TẠI SAO KEM ÍT XỐP

Tại sao kem ít xốp? — phân tích vật lý-hóa học, công nghệ và biện pháp khắc phục

1. Cơ chế cơ bản: khí — màng — khung chất béo

Độ xốp (overrun) = tỉ lệ thể tích khí so với thể tích hỗn hợp ban đầu. Để khí hình thành và được “giữ” trong kem cần ba yếu tố đồng bộ:

1. Nguồn khí được đưa vào (tạo bọt) — phụ thuộc thiết bị và vận hành.
2. Màng bao bọt — do pha béo + protein + nhũ hóa tạo ra; màng phải có tính đàn hồi, liên kết đủ chặt để giữ khí.
3. Khung rắn hóa khi đông (fat crystallization, hydrocolloid gelation) — cố định không khí trong mạng lưới.

Nếu bất kỳ mắt xích nào yếu, khí sẽ bị vỡ hoặc thoát ra → kem ít xốp.

2. Nguyên nhân kỹ thuật, chi tiết và cách khắc phục

A. Loại và tổ hợp chất béo

• Chất béo sữa (milk fat): có hỗn hợp acid béo đa dạng, điểm nóng chảy phân bố rộng, tạo màng quanh bọt linh hoạt; dễ đạt partial coalescence vừa đủ giúp màng ổn định.
• Dầu dừa / chất béo thực vật (MCT, tropical fats): tinh thể kết tinh nhanh, cấu trúc tinh thể cứng ở nhiệt độ kho lạnh → màng bọt giòn, dễ nứt, khí khó giữ.
  Khắc phục: dùng blend fat (kết hợp milk fat hoặc AMF với dầu dừa), hoặc thêm một tỷ lệ nhỏ butter oil/anhydrous milk fat để cải thiện partial coalescence và đàn hồi màng khí.

B. Hàm lượng chất béo tổng và phân bố (fat phase volume)

• Khi fat content thấp, không có “khung” để giữ bọt → overrun giảm.
• Ngược lại, fat quá cao làm hỗn hợp quá đặc → khó đưa khí.
  Khắc phục: tối ưu fat % theo mục tiêu (soft-serve/ice cream/gelato khác nhau). Với kem muốn xốp nhưng mịn, thường target fat 6–12% (tùy sản phẩm) và phân bố chất béo phải đồng nhất (sử dụng homogenization).

C. Hệ nhũ hoá và chất ổn định (emulsifiers & stabilizers)

• Nhũ hoá giúp phân tán giọt dầu và tạo lớp interfacial film quanh bọt; một nhũ hóa yếu hoặc không tương thích dẫn đến bong bóng không bền.
• Chất ổn định điều chỉnh độ nhớt, ngăn coalescence và recrystallization.
  =>Khắc phục: kết hợp các chất nhũ hoá (mono-/di-glyceride, lecithin, polysorbate, sorbitan stearate,…) để tạo khung béo và nhũ hoá, các hydrocolloid (CMC, locust bean, guar, xanthan,…) để điều chỉnh độ nhớt, độ gel theo tỷ lệ phù hợp; chọn hệ stabilizer có khả năng hỗ trợ foam (giữ khí) như các blend chuyên dụng.

D. Quy trình ủ lạnh (aging)

• Aging (4–6°C, 4–12 giờ) cho phép fat crystallization, hydrat hóa hydrocolloid, phân bố khí và protein ổn định trước khi đánh. Bỏ qua bước này → màng bọt chưa hình thành, khí không giữ được.
  =>Khắc phục: luôn thực hiện aging; điều chỉnh thời gian với công thức chứa nhiều chất xơ/gum (cần thời gian hydrat hóa lâu hơn).

E. Độ nhớt nền (rheology)

• Độ nhớt quá cao → khí khó xâm nhập; quá thấp → khí dễ vỡ.
  =>Khắc phục: xác định phạm vi độ nhớt lý tưởng (đo bằng Brookfield/rotational rheometer ở nhiệt độ đánh) và điều chỉnh bằng solids, inverts, glucose, hydrocolloids.

F. Thiết bị và vận hành

• Motor & mô men: motor yếu không cung cấp lực đủ để duy trì chuyển động trộn khi hỗn hợp đặc → khí không phân tán.
• Tốc độ cánh & hình học cánh: tốc độ quá cao tạo nhiều shear chậm, thiết kế cánh trộn không sát thành và không đều ở tất cả các điểm tiếp xúc với thành làm lạnh kem trong xylanh làm lạnh. Thiết kế có hạn chế tiếp xúc không khí giữa hỗn hợp kem với môi trường ngoài
• Năng lực lạnh/heat-exchanger: hệ làm lạnh yếu → draw temp (nhiệt độ ra máy) không đủ thấp → kem ra mềm, chảy trong lúc chiết. Khi cấp đông lại tạo dăm đá.
• Scraper design: lưỡi cạo phải quét sát bề mặt để phá lớp đóng băng và phân tán tinh thể nhỏ; thiết kế kém dẫn đến đóng băng cục, tinh thể lớn.
  Khắc phục thiết thực:
  • Nếu máy yếu: tiền-làm lạnh (pre-chill mix) xuống thấp hơn trước khi vào máy; tăng thời gian đánh xốp; kiểm soát draw temp bằng vòng làm lạnh phụ; đảm bảo scraper sắc và sát.
  • Đầu tư motor có mô men cao hoặc sử dụng máy có torque lớn; hoặc dùng batch freezer chuyên dụng nếu tài chính cho phép.

G. Thành phần đường và freezing point

• Loại đường (sucrose, glucose, invert, corn syrup) ảnh hưởng freezing point và viscosity. Nhiều đường bền lạnh (glucose, invert) giảm kích thước tinh thể và giúp kết cấu mịn.
  =>Khắc phục: tối ưu tỷ lệ đường đa dạng để cân bằng freezing point và độ cứng mong muốn.

3. Phân tích hiện tượng chiết rót → cấp đông lại → dăm đá

Quá trình: kem ra khỏi máy chưa đủ lạnh → khi chiết vào khay, phần bề mặt tiếp xúc nhiệt độ môi trường nhẹ tan → khi cấp đông lại, nước tự do tái kết tinh thành tinh thể lớn → bề mặt khô sần (dăm đá).
Kiểm soát: đảm bảo draw temp đạt mục tiêu; làm hardening nhanh (blast freezer) xuống ≤-30°C nếu có; giữ kho lạnh ổn định (-18 … -25°C) và tránh rã đông/đông lại.

4. Làm sao để tăng xốp nhưng vẫn mịn, không lụp bụp — bước thực hành

1. Tối ưu fat blend: thêm 5–10% AMF/butter oil nếu dùng dầu dừa để cải thiện partial coalescence.
2. Cân bằng solids (SNF): đảm bảo tổng solids 36–42% tùy loại; điều chỉnh bằng sữa bột, whey, bột sữa.
3. Sử dụng nhũ hóa đa chức năng: mono-/diglyceride + lecithin để tạo màng bọt đàn hồi.
4. Stabilizer blend chuyên dụng: chọn blend hỗ trợ foam (không chỉ tăng độ nhớt), giúp bubble size distribution nhỏ và ổn định.
5. Aging hợp lý: 4–12 giờ ở 4°C, tăng thời gian nếu công thức có nhiều gum.
6. Thiết bị & vận hành: pre-chill mix, giảm rpm cánh khuấy, tăng torque, kiểm soát draw temp (-5 đến -8°C cho gelato; −3 đến −5°C cho sản phẩm khác tùy mục tiêu).
7. Hardening & lưu kho: harden nhanh xuống rất lạnh; lưu kho ổn định để hạn chế recrystallization.

5. Kiểm soát & đo lường chất lượng (QC metrics)

• Overrun (%) = (Volume final – Volume initial) / Volume initial ×100
• Draw temperature (°C): nhiệt độ kem rời máy.
• Air cell size distribution: quan sát bằng kính hiển vi hoặc máy ảnh macro.
• Viscosity (Pa·s) ở nhiệt độ đánh (sử dụng rheometer).
• Hardness / penetration: đo cơ học (texturometer).
• Meltdown rate: % khối lượng tan trong thời gian chuẩn.
• Sensory tests: mouthfeel, creaminess, absence of off-notes.

6. Vai trò của AEROTECH CREM (hệ ổn định/nhũ hoá cao cấp) — khi thiết bị còn giới hạn

Trong thực tế sản xuất với máy chưa chuyên, AEROTECH CREM (hệ gôm + nhũ hoá cao hiệu năng) thực hiện đồng thời các chức năng sau:

• Giảm thời gian ủ lạnh 30-50% đối với quy mô công nghiệp có ủ lạnh hoặc tạo cấu trúc chất béo 1 phần tương tự quá trình ủ lạnh trong giai đoạn đầu của quá trình đánh xốp kem đối với quy mô vừa/nhỏ hoặc bán thủ công
• Tăng khả năng cuốn khí: điều chỉnh tính chất lưu biến của hỗn hợp kem để khí dễ xâm nhập mà không cần rpm quá cao giải pháp cho các máy không thể điều chỉnh tốc độ cánh trộn hoặc các máy bình dân có motor và tốc độ cánh trộn yếu.
• Ổn định bọt khí: tạo màng phân pha nước-béo và nước-khí mạnh, giảm coalescence → bubble size nhỏ, phân bố đều, giúp kem xốp mịn, không bị lụp bụp bọt khí lớn
• Giảm tan chảy & giữ khô bề mặt: cho phép chiết rót an toàn trước khi hardening.
• Phân tán chất rắn và bột mịn giúp bề mặt kem mịn, đồng nhất, đồng thời giúp các tinh thể đá trong kem mịn hơn

Kết quả: tăng overrun đạt mục tiêu nhưng vẫn giữ bubble size nhỏ → cảm nhận mịn mang, không lụp bụp, kem ngon hơn

7. Kết luận — lộ trình thực tế cho người làm kem

1. Đầu tiên: đánh giá công thức (fat blend, SNF, loại đường).
2. Tiếp theo: đảm bảo aging và pre-chill.
3. Thiết bị: tối ưu vận hành (pre-chill, rpm, draw temp); nếu có khả năng, nâng cấp motor/scraper.
4. Phụ gia: dùng hệ nhũ hoá + stabilizer chuyên dụng (ví dụ AEROTECH CREM) nếu mục tiêu là xốp mịn trong điều kiện thiết bị chưa tối ưu.