CN109173352A - 一种消泡剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消泡剂，属于食品添加剂技术领域。本发明首先将乙二醇、氯化钠和蔗糖与猪油混合搅拌，以降低猪油凝固点，再利用甲酸和过氧化氢对猪油进行环氧改性，提高其储存稳定性，随后用正丁醇改性白炭黑，制得改性疏水白炭黑，最后将两者与吐温80等表面活性剂混合均匀后滴加去离子水，形成均匀乳液，制得味精发酵工业专用消泡剂。本发明利用改性的疏水白炭黑粒子降低猪油油珠与泡沫液膜间的排斥力，帮助油珠更容易到达液膜表面，从而达到缩短消泡时间，改善消泡性能的目的，有效解决了传统味精生产所用消泡剂消泡能力差的问题。

Description

一种消泡剂
技术领域
本发明公开了一种消泡剂，属于食品添加剂技术领域。
背景技术
谷氨酸是世界上氨基酸产量最大的品种，由谷氨酸制备的谷氨酸钠，分子式是C5H8NO4Na，俗称味精，1910年日本开始生产味精，主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法生产，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。味精的发酵过程属于好气性发酵，过程中产生大量的气泡，气泡的产生会降低产量、抑制菌体的呼吸作用，降低菌体的产酸率。消泡剂是抑制泡沫最经济，最简单的方法。用于味精生产中的消泡剂通常有植物油消泡剂、聚醚消泡剂、有机硅消泡剂。
植物油消泡剂材料来源广泛，生产成本低廉，但是其贮存稳定性较差，易变质发酸，应用较少。目前聚醚消泡剂和有机硅消泡剂在味精发酵工业中的应用较为广泛，学者们对此进行的研究也较多。聚醚类消泡剂最先应用于抗生素的发酵过程中，现已用于味精发酵工业中，聚醚的疏水基团分子量越大，消泡效果越好，但是在很多实际的应用情况中，聚醚的消泡能力不够，而且实际的消泡温度变化范围较大，难与味精发酵过程中微生物的最适发酵温度匹配，使其应用受到限制。有机硅消泡剂是水相体系中的高效消泡剂之一，有较强的消泡性能、快速的破泡能力、挥发性低、对环境无毒害、无生理惰性、适用范围广等优点，因此具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力，但是其抑泡性能较差，抗剪切性能有待进一步提高，且在使用过程中易产生硅油凝聚，从而产生结垢。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统味精生产所用消泡剂消泡能力较差，使用条件无法与味精发酵条件完全匹配，导致味精收率不高的问题，提供了一种以二乙醇等改性液态猪油与改性疏水白炭黑复配，并辅以吐温-80等表面活性剂制得味精发酵工业专用消泡剂的方法。本发明首先将乙二醇、氯化钠和蔗糖与猪油混合搅拌，以降低猪油凝固点，再利用甲酸和过氧化氢对猪油进行环氧改性，提高其储存稳定性，随后用正丁醇改性白炭黑，制得改性疏水白炭黑，最后将两者与吐温-80等表面活性剂混合均匀后滴加去离子水，形成均匀乳液，制得味精发酵工业专用消泡剂。本发明利用改性的疏水白炭黑粒子降低猪油油珠与泡沫液膜间的排斥力，帮助油珠更容易到达液膜表面，从而达到缩短消泡时间，改善消泡性能的目的，有效解决了传统味精生产所用消泡剂消泡能力差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）依次取3～5mL乙二醇，10～15g氯化钠，8～10g蔗糖，倒入盛有200～300mL猪油的烧瓶中，于温度为140～180℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应2～4h，待反应结束，静置冷却，随后去除表层漂浮猪油固化物，得改性液态猪油；
（2）量取180～200mL上述所得改性液态猪油，倒入烧瓶中，预热升温至120～140℃，再依次加入20～30mL质量分数为70～75%甲酸，40～60mL质量分数为30%过氧化氢溶液，于温度为140～150℃，转速为400～500r/min条件下，恒温搅拌反应3～5h，出料，静置，分离除去水层，收集得有机油层混合液，备用；
（3）依次称取10～30g白炭黑，200～220g正辛醇，倒入带回流装置的三口烧瓶中，再将烧瓶转入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～50℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌分散30～45min，随后于温度为110～130℃，转速为200～220r/min条件下，加热回流反应3～5h；
（4）待反应结束，趁热过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼3～5次，再用去离子水洗涤4～6次，随后将滤饼转入真空干燥箱，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得改性疏水白炭黑；
（5）按重量份数计，在烧瓶中依次加入80～100份步骤（2）备用有机油层混合液，3～5份上述所得改性疏水白炭黑，0.6～0.8份吐温-80，0.2～0.4份十二烷基苯磺酸钠，0.8～1.2份斯潘-80，于温度为55～60℃，转速为600～800r/min条件下恒温搅拌混合45～60min，随后在恒温搅拌状态下，向烧瓶加入烧瓶中物料质量2～4%的去离子水，继续搅拌混合45～60min，待自然冷却至室温，出料，即得味精发酵工业专用消泡剂。
本发明的应用方法：在体积为5m3的味精发酵罐中装入3.0～3.5m3味精发酵培养基，再称取1800～2000g本发明所得味精发酵工业专用消泡剂，用120℃蒸汽，消毒灭菌30～45min后，加入发酵罐中，随后进行接种发酵、中和脱色、浓缩结晶等工序，最终得160～180kg味精，相比于使用单一的聚醚消泡剂、植物油类消泡剂和有机硅消泡剂，其消泡时间缩短20～30%，抑泡时间延长3～5倍，味精的收率提高了15%以上。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所得消泡剂可有效消除味精生产过程中产生的泡沫，且抑泡时间得到延长，可有效提高味精发酵生产效率和收率，具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力；
（2）本发明所得消泡剂使用温度范围宽，使用条件与味精发酵条件相匹配，且使用后贮存稳定性好，不易变质发酸。
具体实施方式
依次取3～5mL乙二醇，10～15g氯化钠，8～10g蔗糖，倒入盛有200～300mL猪油的烧瓶中，于温度为140～180℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应2～4h，待反应结束，静置冷却，随后去除表层漂浮猪油固化物，得改性液态猪油；量取180～200mL上述所得改性液态猪油，倒入烧瓶中，预热升温至120～140℃，再依次加入20～30mL质量分数为70～75%甲酸，40～60mL质量分数为30%过氧化氢溶液，于温度为140～150℃，转速为400～500r/min条件下，恒温搅拌反应3～5h，出料，静置，分离除去水层，收集得有机油层混合液，备用；依次称取10～30g白炭黑，200～220g正辛醇，倒入带回流装置的三口烧瓶中，再将烧瓶转入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～50℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌分散30～45min，随后于温度为110～130℃，转速为200～220r/min条件下，加热回流反应3～5h；待反应结束，趁热过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼3～5次，再用去离子水洗涤4～6次，随后将滤饼转入真空干燥箱，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得改性疏水白炭黑；按重量份数计，在烧瓶中依次加入80～100份备用有机油层混合液，3～5份上述所得改性疏水白炭黑，0.6～0.8份吐温-80，0.2～0.4份十二烷基苯磺酸钠，0.8～1.2份斯潘-80，于温度为55～60℃，转速为600～800r/min条件下恒温搅拌混合45～60min，随后在恒温搅拌状态下，向烧瓶加入烧瓶中物料质量2～4%的去离子水，继续搅拌混合45～60min，待自然冷却至室温，出料，即得味精发酵工业专用消泡剂。
实例1
依次取3mL乙二醇，10g氯化钠，8g蔗糖，倒入盛有200mL猪油的烧瓶中，于温度为140℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应2h，待反应结束，静置冷却，随后去除表层漂浮猪油固化物，得改性液态猪油；量取180mL上述所得改性液态猪油，倒入烧瓶中，预热升温至120℃，再依次加入20mL质量分数为70%甲酸，40mL质量分数为30%过氧化氢溶液，于温度为140℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应3h，出料，静置，分离除去水层，收集得有机油层混合液，备用；依次称取10g白炭黑，200g正辛醇，倒入带回流装置的三口烧瓶中，再将烧瓶转入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌分散30min，随后于温度为110℃，转速为200r/min条件下，加热回流反应3h；待反应结束，趁热过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼3次，再用去离子水洗涤4次，随后将滤饼转入真空干燥箱，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得改性疏水白炭黑；按重量份数计，在烧瓶中依次加入80份备用有机油层混合液，3份上述所得改性疏水白炭黑，0.6份吐温-80，0.2份十二烷基苯磺酸钠，0.8份斯潘-80，于温度为55℃，转速为600r/min条件下恒温搅拌混合45min，随后在恒温搅拌状态下，向烧瓶加入烧瓶中物料质量2%的去离子水，继续搅拌混合45min，待自然冷却至室温，出料，即得味精发酵工业专用消泡剂。
在体积为5m3的味精发酵罐中装入3.0m3味精发酵培养基，再称取1800g本发明所得味精发酵工业专用消泡剂，用120℃蒸汽，消毒灭菌30min后，加入发酵罐中，随后进行接种发酵、中和脱色、浓缩结晶等工序，最终得160kg味精，相比于使用单一的聚醚消泡剂、植物油类消泡剂和有机硅消泡剂，其消泡时间缩短20%，抑泡时间延长3倍，味精的收率提高了16%。
实例2
依次取4mL乙二醇，12g氯化钠，9g蔗糖，倒入盛有250mL猪油的烧瓶中，于温度为160℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应3h，待反应结束，静置冷却，随后去除表层漂浮猪油固化物，得改性液态猪油；量取190mL上述所得改性液态猪油，倒入烧瓶中，预热升温至130℃，再依次加入25mL质量分数为72%甲酸，50mL质量分数为30%过氧化氢溶液，于温度为145℃，转速为450r/min条件下，恒温搅拌反应4h，出料，静置，分离除去水层，收集得有机油层混合液，备用；依次称取20g白炭黑，210g正辛醇，倒入带回流装置的三口烧瓶中，再将烧瓶转入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为48℃，转速为350r/min条件下，恒温搅拌分散35min，随后于温度为120℃，转速为210r/min条件下，加热回流反应4h；待反应结束，趁热过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼4次，再用去离子水洗涤5次，随后将滤饼转入真空干燥箱，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得改性疏水白炭黑；按重量份数计，在烧瓶中依次加入90份备用有机油层混合液，4份上述所得改性疏水白炭黑，0.7份吐温-80，0.3份十二烷基苯磺酸钠，0.9份斯潘-80，于温度为58℃，转速为700r/min条件下恒温搅拌混合55min，随后在恒温搅拌状态下，向烧瓶加入烧瓶中物料质量3%的去离子水，继续搅拌混合55min，待自然冷却至室温，出料，即得味精发酵工业专用消泡剂。
在体积为5m3的味精发酵罐中装入3.2m3味精发酵培养基，再称取1900g本发明所得味精发酵工业专用消泡剂，用120℃蒸汽，消毒灭菌40min后，加入发酵罐中，随后进行接种发酵、中和脱色、浓缩结晶等工序，最终得170kg味精，相比于使用单一的聚醚消泡剂、植物油类消泡剂和有机硅消泡剂，其消泡时间缩短25%，抑泡时间延长4倍，味精的收率提高了18%。
实例3
依次取5mL乙二醇，15g氯化钠，10g蔗糖，倒入盛有300mL猪油的烧瓶中，于温度为180℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌4h，待搅拌结束，静置冷却，随后去除表层漂浮猪油固化物，得改性液态猪油；量取200mL上述所得改性液态猪油，倒入烧瓶中，预热升温至140℃，再依次加入30mL质量分数为75%甲酸，60mL质量分数为30%过氧化氢溶液，于温度为150℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应5h，出料，静置，分离除去水层，收集得有机油层混合液，备用；依次称取30g白炭黑，220g正辛醇，倒入带回流装置的三口烧瓶中，再将烧瓶转入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌分散45min，随后于温度为130℃，转速为220r/min条件下，加热回流反应5h；待反应结束，趁热过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼5次，再用去离子水洗涤6次，随后将滤饼转入真空干燥箱，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性疏水白炭黑；按重量份数计，在烧瓶中依次加入100份备用有机油层混合液，5份上述所得改性疏水白炭黑，0.8份吐温-80，0.4份十二烷基苯磺酸钠，1.2份斯潘-80，于温度为60℃，转速为800r/min条件下恒温搅拌混合60min，随后在恒温搅拌状态下，向烧瓶加入烧瓶中物料质量4%的去离子水，继续搅拌混合60min，待自然冷却至室温，出料，即得味精发酵工业专用消泡剂。
在体积为5m3的味精发酵罐中装入3.5m3味精发酵培养基，再称取2000g本发明所得味精发酵工业专用消泡剂，用120℃蒸汽，消毒灭菌45min后，加入发酵罐中，随后进行接种发酵、中和脱色、浓缩结晶等工序，最终得180kg味精，相比于使用单一的聚醚消泡剂、植物油类消泡剂和有机硅消泡剂，其消泡时间缩短30%，抑泡时间延长5倍，味精的收率提高了20%。

Claims (1)

1.一种味精发酵工业专用消泡剂，其特征在于，采用如下的制备方法制得，具体制备步骤为：
依次取4mL乙二醇，12g氯化钠，9g蔗糖，倒入盛有250mL猪油的烧瓶中，于温度为160℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应3h，待反应结束，静置冷却，随后去除表层漂浮猪油固化物，得改性液态猪油；量取190mL上述所得改性液态猪油，倒入烧瓶中，预热升温至130℃，再依次加入25mL质量分数为72%甲酸，50mL质量分数为30%过氧化氢溶液，于温度为145℃，转速为450r/min条件下，恒温搅拌反应4h，出料，静置，分离除去水层，收集得有机油层混合液，备用；依次称取20g白炭黑，210g正辛醇，倒入带回流装置的三口烧瓶中，再将烧瓶转入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为48℃，转速为350r/min条件下，恒温搅拌分散35min，随后于温度为120℃，转速为210r/min条件下，加热回流反应4h；待反应结束，趁热过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼4次，再用去离子水洗涤5次，随后将滤饼转入真空干燥箱，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得改性疏水白炭黑；按重量份数计，在烧瓶中依次加入90份备用有机油层混合液，4份上述所得改性疏水白炭黑，0.7份吐温-80，0.3份十二烷基苯磺酸钠，0.9份斯潘-80，于温度为58℃，转速为700r/min条件下恒温搅拌混合55min，随后在恒温搅拌状态下，向烧瓶加入烧瓶中物料质量3%的去离子水，继续搅拌混合55min，待自然冷却至室温，出料，即得味精发酵工业专用消泡剂。
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