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人类用冰来“镇”食物的尝试从公元前就开始了，世界各地也早就有了萌芽状态的冰淇淋。不过，真正意义上的冰淇淋直到18世纪才出现。在英语里，“冰淇淋”是由“冰(ice)”和“奶油(cream)”两个词组成的。最早的冰淇淋确实就是冰镇的奶油，里面也可能有一些糖或者水果。经过了几百年的发展，现在的冰淇淋已经变得越来越复杂，越来越多样了。不过，对于冰淇淋为什成为冰淇淋，则直到最近几十年才有了比较深入的认识。这里，让我们一头扎进冰淇淋的内部，看看那里是一个什么样的世界吧。
冰淇淋内部是个什么样
走进冰淇淋的世界，首先看到的是四处飘散的气泡，就像一个个气球，占据了一半以上的空间。这些气泡大小不一，大的能到100微米，小的也有10～20微米。在气泡之间，充斥着连续的固体成分。其中最引人注目的是一个个晶莹剔透的冰粒，这些冰粒差不多能占到固体成分的一半。它们的大小和气泡差不多，支撑着气泡互相远离，比较均匀地分散在整个空间里。
剩下的就是很粘的半固体状的介质了，它们填充了气泡和冰粒之间的所有空隙。挑一点尝尝：甜甜的，还有其它的香味，看来冰淇淋的味道就来自于这些半固体状的东西了。没错，它们主要是糖、高分子聚合物和蛋白质等等，我们喜欢的香草、草莓等等香精也在其中。
如果我们看得仔细一点，还可以看到这些介质之中有许多小球。它们一个接一个地挤在一起，接壤的地方互相融合了，但是其它地方还保持着自己的独立性，就像糖葫芦，不过在某个小球上，可能又连成一串，或者到某个地方和别的串接上了头。这样，这些小球就串成了一个巨大的网络。这个网络，比冰粒更加有效地支撑起了气泡，也使得半固体状的介质难以自由迁徙，从而使整个冰淇淋的世界稳定下来。
冰淇淋如何形成
上面这种神奇的结构是如何形成的呢?我们先来看看冰淇淋的制作过程，再来分析为什么会形成这样的结构。
冰淇淋的原料里最重要的是奶油，以美国为例，美国对于冰淇淋的规定是至少含有10％以上的奶油脂肪，好的冰淇淋可能高达16％，还要有10％来自牛奶的非脂肪成分，主要是蛋白质和乳糖。其它的主要成分还有10％左右的糖和5％左右的糖浆，最后会成为冰淇淋中的半固体介质，产生细腻的质感。通常还会用少量的乳化剂来改善脂肪颗粒以及最后的质感。
冰淇淋制作的第一步是把这些所有的原料混在一起，加热灭菌，用我们日常生活的话也可以说成把这些原料“煮熟”。然后把它们进行高压均质化处理——奶油中的颗粒很大，高压均质化的目的是把这些颗粒“打碎”。经过这一步，脂肪颗粒的大小从几微米减小到了零点几微米，相应的脂肪和水的界面增加了10倍左右。因为蛋白质喜欢呆在脂肪和水的界面上，这样脂肪和蛋白质的存在状态都更加均匀，有利于产生细腻的质感。
经过均质化的原料实质上是一种很粘的乳液。下一步是放在冰箱中降温几个小时，在这几个小时里也给了其中的各种成分“交流感情”的机会。比如说，乳化剂比蛋白质更加喜欢处于脂肪和水的界面，或许是蛋白质发扬风格，让出了一部分界面，也或许是乳化剂“巧取豪夺”，把一部分蛋白质赶出了界面。总之，在冰箱里休息了几个小时的原料已经悄悄发生了变化，脂肪颗粒的表面悄无声息地被乳化剂占领了许多。
下一步就是制作冰淇淋了。在冰箱里休息够了的原料混合物被加入一些香精颜色等等，然后送入冰淇淋机。冰淇淋机的核心部件是一个温度很低的表面，通常温度在零下20℃～30℃，原料混合物被慢慢搅拌着，冷却表面上的原料很快被冻上了，然后被搅到中间。就这样，不停地有原料被搅到界面上又被搅走，整个体系的温度逐渐降低，也变得越来越硬。同时，大量的空气被搅进去，被蛋白质、乳化剂以及形成的脂肪网络和冰粒固定下来。这样，冰淇淋就做成了。商业生产的冰淇淋还要放在低温下进一步硬化，然后再分销。
冰粒是好是坏
冰淇淋的名字里首先就是“冰”字，冰当然在其中起到重要作用。前面说了冰粒可以起到稳定冰淇淋体系的作用，但是太大的冰粒又会影响口感。研究人员做出了含有冰粒大小不同的冰淇淋，请很多人来品尝，发现如果冰粒大到几十微米，就能被很多人感觉到，大家也就觉得这冰淇淋不好吃了。所以，控制冰粒的大小也就成了冰淇淋生产的一个重要问题。
从冰淇淋的原料组成来说，提高固体成分的含量，不管是脂肪、蛋白质，还是糖、糖浆，都有助于降低冰粒的大小。这也很容易理解，固体成分多了，水就少了，自然就不利于形成大的冰粒。不过，固体含量的增加不可避免地要增加成本，也更容易让人发胖，所以用这种方式提高冰淇淋的质量对于人们尤其是生产厂家没有什么吸引力。
科学家们的兴趣在于在不改变原料组成的前提下减小冰粒的大小。经过大量的实验，他们发现最终冰粒的大小主要取决于生产过程中产生的冰核的多少。如果冰核多，那么最后的冰粒就多而小：反之，如果冰核少，最后的冰粒就少而大。而冰核产生的多少，主要取决于冰淇淋机里的温度和搅拌方式。对于某个特定的冰淇淋配方来说，会有一个特定温度最容易产生冰核。而搅拌器的设计和操作也会影响冰核的形成。比如说，增加搅拌桨的叶片数和搅拌速度都能增加冰核的数目，但是叶片数太多和搅拌速度太高又会导致摩擦产生的热量增加，不利于降温。在冰淇淋的发展历史中，绝大多数时候人们只能通过反复的实践和经验来摸索最佳的条件。只有在近几十年中人们对于冰淇淋的认识逐渐深入之后，才能有的放矢地设计实验来事半功倍地寻找最佳的工具和操作条件。
脂肪颗粒的锤炼
脂肪颗粒的变化在冰淇淋中非常的特别。脂肪颗粒在水中被称为乳液，对于绝大多数的乳液产品来说，都希望脂肪颗粒稳定存在。比如说牛奶，要是很快分层甚至有油析出那样会被人认为是劣质产品。这其实是乳液不稳定的结果，但是在制作冰淇淋时，却是要人为地让乳液失去稳定性。
如前所述，我们希望脂肪颗粒变小，这样才能产生细腻的质感。在脂肪颗粒变小的时候，产生了大量新的表面。蛋白质和乳化剂都会去占据这些表面。大分子蛋白质能量大，有助于稳定脂肪颗粒；而乳化剂是小分子，机动灵活，每个角落都能进去，所以降低表面张力的能力很强，占据地盘的能力也很强，不过，它们本身的能量比较弱小，所以它们产生的脂肪颗粒不稳定。
冰淇淋里的脂肪颗粒如果很稳定的话，就很难形成前面提到的网络结构。经过均质化的原料混合物在冰箱里休息的过程，大量的乳化剂小分子占据了脂肪表面，强大的蛋白质被挤走，脂肪分子自我保护的能力就大大降低。当这些脂肪颗粒进入冰淇淋机被搅拌的时候，它们之间难免磕磕碰碰，外力实在太大，两个颗粒碰到一起的部分严重变形，乃至界面消失从而融合在了一起。但是由于温度降低，脂肪同时进行着固化，所以两个碰撞的颗粒只是部分融合。一个又一个的碰撞以及部分融合的发生，就产生了最后那种互相连接的糖葫芦结构。
结语
不难看出，冰淇淋的特有结构是均质化、冰箱储存冷冻后降温搅拌形成的。如果冰淇淋已经融化了，那么首先冰粒就化成了水，而那些部分融合的脂肪颗粒也融合成了大颗粒。整个的体系回复到了均质化之前的状态，仅仅放回冰箱，就无法恢复冰淇淋的结构了。
尽管最初的冰淇淋是家庭小作坊生产的，但是那时的冰淇淋无法跟现代工业的产品相比。尽管我们仍然可以在厨房里模拟冰淇淋的整个生产过程，但是由于均质化和降温搅拌装置的简陋，基本上无法做出商家出售的冰淇淋的质感来。
冰淇淋内部是个什么样
走进冰淇淋的世界，首先看到的是四处飘散的气泡，就像一个个气球，占据了一半以上的空间。这些气泡大小不一，大的能到100微米，小的也有10～20微米。在气泡之间，充斥着连续的固体成分。其中最引人注目的是一个个晶莹剔透的冰粒，这些冰粒差不多能占到固体成分的一半。它们的大小和气泡差不多，支撑着气泡互相远离，比较均匀地分散在整个空间里。
剩下的就是很粘的半固体状的介质了，它们填充了气泡和冰粒之间的所有空隙。挑一点尝尝：甜甜的，还有其它的香味，看来冰淇淋的味道就来自于这些半固体状的东西了。没错，它们主要是糖、高分子聚合物和蛋白质等等，我们喜欢的香草、草莓等等香精也在其中。
如果我们看得仔细一点，还可以看到这些介质之中有许多小球。它们一个接一个地挤在一起，接壤的地方互相融合了，但是其它地方还保持着自己的独立性，就像糖葫芦，不过在某个小球上，可能又连成一串，或者到某个地方和别的串接上了头。这样，这些小球就串成了一个巨大的网络。这个网络，比冰粒更加有效地支撑起了气泡，也使得半固体状的介质难以自由迁徙，从而使整个冰淇淋的世界稳定下来。
冰淇淋如何形成
上面这种神奇的结构是如何形成的呢?我们先来看看冰淇淋的制作过程，再来分析为什么会形成这样的结构。
冰淇淋的原料里最重要的是奶油，以美国为例，美国对于冰淇淋的规定是至少含有10％以上的奶油脂肪，好的冰淇淋可能高达16％，还要有10％来自牛奶的非脂肪成分，主要是蛋白质和乳糖。其它的主要成分还有10％左右的糖和5％左右的糖浆，最后会成为冰淇淋中的半固体介质，产生细腻的质感。通常还会用少量的乳化剂来改善脂肪颗粒以及最后的质感。
冰淇淋制作的第一步是把这些所有的原料混在一起，加热灭菌，用我们日常生活的话也可以说成把这些原料“煮熟”。然后把它们进行高压均质化处理——奶油中的颗粒很大，高压均质化的目的是把这些颗粒“打碎”。经过这一步，脂肪颗粒的大小从几微米减小到了零点几微米，相应的脂肪和水的界面增加了10倍左右。因为蛋白质喜欢呆在脂肪和水的界面上，这样脂肪和蛋白质的存在状态都更加均匀，有利于产生细腻的质感。
经过均质化的原料实质上是一种很粘的乳液。下一步是放在冰箱中降温几个小时，在这几个小时里也给了其中的各种成分“交流感情”的机会。比如说，乳化剂比蛋白质更加喜欢处于脂肪和水的界面，或许是蛋白质发扬风格，让出了一部分界面，也或许是乳化剂“巧取豪夺”，把一部分蛋白质赶出了界面。总之，在冰箱里休息了几个小时的原料已经悄悄发生了变化，脂肪颗粒的表面悄无声息地被乳化剂占领了许多。
下一步就是制作冰淇淋了。在冰箱里休息够了的原料混合物被加入一些香精颜色等等，然后送入冰淇淋机。冰淇淋机的核心部件是一个温度很低的表面，通常温度在零下20℃～30℃，原料混合物被慢慢搅拌着，冷却表面上的原料很快被冻上了，然后被搅到中间。就这样，不停地有原料被搅到界面上又被搅走，整个体系的温度逐渐降低，也变得越来越硬。同时，大量的空气被搅进去，被蛋白质、乳化剂以及形成的脂肪网络和冰粒固定下来。这样，冰淇淋就做成了。商业生产的冰淇淋还要放在低温下进一步硬化，然后再分销。
冰粒是好是坏
冰淇淋的名字里首先就是“冰”字，冰当然在其中起到重要作用。前面说了冰粒可以起到稳定冰淇淋体系的作用，但是太大的冰粒又会影响口感。研究人员做出了含有冰粒大小不同的冰淇淋，请很多人来品尝，发现如果冰粒大到几十微米，就能被很多人感觉到，大家也就觉得这冰淇淋不好吃了。所以，控制冰粒的大小也就成了冰淇淋生产的一个重要问题。
从冰淇淋的原料组成来说，提高固体成分的含量，不管是脂肪、蛋白质，还是糖、糖浆，都有助于降低冰粒的大小。这也很容易理解，固体成分多了，水就少了，自然就不利于形成大的冰粒。不过，固体含量的增加不可避免地要增加成本，也更容易让人发胖，所以用这种方式提高冰淇淋的质量对于人们尤其是生产厂家没有什么吸引力。
科学家们的兴趣在于在不改变原料组成的前提下减小冰粒的大小。经过大量的实验，他们发现最终冰粒的大小主要取决于生产过程中产生的冰核的多少。如果冰核多，那么最后的冰粒就多而小：反之，如果冰核少，最后的冰粒就少而大。而冰核产生的多少，主要取决于冰淇淋机里的温度和搅拌方式。对于某个特定的冰淇淋配方来说，会有一个特定温度最容易产生冰核。而搅拌器的设计和操作也会影响冰核的形成。比如说，增加搅拌桨的叶片数和搅拌速度都能增加冰核的数目，但是叶片数太多和搅拌速度太高又会导致摩擦产生的热量增加，不利于降温。在冰淇淋的发展历史中，绝大多数时候人们只能通过反复的实践和经验来摸索最佳的条件。只有在近几十年中人们对于冰淇淋的认识逐渐深入之后，才能有的放矢地设计实验来事半功倍地寻找最佳的工具和操作条件。
脂肪颗粒的锤炼
脂肪颗粒的变化在冰淇淋中非常的特别。脂肪颗粒在水中被称为乳液，对于绝大多数的乳液产品来说，都希望脂肪颗粒稳定存在。比如说牛奶，要是很快分层甚至有油析出那样会被人认为是劣质产品。这其实是乳液不稳定的结果，但是在制作冰淇淋时，却是要人为地让乳液失去稳定性。
如前所述，我们希望脂肪颗粒变小，这样才能产生细腻的质感。在脂肪颗粒变小的时候，产生了大量新的表面。蛋白质和乳化剂都会去占据这些表面。大分子蛋白质能量大，有助于稳定脂肪颗粒；而乳化剂是小分子，机动灵活，每个角落都能进去，所以降低表面张力的能力很强，占据地盘的能力也很强，不过，它们本身的能量比较弱小，所以它们产生的脂肪颗粒不稳定。
冰淇淋里的脂肪颗粒如果很稳定的话，就很难形成前面提到的网络结构。经过均质化的原料混合物在冰箱里休息的过程，大量的乳化剂小分子占据了脂肪表面，强大的蛋白质被挤走，脂肪分子自我保护的能力就大大降低。当这些脂肪颗粒进入冰淇淋机被搅拌的时候，它们之间难免磕磕碰碰，外力实在太大，两个颗粒碰到一起的部分严重变形，乃至界面消失从而融合在了一起。但是由于温度降低，脂肪同时进行着固化，所以两个碰撞的颗粒只是部分融合。一个又一个的碰撞以及部分融合的发生，就产生了最后那种互相连接的糖葫芦结构。
结语
不难看出，冰淇淋的特有结构是均质化、冰箱储存冷冻后降温搅拌形成的。如果冰淇淋已经融化了，那么首先冰粒就化成了水，而那些部分融合的脂肪颗粒也融合成了大颗粒。整个的体系回复到了均质化之前的状态，仅仅放回冰箱，就无法恢复冰淇淋的结构了。
尽管最初的冰淇淋是家庭小作坊生产的，但是那时的冰淇淋无法跟现代工业的产品相比。尽管我们仍然可以在厨房里模拟冰淇淋的整个生产过程，但是由于均质化和降温搅拌装置的简陋，基本上无法做出商家出售的冰淇淋的质感来。