世界上有不喜欢冰淇淋的孩子吗？肯定不是！即使是不爱吃冰淇淋的成年人也不一定有。边肖预言，这种食物永远不会过时，一万年后可能还在地球上流通。
你是怎么得到这么美味的食物的？可以说，这是人类千百年来对味蕾刺激的不断追求，最终误发明了一个气、液、固相交融的复杂体系。
今天，让我们一起回顾冰淇淋的前世，探索冰淇淋内部的微观世界。
冰淇淋穿越古今:从冰水混合物到冰牛奶混合物
冰淇淋最早的传说可以追溯到公元前4世纪，当时亚历山大正在远征埃及。由于天气炎热，他发明了一种混合了冰和水果的饮料。但这其实并不是冰淇淋的萌芽，因为没有牛奶的加入，也就是蛋白质，就没有形成冰淇淋的基本元素——乳化胶体。
直到中国唐代，出现了一种名叫“素膳”的食物。这种甜点在张淮王子墓出土的古画《仕女图》中有所表现。它是由发酵的羊奶或冻奶制成的。底层是冰，上面覆盖奶油和酥油，再插上花、树枝等装饰。
图一。唐代古画中出现的冰淇淋
你可能会特别感慨，唐朝的生活审美如此发达，在今天的网络名人甜品店几乎都能找到同样的美食。但这种高颜值的古代冰淇淋有一个缺点，就是奶油和冰水分层，缺少冰奶交融的醇厚口感。
为了冷冻这两种混合物，聪明人想到了在奶油中加入糖，在碎冰中加入盐，分别调节两者的冰点。当冰的冰点下降时，就需要从周围环境即牛奶中吸收能量，使牛奶和冰进行冻融混合。
据说，16世纪末，一位意大利美食家在牛奶汁中加入水和糖、蜜饯和柠檬，然后在冰冷的雪盐中冷冻，从而制成了欧洲的“第一种冰淇淋”。但是这样做出来的冰淇淋口感还是比较粗糙，因为冰块和牛奶中的脂肪颗粒太大了。让大块的冰块和牛奶颗粒变小一直是个难题。
图二。欧洲古典冰淇淋味道粗糙
后来，美国费城的南希·约翰逊发明了一种全新的冰淇淋制造机，可以大大提高冰淇淋混合物的搅拌速度，减少奶油颗粒，使冰淇淋具有细腻的质地。冰淇淋的工厂化生产也随之出现，开启了冰淇淋大规模生产的时代，从奢侈品走向平民。
图3。冰淇淋搅拌机
冰淇淋的微观世界:气液固三相胶体
典型的冰淇淋由大约30%的冰、50% 空的气体、5%的脂肪和15%的基质(糖溶液)组成。
图4。冰淇淋的微观世界
从图4可以看出，它包括物质的气-液-固三相:固体冰和脂肪、液体糖溶液和气泡。
走进冰淇淋的微观世界，可以看到这些气泡和冰晶密集分布，气泡上附着脂肪滴。这些脂肪滴也填充了气泡和冰晶之间的所有空间隙。它们是粘稠的半固态基质，由糖、聚合物、香精、蛋白质组成。
要了解这个微观世界，首先需要获得物理化学这门神奇学科的胶体知识。胶体是指分散在连续相中的尺寸从纳米到几十微米的小颗粒。根据这些胶体颗粒的气体、液体、固体状态的不同，我们给它们起了不同的名字，分别是泡沫(气态胶体)、乳液(液态胶体)、溶胶(固态胶体)。
冰淇淋是一个冷冻系统，有三种胶体:乳液(由脂肪滴组成)、溶胶(由冰晶组成)和泡沫(由气泡组成)。
做冰淇淋有几个步骤？
制作冰淇淋的第一步是制备水包油型奶油乳液。这里的油主要是指奶油，也就是脂肪颗粒。奶油是冰淇淋中最重要的成分。美国对冰淇淋的规定是至少含有10%的奶油脂肪，好的冰淇淋有时可能高达16%。这么多奶油和水混在一起不是很容易吗？
好在现代工业已经发明了一种制备乳液的神器:高压均质机。高压均质机的原理是液体在很高的压力下从小孔中挤出，在高速喷射过程中，液滴在高压下产生强烈的剪切、冲击和空空化，使液体物质得以超细。中脂肪颗粒非常大。经过这一步，脂肪颗粒的大小可以从几微米减小到十分之几微米，这样就可以制作出后期冰淇淋的细腻质感。
图5。高压均质机
制作冰淇淋的第二步是冷却乳化液，使其稳定老化。均质乳化后，脂肪颗粒的大小从几微米减小到十分之几微米，脂肪与水的对应界面增加了十倍左右，从而形成了热力学不稳定的体系。奶油乳液中的蛋白质虽然也能起到稳定乳液的作用，但是蛋白质过大，存在体积位阻，不足以吸附和覆盖乳液液滴表面。这时候请小乳化剂帮忙。如图6所示，与蛋白质相比，乳化剂更喜欢脂肪和水之间的界面。它们小而有野心，很快就把一些表面蛋白赶出了界面，奶油乳液的表面就被乳化剂悄悄占领了。这样乳化剂就形成了一层坚硬的装甲，最终保证脂肪颗粒在后续的处理中能够保持足够的小和稳定。
图6。乳化剂对乳液形成有较强的稳定作用。
制作冰淇淋的第三步是在上述稳定的奶油乳液中加入第三相胶体，即气泡，以增加冰淇淋的蓬松感。
首先要把冰箱里剩余的原料混合物送入冰淇淋机。冰淇淋机的核心部件是一个温度非常低的表面，通常在零下20-30度。缓慢搅拌原料混合物，并搅拌入大量空气体。它们由蛋白质、乳化剂、脂肪网络和冰粒固定。这样就形成了气、液、固共存的冰淇淋结构。
引入空气体后，冰淇淋的空气体最大充气率可以达到100%，也就是一半的冰淇淋是空气体的一半，这样冰淇淋的成本可以降低一半。正因为如此，越少空气，冰淇淋的脂肪含量越高，口感越醇厚，当然也就越贵。
你能自己DIY一个美味的冰淇淋吗？
根据以上乳液的形成原理，你是不是特别想发挥创意做出一款好吃的雪糕？
第一个冰淇淋是在一个家庭小作坊里生产的。当然，我们也可以在厨房模拟冰淇淋的整个制作过程。
但需要提醒的是，由于缺乏均质乳化机和大功率冷却搅拌装置，在厨房基本无法获得市售冰淇淋的质感。
你可能会想，把买的雪糕融化后，再加入水果，做一个新的雪糕。但我想说，这个理想很难实现。
根据乳化原理，通过均质乳化、低温储存、低温搅拌，形成冰淇淋独特的结构。如果冰淇淋已经融化，冰粒会先变成水，部分融合的脂肪颗粒也会融合成大颗粒。整个体系失去了胶体结构，回到了均匀乳化前的微观状态。所以，仅仅把它放回冰箱是不可能恢复商业冰淇淋的结构的。
但不要灰心，根据以上胶体化学原理，只要完美运用三个步骤，你依然可以打造出属于你的独一无二的冰淇淋。
资料来源:中国科学院科技创新发展中心(北京分中心)