CN105295432A - 一种生产陈醋专用焦糖色素的方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
一种生产陈醋专用焦糖色素的方法及其设备，生产焦糖色素的设备包括物料预融罐、喷射加热器、层流反应釜、闪蒸罐和焦化配料罐和成品罐，并依次用管道连接，其中闪蒸罐包括板框中转罐、蒸发中转罐和浓缩中转罐。本发明是采用喷射加热器将含糖物质加热，然后采用若干个细长的主体组合层流罐进行保温，高温物料从层流罐体的下部进入到罐体，然后从单个罐体的上部流出，通过控制流出罐体的个数和流量控制焦化反应的保温时间，最终实现焦化反应的完成。
Description
技术领域
本发明专利涉及生产焦糖色素领域，尤其涉及一种生产陈醋专用焦糖色素的方法及其设备。
背景技术
焦糖色素(Carame1)，也被称为焦糖，是一种广泛用于食品、医药等行业的着色剂，对于食品工业，在酱油、食醋、料酒、酱卤、腌制制品、烘制食品、糖果、药品、碳酸饮料以及非碳酸饮料等中均有使用，在赋予产品特定色泽的同时也带来特定的焦糖风味。焦糖色素为浓黑褐色黏稠物质，溶于水，不溶于有机溶剂。在1940年，美国食品药品监督管理局(FDA)就发布了焦糖色素的相关规定。但是由于焦糖色素中含有的4甲基咪唑具有毒性，其发展受到一定的限制。后来经过进一步深入的研究和试验，联合国粮食与农业组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)和国际食品添加剂联合专家委员会(JECFA)均认定在一定的限量范围内焦糖色素是安全的。在1863年美国即实现了焦糖色素的商业化生产。由于特殊的国情，新中国在20世纪70年代方才开始拥有了生产焦糖的小作坊，随着改革开放和经济的发展，我国的焦糖色素工业也得到了迅猛的发展。
焦糖色素的生成主要伴随着3种反应，分别是美拉德反应(MaillardReaction)、焦糖化反应(Caramellization)和氧化反应(Oxidation)。通常使用糖类和含有氨基酸的肽或蛋白质等原料在一定温度下进行反应得到。
传统的焦糖色素生产方法按催化剂的不同分有4种。其一是普通法，由DE值70以上的葡萄糖浆在160℃左右不采用含有铵化物或亚硫酸盐的催化剂，得到的产品色率较低，大致为1.7×104，但红色指数可达6以上，氮硫含量低，pH3～4，且在75％的乙醇溶液中稳定，负(弱)电荷，主要用于蒸馏酒、甜食和香味混合。其二是亚硫酸盐法，该方法与普通方法相似，但催化剂采用亚硫酸盐且用量较高，得到的产物色率大致为2.7×104，不含氨，pH2.5～4.0，负电荷，使用范围小，只能用于一些特殊的食品或药品中，并且不属于国标中规定可使用的方法。其三是氨法，采用氨作为催化剂，常用高当量的葡萄糖或转化糖与氨在高温下制成，色率大致为3.2×104～5×104，不含硫，pH2.8～5.5，耐盐性好，主要用于焙烤食品、啤酒和酱油等。其四是亚硫酸铵法，采用亚硫酸铵盐为催化剂，葡萄糖、蔗糖为原料在酸性条件下催化而成，色率大致为2×104～8×104，含氨和硫，pH2.0～3.5，负(强)电荷，由于着色力强并且在酸性条件下十分稳定，因而通常用于软饮料汤料、宠物食品等中。
现有焦糖反应主要是采用大反应釜间断式批量反应，首先将反应原料（各种糖类）批量（20吨~70吨）投到反应釜中，然后按照所投物料的一定比例添加添加剂，充分搅拌后通过反应釜中的盘管，用蒸汽通过盘管加热物料，加热时间一般持续30分钟以上，时间视所反应的物料量为准，物料添加越多，升温时间越久。温度升到预定温度后，在反应釜中保温若干小时，期间不是抽查物料色率，以确定反应时间。该反应升温时间长、物料受热不均匀，保温时间长，所生产产品批次单一，无法实现连续生产。
甘蔗是我国南方主要的农业经济作物，在我国已有很悠久的栽培历史。甘蔗废蜜是甘蔗榨糖后的副产品，其中含有重量含量35%左右的蔗糖，11%左右的还原糖，以及胶体、无机非糖分等其他杂质。由于无机非糖分的造蜜作用，从甘蔗糖蜜中提取蔗糖是不经济的。目前，甘蔗糖蜜主要用于酒精发酵，酵母培养等方面。甘蔗糖蜜中含有较多的糖分，故是制备优质焦糖色素理想的天然原料。
发明内容
本技术是采用喷射加热器将含糖物质加热，然后采用若干个细长的主体组合层流罐进行保温，高温物料从层流罐体的下部进入到罐体，然后从单个罐体的上部流出，通过控制流出罐体的个数和流量控制焦化反应的保温时间，最终实现焦化反应的完成。
本发明是通过下述技术方案实现的：
生产陈醋专用焦糖色素的方法采用的设备，包括物料预融罐、喷射加热器、层流反应釜、闪蒸罐和焦化配料罐和成品罐，并依次用管道连接，其中闪蒸罐包括板框中转罐、蒸发中转罐和浓缩中转罐；
所述的层流反应釜使用盘管加热，通过物料与内通蒸汽的盘管接触，产生热交换将物料加热，再将加热的物料搅拌均匀。
所述的板框压滤机含有滤室，滤室由交替排列的滤板和滤框构成；滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布；滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤液和引出滤液。
上述生产陈醋专用焦糖色素的设备采用的工艺方法包括以下步骤：
（1）将废糖蜜从原料罐预先进入物料预融罐，加入硫酸和水调节pH至3.0～3.5，得到物料A，用喷射加热器加热物料A至105℃，再将物料压入层流反应釜，经过层流保温90分钟后得到物料B；
（2）将物料B压入板框中转罐，加入浓碱调节pH至5.0～6.0，然后经过板框压滤机进行板框过滤，沉淀杂质，静置180分钟后，再将物料压入蒸发中转罐，经过蒸发浓缩后进入浓缩中转罐，将物料浓缩至波美38°Be得到物料C，
（3）将物料C压入焦化配料罐，同时在焦化配料罐中加入液碱、水和焦亚硫酸钠调节pH至4.0～4.5，经过焦化反应后将物料压入成品罐，同时加入液碱调节pH至5.5±0.3后得到成品焦糖色素。
所述的物料预融罐，其温度通过调节蒸汽与物料的混合比例进行调节。
所述的物料A升温到预定温度后，进入经过保温处理的层流反应釜，进入反应釜的方式是采用下进上出的方式，确保物料先进先出。
所述的蒸发中转罐，在浓缩蒸发时，要先将真空度抽到-0.08MPa，让水的沸点低于80℃进入蒸发中转罐，再进行分离浓缩。
所述的焦化反应过程中，焦化配料罐的温度为120℃，压力P≤0.3KPa。
本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：
1、解决物料加热受热不均匀的问题，反应釜盘管加热主要是通过物料与内通蒸汽的盘管接触，产生热交换将物料加热，再通过搅拌器将加热的物料搅拌均匀，反应釜越大，搅拌效果越差，直接加热的物料越少，造成物料受热不均匀，本发明的方案，采用喷射器加热主要采用高温蒸汽与物料按一定的比例喷射混合后加热，该加热方式使物料与蒸汽混合均匀，让物料充分受热。
2、节能降耗：盘管加热方式，加热物料后，所排出的冷凝水依然还有较高的温度，一般在60℃~80℃左右，物料温度越高，热交换越不充分，所排冷却水温度越高，而本发明采用喷射器加热，所有热量全部混合转化到物料中，不产生冷凝水。
3、减少升温时间，采用大反应釜进行加热，整体物料要升温到要求温度需要不断搅拌混合，受热物料受到盘管总面积影响。而喷射加热是采用热蒸汽与物料按比例直接高速喷射混匀后进入层流罐体加热，确保所有物料都是受热，并且能在瞬间升温达到预定温度。
4、确保连续生产，焦化反应是靠物料在一定温度下保温，使物料慢慢在该温度下发生褐变反应，大反应釜升温加热焦化反应只能一釜接着一釜的反应，重复进行升温-保温-冷却的一个循环过程，而本发明的方案，层流升温保温采用的是多个细长罐体组合排列进行生产，物料喷射加热后从罐体下部进入，上部出，确保物料先进先出同时，物料流动中实现连续生产。
5、实现单品生产多种规格产品的目的：焦化反应主要是靠物料在特定温度（120℃~140℃）保温时间进行控制产品的规格，而层流罐保温加热保温主要是靠物料在层流罐中的流动个数和流量来确保保温时间，如果需要生产不同型号的产品，只需在特定某个层流罐底部进行测量，达到要求规格后就可以放出做成成品。
附图说明：
图1是本发明的工艺设备流程图；
图2是本发明层流反应釜的结构示意图；
图3是本发明板框压滤机的结构示意图。
具体实施方式
生产陈醋专用焦糖色素的方法采用的设备，包括物料预融罐、喷射加热器、层流反应釜、闪蒸罐和焦化配料罐和成品罐，并依次用管道连接，其中闪蒸罐包括板框中转罐、蒸发中转罐和浓缩中转罐；
所述的层流反应釜使用盘管加热，通过物料与内通蒸汽的盘管接触，产生热交换将物料加热，再将加热的物料搅拌均匀。
所述的板框压滤机含有滤室，滤室由交替排列的滤板和滤框构成；滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布；滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤液和引出滤液。
上述生产陈醋专用焦糖色素的设备采用的工艺方法包括以下步骤：
（1）将废糖蜜从原料罐预先进入物料预融罐，加入硫酸和水调节pH至3.0～3.5，得到物料A，用喷射加热器加热物料A至105℃，再将物料压入层流反应釜，经过层流保温90分钟后得到物料B；
（2）将物料B压入板框中转罐，加入浓碱调节pH至5.0～6.0，然后经过板框压滤机进行板框过滤，沉淀杂质，静置180分钟后，再将物料压入蒸发中转罐，经过蒸发浓缩后进入浓缩中转罐，将物料浓缩至波美38°Be得到物料C，
（3）将物料C压入焦化配料罐，同时在焦化配料罐中加入液碱、水和焦亚硫酸钠调节pH至4.0～4.5，经过焦化反应后将物料压入成品罐，同时加入液碱调节pH至5.5±0.3后得到成品焦糖色素。
所述的物料预融罐，其温度通过调节蒸汽与物料的混合比例进行调节。
所述的物料A升温到预定温度后，进入经过保温处理的层流反应釜，进入反应釜的方式是采用下进上出的方式，确保物料先进先出。
所述的蒸发中转罐，在浓缩蒸发时，要先将真空度抽到-0.08MPa，让水的沸点低于80℃进入蒸发中转罐，再进行分离浓缩。
所述的焦化反应过程中，焦化配料罐的温度为120℃，压力P≤0.3KPa。
经检测，利用本发明方案生产出来的陈醋专用焦糖色素的色值符合行业要求，其它的技术指标如下：
Claims (8)
1.一种生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：生产焦糖色素的设备包括物料预融罐、喷射加热器、层流反应釜、闪蒸罐和焦化配料罐和成品罐，并依次用管道连接，其中闪蒸罐包括板框中转罐、蒸发中转罐和浓缩中转罐。
2.根据权利要求1所述的生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：所述的层流反应釜使用盘管加热，通过物料与内通蒸汽的盘管接触，产生热交换将物料加热，再将加热的物料搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述的生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：所述的板框压滤机含有滤室，滤室由交替排列的滤板和滤框构成；滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布；滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤液和引出滤液。
4.根据权利要求1所述的生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：采用该设备生产陈醋专用焦糖色素的方法包括以下步骤：
（1）将废糖蜜从原料罐预先进入物料预融罐，加入硫酸和水调节pH至3.0～3.5，得到物料A，用喷射加热器加热物料A至105℃，再将物料压入层流反应釜，经过层流保温90分钟后得到物料B；
（2）将物料B压入板框中转罐，加入浓碱调节pH至5.0～6.0，然后经过板框压滤机进行板框过滤，沉淀杂质，静置180分钟后，再将物料压入蒸发中转罐，经过蒸发浓缩后进入浓缩中转罐，将物料浓缩至波美38°Be得到物料C，
（3）将物料C压入焦化配料罐，同时在焦化配料罐中加入液碱、水和焦亚硫酸钠调节pH至4.0～4.5，经过焦化反应后将物料压入成品罐，同时加入液碱调节pH至5.5±0.3后得到成品焦糖色素。
5.根据权利要求4所述的生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：所述的物料预融罐，其温度通过调节蒸汽与物料的混合比例进行调节。
6.根据权利要求4所述的生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：所述的物料A升温到预定温度后，进入经过保温处理的层流反应釜，进入反应釜的方式是采用下进上出的方式，确保物料先进先出。
7.根据权利要求4所述的生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：所述的焦化反应过程中，焦化配料罐的温度为120℃，压力P≤0.3KPa。
8.根据权利要求4所述的生产陈醋专用焦糖色素的设备，其特征在于：所述的蒸发中转罐在浓缩蒸发时，要先将真空度抽到-0.08MPa，让水的沸点低于80℃进入蒸发中转罐，再进行分离浓缩。
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