CN101352228B - 利用纳滤技术生产低钠酱油和淡色酱油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于调味品加工领域，特别涉及利用纳滤技术生产低钠酱油和淡色酱油的方法。首先将高品质酱油原液进行微滤或超滤处理，其透过液采用稀释-浓缩方式、渗滤方式或稀释-浓缩与渗滤相结合的方式在不同的温度、不同的通量下进行一级纳滤脱盐操作过程，所得的截留液为低钠优质酱油，而透过液则通过二级纳滤浓缩后得到淡色酱油。此外，利用本工艺还可以将低等级酱油产品提高到更高等级产品。本发明不仅操作工艺简单、能耗低、易于连续生产和放大，而且能同时获得低钠优质酱油和淡色酱油，对酱油原液的利用率高。通过选择适当的纳滤膜，调节操作工艺参数和方式，还可以得到具有不同脱盐率，不同酱油品级的低钠优质酱油，以满足不同的应用要求。

Description

利用纳滤技术生产低钠酱油和淡色酱油的方法
发明领域
本发明属于调味品加工领域，特别涉及利用纳滤技术生产低钠酱油和淡色酱油的方法。
背景技术
酱油始创于我国，有着几千年悠久历史，是人们餐桌上不可或缺的传统调味品。我国是酱油的消耗和制造大国，其中占总产量90％的酱油是由发酵期不足一月的低盐固态发酵工艺速酿而成，大部分产品只能达到酿造酱油国家标准(GB18186-2000)的最低一级，在营养、风味和产品结构上与国际品牌相去甚远。由高盐稀态发酵工艺生产的高品质酱油虽然在我国仅占10％的份额，但随着我国人民物质生活水平的提高和消费理念的转变，具有良好的市场需求和广阔的拓展空间。据报道，长期以来主导国际市场上中高档酱油产品的日本，大都采用此发酵工艺。但是，近年来有研究表明，高盐稀态发酵工艺生产的酱油食盐含量较高(一般为17～20wt％)，长期食用易导致高血压、肾脏病和糖尿病等疾病的发生。在人们对低钠膳食需求的推动下，低盐酱油的研制和开发备受关注。
目前，低盐酱油的生产方法主要有两种：一是通过低盐发酵法直接生产，即在发酵时减少食盐的用量。有关这方面的报道国内外均有许多，如：CN1252952、CN1183240和CN1179911公开了酱油的低盐固态发酵工艺；JP5219915、CN1055649、JP2117364、JP58138356和JP56160966等公开了酱油的低盐稀态发酵技术。然而，利用上述方法生产的酱油由于使用的食盐含量偏低，在发酵过程中不能有效抑制杂菌的产生，从而导致产品的营养和风味欠佳，难以跻身优质酱油的行列。二是通过物理方法对高品质酱油进行脱盐处理。最常用的处理方法为电渗析法，日本在此方面已申请了多项专利，如：JP11196815、JP7184592、JP4271764和JP60062956等。近年来，我国清华大学的刘贤杰等人也开始研究电渗析技术在酱油脱盐中的应用。但是由于该技术能耗高、设备投入大、产量低，因而较难实现工业化。酱油脱盐的另一种处理方法为反渗透或纳滤法，日本曾在1982年申请过相关专利(JP57065166)，但此后这种技术主要用于酱油的脱色处理中，如：JP5041959、JP2002209549、JP5123133、JP9275932和JP2006212023。而我国目前尚未见反渗透或纳滤技术应用于酱油中的报道。
纳滤技术在溶液脱盐中的应用优势主要有以下两方面：(1)分离过程无相变，无需加热，操作简单，节能，容易放大和与其它分离技术相集成；(2)大多数纳滤膜为荷电膜，其分离机制除了筛分作用外，还取决于溶质与膜表面的静电相互作用，特别适宜于带电物质的分离，在糖类、染料、氨基酸等小分子物质的脱盐、浓缩和纯化等方面具有良好的效果。因此，本发明提出一种利用纳滤技术对高品质酱油原液进行精深加工，同时生产低钠优质酱油和风味较佳的淡色酱油的方法。此外，利用本发明的工艺还可以将低等级酱油产品提高到更高等级产品，这一工艺国内外均无类似报道，不仅提高了酱油原液的利用率，而且填补了我国纳滤技术在酱油加工中应用的空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用纳滤技术生产低钠优质酱油和淡色酱油的方法。该方法工艺简单、能耗低、易于放大、所得低钠优质酱油产品含盐量不超过12wt％，氨基酸态氮、可溶性固形物含量以及感官特征均达到并超过酿造酱油国家标准(GB18186-2000)的特级，所得淡色酱油产品呈浅黄色、香气浓郁、味道鲜美。
为达到上述目的，本发明的实施方案是：首先将高品质酱油原液进行微滤或超滤处理，其透过液采用稀释-浓缩方式、渗滤方式或稀释-浓缩与渗滤相结合的方式在不同的温度、不同的通量下进行一级纳滤脱盐操作过程，所得的截留液为低钠优质酱油，而透过液则通过二级纳滤浓缩后得到淡色酱油。
上述高品质酱油原液为通过高盐稀态发酵而成的酱油原液。
所述的微滤处理的微滤膜孔径约为0.1～0.45um。所述的超滤处理的超滤膜的截留分子量(MWCO)不小于100000道尔顿(Da)。所述的微滤膜和超滤膜包括有机膜和无机膜。
所述的一级纳滤脱盐操作过程中的稀释-浓缩方式是将微滤或超滤处理后的酱油透过液用水稀释至原体积的1.5～8倍，然后使混合液在一定压力下透过纳滤膜，截留液浓缩至原液体积或低于原液体积；
所述的一级纳滤脱盐操作过程中的渗滤方式为将水不断加入到微滤或超滤处理后的酱油透过液中，然后使混合液在一定压力下透过纳滤膜，其中加水速率与纳滤膜的透过速率相等。
所述的一级纳滤脱盐操作过程中所用的纳滤膜为有机复合膜，膜结构为卷式、管式或平板式。
所述的一级纳滤膜的截留分子量(MWCO)约为90～500Da，一级纳滤膜的膜通量为4.4L/m2·h～14L/m2·h。
所述的一级纳滤脱盐操作过程的温度为20～50℃，压力为10～45bar。
所述的二级纳滤浓缩过程中所用的纳滤膜为有机复合膜，膜结构为卷式、管式或平板式。
所述的二级纳滤膜的截留分子量(MWCO)小于150Da。
所述的二级纳滤浓缩过程中的截留液浓缩至原体积的2～8倍。
本发明提供的利用纳滤技术生产低钠优质酱油和淡色酱油的方法具有如下突出特点和优势：
1.操作工艺简单、能耗低、易于连续生产和放大。
2.能同时获得低钠优质酱油和浅色酱油，对酱油原液的利用率高。
3.可以方便地通过选择适当的纳滤膜孔径，调节操作工艺参数和方式，得到具有不同脱盐率，不同酱油品级的低钠优质酱油，以满足不同的应用要求。
附图说明
图1.本发明利用纳滤技术生产低钠优质酱油和淡色酱油的工艺流程图。附图标记
1.原料槽                     2.进料泵
3.微滤膜组件或超滤膜组件     4.稀释槽或渗滤溶剂槽
5.进料泵                     6.放料阀
7.一级纳滤膜组件             8.二级纳滤膜组件
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。本发明所涉及的主题保护范围并非仅限于这些实施例。
实施例1
请参见图1。一种利用纳滤技术生产低钠优质酱油和淡色酱油方法的装置包括原料槽1、进料泵2、微滤膜组件3、稀释槽或渗滤溶剂槽4、进料泵5、放料阀6、一级纳滤膜组件7、二级纳滤膜组件8；一级纳滤过程采用稀释-浓缩方式。
首先将特原酱油(氨基酸态氮含量约为1.12g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为19.9g/100mL，盐含量约为17.7wt％)通过孔径约为0.1um的微滤膜组件3(聚偏氟乙烯(PVDF)膜)，所得的透过液(氨基酸态氮含量约为1.01g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为16.5g/100mL，盐含量约为17.7wt％)在稀释槽4中用水稀释至原体积的2倍后，在常温下(25℃)，以6.64L.m-2.h-1的膜通量透过截留分子量(MWCO)约为150Da的一级纳滤膜组件7(聚酰胺复合纳滤膜)，其操作压力约为20～33bar，将截留液浓缩到原体积后，开启放料阀6，得到低钠优质酱油，所得产品不仅色泽鲜艳、香气浓郁、滋味醇厚鲜美，而且各项理化指标均达到了国家特级酱油的标准(见表1)。
表1
 
指标(g/100mL) 盐 氨基酸态氮 全氮(以氮计) 可溶性无盐固形物
低钠酱油 8.47 0.82 1.61 15.26
国家特级酱油标准 - 0.80 1.50 15.00
然后将一级纳滤脱盐后的透过液用截留分子量约为100Da的二级纳滤膜组件8(聚酰胺复合纳滤膜)浓缩至原体积的6倍，所得淡色酱油呈淡黄色，香气浓郁、味道鲜美，其氨基酸态氮含量约为0.60g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为7.4g/100mL，盐含量约为8.5wt％。
实施例2
采用和实施例1相同的装置，一级纳滤过程采用渗滤方式。
特原酱油的微滤操作同实施例1，将特原酱油通过孔径约为0.1um的微滤膜组件3(PVDF膜)，将所得的透过液直接注入截留分子量约为150Da的一级纳滤膜组件7(聚酰胺复合纳滤膜)，然后在膜通量为6.64L.m-2.h-1，操作压力约为41～33bar下，不断加入去离子水进行渗滤，直至酱油中盐含量降至9％以下，其中加水速率与纳滤膜的透过速率相等；开启放料阀6，得到低钠优质酱油，所得产品不仅色泽鲜艳、香气浓郁、滋味醇厚鲜美，而且各项理化指标均达到了国家特级酱油的标准(见表2)。
表2
 
指标(g/100mL) 盐 氨基酸态氮 全氮(以氮计) 可溶性无盐固形物
脱盐酱油 8.64 0.81 1.59 15.35
国家特级酱油标准 - 0.80 1.50 15.00
一级纳滤后的透过液采用和实施例1相同的二级纳滤操作，所得淡色酱油呈淡黄色，香气浓郁、味道鲜美，其氨基酸态氮含量约为0.55g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为7.36g/100mL，盐含量约为8.68wt％。
实施例3
采用和实施例1相同的装置，一级纳滤过程采用稀释-浓缩与渗滤相结合的方式。
特原酱油的微滤操作同实施例1，将所得的微滤透过液用水稀释至原体积的1.25倍，然后在常温下(25℃)，以6.64L.m-2.h-1的膜通量透过截留分子量约为150Da的一级纳滤膜组件7(聚酰胺复合纳滤膜)，透过液浓缩至原体积，然后再进行同实施例2的渗滤操作，直至酱油中含盐量降至9％以下，开启放料阀6，得到低钠优质酱油，所得产品不仅色泽鲜艳、香气浓郁、滋味醇厚鲜美，而且各项理化指标均达到了国家特级酱油的标准(见表3)。
表3
 
指标(g/100mL) 盐 氨基酸态氮 全氮(以氮计) 可溶性无盐固形物
0.25倍+渗滤 8.84 0.82 1.61 15.28
国家特级酱油标准 - 0.80 1.50 15.00
一级纳滤后的透过液采用和实施例1相同的二级纳滤操作，所得淡色酱油呈淡黄色，香气浓郁、味道鲜美，其氨基酸态氮含量约为0.55g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为7.0g/100mL，盐含量约为8.9wt％。
实施例4
采用和实施例1相同的装置和方式。
首先将特原酱油(氨基酸态氮含量约为1.12g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为19.9g/100mL，盐含量约为17.7wt％)通过截留分子量约为10000ODa的超滤膜组件3(聚砜复合膜)，所得的透过液(氨基酸态氮含量约为1.0g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为15.9g/100mL，盐含量约为17.0wt％)在稀释槽中稀释至原体积的2倍后，在常温下(25℃)，以6.64L.m-2.h-1的膜通量透过截留分子量约为150Da的一级纳滤膜组件7(聚酰胺复合纳滤膜)，其操作压力约为20～40bar，将截留液浓缩到原液体积的四分之三体积后，开启放料阀6，得到低钠优质酱油，所得产品不仅色泽鲜艳、香气浓郁、滋味醇厚鲜美，而且各项理化指标均超过国家特级酱油的标准(见表4)。
表4
 
指标(g/100mL) 盐 氨基酸态氮 全氮(以氮计) 可溶性无盐固形物
低钠酱油 8.03 1.16 1.73 18.32
国家特级酱油标准 - 0.80 1.50 15.00
一级纳滤后的透过液采用和实施例1相同的二级纳滤操作，所得淡色酱油呈淡黄色，香气浓郁、味道鲜美，其氨基酸态氮含量约为0.57g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为7.23g/100mL，盐含量约为8.5wt％。
实施例5
采用和实施例1相同的装置和方式。
首先将三级酱油(氨基酸态氮含量约为0.42g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为9.93g/100mL，盐含量约为18.6wt％)通过截留分子量(MWCO)约为100000Da的超滤膜组件3(聚砜复合膜)，所得的透过液(氨基酸态氮含量约为0.41g/100mL，可溶性无盐固形物含量约为9.75g/100mL，盐含量约为18.5wt％)在稀释槽中用去离子水稀释至原体积的2倍后，在常温下(25℃)，以6.64L.m-2.h-1的膜通量透过截留分子量约为150Da的一级纳滤膜组件7(聚酰胺复合纳滤膜)，其操作压力约为20～40bar，将截留液浓缩到原液体积的二分之一体积后，开启放料阀6，得到低钠优质酱油，所得产品不仅色泽鲜艳、香气浓郁、滋味醇厚鲜美，而且各项理化指标均超过国家一级酱油的标准(见表5)。可见，采用本工艺，可以将低等级的酱油产品提高到更高等级产品。
表5
 
指标(g/100mL) 盐 氨基酸态氮 全氮(以氮计) 可溶性无盐固形物
低钠酱油 8.62 0.72 1.52 15.32
国家一级酱油标准 - 0.70 1.30 13.00

Claims (7)

1.一种利用纳滤技术生产低钠酱油和淡色酱油的方法，其特征是：将酱油原液进行微滤或超滤处理，其透过液采用稀释-浓缩方式、渗滤方式或稀释-浓缩与渗滤相结合的方式进行一级纳滤脱盐操作过程，所得的截留液为低钠酱油，而透过液则通过二级纳滤浓缩后得到淡色酱油；
所述的微滤处理的微滤膜孔径为0.1～0.45um；
所述的超滤处理的超滤膜的截留分子量不小于100000Da；
所述的一级纳滤脱盐操作过程的温度为20～50℃，压力为10～45bar。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的一级纳滤脱盐操作过程中的稀释-浓缩方式是将微滤或超滤处理后的酱油透过液用水稀释至原体积的1.5～8倍，然后使混合液在一定压力下透过纳滤膜，截留液浓缩至原液体积或低于原液体积；
所述的一级纳滤脱盐操作过程中的渗滤方式为将水不断加入到微滤或超滤处理后的酱油透过液中，然后使混合液在一定压力下透过纳滤膜，其中加水速率与纳滤膜的透过速率相等。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的一级纳滤脱盐操作过程中所用的纳滤膜为有机复合膜，膜结构为卷式、管式或平板式。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征是：所述的纳滤膜的截留分子量为90～500Da，纳滤膜的膜通量为4.4L/m2·h～14L/m2·h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的二级纳滤浓缩过程中的截留液浓缩至原体积的2～8倍。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的二级纳滤浓缩过程中所用的纳滤膜为有机复合膜，膜结构为卷式、管式或平板式。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征是：所述的二级纳滤浓缩过程中所用的纳滤膜的截留分子量小于150Da。
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