CN103228158A - 制备调味料产品的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备食品调味料产品的方法，包括固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤，其中，所述固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤在同一反应罐内进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备调味料产品的方法以及用于实施该方法的设备。具体地讲，本发明涉及一种其中固态发酵、水解和热反应步骤在单一设备中进行的方法。
背景技术
调味料产品是一类能增加食品的色、香、味，促进食欲的高效添加剂。这些产品是已知的并且广泛用于食品工业。调味料产品可以包括酱油，例如大豆酱油和辣酱油、酱例如味噌酱、卤、肉汤以及其它类似的食品风味剂。它们可以是即用产品，可以直接加入到做好的饭菜或正在烹饪的食品中。它们也可以是调味料半成品，其通常是加工过的产品，该产品便于进一步的加工以获得具有所需的风味和香味特征及强度的调味料。所述调味料半成品包括肉膏、植物提取物以及其它加工过的风味剂。
一般来说，采用微生物发酵技术来制备调味料或调味料半成品的方法包括三个步骤，即发酵步骤、水解步骤和热反应步骤。与液态发酵(或深层发酵)步骤相比，通常优选固态发酵步骤。这是因为霉菌可以在固态发酵中生长。相反，液态发酵通常依赖于细菌的生产。但是，霉菌以更浓的方式产生酶。细菌所产生的有用的酶的类型和量都相对有限。此外，认为霉菌在生物学上比细菌更安全。因此，从霉菌产生的酶通常比从细菌产生的酶更有利。
在涉及固态发酵的传统方法中，三个步骤(发酵、水解、热反应)需要在不同的反应容器或反应器单元中进行。因此，固态发酵步骤在发酵器中进行，水解步骤在水解槽中进行或者在发酵期间进行，热反应步骤在热反应容器中进行。由于这些步骤分别在不同的反应容器中进行，故需要进行反应原料的多次转移、重新加热或冷却，并且可能需要将中间产品存储一段时间。另外，所用的原料和反应容器需要进行分别灭菌，从而导致不希望的热应力。因此，传统方法存在如下缺陷：耗时、可能会失去多种重要的易挥发性风味组分(例如H2S)、原料更容易被暴露在未灭菌状态下、以及需要更多的设备投入和维护等。
申请人现已开发了一种制备调味料半成品的方法，该方法可在单一反应容器中进行，从而避免了传统方法的全部或部分缺点。
因此，本发明的一个目的是提供一种制备食品调味料的方法，该方法至少可以克服上述的一种或多种缺点，或至少提供了一种有用的替代方法。
发明概述
第一方面，本发明提供了一种制备食品调味料的方法，包括固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤，其中发酵步骤、水解步骤和热反应步骤在同一反应罐内进行。
发酵步骤、水解步骤和热反应步骤可以依次进行或者同时进行。
该方法优选在固态发酵步骤之后包括研磨步骤以在水解步骤之前降低粒度。优选将粒度降至直径小于约1mm。
优选将反应罐内的压力维持在0至1.2巴(表压)的范围内。
优选将反应罐和导入到反应罐内用于制备食品调味料的原料一起进行灭菌。
在本发明的优选实施方案中，用于制备食品调味料的温度、湿度以及搅拌速度由计算机系统控制。
第二方面，本发明提供了用于制备食品调味料的设备，该设备包括:
a)反应罐，其具有用于向反应罐内导入反应原料的可开闭的进料口和用于向反应罐内导入蒸汽的可开闭的蒸汽入口；
b)用于在发酵步骤之后研磨反应原料的研磨单元；
c)位于反应罐内的搅拌器，其用于搅拌反应罐内的反应原料；
d)用于密封反应罐的密封装置；
e)排气口，用于将反应罐内的气体排出和控制反应罐内的气压；
f)出料口；
g)用于控制反应罐内温度的温控装置；和
h)用于测定反应罐内的温度和/或湿度的温度和/或湿度测量装置。
优选地，温控装置为环绕反应罐外壁表面的夹套，该夹套上设有可开闭的加热介质进口和可开闭的加热介质出口，其中该夹套通过使加热介质在夹套内循环来控制反应罐内的温度。
附图说明
图1所示为用于实施本发明方法的设备。
发明详述
本发明涉及一种制备食品调味料的方法，包括固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤，其中固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤在反应设备的同一反应罐内进行。固态发酵步骤和水解步骤可以依次进行或者同时进行。
用于制备调味料产品的原料被导入反应罐内，该原料在对反应容器本身进行灭菌的同时被灭菌。
由于水解步骤无法在大块的固体发酵原料上有效地进行，因此在发酵步骤后将固体研磨至适于水解步骤的粒度是非常重要的。优选将颗粒研磨至直径为大约1mm或更小。因此，能够使所有的三个方法步骤在单一反应罐中进行的本发明的一个关键元素是加入研磨单元，从而可以使固体在反应罐内就地磨碎。如果没有该研磨单元，在发酵步骤之后就不得不将固体原料从反应罐中取出，在另一个设备中磨碎然后再返回到反应罐中进行水解和热反应。
可以对反应罐内的压力进行控制。但是，考虑到安全性，优选反应罐内的压力不超过1.2巴。
用于制备调味料产品所需的温度、湿度以及搅拌速度可由计算机系统自动控制。
本发明的一个重要的优点在于，由于固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤均在同一反应罐内进行，因此无需将任何中间反应产品从一个设备转移到另一个设备，也无需为中间产品提供短时存储。因此，本发明的方法节能、省时，并且易挥发的风味组分的损失最少。
此外，由于所有的反应原料均可以被导入反应罐内并且所述原料与反应罐一起在单一的灭菌步骤中灭菌，本发明方法的灭菌效率得到了提高。这是通过向包含反应原料的反应罐内通入足够高温度的蒸汽来实现的。
此外，由于固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤均在同一反应容器内进行，设备和维护的成本降低了。
本发明方法的另一个优点是，固态发酵是比深层发酵技术(会在固态基质中产生高密度的中间产品)更为有效的发酵技术。因此，与传统的食品发酵方法相比，可用于本发明方法中的菌种和底物更为丰富多样。
本发明还涉及用于实施上述方法的设备。该设备包括:
a)反应罐，其具有用于向反应罐内导入反应原料的可开闭的进料口和用于向反应罐内导入蒸汽的可开闭的蒸汽入口；
b)用于在发酵步骤之后研磨反应原料的研磨单元；
c)位于反应罐内的搅拌器，其用于搅拌反应罐内的反应原料；
d)用于密封反应罐的密封装置；
e)排气口，用于将反应罐内的气体排出和控制反应罐内的气压；
f)出料口；
g)用于控制反应罐内温度的温控装置；和
h)用于测定反应罐内的温度和/或湿度的温度和/或湿度测量装置。
反应罐内的温度、湿度以及搅拌速度可由计算机系统自动控制，并且可以根据不同调味料产品的不同制备要求进行调节。反应罐上还可装有压力计(用于测定反应罐内的气压)。
排气口可以是本领域常用的任何一种，例如压力锅中使用的带有减压阀的排气口。
反应罐上还可设有可开闭的进气口，其用于向反应罐内导入空气。
优选地，温控装置为环绕反应罐外壁表面的夹套。该夹套上设有可开闭的加热介质进口和可开闭的加热介质出口，其中该夹套通过使加热介质在夹套内循环来控制反应罐内的温度。该夹套内的加热介质可为现有技术中常用的那些加热介质，包括水、蒸汽、硅油、乙二醇等。
夹套优选呈螺旋状环绕反应罐的外壁表面。夹套可由各种金属材料制成，但考虑到更好的耐腐蚀性和控温效果，其优选由不锈钢制成。
在本发明的优选实施方案中，反应罐操作的温度、湿度、搅拌速度以及其他参数由计算机控制，从而可以为所制备的特定的调味料产品选择精确的操作条件。
在本发明方法的一个实施方案中，发酵步骤、水解步骤和热反应步骤在同一反应罐内按顺序连续进行。也就是说，在第一步中，首先使发酵用原料在反应罐内进行发酵以生成发酵产物。将固态发酵产物研磨至适于水解步骤的粒度，优选其中所述颗粒平均在至少一个尺寸上小于1mm，例如直径小于1mm。接着向反应罐内导入水和/或水解酶，使发酵产物发生水解以生成水解产物。最后，使水解产物在同一反应罐内进行热反应，从而生成调味料产品。
在另一个实施方案中，发酵步骤和水解步骤在同一反应罐内同时进行，然后将水解产物进行热反应步骤。
在本发明的某些实施方案中，蒸汽在发酵步骤之前被导入到反应罐内，以对发酵用原料和反应罐进行灭菌。也可以在发酵步骤之后导入蒸汽，以对发酵产物和反应罐进行灭菌。
可用于本发明方法的典型反应原料的例子包括蛋白质源例如小麦面筋蛋白、大豆、肉和肉膏、植物和植物提取物，以及碳水化合物源例如蔗糖、果糖、葡萄糖和淀粉。
可以使用的发酵微生物的例子包括米曲霉(Aspergillus oryzae)、酵母(Saccharomyces sp.)、乳杆菌(Lactobaccilus sp.)和青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)。
现参照图1对本发明进行进一步的详细说明。如图所示，反应罐(1)具有一个进料口(6)和一个出料口(9)。二者均可打开和关闭，以控制原料从反应罐(1)的导入和导出。进料口(6)位于反应罐(1)顶部的密封装置(5)上。蒸汽入口(4)用于导入蒸汽。搅拌器(2)用于混合反应罐(1)内的原料。搅拌器(2)由轴以及与该轴一端相连的搅拌桨构成，并且由位于反应罐(1)顶部的电机驱动。安置研磨单元(10)，以使研磨单元(10)的至少一部分伸入到或位于反应罐(1)内，从而使固态发酵培养基可以在发酵步骤之后并且在水解步骤之前被磨碎至适宜的粒度。图中还示出了温控装置(3)以及温度和湿度测量装置(7)。反应罐(1)还装配有空气入口(8)，用于向反应罐(1)导入空气。
在本发明的优选实施方案中，蒸汽入口(4)、进料口(6)和出料口(9)、以及空气入口(8)和排气口的开闭均由计算机系统自动控制。通常，反应罐(1)内的温度、湿度和搅拌速度分别被控制在0-200°C、60-100%RH(相对湿度)和0-60rpm的范围内。
在以下实施例中，将用于制备调味料产品的各种原料通过进料口(6)导入反应罐(1)内。分别通过蒸汽入口(4)或空气入口(8)向反应罐(1)内导入蒸汽或空气。通过用计算机系统调节温控装置(3)、蒸汽入口(4)和搅拌器(2)自动控制反应罐(1)内的温度、湿度和搅拌速度。通过温度和湿度测量装置(7)对反应罐(1)内的温度和湿度进行实时监测。此外，通过用减压阀控制排气口将反应罐(1)内的压力维持在大气压附近(20°C下约为1巴)。
实验结果表明，通过本发明方法生产的调味料与通过常规方法生产的调味料在外观上相似，但肉味更浓。
实施例
参照以下实施例对本发明进行进一步的描述。应当理解，所要求保护的本发明不受这些实施例的任何限制。
实施例1：浓缩汤底料的制备
将小麦面筋蛋白(6kg)导入反应罐内并混合。接着向反应罐内导入温度为100℃的蒸汽直至面筋蛋白的含水量达到40%w/w。使用维持在100℃的蒸汽将混合物与反应罐一起灭菌10分钟。然后，向反应罐内加入米曲霉起子粉(0.03%w/w)，并在通入经调节的空气(100%RH，30℃)下，使混合物在30℃的温度以及5rpm的搅拌速度下有氧固态发酵40小时。将固体混合物研磨至大约0.2-0.9mm的适于水解的粒度。然后向反应罐中加入水(60%w/w)，并使混合物在55℃的温度、45rpm的搅拌速度下水解36小时。然后，向反应罐内加入木糖、盐和棕榈油以开始热反应。在70℃、50rpm的搅拌速度下使反应罐保温120分钟以确保风味的形成。将混合物从反应罐中导出，加入麦芽糊精，然后用热空气干燥，从而获得粉末形式的浓缩汤底料。发现该浓缩汤底料与使用传统方法(其中发酵步骤、水解步骤以及热反应步骤在不同的反应容器中进行)制得的浓缩汤底料的外观相似，但本实施例的浓缩汤底料具有明显更浓的肉味。
实施例2：液态调味料的制备
将糖(6kg)和磨碎的大豆(6kg)导入反应罐内并混合。接着向反应罐内导入温度为100℃的蒸汽直至混合物的含水量达到60%w/w。使用维持在80℃的蒸汽将混合物与反应罐一起灭菌10分钟。然后，向反应罐内加入具有蛋白水解酶活性的酵母(0.02%)，并在通入经调节的空气(100%RH，30℃)下，使混合物在30℃的温度以及10rpm的搅拌速度下有氧发酵48小时。接着，向反应罐内导入温度为80℃的蒸汽，使用维持在80℃的蒸汽将混合物与反应罐一起灭菌30分钟。将固体混合物研磨至大约0.8mm的适于水解的粒度。向反应罐内加入磷脂酶(0.3%w/w)和纤维素酶，并使混合物在50℃的温度、35rpm的搅拌速度下水解36小时。然后，将葡萄糖和盐导入反应罐内以开始热反应。在90℃、45rpm的搅拌速度下使反应罐保温60分钟以确保风味的形成。将混合物从反应罐中导出，加入淀粉得到液态调味料产品。发现该液态调味料产品与使用传统方法(其中发酵步骤、水解步骤以及热反应步骤在不同的反应容器中进行)制得的液态调味料产品的外观相似，但本实施例的液态调味料产品具有更佳的口味。
实施例3：浓缩猪肉汁的制备
将糖(3kg)和猪肉末(4kg)导入反应罐内并混合。接着向反应罐内导入温度为100℃的蒸汽直至混合物的含水量达到30%w/w。使用维持在127℃的蒸汽将混合物和反应罐一起灭菌30分钟。然后，向反应罐内加入具有蛋白水解活性的乳酸菌(0.04%w/w)，并使混合物在30℃的温度、90%RH的湿度以及5rpm的搅拌速度下无氧发酵24小时。将固体混合物研磨至大约0.6mm的适于水解的粒度。向反应罐内加入水(60%w/w)，使混合物在50℃的温度、40rpm的搅拌速度下水解36小时。然后，将糊精和盐导入反应罐内以开始热反应。在105℃、50rpm的搅拌速度下使反应罐保温90分钟以确保风味的形成。将混合物从反应罐中导出，加入淀粉然后真空干燥，从而获得浓缩猪肉汁。发现该浓缩猪肉汁与使用传统方法(其中发酵步骤、水解步骤以及热反应步骤在不同的反应容器中进行)制得的浓缩猪肉汁的外观相似，但本实施例的浓缩猪肉汁具有更浓的猪肉味。
实施例4：浓缩调味料颗粒
将葫芦巴提取物(3kg)、川芎粉(0.6kg)、蔗糖(2kg)和水导入反应罐内并混合。接着向反应罐内导入温度为100℃的蒸汽直至含水量达到70%w/w。使用维持在90℃的蒸汽将混合物和反应罐一起灭菌30分钟。然后，向反应罐内加入Alcalase(一种商品酶,0.5%w/w)、磷脂酶(0.5%w/w)、纤维素酶(0.5%w/w)以及起子培养基(青春双歧杆菌：108cfu/ml,1%w/w)，并使混合物在30℃的温度、99%RH的湿度、30rpm的搅拌速度下同时进行无氧发酵和水解，持续大约2天。然后，在90℃、45rpm的搅拌速度下加热混合物30分钟。将混合物从反应罐中导出，加入盐(30%w/w)和MSG(40%w/w)。将混合物在5℃下研磨0.5分钟得到糊状物，然后粒化至2mm的粒度，并用流化床干燥器用105℃的热空气干燥0.5分钟。最终获得的浓缩调味料颗粒具有2.5%的含水量。将该浓缩调味料颗粒与使用传统方法(其中发酵步骤、水解步骤以及热反应步骤在不同的反应容器中进行)制得的产品进行比较，发现其外观相似但肉味更浓。
应当理解，虽然参照具体实施方案对本发明进行了描述，但可以进行各种修改和改变而不超出权利要求所定义的本发明的范围。此外，当具体特征存在已知的等同物时，可以采用该等同物，就如同在本说明书中具体提到了它们一样。
Claims (15)
1.一种制备食品调味料产品的方法，包括固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤，其中，所述发酵步骤、水解步骤和热反应步骤在同一反应罐内进行。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤依次进行。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述固态发酵步骤、水解步骤和热反应步骤同时进行。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述反应罐内的压力在0至1.2巴(表压)的范围内。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述固态发酵步骤用含水量在15%至75%w/w、优选30%至70%w/w范围内的反应混合物进行。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其在固态发酵步骤之后包括研磨步骤以在水解步骤之前降低粒度。
7.如权利要求6所述的方法，其中将颗粒的粒度降至直径小于约1mm。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中将反应罐和导入到反应罐内用于制备食品调味料产品的原料一起进行灭菌。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中用于制备食品调味料产品的温度、湿度以及搅拌速度由计算机系统控制。
10.一种用于制备如权利要求1-9中任一项所述的食品调味料产品的设备，该设备包括：
a)反应罐，其具有用于向反应罐内导入反应原料的可开闭的进料口和用于向反应罐内导入蒸汽的可开闭的蒸汽入口；
b)用于在发酵步骤之后研磨反应原料的研磨单元；
c)位于反应罐内的搅拌器，其用于搅拌反应罐内的反应原料；
d)用于密封反应罐的密封装置；
e)排气口，用于将反应罐内的气体排出和控制反应罐内的气压；
f)出料口；
g)用于控制反应罐内温度的温控装置；和
h)用于测定反应罐内的温度和/或湿度的温度和/或湿度测量装置。
11.如权利要求10所述的设备，其中反应罐内的温度、湿度以及搅拌速度由计算机系统控制。
12.如权利要求10或11所述的设备，其中，所述反应罐上设有可开闭的进气口，用于向反应罐内导入空气。
13.如权利要求10-12中任一项所述的设备，其中，所述反应罐上设有用于测定反应罐内压力的压力计。
14.如权利要求10-13中任一项所述的设备，其中，所述温控装置为环绕所述反应罐的外壁表面的夹套，所述夹套上设有可开闭的加热介质进口和可开闭的加热介质出口，其中所述夹套通过使加热介质在夹套内循环来控制反应罐内的温度。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述夹套呈螺旋状环绕所述反应罐的外壁表面。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130731 |