CN106957537B - 一种双倍焦糖色生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双倍焦糖色生产工艺，在反应罐体内加入浓缩后的原料、亚硫酸盐、铵类物质或氨类物质或胺类物质，加压升温，在搅拌条件下进行反应获得焦糖色，在反应过程中在反应罐体的夹层内加入电磁场。本发明在焦糖行业中率先采用了外加磁场技术进行双倍焦糖色生产，使外场力对分子做功，导致液体内能增加，活化能降低，进而降低了焦糖色的粘度减小，提高其流动性。本发明在双倍焦糖色的生产过程中，外加磁场作用下磁性碳水化合物溶液排成链状弱絮凝状态，不会使焦糖色胶体物质失稳，从而使物料保持在相对较低的粘度。

Description

一种双倍焦糖色生产工艺

技术领域

本发明涉及焦糖色生产技术领域，具体涉及一种双倍焦糖色生产工艺。

背景技术

技术背景

焦糖色又称为酱色，按照其生产工艺不同，通常把焦糖色分为普通法焦糖色、苛性亚硫酸盐法焦糖色、氨法焦糖色和亚硫酸铵法焦糖色四类。对亚硫酸铵法焦糖色，行业中习惯根据色率的高低将其又分为单倍焦糖色和双倍焦糖色两大类，一般将色率不大于50000EBC的亚硫酸铵法焦糖色称为单倍焦糖色，色率50000EBC以上亚硫酸铵法焦糖色称为双倍焦糖色。双倍焦糖色主要用于饮料、饲料和肥料等方面。

一般情况下双倍焦糖色色率越高，使用时用量越少，使用成本越低，但是其需要的反应时间更长，形成的焦糖色分子量更大，相同浓度情况下粘度更高，流动性更差，使用越不方便。反之双倍焦糖色色率越低，使用时用量越大，使用成本越高，但是其需要的反应时间更短，形成的焦糖色分子量更小，相同浓度情况下粘度更低，流动性更好，使用越方便。所以，双倍焦糖色的高色率和低粘度本身就是一对矛盾，是双倍焦糖色行业的普遍难题。

现有的双倍焦糖色都是用传统的亚硫酸铵法工艺，都是经过一次或多次加压反应制备而成。然而在生产高色率双倍焦糖色的过程中反应极易导致产品粘度过高甚至酯化，为了防此类事件的发生则往往需要较大的亚硫酸盐添加量，从而导致产品的亚硫酸盐残留很高，而且因为亚硫酸盐加量过大导致产品的性能下降，美拉德反应的速度变慢，反应时间长，反应生产效率大幅下降；为了解决加大亚硫酸盐带来的负面作用，大多研究都是依靠提高反应的温度和压力来解决，但此方法能耗很高，这对焦糖色反应的设备提出了苛刻的要求，一般焦糖色生产厂家根本无法满足其设备要求，并且还不能完全改变高色率双倍焦糖色产品起始粘度高及储存过程粘度上涨快问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双倍焦糖色生产工艺，解决现有双倍焦糖色生产过程中导致粘度高的问题，通过本发明所述生产工艺制备的焦糖色具有粘度低、流动性好、水溶性好的优点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种双倍焦糖色生产工艺，在反应罐体内加入浓缩后的原料、亚硫酸盐、铵类物质或氨类物质或胺类物质，加压升温，在搅拌条件下进行反应获得焦糖色，在反应过程中在反应罐体的夹层内加入电磁场。

目前食品行业一般要求双倍焦糖色的粘度在12个月的保质期内≤200mPa·s(30℃)。焦糖色在保质期结束时粘度的高低取决于焦糖色的初始粘度和储存过程中粘度的变化(一般是增加)速度。同样的道理，焦糖色的初始粘度和储存过程中粘度的变化速度决定了焦糖色的保质期长短(要求粘度≤200mPa·s(30℃))。而胶凝试验是判断焦糖色初始粘度和粘度变化速度的最有效指标。一般情况下每4小时的胶凝时间对应1个月的保质期，即当一个焦糖色的胶凝时间为48h时，这个焦糖色的保质期则为12个月(此时粘度为200mPa·s(30℃)左右)。

现有的焦糖色生产工艺，为了满足高色率的需求，易导致产品粘度过高甚至酯化，为了降低粘度，只能增加亚硫酸盐添加量，从而导致产品的亚硫酸盐残留很高，而且因为亚硫酸盐加量过大导致产品的性能下降；或是依靠提高反应的温度和压力来降低粘度，但此方法能耗很高，这对焦糖色反应的设备提出了苛刻的要求，一般焦糖色生产厂家根本无法满足其设备要求，因此，现有技术在确保产品质量、高色率的前提下必然会导致产品的粘度高的缺点。

本发明以Eyring粘度理论为指导，粘度取决于液体的摩尔活化能，在外场的作用下液体的摩尔活化能会发生一定的变化。利用外加磁场的磁化效应，碳水化合物分子会受到外场力的作用，外场力对分子做功，溶液活化能发生改变，从而导致溶液粘度发生变化。

申请人通过试验发现：在引入外加电磁场的条件下，加入亚硫酸盐和铵或氨类物质在加压升温条件下与碳水化合物进行羰胺缩合、分子重排、烯醇化、降解、裂解、缩合聚合等复杂的美拉德反应后，最终生成含在较多大分子胶体物质——焦糖色，具有较低的粘度，流动性较高。

并且，在美拉德反应过程中，外加磁场作用下磁性碳水化合物溶液排成链状弱絮凝状态，不会使胶体物质失稳，从而保证在相对较低的粘度环境下完成生产反应过程，不仅得到粘度较低的双倍焦糖色，而且双倍焦糖色能够较为稳定保持低粘度，有利于提高保质期。

因此，本申请通过在反应过程中引入外加电磁场，导致液体内能增加，活化能降低，进而降低了焦糖色的粘度减小，提高其流动性，并且，本申请无需加入过多的亚硫酸盐，也不需要过高的温度和压力，不仅能够确保制备的焦糖色的质量、对设备要求低，同时焦糖色的粘度减小。

进一步地，电磁场是通过绕线圈通电方式实现，电磁场的强度为1.0～5.0T。

绕线圈通电方式实现电磁场外加是一种现有技术，申请人通过试验发现：将电磁场的强度设置为1.0～5.0T不仅使得制备的焦糖色的色率符合双倍焦糖色的要求，且使得制备的焦糖色的初始粘度低于100mPa·s(30℃)。

进一步地，电磁场的方向与搅拌方向一致。

具体地，外加电磁场是通过在罐体夹层内的对称位置绕线圈并通12伏的直流电，用作外加磁场对物料进行磁化，电磁场的方向与搅拌方向一致即电磁场的方向与液体流动方向平行。

将磁场方向平行于液体流动方向，进一步使液体内能增加，活化能降低，粘度减小，避免产品粘度偏高甚至酯化，从而得到流动性好的焦糖色产品。

进一步地，将获得的焦糖色泵入调配罐内，在调配罐的物料中加入0.05％～0.15％非离子表面活性剂。

申请人通过试验发现：通过加入非离子表面活性剂能够能降低产品表面张力，减少产品间摩擦，加速对流，阻碍结晶形成，增加其流动性，从达到而降低并保持产品较低粘度。

通过外加电磁场制备的焦糖色本身具有很好的稳定性且具有较低的初始粘度，结合在产品中使用非离子表面活性剂，减低储存过程中产品的粘度变化速率，使产品的粘度维持在相对稳定且较低的粘度范围内。

进一步地，非离子表面活性剂至少包括蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯中的一种。

所述蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯的稳定性好，可获得很宽的HLB值，能较有效地降低表面张力，减少产品间摩擦，加速其对流。

进一步地，一种双倍焦糖色生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料浓缩：将碳水化合物在反应罐内进行浓缩至65％～85％；

2)、加入物料：向反应罐内加入10％～45％的亚硫酸盐和5％～20％的铵类物质或氨类物质，其中，亚硫酸盐、铵类物质、氨类物质的加入量以碳水化合物的绝干计；

3)、引入电磁场：对上述物料持续进行搅拌，通电，产生电磁场；

4)、加压升温进行反应，当色率符合要求时，终止反应。

进一步地，碳水化合物至少包括白砂糖、葡萄糖、木糖中的一种。

进一步地，亚硫酸盐至少包括亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、低亚硫酸钠中的一种。

进一步地，铵类物质至少包括硫酸铵、亚硫酸铵、碳酸铵中的一种；所述氨类物质至少包括液氨、氨水中的一种。

进一步地，在反应过程中的压力为0.1～0.6MPa；温度为110～160℃。

具体地，所述压力为反应罐上的表压。

当温度控制得低时，反应压力相对较低，设备要求低，能耗也相对更低。将反应物料控制在相对较低的粘度情况下，加入较少的亚硫酸盐，将温度压力控制在上述范围内能够较快完成反应。实验证明，在此条件下，产品的分子量相对较低，但并不影响分子间共轭双键的量，即不影响产品的色率，具有较高的生产效率。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明在焦糖行业中率先采用了外加磁场技术进行双倍焦糖色生产，使外场力对分子做功，导致液体内能增加，活化能降低，进而降低了焦糖色的粘度减小，提高其流动性，同时，本发明通过将磁场方向平行于液体流动方向，以利于使液体内能增加，活化能降低，粘度减小，避免产品粘度偏高甚至酯化，从而得到流动性好的焦糖色产品。

2、本发明在双倍焦糖色的生产过程中，外加磁场作用下磁性碳水化合物溶液排成链状弱絮凝状态，不会使焦糖色胶体物质失稳，从而使物料保持在相对较低的粘度。

3、本发明在双倍焦糖色成品调配灌装过程中，首次采用加入非离子表面活性剂，降低表面张力和表面自由能，减少原料间摩擦，加速对流，阻碍结晶形成，增加其流动性，从而达到维持产品粘度，使其保持在较低粘度范围内。

4、本发明在双倍焦糖色生产过程中，可将温度和压力控制在较低范围内，降低了生产能耗和生产设备要求。

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。

下述实施例中色率的记录以分光光度计在610nm处所检测的吸光度A表示，该表示方法换算为EBC单位计算公式为：

EBC单位＝吸光度A÷0.076×20000。色率＝A×20000/0.076(EBC)

胶凝时间与货架期换算公式为：

货架期1个月＝胶凝时间4h

胶凝时间实验为：将30波美的双倍焦糖色放入密封的安瓿瓶中，置于105℃环境中维持，至安瓿瓶中双倍焦糖色不再流动所用的时间即为胶凝时间。

实施例1：

生产30Be，70000EBC双倍焦糖色(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，下同)

一种双倍焦糖色生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料浓缩：将干物质的量为6000kg的葡萄糖计量进入反应罐并浓缩至干基为65％；

2)、加入物料：向反应罐内加入600kg的亚硫酸钠和300kg亚硫酸铵；

3)、引入电磁场：在反应罐的夹层内的对称位置绕线圈，将上述物料搅拌均匀后持续进行搅拌，使线圈接通12V直流电源，控制夹层内电磁场的强度为1.0T；

4)、加压升温进行反应，反应过程控制罐内压力表压为0.1MPa-0.3MPa，罐内温度110℃-130℃，每隔30分钟取样检测其色率和波美，当符合色率为0.268/30Be时，终止反应，获得焦糖色；

5)、将获得焦糖色泵入调配罐，在调配罐的物料中加入3kg蔗糖脂肪酸酯，并根据产品技术要求进行调配，搅拌均匀；

6)、计量灌装：将调配好的产品计量灌装，入库保管。

将本实施例获得的焦糖色产品进行粘度和其它行业指标检测，检测结果如表1所示：

表1

实施例2：

生产30Be，110000EBC双倍焦糖色

一种双倍焦糖色生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料浓缩：将干物质的量为6000kg的白砂糖计量进入反应罐并浓缩至干基为75％；

2)、加入物料：向反应罐内加入1200kg的焦亚硫酸钠和600kg硫酸铵；

3)、引入电磁场：在反应罐的夹层内的对称位置绕线圈，将上述物料搅拌均匀后持续进行搅拌，使线圈接通12V直流电源，控制夹层内电磁场的强度为2.5T；

4)、加压升温进行反应，反应过程控制罐内压力表压为0.20MPa-0.45MPa，罐内温度115℃-140℃，每隔30分钟取样检测其色率和波美，当符合色率为0.420/30时，终止反应，获得焦糖色；

5)、将获得焦糖色泵入调配罐，在调配罐的物料中加入6kg蔗糖脂肪酸酯，并根据产品技术要求进行调配，搅拌均匀；

6)、计量灌装：将调配好的产品计量灌装，入库保管。

将本实施例获得的焦糖色产品进行粘度和其它行业指标检测，检测结果如表2所示：

表2

实施例3：

生产30Be，150000EBC双倍焦糖色

一种双倍焦糖色生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料浓缩：将干物质的量为6000kg的木糖计量进入反应罐并浓缩至干基为85％；

2)、加入物料：向反应罐内加入1800kg的低亚硫酸钠和900kg氨水；

3)、引入电磁场：在反应罐的夹层内的对称位置绕线圈，将上述物料搅拌均匀后持续进行搅拌，使线圈接通12V直流电源，控制夹层内电磁场的强度为3.5T；

4)、加压升温进行反应，反应过程控制罐内压力表压为0.30MPa-0.60MPa，罐内温度125℃-160℃，每隔30分钟取样检测其色率和波美，当符合色率为0.572/30时，终止反应，获得焦糖色；

5)、将获得焦糖色泵入调配罐，在调配罐的物料中加入9kg蔗糖脂肪酸酯，并根据产品技术要求进行调配，搅拌均匀；

6)、计量灌装：将调配好的产品计量灌装，入库保管。

将本实施例获得的焦糖色产品进行粘度和其它行业指标检测，检测结果如表3所示：

表3

实施例4：

生产30Be，200000EBC双倍焦糖色

一种双倍焦糖色生产工艺，包括以下步骤：

1)、原料浓缩：将干物质的量为6000kg的木糖计量进入反应罐并浓缩至干基为85％；

2)、加入物料：向反应罐内加入2700kg的低亚硫酸钠和1200kg液氨；

3)、引入电磁场：在反应罐的夹层内的对称位置绕线圈，将上述物料搅拌均匀后持续进行搅拌，使线圈接通12V直流电源，控制夹层内电磁场的强度为5.0T；

4)、加压升温进行反应，反应过程控制罐内压力表压为0.30MPa-0.60MPa，罐内温度125℃-160℃，每隔30分钟取样检测其色率和波美，当符合色率为0.761/30时，终止反应，获得焦糖色；

5)、将获得焦糖色泵入调配罐，在调配罐的物料中加入9kg聚甘油脂肪酸酯，并根据产品技术要求进行调配，搅拌均匀；

6)、计量灌装：将调配好的产品计量灌装，入库保管。

将本实施例获得的焦糖色产品进行粘度和其它行业指标检测，检测结果如表4所示：

表4

对比例1：

以传统的亚硫酸铵法工艺生产30Be，110000EBC双倍焦糖色

1)将干物质的量为6000kg的葡萄糖计量进入反应罐并浓缩至干基为70％；

2)在浓缩好的原料中加入2500kg的低亚硫酸钠和1000kg液氨；

3)直接加压升温进行反应，反应过程控制罐内压力表压为0.30Mpa-0.60Mpa，罐内温度125℃-160℃，每隔1小时取样检测其色率和波美，当符合色率为0.420/30波美时，终止反应；

4)在调配罐中根据产品技术要求进行调配，搅拌均匀；

5)计量灌装：将调配好的产品计量灌装，入库保管。

表5

将实施例1至实施例4，对比例1的焦糖色产品分别在不同的时间段检测色率、粘度、

胶凝时间，数据对比见表6所示：

表6

由表6的数据可知：按本发明工艺制备的双倍焦糖色与传统工艺生产的双倍焦糖色相比较粘度明显更低；保质期明显更长；产品质量更稳定。

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 (5)

1.一种双倍焦糖色生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）、原料浓缩：将碳水化合物在反应罐内进行浓缩至65%~85%；

2）、加入物料：向反应罐内加入10%～45%的亚硫酸盐和5%～20%的铵类物质或氨类物质，其中，亚硫酸盐、铵类物质、氨类物质的加入量以碳水化合物的绝干计；

3）、引入电磁场：对上述物料持续进行搅拌，通电，产生电磁场，所述电磁场是通过绕线圈通电方式实现，磁场的强度为1.0～5.0T，磁场方向平行于液体流动方向；

4）、加压升温进行反应，当色率符合要求时，终止反应；将获得的焦糖色泵入调配罐内，在调配罐的物料中加入0.05%～0.15%非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂至少包括蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种双倍焦糖色生产工艺，其特征在于，所述碳水化合物至少包括白砂糖、葡萄糖、木糖中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种双倍焦糖色生产工艺，其特征在于，所述亚硫酸盐至少包括亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、低亚硫酸钠中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种双倍焦糖色生产工艺，其特征在于，所述铵类物质至少包括硫酸铵、亚硫酸铵、碳酸铵中的一种；所述氨类物质至少包括液氨、氨水中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种双倍焦糖色生产工艺，其特征在于，在反应过程中的压力为0.1~0.6MPa；温度为110~160℃。