CN106189350B - 一种降低氨法焦糖色中4‑甲基咪唑含量的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低氨法焦糖色中4‑甲基咪唑含量的生产工艺，包括以下步骤：1)、获得浓缩淀粉糖；2)、催化剂的配制：将氨、铵类化合物分别配置成为氨溶液、铵溶液，所述催化剂至少包括氨溶液、铵溶液中的一种；3)、加热反应：向反应釜内直通蒸汽加热，蒸汽与淀粉糖直接接触进行加热，当淀粉糖升温并维持至100～115℃时，将步骤2)制备的催化剂持续加入反应釜中，并继续直通蒸汽，维持温度100～115℃，当色率符合要求后终止反应，所述加热反应始终在常压下进行；4)、冷却过滤获得焦糖色。本发明解决了现有氨法生产焦糖色导致制备的焦糖色中4‑甲基咪唑的含量较高的问题。

Description

一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺

技术领域

本发明涉及焦糖色生产技术领域，具体涉及一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺。

背景技术

焦糖色在我国有着广泛的使用传统，是用量最大的食用色素。按照其生产工艺不同可分普通法焦糖色、苛性亚硫酸盐法焦糖色、氨法焦糖色以及亚硫酸铵法焦糖色四大类。氨法焦糖色带正电荷，是四大类中唯一带正电荷的焦糖色，能稳定的存在于啤酒、酱油、醋产品中，在食品领域中具有极为重要的作用。

氨法焦糖色生产过程中主要发生美拉德反应，就是氨和(或)铵化合物与羰基化合物在加热时经过缩合、脱氢、重排、异构化等一系列的复杂反应后生成焦糖色的过程。在此反应过程中，会产生许多不稳定的醛酮类物质，它们在有氨基存在的条件下必然会生成4-甲基咪唑。

现有的氨法生产焦糖色导致制备的焦糖色中4-甲基咪唑的含量较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，解决现有氨法生产焦糖色导致制备的焦糖色中4-甲基咪唑的含量较高的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，包括以下步骤：

1)、获得浓缩淀粉糖；

2)、催化剂的配制：将氨、铵类化合物分别配置成为氨溶液、铵溶液，所述催化剂至少包括氨溶液、铵溶液中的一种；

3)、加热反应：向反应釜内直通蒸汽加热，蒸汽与淀粉糖直接接触进行加热，当淀粉糖升温并维持至100～115℃时，将步骤2)制备的催化剂持续加入反应釜中，并继续直通蒸汽，维持温度100～115℃，当色率符合要求后终止反应，所述加热反应始终在常压下进行；

4)、冷却过滤获得焦糖色。

在氨法焦糖色反应过程中，4-甲基咪唑的的产生主要是因为葡萄糖、麦芽糖等主原料在高温条件下发生脱水、裂解、异构等反应，既生成了大量焦糖色的前体物质，同时发生的副反应也产生了部分甘油醛，甘油醛通过脱水、分子重排系列变化，在氨或铵化合物存在下，最终生成了4-甲基咪唑。

在反应过程中，由于反应条件的不同(如温度、氨和(或)铵化合物的量)，最终生成的4-甲基咪唑的量也会不同。

4-甲基咪唑(4-Methylimidazole)为白色至类白色结晶粉末，溶于水和乙醇，有腐蚀性；在动物实验中能导致动物长肿瘤，引发癌症，国际癌症研究机构(IARC)将4-甲基咪唑定性为2级制癌物质。由于4-甲基咪唑的毒性问题使氨法焦糖色的发展受到了阻碍。

传统的常压法生产氨法焦糖色，都是将液氨等铵类催化剂直接一次或多次加入原料中，升温反应得到最终产品。该法在反应过程中，原料与氨和(或)铵化合物在高温条件下极易生成有害物质4-甲基咪唑，从而导致产品的安全性降低。当前市场上流通的氨法焦糖色4-甲基咪唑含量绝大多数远远大于50mg/Kg，甚至有极个别超出国家标准(200mg/Kg)要求，存在严重的食品安全隐患。

本发明所述直通蒸汽加热是指通过管道将蒸汽直接通入反应釜中加热物料，为反应提供热量，所述催化剂的配置优选在配料罐(配料罐不仅有利于催化剂的配置，而且能够有效避免有效催化剂的挥发)中进行，本发明过配料罐的流量计调节催化剂的流量，以保证反应釜内物料温度和浓度的在要求范围内，直至将催化剂加完为止；所述色率是指以EBC为单位的焦糖色色率，规定为0.1％焦糖溶液(W/V)，通过1cm的比色皿，用可见光分光光度计在610nm波长下的吸光度为0.076时，相当于20000EBC，计算公式为：

本发明所述生产工艺与现有氨法生产焦糖色技术相比，具有以下主要区别点：1)、采用液态催化剂；2)、在较高温度下连续加入液态催化剂；3)、在反应釜内直通蒸汽对物料进行加热。

上述改进点是申请人在现有氨法生产焦糖色技术基础上进行大胆尝试，申请人通过大量的试验(对不同的加热方式、不同形态的催化剂、加热反应的温度和催化剂加入时的温度要求进行大量的正交试验)，对每次实验制备的焦糖色中4-甲基咪唑的含量进行检测，筛选出4-甲基咪唑的含量低于50mg/Kg的制备工艺，对满足条件的工艺进行平行实验进一步优化制备工艺，最终确定本发明所记载的工艺。

优选地，步骤1)中淀粉糖的浓缩通过反应釜中的内盘管、外盘管间接加热实现。

所述内盘管具体是指反应釜中的盘管结构，所述外盘管为反应釜夹层结构中的盘管结构，所述内盘管、外盘管加热为本领域的一种常用手段。

在本发明中，首先，采用液态催化剂固态催化剂相比，提高了催化剂与反应物料之间的接触面积，使催化剂快速发生催化作用，能够提高催化剂的催化效率；在较高温度下将液态催化剂加入物料中与将固态催化剂直接一次或多次加入原料中，升温反应得到最终产品相比，能够进一步提高催化剂的催化效率，且能够避免一次加入过多催化剂导致4-甲基咪唑含量增多的问题，因此，采用本发明所述工艺与传统氨法生产焦糖色技术相比，要制备相同色率的焦糖色，需要的催化剂较少，从而降低氨的用量以达到降低产品中4-甲基咪唑含量的目的。其次，通过液态催化剂和在物料中直通蒸汽来控制反应体系的温度和浓度，确保反应体系的温度始终维持在100～115℃，申请人通过大量试验证明，在液态催化剂的条件下，将反应体系的温度控制在100～115℃有利于主反应的进行，减少副反应，从而减少4-甲基咪唑的前体物质甘油醛的生成以达到控制产品4-甲基咪唑的目的。然后，将催化剂配成溶液以连续流加的方式加入物料中，可以最大程度利用氨的催化作用，从而降低氨的用量；同时以连续流加方式加入催化剂可以降低体系反应的难度，从而降低体系的反应温度，体系反应温度越低，副反应越难以发生，越利于减少4-甲基咪唑的含量。

进一步地，步骤1)中将淀粉糖在反应釜中浓缩至干基为65％～85％。

所述干基是指原料溶液中可溶性固形物占物料总重量的质量百分比，即原料溶液中干物质的量所占百分比。

进一步地，步骤4)中所述冷却过滤为反应结束后将物料迅速冷却至70℃以下，彻底终止反应，过滤。

进一步地，还包括以下步骤：

将冷却过滤后的物料泵入调配罐，根据色率、波美进行调配；将调配好的产品，计量灌装，入库保管。

进一步地，淀粉糖至少包括麦芽糖浆、葡萄糖浆、果葡糖浆中的一种。

进一步地，氨至少包括液氨、氨水中的一种，所述铵类化合物至少包括磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、乙酸铵中的一种。

进一步地，催化剂加入的量根据生产焦糖色的所需色率而定。

所述催化剂配置的量具体是配置的催化剂溶液中有效催化剂的物质的量。

按所需生产焦糖色的色率高低确定所需催化剂的多少配制催化剂，一般而言，色率越高所需催化剂越多。

进一步地，持续加入通过配料罐的流量计实现。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明将所需催化剂在配料罐内配成溶液后按要求持续加入物料的反应过程中，可以提高催化剂的利用率，降低催化剂的用量，进而削弱了4-甲基咪唑生成的条件。

2、本发明向反应釜内直接通入蒸汽，使蒸汽直接加热物料，同时利用蒸汽的热量和水分来维持反应体系的温度和浓度，有效将副反应的产生，降低4-甲基咪唑的前驱体的生成。

3、本发明催化剂是以溶液的形式连续流加入物料中，既可利用催化剂溶液来调节反应体系的温度和浓度，同时持续加入的催化剂也可降低反应体系的反应能从而降低反应体系的温度，有利于控制最终产品的4-甲基咪唑的产生。

4、本发明通过合理的设计反应温度，加入催化剂的形态，加入催化剂时的温度以及物料的加热方式，通过各个条件之间的相互协同作用，将氨法焦糖色工艺制备的焦糖色中的4-甲基咪唑含量控制在50mg/Kg以下，提高了氨法焦糖色产品的安全性，推动焦糖色产业的健康发展。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

焦糖色中4-甲基咪唑含量的检测用高效液相方法检测。

本发明中催化剂的配置的量可以刚好与加入反应釜内的量一致，在加热反应步骤时，待催化剂加完后取样检测色率，当色率符合要求后终止反应。或是催化剂的配置的量可以多于入反应釜内的量，具体加入量由流量计控制，当加入量达到预期时，关闭即可，本以下实施例用采用催化剂的配置的量刚好与加入反应釜内的量一致的方式为例，避免催化剂的浪费；所述催化剂加入的量根据生产焦糖色的所需色率而定，催化剂选用液氨、氨水、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵或乙酸铵之中的一种或多种制备的溶液均可以，在催化效果上没有明显差异，就不一一举例，以下实施例中仅列举部分催化剂。淀粉糖的选择可以是麦芽糖浆、葡萄糖浆或果葡糖浆，也可以是其中两者的混合物，也可以是三者的混合物，淀粉糖的具体选择对制备焦糖色没有明显影响，就不一一举例，以下实施例中仅列举部分淀粉糖。

实施例1：

生产36Be，20000EBC氨法焦糖色(EBC为焦糖色的色率单位；Be指焦糖色的波美值，色率、波美均为焦糖色的测定指标)。

一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料计量浓缩：准确称取干基为80％的麦芽糖浆7500Kg(干物质的量为6000Kg)，在反应釜中浓缩至干基为85％；

2)、催化剂的配制：在配料罐中准确加入1020Kg水和380Kg的碳酸铵，充分搅拌均匀，待用；

3)、加热反应：在反应釜的物料内直通蒸汽加热，将物料升温至100℃，此时物料干基为85％，继续直通蒸汽加热，并打开配料罐阀门、调节流量计向反应釜物料中持续加入碳酸铵溶液催化剂，加入催化剂的速度以维持反应釜内物料温度100～115℃，干基83％-85％；继续直通蒸汽加热升温和连续加入催化剂，待催化剂加完后取样检测色率，当色率为0.081(21000EBC)时终止反应，所述加热反应始终在常压下进行；

4)、冷却过滤：反应结束后将物料迅速冷却至65℃，彻底终止反应，过滤；

5)、将冷却过滤后的物料泵入调配罐，根据色率、波美进行调配；

6)、计量灌装：将调配好的产品，计量灌装，入库保管。

将实施例1制备的焦糖色进行测定，具体测定结果如表1所示：

表1

实施例2：

生产38Be，30000EBC氨法焦糖色(EBC为焦糖色的色率单位；Be指焦糖色的波美值，色率、波美均为焦糖色的测定指标)。

一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料计量浓缩：准确称取干基为71％的果葡糖浆8450Kg(干物质的量为6000Kg)，在反应釜中浓缩至干基为73％；

2)、催化剂的配制：准确称量1080Kg含量为25％的氨水溶液入配料罐，待用；

3)、加热反应：在反应釜的物料内直通蒸汽加热，将物料升温至100℃，此时物料干基为73％，继续直通蒸汽加热，并打开配料罐阀门、调节流量计向反应釜物料中持续加入氨水溶液催化剂，加入催化剂的速度以维持反应釜内物料温度100～115℃，干基71％-75％；继续直通蒸汽加热升温和连续加入催化剂，待催化剂加完后取样检测色率，当色率为0.118(31000EBC)时终止反应，所述加热反应始终在常压下进行；

4)、冷却过滤：反应结束后将物料迅速冷却至65℃，彻底终止反应，过滤；

5)、将冷却过滤后的物料泵入调配罐，根据色率、波美进行调配；

6)、计量灌装：将调配好的产品，计量灌装，入库保管。

将实施例2制备的焦糖色进行测定，具体测定结果如表2所示：

表2

实施例3：

生产33Be，40000EBC氨法焦糖色(EBC为焦糖色的色率单位；Be指焦糖色的波美值，色率、波美均为焦糖色的测定指标)。

一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料计量浓缩：准确称取干基为61％的麦芽糖浆9836Kg(干物质的量为6000Kg)，在反应釜中浓缩至干基为65％；

2)、催化剂的配制：在配料罐中将总量为480Kg液氨配制成溶液，待用；

3)、加热反应：在反应釜的物料内直通蒸汽加热，将物料升温至100℃，此时物料干基为65％，继续直通蒸汽加热，并打开配料罐阀门、调节流量计向反应釜物料中持续加入液氨溶液催化剂，加入催化剂的速度以维持反应釜内物料温度100～115℃，干基65％-68％；继续直通蒸汽加热升温和连续加入催化剂，待催化剂加完后取样检测色率，当色率为0.154(40000EBC)时终止反应，所述加热反应始终在常压下进行；

4)、冷却过滤：反应结束后将物料迅速冷却至65℃，彻底终止反应，过滤；

5)、将冷却过滤后的物料泵入调配罐，根据色率、波美进行调配；

6)、计量灌装：将调配好的产品，计量灌装，入库保管。

将实施例3制备的焦糖色进行测定，具体测定结果如表3所示：

表3

实施例4：

本实施例基于是实施例1，与实施例1的区别在于：催化剂为200Kg碳酸铵和200Kg的碳酸氢铵用1050Kg水溶解。

将实施例4制备的焦糖色进行测定，具体测定结果如表4所示：

表4

实施例5：

本实施例基于是实施例2，与实施例2的区别在于：催化剂为200Kg磷酸铵和200Kg的磷酸氢二铵用1050Kg水溶解。

将实施例5制备的焦糖色进行测定，具体测定结果如表5所示：

表5

实施例6：

本实施例基于是实施例3，与实施例3的区别在于：催化剂为410Kg乙酸铵用1030Kg水溶解。

将实施例6制备的焦糖色进行测定，具体测定结果如表6所示：

表6

由实施例1至实施例6的实验数据可知：采用本发明所述工艺制备氨法焦糖色，4-甲基咪唑含量均远小于50mg/kg。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)、获得浓缩淀粉糖；

2)、催化剂的配制：将氨、铵类化合物分别配置成为氨溶液、铵溶液，所述催化剂至少包括氨溶液、铵溶液中的一种；

3)、加热反应：向反应釜内直通蒸汽加热，蒸汽与淀粉糖直接接触进行加热，当淀粉糖升温并维持至100～115℃时，将步骤2)制备的催化剂持续加入反应釜中，并继续直通蒸汽，维持温度100～115℃，当色率符合要求后终止反应，所述加热反应始终在常压下进行；

4)、冷却过滤获得焦糖色。

2.根据权利要求1所述的一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，其特征在于，步骤1)中将淀粉糖在反应釜中浓缩至干基为65％～85％。

3.根据权利要求1所述的一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，其特征在于，步骤4)中所述冷却过滤为反应结束后将物料迅速冷却至70℃以下，彻底终止反应，过滤。

4.根据权利要求1所述的一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

将冷却过滤后的物料泵入调配罐，根据色率、波美进行调配；将调配好的产品，计量灌装，入库保管。

5.根据权利要求1所述的一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，其特征在于，所述淀粉糖至少包括麦芽糖浆、葡萄糖浆、果葡糖浆中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，其特征在于，所述氨至少包括液氨、氨水中的一种，所述铵类化合物至少包括磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、乙酸铵中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生产工艺，其特征在于，所述持续加入通过配料罐的流量计实现。