CN115124406B - 一种苦味可调节的薄荷脑生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,属于薄荷脑生产技术领域。所述的生产方法包括以薄荷脑粉或薄荷原油为原料,依次进行液化、脱水、调配、过滤、调味、结晶、烘脑的处理流程。本发明生产方法操作简单、能耗低、产率高、生产条件易于控制、废料100%回收利用、产品品质稳定性好,且制备得到了苦味可调的薄荷脑成品,使用便利,可满足不同的产品需求。

Description

一种苦味可调节的薄荷脑生产方法
技术领域
本发明属于薄荷脑生产方法技术领域,具体涉及一种苦味可调节的薄荷脑生产方法。
背景技术
薄荷脑是一种萜类有机化合物,化学式为C10H20O,为无色透明针状或六棱状结晶,沸点216.5℃,熔点42~44℃,易溶于醇、氯仿、醚、冰醋酸、液状石蜡及石油醚,微溶于水。薄荷脑含有3个不对称碳原子,已知有4个空间顺式和反式异构体,它们每个都有右旋型、左旋型以及消旋型。薄荷脑主要用于医药、牙膏、牙粉、漱口水,用其凉味以增强薄荷的气味,起醒脑、消毒作用。其次是作为香料用于古龙香精,适量用入玫瑰、香叶、薰衣草等香型的香皂和洗涤剂香精,有清凉和提调香气的作用。也可用于食用香精和酒用烟用香精。医药上用于清凉油、止痛药等。
天然薄荷脑系指用冷冻法从薄荷油(oil of mentha arvensis)中结晶分离出的薄荷脑,亦称天然左旋薄荷脑,在世界上,印度、中国和巴西是主要的天然薄荷脑生产国,年产量已达到40000~45000吨。
现有的天然薄荷脑生产方法主要有两种——传统工艺与厢式工艺。传统工艺由老一辈工程技术人员在薄荷油天然结晶的宝贵经验上利用冷冻水“几开”“几关”的操作方式实现了工业化生产,其得到薄荷脑产品在晶形和熔点上有优势,被中国薄荷脑生产者广泛的认可,所形成的生产理论和操作方法被传承下来。但是这种传统工艺产率较低,且几开几关的操作较为复杂,非常考验员工的专业素养,使得产品品质的稳定性不佳,且能耗较高;厢式工艺采用额外添加晶种的方式辅助结晶获得薄荷脑,但是采用这一工艺得到的薄荷脑产品不符合中国药典和国标对于薄荷脑熔点的要求,遂国内应用厂家有限。
另外,薄荷脑本身具有一定苦味,当产品中添加量较大时也会带入较明显的苦味,极大地限制了其在产品中的应用,现有的苦味遮蔽方法一般是将薄荷脑成品与甜味剂进行简单复配使用,使用较为不便,目前,尚未发现具有降低苦味的薄荷脑成品生产方法的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有天然薄荷脑传统工艺中存在的操作复杂、能耗高、质量稳定性不佳、产率低的问题,以及现有技术在制备具有低苦味的薄荷脑成品这一领域的空白,提供一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,所述的生产方法操作简单、能耗低、产率高、生产条件易于控制、废料100%回收利用、产品品质稳定性好,且制备得到了苦味可调的薄荷脑成品,使用便利,可满足不同的产品需求。
为实现本发明的上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,包括如下步骤:
(1)液化:以薄荷脑粉或薄荷原油为原料,加热使液化,优选的,加热至70-80℃,得到料油;
(2)脱水:将料油脱水至含水率<0.3%,得到脱水料油;
(3)调配:向脱水料油中加入冰油调节至左旋薄荷醇含量为80%-84%,得到调配合格油,优选的,先将脱水料油降温至45-60℃,然后向脱水料油中加入冰油;
(4)过滤、调味:将调配合格油过滤,然后向过滤所得滤液中加入甜味剂,所述甜味剂为25℃以下在调味油中结晶析出的甜味剂,优选为纽糖类,进一步优选为甜度8000的纽甜,添加量为2-5‰,得到调味油;
(5)结晶:将调味油打入结晶库,通过程序控制冷媒阀门使调味油冷冻结晶,14-20天后,抽滤回收冰油,得到半成品薄荷脑;优选的,将调味油打入结晶库的结晶桶中,在桶底和桶面各放置一个温度传感器,利用plc控制电路实现温度传感器与冷媒开启阀的联锁控制,前48小时控制桶底温度维持在25℃,在桶底培育薄层绒状晶种,控制温度下降速度为0.17℃/h,待晶体破出油面生长,阀门全开至晶体停止析出;
(6)烘脑:将半成品薄荷脑送入烘房,通过程序控制蒸汽阀门使半成品薄荷脑中熔点低于42℃部分受热熔化除去,烘制47-49h,优选为48h,经凉脑24h、检测、包装,即得所述苦味可调节的薄荷脑。
(一)本发明中结晶阶段结晶库程序控制参数的确立:
冷冻结晶采用的是日立的冷冻机组,根据其提供的工况图确定冷却温度设置在-3~-6℃冰机能耗较低;薄荷脑结晶主要分为三个阶段(见表1)。
表1薄荷脑结晶阶段说明
阶段 说明
晶种生成阶段 可使用下晶种或者骤冷的方式来达到。
晶体生长发育阶段 晶体由结晶桶底部向上生长的过程。
全结晶阶段 晶体穿出油面,长粗长壮的过程。
薄荷脑晶体生长具有趋温特性,需要创造一个使结晶母液过饱和的环境温度,用下晶种或者骤冷等方式在过饱和母液中形成晶种,采用温度控制的方式,使得薄荷脑晶体定向有序的生长。因为采用下晶种的方式得到的薄荷脑晶体无法达到我国药典的要求,所以我们采用骤冷的方式形成晶种,利用温度控制得到薄荷脑晶体。
利用薄荷脑趋温结晶生长的特性,制造特定的温度梯度,可以控制薄荷脑晶体的定向生长,若薄荷脑晶体的生长速度与结晶桶内油温下降速度匹配,薄荷脑晶体就能够破结晶桶内油面生长,这样得到的薄荷脑晶体会更加粗壮品相更好,并且产率也会进一步提高。为了使油温变化与薄荷脑结晶生长匹配,我们做了大量实验及数据收集,具体如下:
首先检测调味油的冻点(成为过饱和溶液的温度),约27℃左右,入库油温在45-60℃。将调味油打入结晶库结晶桶中,在桶底和桶面各放置一个温度传感器,利用plc控制电路实现温度传感器与冷媒开启阀的联锁控制,前48小时控制桶底温度维持在25℃(桶底温度与桶底油温存在2℃的系统误差),在桶底培育薄层绒状晶种。
表2结晶库晶体破油面生长所需时间与桶面温度统计
注:统计的开始时间即为底部长出薄层绒状晶种时,这时记录桶面温度,之后每隔一小时观测一次结晶桶内薄荷脑晶体生长情况,待薄荷脑晶体长出油面停止统计,记录所需时间即为破油面时间,并记录此时桶面温度。
由表2可知,薄荷脑晶体开始生长时,其桶面初始温度一般在45℃左右,待晶体破油面时,桶面温度一般在25℃左右,历时120h。若将晶体生长和温度下降看做一个匀速过程就可以得出温度下降与晶体生长的匹配速率(45-25)/120=0.17℃/h。将这个参数输入PLC温度控制器中,就可以调控这120h的桶面温度,从而确保晶体生长与温度下降匹配,从而使晶体破油面生长,得到品相粗壮的薄荷脑晶体,并且提高产率。
待晶体破油面生长后,就可以利用plc电路设置阀门全开,从而使大量的薄荷脑晶体析出,养壮薄荷脑晶体,提高薄荷脑产率,一般此过程持续12天,为了提高产率,一般需要桶面温度低于10℃才可以出库,这样整个周期可到19天左右,薄荷脑晶体单产可以达到55%(以薄荷醇收率计)。
(二)本发明中烘脑阶段烘房程序控制参数的确立:
根据GB1886.199-2016规定,合格薄荷脑的熔点要达到41℃以上,结合CP中国药典规定合格薄荷脑的熔点要达到42℃以上;为了同时满足两者指标,内控晶烘指标为42℃。在上中下层分别放置温度传感器,以其平均温度与蒸汽阀门实现连锁控制,实现阀门自动调解。
由于半成品薄荷脑从低温结晶库中转出,温度较低,在烘房达到42℃需要经过24h,随后进入恒温晶烘阶段。在此阶段,每隔1h取样,利用色谱分析检测一次,晶烘结束产品含量达到99.35%以上为合格标准,检测数据如表3所示。
表3恒温检测数据
1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h
95.32 95.39 95.42 95.46 95.52 95.63 95.70 95.75 96.32 97.09
11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h
97.71 98.04 98.42 98.75 98.94 98.99 99.05 99.10 99.14 99.18
21h 22h 23h 24h 25h 26h 27h 28h 29h 30h
99.23 99.28 99.33 99.36 99.36 99.37 99.37 99.37 99.38 99.38
由图1、表3可知,23-25h这一区间存在晶烘最佳结束时间,进行连续三组测试,取23、24、25h的样品经色谱分析得表4。
表4 3组测试样本数据
1 2 3
23h 99.34 99.30 99.32
24h 99.36 99.35 99.35
25h 99.38 99.37 99.38
由表4可得恒温24h即可满足我司和国家相关要求,故最终确定,设置晶烘温度参数为42℃,晶烘时间为48h。
(三)本发明中甜味剂应用原理与投料配比的确立
现有资料能查询到的薄荷脑去苦原理,均是将薄荷脑成品与甜味剂进行简单复配使用。本工艺采取的技术路线是在薄荷脑结晶生长过程中,从数种甜味剂(纽甜和爱德万甜等)中筛选具有低温结晶析出特性的甜味剂,与薄荷脑一起共生结晶生长,从而使甜味剂均匀的分布于薄荷脑晶体中(见图3,黑色粗颗粒即为甜味剂粒子),通过控制甜味剂的用量,达到对薄荷脑自身苦感的调解。通过前期的甜味剂筛选,我们选择了纽甜(甜度8000)作为苦感掩蔽的调节剂。其自身具备上述原理所有的特性,低温下在薄荷油的溶解度极低,且随着温度的降低,其自身会以晶体的形式结晶析出,其自身还具有甜度大的特性,具备一定的经济性。
甜味剂筛选的标准是用量小,其在薄荷素油中的溶解度对温度十分敏感。我们对市面上一些常见的高倍甜味剂做了测试,取1g相应甜味剂投入50g薄荷素油中,相关测试结果如表5所示。
表5高倍甜味剂测试结果
三氯蔗糖 阿斯巴甜 安赛蜜 纽甜 爱德万甜
50℃溶解情况 微溶 完全溶解 微溶 完全溶解 完全溶解
薄荷油口感 苦感明显 苦感明显 很甜 很甜
27℃溶解情况 微溶 较大部溶解 微溶 微溶 微溶
针对表5的情况筛选了纽甜和爱德万甜进行进一步测试,首先取1g相应甜味剂投入50g薄荷素油中,将其加热到50℃,待甜味剂完全溶解开始梯度降温,相应结果如表6所示。
表6优选甜味剂测试情况
纽甜 爱德万甜
50℃溶解情况 完全溶解 完全溶解
开始析出温度(℃) 27 25
析出完全温度(℃) 6 10
根据表6的相关结果可知,纽甜与爱德万甜的开始析出温度与调味油的冻点温度(27℃)较为接近,可以与薄荷脑晶体同步生长,从而附着在薄荷脑晶体中,达到共生结晶的效果,起到对薄荷脑苦味的掩蔽。爱德万甜与纽甜都属于新型代糖纽糖类,据此推测相应类型甜味剂都有可能具备相关特性。在实际生产中发现爱德万甜的甜度是纽甜的1倍以上,作为薄荷脑晶体的苦味调节剂,纽甜对薄荷脑晶体苦感调解区间更为广阔,故将纽甜作为优选甜味剂进行使用。
通过前期大量对不同的薄荷脑含量苦感掩蔽的测试(见表7),可以发现薄荷脑含量与甜味剂质量甜度呈线性相关关系(见图2),其经验公式Y=0.50651X-10.76361。薄荷脑含量与其自身苦感存在必然联系,由此,便为我们利用筛选的甜味剂进行薄荷脑苦感的调节提供了相关的理论支持。
表7不同含量薄荷脑所需质量甜度
含量% 33.20 59.31 72.05 81.2 82.11 83.23 99.40
质量甜度 6.4 19.9 25.9 30.6 31.4 31.8 40
利用ORINGIN数据处理软件可以得到图2相关经验公式,其相关系数R>99.9%,故可得出结论,在实验测试区间内,不同薄荷脑含量与质量甜度呈线性相关关系。基于此,我们就可以利用优选的甜味剂对薄荷脑成品进行相应的苦感调解。在实际生产中,纽甜8000甜度2‰用量,可以使薄荷脑苦感明显降低,5‰用量可以去除薄荷脑苦感,得到无苦薄荷脑。
与现有的天然薄荷脑生产方法相比,本发明提供的生产方法:
(1)在结晶阶段和烘脑阶段均引入了程序化控制并对相关的工艺参数进行了反复优选,确保了产品品质稳定性好,同时具有操作简单、能耗低、产率高的优点,以配料左旋薄荷醇含量83%计,一个结晶桶投料在50kg左右,可得到纯度(以左旋薄荷醇计)为99.5%以上的薄荷脑晶体23kg,产率(以左旋薄荷醇计)为(23×99.5%)/(50×83%)=55.14%;
(2)通过添加具有低温结晶析出特性,能够与薄荷脑一起共生结晶生长,进而均匀分布于薄荷脑晶体中的甜味剂,得到了具有苦味可调的薄荷脑成品,使用便利,可满足不同的产品需求。
附图说明
图1为时间-含量关系曲线;
图2为不同薄荷脑含量与质量甜度的关系;
图3为投射电镜(TEM)图片。
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,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
实施例1
一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,包括如下步骤:
(1)液化:以薄荷脑粉为原料,加热至70℃使液化,得到料油;
(2)脱水:用泵将料油打入脱水釜内,将脱水釜的温度升至80℃,真空度不低于0.080MPa,并打开脱水釜釜底阀使料油上下自然翻动,观察视镜上无水珠时再延长1小时使含水率<0.3%,然后用冷却水降温至60℃,得到脱水料油;
(3)调配:脱水料油趁热通过袋式过滤器压滤到配料釜内。压滤前对滤袋、垫圈进行检查,更换破损的滤袋。压滤期间监控进口压力≤0.5MPa,经出口视镜目测料液透明、无可见杂质,加入冰油调节至左旋薄荷醇含量为80%,得到调配合格油;
(4)过滤、调味:将调配合格油经由板框式过滤机过滤进入结晶库,加入2‰的甜度8000纽甜,得到调味油;
(5)结晶:结晶桶按次序摆入结晶库内,将调味油通过加料管泵至结晶桶,逐桶加料,每桶加料量为油面距桶口3cm左右,当加满一个保温被面积的结晶桶后,暂停加料,盖好桶盖,然后用保温被将结晶桶覆盖好,为确保保温效果,保温被必须覆盖3层,结晶库门边的保温被下沿必须顺着结晶桶披下来约(50~70)厘米确保保温效果,直至加满全结晶库的结晶桶,停止加料;在桶底和桶面各放置一个温度传感器,利用plc控制电路实现温度传感器与冷媒开启阀的联锁控制,前48小时控制桶底温度维持在25℃,在桶底培育薄层绒状晶种,控制温度下降速度为0.17℃/h,待晶体破出油面生长,阀门全开,使结晶油中多析出晶体,融合在已成型的晶体中,整个周期为19天。19天后开启真空泵,当真空升到-0.080Mpa以上时即可准备出库,打开库门,由外往里逐次移出保温被,打开结晶桶盖,检查冰油色泽情况,用真空管将冰油抽往外冰油储罐,待下次调配循环使用;
(6)烘脑:将抽过冰油装有半成品薄荷脑的结晶桶轻轻搬移到小车上,小推车送至烘房指定位置,在上中下层分别放置温度传感器,取其平均温度,利用plc控制电路电脑端实现该温度与蒸汽阀门联动控制,实现阀门自动调解,控制烘房温度42℃,晶烘48h,完毕后送入晾脑间去除色块和脑根,色块和脑根融化回收继续下一个生产循环使用,在晾脑间晾至24h后,检测合格包装,得到苦味可调节的薄荷脑。
实施例2
一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,包括如下步骤:
(1)液化:以薄荷脑粉为原料,加热至80℃使液化,得到料油;
(2)脱水:用泵将料油打入脱水釜内,将脱水釜的温度升至80℃,真空度不低于0.080MPa,并打开脱水釜釜底阀使料油上下自然翻动,观察视镜上无水珠时再延长1小时使含水率<0.3%,然后用冷却水降温至45℃,得到脱水料油;
(3)调配:脱水料油趁热通过袋式过滤器压滤到配料釜内,压滤期间监控进口压力≤0.5MPa,经出口视镜目测料液透明、无可见杂质,加入冰油调节至左旋薄荷醇含量为84%,得到调配合格油;
(4)过滤、调味:将调配合格油经由板框式过滤机过滤进入结晶库,加入5‰的甜度8000纽甜,得到调味油;
(5)结晶:结晶桶按次序摆入结晶库内,将调味油通过加料管泵至结晶桶,逐桶加料,每桶加料量为油面距桶口3cm左右,当加满一个保温被面积的结晶桶后,暂停加料,盖好桶盖,然后用保温被将结晶桶覆盖好,为确保保温效果,保温被必须覆盖3层,结晶库门边的保温被下沿必须顺着结晶桶披下来约(50~70)厘米确保保温效果,直至加满全结晶库的结晶桶,停止加料;在桶底和桶面各放置一个温度传感器,利用plc控制电路实现温度传感器与冷媒开启阀的联锁控制,前48小时控制桶底温度维持在25℃,在桶底培育薄层绒状晶种,控制温度下降速度为0.17℃/h,待晶体破出油面生长,阀门全开,使结晶油中多析出晶体,融合在已成型的晶体中,整个周期为19天。19天后开启真空泵,当真空升到-0.080Mpa以上时即可准备出库,打开库门,由外往里逐次移出保温被,打开结晶桶盖,检查冰油色泽情况,用真空管将冰油抽往外冰油储罐,待下次调配循环使用;
(6)烘脑:将抽过冰油装有半成品薄荷脑的结晶桶轻轻搬移到小车上,小推车送至烘房指定位置,在上中下层分别放置温度传感器,取其平均温度,利用plc控制电路电脑端实现该温度与蒸汽阀门联动控制,实现阀门自动调解,控制烘房温度42℃,晶烘48h,完毕后送入晾脑间去除色块和脑根,色块和脑根融化回收继续下一个生产循环使用,在晾脑间晾至24h后,检测合格包装,得到苦味可调节的薄荷脑。
实施例3
一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,包括如下步骤:
(1)液化:以薄荷脑粉为原料,加热至80℃使液化,得到料油;
(2)脱水:用泵将料油打入脱水釜内,将脱水釜的温度升至80℃,真空度不低于0.080MPa,并打开脱水釜釜底阀使料油上下自然翻动,观察视镜上无水珠时再延长1小时使含水率<0.3%,然后用冷却水降温至50℃,得到脱水料油;
(3)调配:脱水料油趁热通过袋式过滤器压滤到配料釜内,压滤期间监控进口压力≤0.5MPa,经出口视镜目测料液透明、无可见杂质,加入冰油调节至左旋薄荷醇含量为81%,得到调配合格油;
(4)过滤、调味:将调配合格油经由板框式过滤机过滤进入结晶库,加入3‰的甜度8000纽甜,得到调味油;
(5)结晶:结晶桶按次序摆入结晶库内,将调味油通过加料管泵至结晶桶,逐桶加料,每桶加料量为油面距桶口3cm左右,当加满一个保温被面积的结晶桶后,暂停加料,盖好桶盖,然后用保温被将结晶桶覆盖好,为确保保温效果,保温被必须覆盖3层,结晶库门边的保温被下沿必须顺着结晶桶披下来约(50~70)厘米确保保温效果,直至加满全结晶库的结晶桶,停止加料;在桶底和桶面各放置一个温度传感器,利用plc控制电路实现温度传感器与冷媒开启阀的联锁控制,前48小时控制桶底温度维持在25℃,在桶底培育薄层绒状晶种,控制温度下降速度为0.17℃/h,待晶体破出油面生长,阀门全开,使结晶油中多析出晶体,融合在已成型的晶体中,整个周期为20天。20天后开启真空泵,当真空升到-0.080Mpa以上时即可准备出库,打开库门,由外往里逐次移出保温被,打开结晶桶盖,检查冰油色泽情况,用真空管将冰油抽往外冰油储罐,待下次调配循环使用;
(6)烘脑:将抽过冰油装有半成品薄荷脑的结晶桶轻轻搬移到小车上,小推车送至烘房指定位置,在上中下层分别放置温度传感器,取其平均温度,利用plc控制电路电脑端实现该温度与蒸汽阀门联动控制,实现阀门自动调解,控制烘房温度42℃,晶烘49h,完毕后送入晾脑间去除色块和脑根,色块和脑根融化回收继续下一个生产循环使用,在晾脑间晾至24h后,检测合格包装,得到苦味可调节的薄荷脑。
各实施例取样检测结果见表8-9。
表8薄荷脑含量测定结果
表9其他理化指标检测结果
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)液化:以薄荷脑粉或薄荷原油为原料,加热使液化,得到料油;
(2)脱水:将料油脱水至含水率<0.3%,得到脱水料油;
(3)调配:向脱水料油中加入冰油调节至左旋薄荷醇含量为80%-84%,得到调配合格油;
(4)过滤、调味:将调配合格油过滤,然后向过滤所得滤液中加入甜味剂,所述甜味剂为甜度8000的纽甜,添加量为2-5‰,得到调味油;
(5)结晶:将调味油打入结晶库的结晶桶中,在桶底和桶面各放置一个温度传感器,利用plc控制电路实现温度传感器与冷媒开启阀的联锁控制,前48小时控制桶底温度维持在25℃,在桶底培育薄层绒状晶种,控制温度下降速度为0.17℃/h,待晶体破出油面生长,阀门全开至晶体停止析出,14-20天后,抽滤回收冰油,得到半成品薄荷脑;
(6)烘脑:将半成品薄荷脑送入烘房,通过程序控制蒸汽阀门使半成品薄荷脑中熔点低于42℃部分受热熔化除去,烘制47-49h,经晾脑,即得所述苦味可调节的薄荷脑。
2.根据权利要求1所述的一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,其特征在于,步骤(1)中,加热的温度为70-80℃。
3.根据权利要求1所述的一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,其特征在于,步骤(3)中,先将脱水料油降温至45-60℃,然后向脱水料油中加入冰油。
4.根据权利要求1所述的一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,其特征在于,步骤(6)中,烘制时间为48h。
5.根据权利要求1所述的一种苦味可调节的薄荷脑生产方法,其特征在于,步骤(6)中,晾脑的时间为24h。
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