例如，不含巧克力的鈣強(qiáng)化牛奶也有鈣顆粒懸浮問題，會(huì)出現(xiàn)不明顯的沉淀，但其缺乏可可顆粒的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。但這一懸浮物問題仍然需要引起重視。例如，如果產(chǎn)品出現(xiàn)沉淀，消費(fèi)者可能無法獲得飲料的強(qiáng)化功效，更糟糕的是喝最后一口的感覺是明顯的固體石灰味。
例如，將粒徑小的固體析出鈣源與由卡拉膠、MCC/CMC復(fù)合物、結(jié)冷膠以及適合的乳化劑形成的網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合可以為這類牛奶飲料生成持久的懸浮液。結(jié)冷膠是一種由發(fā)酵產(chǎn)生的多糖，該發(fā)酵過程在溶液中形成凝膠結(jié)構(gòu)，因此結(jié)冷膠可以維持鈣顆粒的懸浮狀態(tài)。結(jié)冷膠網(wǎng)絡(luò)由飲料中的蛋白獨(dú)立構(gòu)成，它只對(duì)粘稠度有一點(diǎn)影響，所以非常適合用于普通的牛奶產(chǎn)品。
與可可奶制品一樣，第五個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以帶來顯著差異，而這一切都建立在多年的經(jīng)驗(yàn)之上。
網(wǎng)絡(luò)5：全球性專業(yè)技術(shù)
合理運(yùn)用上述四個(gè)網(wǎng)絡(luò)并不是一件簡(jiǎn)單的事。事實(shí)上，在確定正確的成分和效果之前需要積累大量經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行漫長(zhǎng)的配方研發(fā)與測(cè)試。因此，事實(shí)上還有第五個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以幫助產(chǎn)品獲得最佳效果–Palsgaard獨(dú)有的全球性知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。
我們長(zhǎng)年為乳制品行業(yè)提供乳化劑和穩(wěn)定劑，已經(jīng)成功建立一個(gè)重要的知識(shí)庫(kù)，它可以幫助我們的客戶在短時(shí)間內(nèi)獲取正確的配方、設(shè)備和工藝參數(shù)。這是我們?cè)谑澜绺鞯氐南冗M(jìn)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行無數(shù)試驗(yàn)后的結(jié)果。例如，在丹麥、墨西哥、新加坡和中國(guó)，我們的應(yīng)用專家會(huì)花上幾天時(shí)間來研發(fā)混合方式，這需要考慮諸如牛奶質(zhì)量、配方、工藝條件和感官偏好等關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)室采用巴氏滅菌、UHT或消毒產(chǎn)品來進(jìn)行系統(tǒng)性試驗(yàn)，研究巧克力或混合型牛奶的整個(gè)保質(zhì)期。