CN102634229A - 螺旋输送机与挤压机相结合生产粉末焦糖色素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺旋输送机与挤压机相结合生产粉末焦糖色素的方法，可有效解决不易操作，产品质量差，生产效率低的问题，其解决的技术方案是，首先安装螺旋输送机和挤压机，构成输送与挤压的一体生产设备，然后将原料葡萄糖或蔗糖送入螺旋输送机内，与水和酸液混合，调节原料的pH值，再进入螺旋输送机内的Ⅰ区，加热糖化反应，成酸解糖液，送入螺旋输送机内的Ⅱ区，注入氨基化合物，进行美拉德反应，成液态的高温焦糖色素，再经过螺旋输送机的Ⅲ区加热，之后进入挤压机，经真空气液分离，由冷媒冷却得到固体物，固体物粉碎即得成品焦糖色素，本发明方法简单，易操作，集输送与挤压于一体，产品质量好，生产效率高，是焦糖色素生产上的创新。

Description

螺旋输送机与挤压机相结合生产粉末焦糖色素的方法

技术领域

本发明涉及化工，特别是一种螺旋输送机与挤压机相结合生产粉末焦糖色素的方法。

背景技术

焦糖色素又称酱色，是一种深褐色至黑色的液体、块状或粉末状，微苦略带焦糖香味，国家已在1974年将其作为食品添加剂，用于酒类、饮料、酱油、巧克力、糖浆等行业，焦糖色素是食品工业使用的食品添加剂中最受欢迎的一种。

目前，国内焦糖色素的生产方法多为传统作坊式手工方法生产，能够比较科学的方法生产厂家很少。现在常用的是，一种是常压法，即开口锅生产法，在常压下将糖类原料加热到一定温度，加入氨水、氨类化合物等不同助剂，继续加热到终点，目前，国内绝大多数厂家采用此种生产方法；另一种是加压法，即将糖类物质放到带有搅拌器的反应器中，用蒸汽将反应器加热到一定温度后，加入不同助剂，控制反应器压力，保温反应一定时间达到终点后，出料过滤，冷却成产品。以上两种方法生产设备简单，但控制起来较难，不同压力、不同温度、不同反应时间，由于反应条件难以控制，产品质量极不稳定，经常导致氨盐等物质超标，另外操作中，经常出现糖浆挂壁或碳化结焦，反应不当导致树脂化，使用起来沉淀量大、废品、次品率高，因而造成企业生产成本高，效率低下，液体焦糖还要经过冷冻真空干燥或干粉塔干燥，才能得到固体焦糖色素。

现今，国内的焦糖色素生产厂家大都采用湿法工艺，国内外的研究也都围绕着原料的选 用、生产工艺、设备的改制，焦糖色素性能等方面开展研究，如《中国调味品》，2004年6月第6期有篇《挤压机生产焦糖色素的后处理研究》。在《中国酿造》2003年第1期的《焦糖色素生产的现状及发展方向》；在《中国调味品》2007年5月第5期刊登了《淀粉挤压法焦糖色素生产工艺研究》，在《中国酿造》2007年第2期报道《挤压法焦糖色素生产工艺研究》，在《中国调味品》2003年2月第2期报道《挤压法生产焦糖色素的探讨》，但未见有关干法连续生产粉末焦糖色素的报道。

发明内容

针对上述情况，为克服现有焦糖色素生产工艺的不足，本发明之目的就是提供一种螺旋输送机与挤压机相结合生产粉末焦糖色素的方法，可有效解决不易操作，产品质量差，生产效率低的问题。

本发明解决的技术方案是，首先安装螺旋输送机和挤压机，构成输送与挤压的一体生产设备，然后将原料葡萄糖或蔗糖送入螺旋输送机内，与酸液混合，调节原料的pH值，再进入螺旋输送机内的Ⅰ区，加热糖化反应，成酸解糖液，送入螺旋输送机内的Ⅱ区，注入氨基化合物，进行美拉德反应，成液态的高温焦糖色素，再经过螺旋输送机的Ⅲ区加热，之后进入挤压机，经真空气液分离，由冷媒冷却得到固体物，固体物粉碎即得成品焦糖色素。

本发明方法简单，易操作，集输送与挤压于一体，产品质量好，生产效率高，是焦糖色素生产上的创新。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程图。

图2为本发明的生产设备剖面主视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1、2所示，本发明在实施中，是由以下步骤实现：

1、进料，调pH值：开动第一调速电机（2），带动螺旋杆（6）旋转，原料葡萄糖或蔗糖由螺旋输送机进料口（3）进入螺旋输送机内的Ⅰ区，，由计量泵经接口（4）将酸液和水打入螺旋输送机Ⅰ区内，与原料葡萄糖或蔗糖进行混合，由酸液调pH值1.5-4.5，水的加入量为原料葡萄糖或蔗糖重量的5-25%； 所述的酸液是由硫酸、盐酸、磷酸或柠檬酸的一种；

2、糖化反应：加热至190℃，在压力0.1-0.15MPa，进行初步糖化反应，得酸解糖液；

3、美拉德反应：酸解糖液送入螺旋输送机Ⅱ区，同时由流量计经接口（5）将氨基化合物送入螺旋输送机Ⅱ区，与酸解糖液混合，氨基化合物的加入量为原料葡萄糖或蔗糖重量的0.3-1%，加热至190-230℃，在压力0.1-0.15MPa，进行美拉德反应，生成液态物料；所述的氨基化合物为硫酸氨、亚硫酸氨、氯化铵、尿素、氨基酸或氨气的一种；

4、加热：美拉德反应后生成的液态物料送入螺旋输送机Ⅲ区，加热至200-230℃，经下料管（11）进入接料斗（12），并经控制阀（13）进入真空槽体（18）内的真空腔中进行气液分离，气体经抽真空口（15）由真空泵抽出；

5、冷却固化：在真空腔内，第二调速电机（14）带动螺旋挤压辊（16）旋转工作，在螺旋挤压辊（16）的作用下，气液分离后的液态向出料口方向推进，并先经水套（17）冷却至50℃以下，再经-5℃以下的盐水冷媒（19）冷却至35℃以下固化后，由出料口（20）排出，粉碎。

所述的螺旋输送机Ⅰ区是指螺旋输送机进料口3至流量计接口5之间的区域，螺旋输送机Ⅱ区是指流量计接口5至压力接口8之间的区域，螺旋输送机Ⅲ区是指压力接口8至密封总成9之间的区域，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区外分别有加热装置（如由电加热丝构成的加热圈），并由温度传感器传递温度信号至控制器，实现对温度的控制（因该控制形式是公知技术，故附图中未给出）。

所述的螺旋杆6出料端经轴承10和密封总成9装在螺筒7端部内；所述的螺筒7上有压力传感器接口8，用于接压力传感器；所述的真空槽体18上有抽真空口15，用于接抽真空机；所述的螺旋输送机和挤压机装在箱式的支架1上，支架呈高低台阶状，其中螺旋输送机置于高台上面，挤压机置于低台上面，螺旋输送机的出料管11正对装在挤压机上的接料斗12。

将葡萄糖15kg进入预热到指定温度的螺旋输送机内，启动计量泵，打开流量计接口上的氨基化合物流量计，3-5分钟后，挤压机挤出固定固体焦糖色素，成品检验：pH值为3.8，干燥失重≤3%，色率为6×10⁴，4-甲基咪唑≤0.012%，耐盐性好，氨氮≤0.3%，检验结果完全符合国家标准GB8817-2001。

本发明在具体实施中，不同的原料葡萄糖或蔗糖pH值、氨基化合物的加入量及反应温度的不同，可生成不同规格的系列产品；还可采用高温酸解糖液管式与两端装机械密封螺旋输送机相结合完成本发明粉末焦糖色素的生产。

并经有关部门测试，对环境评价进行评价，首先，连续生产不像传统生产经常对设备进行清洗造成废水污染环境，输送机实现机械化连续、可控制的工业化生产，不会产生废液、废气、废渣；再则，在酸液和氨基化合物的加入方式上做了很大的变革，因而其挥发量很小，因输送机是封闭状态，物料连续加热反应，不会导致局部反应，原料葡萄糖或蔗糖的利用率高，大大降低了对自然环境的污染。

从上述可以看出，焦糖色素的生产原料是否含有氨基化合物与可分为焦糖化反应和美拉德反应，焦糖化反应是糖类物质在高温条件下，自身发生聚合、分解，形成黑色素的一类反应，由于反应过程中，没有氨基化合物参与反应，故焦糖色素成分单一，着色性好，但色率相对较低，较难实现工业化生产；而本发明采用初步糖反应和美拉德反应，美拉德反应是目前生产焦糖色素的主要反应，糖类化合物在高温下与氨基化合物，经过加热、脱水、聚合反应形成黑色物质，其色率高，红色指数高，反应温度较焦糖化反应低，对设备要求不高，易实现工业生产。

在输送机内生产的高温液态焦糖色素由螺旋输送机尾部的排料总成排出，经控制阀13进入挤压机进行气液分离，真空泵在挤压机上抽真空口15，液态焦糖色素的气体、水分进入真空槽内，由真空泵抽走，液态焦糖色素由挤压机向前推进，螺筒出口端外依次装有水套和-5℃以下的盐水冷媒，用于液态焦糖色素冷却固化，先经水套降温至50℃以下，再经盐水冷媒冷却至35℃以下，形成固态焦糖色素。

螺旋输送机是一种连续生产焦糖色素的设备，它是一个加有保温层的、耐腐蚀的连续输送设备，在螺旋输送机的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区分别设有温控探头的3个温控感应点，可执行多种单元操作，如输送、混合、剪切、加热、加压等，完成原料到成品的一系列反应过程，一步生成液态焦糖色素，再经气液分离、冷却、粉碎即得粉末焦糖色素。

由以上情况表明，本发明与传统生产工艺相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步，具体是：

1、酸液和氨基化合物采用二种方式加入，一是升温前酸液由计量泵喷射式打入输送机内与原料混合，另一种在输送机二次升温糖化反应时，氨基化合物由流量计计量打入输送机内与物料混合，其优点是加入容易，并能与物料在高温下充分混合均匀；比较传统生产而言，节省了原料，提高使用率，氨基化合物用量少，产品中4-甲基咪唑含量低，安全性高。

2、本发明反应机理特征在于：能够操作控制美拉德反应，在螺旋输送机Ⅱ区生产阶段，恰当的温度、压力、时间条件下，控制氨基化合物的最小加入量，并不影响焦糖色素的高色率指标，且色素中4-甲基咪唑的含量最低。传统工艺以加入大量催化剂来决定物料的反应时间和色率，但相对产生4-甲基咪唑的含量更高。

3、本发明生产的产品质量稳定，产品色率高，红色指数高，粘度低，保质期长，生产过程中无焦化现象，因而收率高，操作简单，整个生产过程实现自动控制，可实现连续生产，劳动强度低，连续生产工艺全过程封闭式生产，因而产品的卫生指标大大优于传统生产的焦糖色素。

4、本发明连续生产工艺尽可能使每一单位的反应物料，以相同的时间完成与催化剂接触混合及整个反应过程，从分子角度讲每一单位物料反应时间相等，可保证焦糖胶体分子大小的一致性。

5、降解反应与焦糖化反应几乎同时进行，先进的技术，一步生产焦糖色素，产品质量好，符合现代食品加工原则。

6、粉末状焦糖色素好处在于溶解性好，运输和使用方便，目前市面生产产品多液态焦糖色素，不便于运输。

7、螺旋输送机与挤压机生产焦糖色素，设备投资少，占地面积小，易投资运作，便于工业化生产。

8、本发明还可广泛应用于化工、食品、医药等的生产，用途广，节能、环保，经济和社会效益巨大。

Claims (2)

1.一种螺旋输送机与挤压机相结合生产粉末焦糖色素的方法，其特征在于，由以下步骤实现：

进料，调pH值：开动第一调速电机（2），带动螺旋杆（6）旋转，原料葡萄糖或蔗糖由螺旋输送机进料口（3）进入螺旋输送机内的Ⅰ区，由计量泵经接口（4）将酸液和水打入螺旋输送机Ⅰ区内，与原料葡萄糖或蔗糖进行混合，由酸液调pH值1.5-4.5，水的加入量为原料重量的5-25%； 所述的酸液是由硫酸、盐酸、磷酸或柠檬酸的一种；

糖化反应：加热至190℃，在压力0.1-0.15MPa，进行初步糖化反应，得酸解糖液；

美拉德反应：酸解糖液送入螺旋输送机Ⅱ区，同时由流量计经接口（5）将氨基化合物送入螺旋输送机Ⅱ区，与酸解糖液混合，氨基化合物的加入量为原料重量的0.3-1%，加热至190-230℃，在压力0.1-0.15MPa，进行美拉德反应，生成液态物料；所述的氨基化合物为硫酸氨、亚硫酸氨、氯化铵、尿素、氨基酸或氨气的一种；

加热：美拉德反应后生成的液态物料送入螺旋输送机Ⅲ区，加热至200-230℃，经下料管（11）进入接料斗（12），并经控制阀（13）进入真空槽体（18）内的真空腔中进行气液分离，气体经抽真空口（15）由真空泵抽出；

冷却固化：在真空腔内，第二调速电机（14）带动螺旋挤压辊（16）旋转工作，在螺旋挤压辊（16）的作用下，气液分离后的液态向出料口方向推进，并先经水套（17）冷却至50℃以下，再经-5℃以下的盐水冷媒（19）冷却至35℃以下固化后，由出料口（20）排出，粉碎。

2.根据权利要求1所述的螺旋输送机与挤压机相结合生产粉末焦糖色素的方法，其特征在于，所述的螺旋输送机Ⅰ区是指螺旋输送机进料口（3）至流量计接口（5）之间的区域，螺旋输送机Ⅱ区是指流量计接口（5）至压力接口（8）之间的区域，螺旋输送机Ⅲ区是指压力接口（8）至密封总成（9）之间的区域，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区外分别有加热装置，并由温度传感器传递温度信号至控制器。

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