CN108041236A - 一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焦糖色素的制备方法，对焦糖色素的制备工艺进行了优化，能够有效降低4‑甲基咪唑的含量；并且本发明还进一步对焦糖色素制备的催化剂进行了优化，能够提升产品的耐酸性，提升抗树脂化能力，扩大实用性，在焦化反应过程中，添加了蔗糖脂，能够有效降低出糖时的粘度，并且不影响色率，进一步提升产品的适用范围；同时本发明还公开了一种用于焦糖色素制备的生产设备，采用该生产设备，能够使得反应物料受热均匀，焦化时泡沫生成少，产品质量均一，且该装置结构简单，易于工业化。

Description

一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备
技术领域
本发明涉及一种焦糖色素的制备方法，同时本发明还设计一种用于焦糖色素制备的反应釜。
背景技术
焦糖色素，又名酱色、焦糖色，是糖类物质(如饴糖、白砂糖、糖蜜、转化糖、乳糖、麦芽糖浆和淀粉的水解产物等 )在高温下脱水、分解和聚合而成的复杂红褐色或黑褐色混合物，其中某些为胶质聚集体，是应用较广泛的半天然食品着色剂。在食品工业中，焦糖色应用领域广、用量大。据中国着色剂专业委员会统计，目前焦糖色产销量占整个食用着色剂的90％以上。几乎所有人的一日三餐都离不开含有焦糖色的食品，所以研究生产方式更环保、能耗消耗更低、产品综合成本更低的焦糖色生产方法是一件利国利民的大事，对焦糖产业乃至食用着色剂行业都有巨大的贡献。
焦糖色依生产方法不同分为四大类，即普通法焦糖色 (俗称非氨法焦糖色 )、氨法焦糖色、亚硫酸铵法焦糖色和苛性亚硫酸盐法焦糖色，我国大多采用氨法生产焦糖色素，据报道高剂量的4-甲基咪唑有可能导致动物长肿瘤，虽然后来证实低剂量不会给人体带来致癌风险，但由此也引起一些恐慌，这也使得美国食品药物管理局对其含量做出明确的限定，而4-甲基咪唑是氨法生产焦糖色素不可避免的副产品，因此，如何有效降低其副产品的生成是本行业研究的方向之一；此外焦糖行业另一着力研究方向为降低焦糖的粘度及提升产品的耐酸性，从而扩大其使用范围，目前提升粘度的方法主要是缩短加热时间，减少大分子的聚合，但这会导致色率下降，而当焦糖PH小于2.5时，则短时间内会树脂化，储存能力差，耐酸性差，影响其使用范围。
发明内容
本发明对焦糖色素制作工艺进行了优化，有效降低了4-甲基咪唑的生成，同时在同等色率强度下，降低了焦糖色素的粘度，并提升了焦糖色素的耐酸性，扩大了焦糖色素的适用范围，采用本发明生产所得焦糖色素含杂低、适用广，工艺简单，易工业化。
本发明的技术方案如下：
一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备：
一种氨法焦糖色的制备方法：将蔗糖放入焦糖色反应罐中，加入占蔗糖总量的3%-5%添加剂，再加入蔗糖1倍量的水，搅拌，按3-4摄氏度升温速率升至100℃，保温反应30-45min，自然冷却至75-85℃后，通入氨气，至罐内压力为0.3-0.5MPa后，保持压力不变，按3-4摄氏度升温速率升至155-165摄氏度，反应4-6h后，泄压，采用循环水降温至95-115摄氏度后，加入占蔗糖质量的0.03%-0.05%的蔗糖脂，继续反应1-1.5h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
其中，所述的添加剂为按质量比为6:1-1.5:2.5:0-1.5的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物。
其中，所述反应罐包括搅拌电机、减速机、搅拌轴、搅拌器、通孔、罐体、进料口、夹层、夹层进料口、夹层出料口、分热管、底座、出料口。
其中，搅拌电机的输出端安装有减速机，减速机输出端安装有搅拌轴，搅拌轴与搅拌器固定连接，搅拌器上设有通孔，搅拌轴穿过罐体与罐体上端活动连接，罐体上端还设有进料口，罐体内侧设有夹层，夹层进料口穿过罐体一侧的下端与夹层连通，夹层出料口穿过罐体另一侧的上端与夹层连通，分热管与夹层连通，底座上设有贯穿的出料口，底座与罐体螺纹连接。
本发明具有如下优点：
1、本发明对焦糖色素的制备工艺进行了优化，采用本发明生产技术，能够有效降低4-甲基咪唑的含量；
2、本发明对焦糖色素的催化剂进行了优化，采用本发明所述的催化剂及配比，能够提升产品的耐酸性，提升抗树脂化能力，扩大实用性；
3、本发明在焦化反应过程中，添加了蔗糖脂，能够有效降低出糖时的粘度，并且不影响色率，进一步提升产品的适用范围；
4、采用本发明的生产装置，能够使得反应物料受热均匀，焦化时泡沫生成少，产品质量均一，且该装置结构简单，易于工业化。
附图说明
图1为所述生产设备的结构示意图；
附图说明：搅拌电机1、减速机2、搅拌轴3、搅拌器4、通孔5、罐体6、进料口7、夹层8、夹层进料口9、夹层出料口10、分热管11、底座12、出料口13。
具体实施方式
实施例1：
一种用于制备氨法焦糖色的生产设备，包括搅拌电机1、减速机2、搅拌轴3、搅拌器4、通孔5、罐体6、进料口7、夹层8、夹层进料口9、夹层出料口10、分热管11、底座12、出料口13；其中，搅拌电机1的输出端安装有减速机2，减速机2输出端安装有搅拌轴3，搅拌轴3与搅拌器4固定连接，搅拌器4上设有通孔5，搅拌轴3穿过罐体6与罐体6上端活动连接，罐体6上端还设有进料口7，罐体6内侧设有夹层8，夹层进料口9穿过罐体6一侧的下端与夹层8连通，夹层出料口10穿过罐体6另一侧的上端与夹层8连通，分热管11与夹层8连通，底座12上设有贯穿的出料口13，底座12与罐体6螺纹连接；
所述设备使用时与带有温度传感器及压力传感器的控制器进行连接；
工作原理：本装置通过支撑架悬空放置，首先将物料从进料口7投入到罐体6内，然后，将高温蒸汽从夹层进料口9送入到夹层8内，高温蒸汽进入分热管11对物料进行加热，通过该设备所述结构，能够尽可能实现对罐体内各个部分物料同时加热，使得待反应的物料受热均匀，促进反应的进行，搅拌电机1经过减速机2减速后带动搅拌轴3转动，搅拌轴3则带动搅拌器4转动，搅拌4上设有若干圆形通孔5，能够有效降低物料气泡的形成，使得搅拌更加均匀，达到最佳反应状态，当物料反应结束后，将冷却水从夹层进料口9进入，并从夹层出料口10流出，对罐体6实现降温，最后从出料口13出料，出料完成后，旋下底座12后对罐体进行清洗，采用该结构能够使得清洗更加方便，且清洗更加完全，确保了产物的质量；
一种氨法焦糖色的制备方法，将1000g蔗糖放入上述生产设备中，加入40g的质量比为6:1:2.5:1的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按3摄氏度升温速率升至100℃，保温反应35min，自然冷却至80℃后，通入氨气，至罐内压力为0.4MPa后，保持压力不变，按3摄氏度升温速率升至160摄氏度，反应5h后，泄压，采用循环水降温至100摄氏度后，加入占蔗糖质量的0.4g的蔗糖脂，继续反应1h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
实施例2：
一种氨法焦糖色的制备方法，将1000g蔗糖放入实施例1所述的生产设备中，加入30g的质量比为6:1:2.5的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶混合物，再加入1000g的水，搅拌，按3摄氏度升温速率升至100℃，保温反应45min，自然冷却至85℃后，通入氨气，至罐内压力为0.3MPa后，保持压力不变，按4摄氏度升温速率升至155摄氏度，反应4h后，泄压，采用循环水降温至95摄氏度后，加入0.5g的蔗糖脂，继续反应1.5h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
实施例3：
一种氨法焦糖色的制备方法，将1000g蔗糖放入实施例1所述的生产设备中，加入50g的质量比为6:1.5:2.5:1.5的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按4摄氏度升温速率升至100℃，保温反应30min，自然冷却至75℃后，通入氨气，至罐内压力为0.5MPa后，保持压力不变，按3摄氏度升温速率升至165摄氏度，反应6h后，泄压，采用循环水降温至115摄氏度后，加入0.3g的蔗糖脂，继续反应1h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
实施例4：
将1000g蔗糖放入实施例1所述的生产设备中，加入20g的质量比为6:1:2.5:1的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按3摄氏度升温速率升至100℃，保温反应35min，自然冷却至80℃后，通入氨气，至罐内压力为0.4MPa后，保持压力不变，按3摄氏度升温速率升至160摄氏度，反应5h后，泄压，采用循环水降温至105摄氏度后，加入0.2g的蔗糖脂，继续反应1.5h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
实施例5：
将1000g蔗糖放入实施例1所述的生产设备中，加入60g的质量比为6:1.5:2.5:1.5的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按4摄氏度升温速率升至100℃，保温反应40min，自然冷却至85℃后，通入氨气，至罐内压力为0.4MPa后，保持压力不变，按4摄氏度升温速率升至155摄氏度，反应4h后，泄压，采用循环水降温至115摄氏度后，加入0.6g的蔗糖脂，继续反应1h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
实施例6：
将1000g蔗糖放入实施例1所述的生产设备中，加入40g的质量比为6:0.5:2:2的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按3摄氏度升温速率升至100℃，保温反应30min，自然冷却至75℃后，通入氨气，至罐内压力为0.3MPa后，保持压力不变，按4摄氏度升温速率升至165摄氏度，反应5h后，泄压，采用循环水降温至105摄氏度后，加入0.5g的蔗糖脂，继续反应1h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
实施例7：
将1000g蔗糖放入实施例1所述的生产设备中，加入45g的质量比为2:3:1的醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按4摄氏度升温速率升至100℃，保温反应40min，自然冷却至80℃后，通入氨气，至罐内压力为0.5MPa后，保持压力不变，按4摄氏度升温速率升至160摄氏度，反应5h后，泄压，采用循环水降温至100摄氏度后，加入0.5g的蔗糖脂，继续反应1.5h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
实施例8：
测量实施例1-7所制备的焦糖色素理化性质如下表，按制备工艺，选取传统氨法焦糖色作为对照组（注：当向焦糖色素中加入盐酸，立刻变浑浊，即完全不具备耐酸性，则标为“-”）：
项目 感官 色率（EBC） 粘度（CP） 浊度（NTU） 4-甲基咪唑含量（%）
实施例1 黑褐色稠状液体，无可见杂质 4.78 1734 0.347 0.007
实施例2 黑褐色稠状液体，无可见杂质 4.75 1820 0.409 0.011
实施例3 黑褐色稠状液体，无可见杂质 4.77 1795 0.389 0.012
实施例4 黑褐色稠状液体，无可见杂质 3.38 1895 57.32 0.017
实施例5 黑褐色稠状液体，无可见杂质 2.95 2018 - 0.017
实施例6 黑褐色稠状液体，无可见杂质 4.33 1986 47.32 0.019
实施例7 黑褐色稠状液体，无可见杂质 4.15 1991 93.52 0.018
对照组 黑褐色稠状液体，无可见杂质 3.5-4.4万 1900-2000 40-60 0.018-0.02
分析表中数据可知，实施例1、实施例2、实施例3采用了本发明所述工艺及生产设备，对比对照组可见色率提升，粘度及4-甲基咪唑含量下降，且浊度明显降低，耐酸性增强，其中实施例1为最佳，实施例4催化剂及蔗糖脂使用量低于限定范围，色率明显下降，实施例5催化剂及蔗糖脂使用量高于限定范围，色率明显下降，且完全失去耐酸性，实施例6及实施例7采用的催化剂配比不在限定范围内，较对照组无明显优势，可得出结论，采用本发明所述工艺及设备生产的焦糖色，4-甲基咪唑含量低，更安全，且色率高，粘度低，耐酸性强，适用范围更广。

Claims (7)

1.一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备，其特征在于：一种氨法焦糖色的制备方法：将蔗糖放入焦糖色反应罐中，加入占蔗糖总量的3%-5%添加剂，再加入蔗糖1倍量的水，搅拌，按3-4摄氏度升温速率升至100℃，保温反应30-45min，自然冷却至75-85℃后，通入氨气，至罐内压力为0.3-0.5MPa后，保持压力不变，按3-4摄氏度升温速率升至155-165摄氏度，反应4-6h后，泄压，采用循环水降温至95-115摄氏度后，加入占蔗糖质量的0.03%-0.05%的蔗糖脂，继续反应1-1.5h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
2.根据权利要求1所述的一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备，其特征在于：所述的添加剂为按质量比为6:1-1.5:2.5:0-1.5的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备，其特征在于：所述反应罐包括搅拌电机（1）、减速机（2）、搅拌轴（3）、搅拌器（4）、通孔（5）、罐体（6）、进料口（7）、夹层（8）、夹层进料口（9）、夹层出料口（10）、分热管（11）、底座（12）、出料口（13）。
4.根据权利要求1或3所述的一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备，其特征在于：所述反应罐，搅拌电机（1）的输出端安装有减速机（2），减速机（2）输出端安装有搅拌轴（3），搅拌轴（3）与搅拌器（4）固定连接，搅拌器（4）上设有通孔（5），搅拌轴（3）穿过罐体（6）与罐体（6）上端活动连接，罐体（6）上端还设有进料口（7），罐体（6）内侧设有夹层（8），夹层进料口（9）穿过罐体（6）一侧的下端与夹层（8）连通，夹层出料口（10）穿过罐体（6）另一侧的上端与夹层（8）连通，分热管（11）与夹层（8）连通，底座（12）上设有贯穿的出料口（13），底座（12）与罐体（6）螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备，其特征在于：一种氨法焦糖色的制备方法，将1000g蔗糖放入焦糖色反应罐中，加入40g的质量比为6:1:2.5:1的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按3摄氏度升温速率升至100℃，保温反应35min，自然冷却至80℃后，通入氨气，至罐内压力为0.4MPa后，保持压力不变，按3摄氏度升温速率升至160摄氏度，反应5h后，泄压，采用循环水降温至100摄氏度后，加入占蔗糖质量的0.4g的蔗糖脂，继续反应1h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
6.根据权利要求1所述的一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备，其特征在于：一种氨法焦糖色的制备方法，将1000g蔗糖放入焦糖色反应罐中，加入30g的质量比为6:1:2.5的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶混合物，再加入1000g的水，搅拌，按3摄氏度升温速率升至100℃，保温反应45min，自然冷却至85℃后，通入氨气，至罐内压力为0.3MPa后，保持压力不变，按4摄氏度升温速率升至155摄氏度，反应4h后，泄压，采用循环水降温至95摄氏度后，加入0.5g的蔗糖脂，继续反应1.5h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
7.根据权利要求1所述的一种氨法焦糖色的制备方法及其生产设备，其特征在于：一种氨法焦糖色的制备方法，将1000g蔗糖放入焦糖色反应罐中，加入50g的质量比为6:1.5:2.5:1.5的亚硫酸铵：醋酸铵：糖化酶：氢氧化钠的混合物，再加入1000g的水，搅拌，按4摄氏度升温速率升至100℃，保温反应30min，自然冷却至75℃后，通入氨气，至罐内压力为0.5MPa后，保持压力不变，按3摄氏度升温速率升至165摄氏度，反应6h后，泄压，采用循环水降温至115摄氏度后，加入0.3g的蔗糖脂，继续反应1h后，冷却至室温，经出料，压滤，浓缩后得焦糖色素。
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