本發(fā)明涉及焦糖色生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

焦糖色在我國有著廣泛的使用傳統(tǒng)，是用量最大的食用色素。按照其生產(chǎn)工藝不同可分普通法焦糖色、苛性亞硫酸鹽法焦糖色、氨法焦糖色以及亞硫酸銨法焦糖色四大類。氨法焦糖色帶正電荷，是四大類中唯一帶正電荷的焦糖色，能穩(wěn)定的存在于啤酒、醬油、醋產(chǎn)品中，在食品領(lǐng)域中具有極為重要的作用。

氨法焦糖色生產(chǎn)過程中主要發(fā)生美拉德反應(yīng)，就是氨和(或)銨化合物與羰基化合物在加熱時(shí)經(jīng)過縮合、脫氫、重排、異構(gòu)化等一系列的復(fù)雜反應(yīng)后生成焦糖色的過程。在此反應(yīng)過程中，會(huì)產(chǎn)生許多不穩(wěn)定的醛酮類物質(zhì)，它們在有氨基存在的條件下必然會(huì)生成4-甲基咪唑。

現(xiàn)有的氨法生產(chǎn)焦糖色導(dǎo)致制備的焦糖色中4-甲基咪唑的含量較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生產(chǎn)工藝，解決現(xiàn)有氨法生產(chǎn)焦糖色導(dǎo)致制備的焦糖色中4-甲基咪唑的含量較高的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

1)、獲得濃縮淀粉糖；

2)、催化劑的配制：將氨、銨類化合物分別配置成為氨溶液、銨溶液，所述催化劑至少包括氨溶液、銨溶液中的一種；

3)、加熱反應(yīng)：向反應(yīng)釜內(nèi)直通蒸汽加熱，蒸汽與淀粉糖直接接觸進(jìn)行加熱，當(dāng)?shù)矸厶巧郎夭⒕S持至100～115℃時(shí)，將步驟2)制備的催化劑持續(xù)加入反應(yīng)釜中，并繼續(xù)直通蒸汽，維持溫度100～115℃，當(dāng)色率符合要求后終止反應(yīng)，所述加熱反應(yīng)始終在常壓下進(jìn)行；

4)、冷卻過濾獲得焦糖色。

在氨法焦糖色反應(yīng)過程中，4-甲基咪唑的的產(chǎn)生主要是因?yàn)槠咸烟恰Ⅺ溠刻堑戎髟显诟邷貤l件下發(fā)生脫水、裂解、異構(gòu)等反應(yīng)，既生成了大量焦糖色的前體物質(zhì)，同時(shí)發(fā)生的副反應(yīng)也產(chǎn)生了部分甘油醛，甘油醛通過脫水、分子重排系列變化，在氨或銨化合物存在下，最終生成了4-甲基咪唑。

在反應(yīng)過程中，由于反應(yīng)條件的不同(如溫度、氨和(或)銨化合物的量)，最終生成的4-甲基咪唑的量也會(huì)不同。

4-甲基咪唑(4-Methylimidazole)為白色至類白色結(jié)晶粉末，溶于水和乙醇，有腐蝕性；在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中能導(dǎo)致動(dòng)物長腫瘤，引發(fā)癌癥，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)將4-甲基咪唑定性為2級制癌物質(zhì)。由于4-甲基咪唑的毒性問題使氨法焦糖色的發(fā)展受到了阻礙。

傳統(tǒng)的常壓法生產(chǎn)氨法焦糖色，都是將液氨等銨類催化劑直接一次或多次加入原料中，升溫反應(yīng)得到最終產(chǎn)品。該法在反應(yīng)過程中，原料與氨和(或)銨化合物在高溫條件下極易生成有害物質(zhì)4-甲基咪唑，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的安全性降低。當(dāng)前市場上流通的氨法焦糖色4-甲基咪唑含量絕大多數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50mg/Kg，甚至有極個(gè)別超出國家標(biāo)準(zhǔn)(200mg/Kg)要求，存在嚴(yán)重的食品安全隱患。

本發(fā)明所述直通蒸汽加熱是指通過管道將蒸汽直接通入反應(yīng)釜中加熱物料，為反應(yīng)提供熱量，所述催化劑的配置優(yōu)選在配料罐(配料罐不僅有利于催化劑的配置，而且能夠有效避免有效催化劑的揮發(fā))中進(jìn)行，本發(fā)明過配料罐的流量計(jì)調(diào)節(jié)催化劑的流量，以保證反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度和濃度的在要求范圍內(nèi)，直至將催化劑加完為止；所述色率是指以EBC為單位的焦糖色色率，規(guī)定為0.1％焦糖溶液(W/V)，通過1cm的比色皿，用可見光分光光度計(jì)在610nm波長下的吸光度為0.076時(shí)，相當(dāng)于20000EBC，計(jì)算公式為：

本發(fā)明所述生產(chǎn)工藝與現(xiàn)有氨法生產(chǎn)焦糖色技術(shù)相比，具有以下主要區(qū)別點(diǎn)：1)、采用液態(tài)催化劑；2)、在較高溫度下連續(xù)加入液態(tài)催化劑；3)、在反應(yīng)釜內(nèi)直通蒸汽對物料進(jìn)行加熱。

上述改進(jìn)點(diǎn)是申請人在現(xiàn)有氨法生產(chǎn)焦糖色技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽嘗試，申請人通過大量的試驗(yàn)(對不同的加熱方式、不同形態(tài)的催化劑、加熱反應(yīng)的溫度和催化劑加入時(shí)的溫度要求進(jìn)行大量的正交試驗(yàn))，對每次實(shí)驗(yàn)制備的焦糖色中4-甲基咪唑的含量進(jìn)行檢測，篩選出4-甲基咪唑的含量低于50mg/Kg的制備工藝，對滿足條件的工藝進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝，最終確定本發(fā)明所記載的工藝。

優(yōu)選地，步驟1)中淀粉糖的濃縮通過反應(yīng)釜中的內(nèi)盤管、外盤管間接加熱實(shí)現(xiàn)。

所述內(nèi)盤管具體是指反應(yīng)釜中的盤管結(jié)構(gòu)，所述外盤管為反應(yīng)釜夾層結(jié)構(gòu)中的盤管結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)盤管、外盤管加熱為本領(lǐng)域的一種常用手段。

在本發(fā)明中，首先，采用液態(tài)催化劑固態(tài)催化劑相比，提高了催化劑與反應(yīng)物料之間的接觸面積，使催化劑快速發(fā)生催化作用，能夠提高催化劑的催化效率；在較高溫度下將液態(tài)催化劑加入物料中與將固態(tài)催化劑直接一次或多次加入原料中，升溫反應(yīng)得到最終產(chǎn)品相比，能夠進(jìn)一步提高催化劑的催化效率，且能夠避免一次加入過多催化劑導(dǎo)致4-甲基咪唑含量增多的問題，因此，采用本發(fā)明所述工藝與傳統(tǒng)氨法生產(chǎn)焦糖色技術(shù)相比，要制備相同色率的焦糖色，需要的催化劑較少，從而降低氨的用量以達(dá)到降低產(chǎn)品中4-甲基咪唑含量的目的。其次，通過液態(tài)催化劑和在物料中直通蒸汽來控制反應(yīng)體系的溫度和濃度，確保反應(yīng)體系的溫度始終維持在100～115℃，申請人通過大量試驗(yàn)證明，在液態(tài)催化劑的條件下，將反應(yīng)體系的溫度控制在100～115℃有利于主反應(yīng)的進(jìn)行，減少副反應(yīng)，從而減少4-甲基咪唑的前體物質(zhì)甘油醛的生成以達(dá)到控制產(chǎn)品4-甲基咪唑的目的。然后，將催化劑配成溶液以連續(xù)流加的方式加入物料中，可以最大程度利用氨的催化作用，從而降低氨的用量；同時(shí)以連續(xù)流加方式加入催化劑可以降低體系反應(yīng)的難度，從而降低體系的反應(yīng)溫度，體系反應(yīng)溫度越低，副反應(yīng)越難以發(fā)生，越利于減少4-甲基咪唑的含量。

進(jìn)一步地，步驟1)中將淀粉糖在反應(yīng)釜中濃縮至干基為65％～85％。

所述干基是指原料溶液中可溶性固形物占物料總重量的質(zhì)量百分比，即原料溶液中干物質(zhì)的量所占百分比。

進(jìn)一步地，步驟4)中所述冷卻過濾為反應(yīng)結(jié)束后將物料迅速冷卻至70℃以下，徹底終止反應(yīng)，過濾。

進(jìn)一步地，還包括以下步驟：

將冷卻過濾后的物料泵入調(diào)配罐，根據(jù)色率、波美進(jìn)行調(diào)配；將調(diào)配好的產(chǎn)品，計(jì)量灌裝，入庫保管。

進(jìn)一步地，淀粉糖至少包括麥芽糖漿、葡萄糖漿、果葡糖漿中的一種。

進(jìn)一步地，氨至少包括液氨、氨水中的一種，所述銨類化合物至少包括磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、碳酸銨、碳酸氫銨、乙酸銨中的一種。

進(jìn)一步地，催化劑加入的量根據(jù)生產(chǎn)焦糖色的所需色率而定。

所述催化劑配置的量具體是配置的催化劑溶液中有效催化劑的物質(zhì)的量。

按所需生產(chǎn)焦糖色的色率高低確定所需催化劑的多少配制催化劑，一般而言，色率越高所需催化劑越多。

進(jìn)一步地，持續(xù)加入通過配料罐的流量計(jì)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明將所需催化劑在配料罐內(nèi)配成溶液后按要求持續(xù)加入物料的反應(yīng)過程中，可以提高催化劑的利用率，降低催化劑的用量，進(jìn)而削弱了4-甲基咪唑生成的條件。

2、本發(fā)明向反應(yīng)釜內(nèi)直接通入蒸汽，使蒸汽直接加熱物料，同時(shí)利用蒸汽的熱量和水分來維持反應(yīng)體系的溫度和濃度，有效將副反應(yīng)的產(chǎn)生，降低4-甲基咪唑的前驅(qū)體的生成。

3、本發(fā)明催化劑是以溶液的形式連續(xù)流加入物料中，既可利用催化劑溶液來調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的溫度和濃度，同時(shí)持續(xù)加入的催化劑也可降低反應(yīng)體系的反應(yīng)能從而降低反應(yīng)體系的溫度，有利于控制最終產(chǎn)品的4-甲基咪唑的產(chǎn)生。

4、本發(fā)明通過合理的設(shè)計(jì)反應(yīng)溫度，加入催化劑的形態(tài)，加入催化劑時(shí)的溫度以及物料的加熱方式，通過各個(gè)條件之間的相互協(xié)同作用，將氨法焦糖色工藝制備的焦糖色中的4-甲基咪唑含量控制在50mg/Kg以下，提高了氨法焦糖色產(chǎn)品的安全性，推動(dòng)焦糖色產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

焦糖色中4-甲基咪唑含量的檢測用高效液相方法檢測。

本發(fā)明中催化劑的配置的量可以剛好與加入反應(yīng)釜內(nèi)的量一致，在加熱反應(yīng)步驟時(shí)，待催化劑加完后取樣檢測色率，當(dāng)色率符合要求后終止反應(yīng)。或是催化劑的配置的量可以多于入反應(yīng)釜內(nèi)的量，具體加入量由流量計(jì)控制，當(dāng)加入量達(dá)到預(yù)期時(shí)，關(guān)閉即可，本以下實(shí)施例用采用催化劑的配置的量剛好與加入反應(yīng)釜內(nèi)的量一致的方式為例，避免催化劑的浪費(fèi)；所述催化劑加入的量根據(jù)生產(chǎn)焦糖色的所需色率而定，催化劑選用液氨、氨水、磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、碳酸銨、碳酸氫銨或乙酸銨之中的一種或多種制備的溶液均可以，在催化效果上沒有明顯差異，就不一一舉例，以下實(shí)施例中僅列舉部分催化劑。淀粉糖的選擇可以是麥芽糖漿、葡萄糖漿或果葡糖漿，也可以是其中兩者的混合物，也可以是三者的混合物，淀粉糖的具體選擇對制備焦糖色沒有明顯影響，就不一一舉例，以下實(shí)施例中僅列舉部分淀粉糖。

實(shí)施例1：

生產(chǎn)36Be，20000EBC氨法焦糖色(EBC為焦糖色的色率單位；Be指焦糖色的波美值，色率、波美均為焦糖色的測定指標(biāo))。

一種降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

1)、原料計(jì)量濃縮：準(zhǔn)確稱取干基為80％的麥芽糖漿7500Kg(干物質(zhì)的量為6000Kg)，在反應(yīng)釜中濃縮至干基為85％；

2)、催化劑的配制：在配料罐中準(zhǔn)確加入1020Kg水和380Kg的碳酸銨，充分?jǐn)嚢杈鶆?，待用?/p>

3)、加熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜的物料內(nèi)直通蒸汽加熱，將物料升溫至100℃，此時(shí)物料干基為85％，繼續(xù)直通蒸汽加熱，并打開配料罐閥門、調(diào)節(jié)流量計(jì)向反應(yīng)釜物料中持續(xù)加入碳酸銨溶液催化劑，加入催化劑的速度以維持反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度100～115℃，干基83％-85％；繼續(xù)直通蒸汽加熱升溫和連續(xù)加入催化劑，待催化劑加完后取樣檢測色率，當(dāng)色率為0.081(21000EBC)時(shí)終止反應(yīng)，所述加熱反應(yīng)始終在常壓下進(jìn)行；

4)、冷卻過濾：反應(yīng)結(jié)束后將物料迅速冷卻至65℃，徹底終止反應(yīng)，過濾；

5)、將冷卻過濾后的物料泵入調(diào)配罐，根據(jù)色率、波美進(jìn)行調(diào)配；

6)、計(jì)量灌裝：將調(diào)配好的產(chǎn)品，計(jì)量灌裝，入庫保管。

將實(shí)施例1制備的焦糖色進(jìn)行測定，具體測定結(jié)果如表1所示：

表1

實(shí)施例2：

生產(chǎn)38Be，30000EBC氨法焦糖色(EBC為焦糖色的色率單位；Be指焦糖色的波美值，色率、波美均為焦糖色的測定指標(biāo))。

一種降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

1)、原料計(jì)量濃縮：準(zhǔn)確稱取干基為71％的果葡糖漿8450Kg(干物質(zhì)的量為6000Kg)，在反應(yīng)釜中濃縮至干基為73％；

2)、催化劑的配制：準(zhǔn)確稱量1080Kg含量為25％的氨水溶液入配料罐，待用；

3)、加熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜的物料內(nèi)直通蒸汽加熱，將物料升溫至100℃，此時(shí)物料干基為73％，繼續(xù)直通蒸汽加熱，并打開配料罐閥門、調(diào)節(jié)流量計(jì)向反應(yīng)釜物料中持續(xù)加入氨水溶液催化劑，加入催化劑的速度以維持反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度100～115℃，干基71％-75％；繼續(xù)直通蒸汽加熱升溫和連續(xù)加入催化劑，待催化劑加完后取樣檢測色率，當(dāng)色率為0.118(31000EBC)時(shí)終止反應(yīng)，所述加熱反應(yīng)始終在常壓下進(jìn)行；

4)、冷卻過濾：反應(yīng)結(jié)束后將物料迅速冷卻至65℃，徹底終止反應(yīng)，過濾；

5)、將冷卻過濾后的物料泵入調(diào)配罐，根據(jù)色率、波美進(jìn)行調(diào)配；

6)、計(jì)量灌裝：將調(diào)配好的產(chǎn)品，計(jì)量灌裝，入庫保管。

將實(shí)施例2制備的焦糖色進(jìn)行測定，具體測定結(jié)果如表2所示：

表2

實(shí)施例3：

生產(chǎn)33Be，40000EBC氨法焦糖色(EBC為焦糖色的色率單位；Be指焦糖色的波美值，色率、波美均為焦糖色的測定指標(biāo))。

一種降低氨法焦糖色中4-甲基咪唑含量的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

1)、原料計(jì)量濃縮：準(zhǔn)確稱取干基為61％的麥芽糖漿9836Kg(干物質(zhì)的量為6000Kg)，在反應(yīng)釜中濃縮至干基為65％；

2)、催化劑的配制：在配料罐中將總量為480Kg液氨配制成溶液，待用；

3)、加熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜的物料內(nèi)直通蒸汽加熱，將物料升溫至100℃，此時(shí)物料干基為65％，繼續(xù)直通蒸汽加熱，并打開配料罐閥門、調(diào)節(jié)流量計(jì)向反應(yīng)釜物料中持續(xù)加入液氨溶液催化劑，加入催化劑的速度以維持反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度100～115℃，干基65％-68％；繼續(xù)直通蒸汽加熱升溫和連續(xù)加入催化劑，待催化劑加完后取樣檢測色率，當(dāng)色率為0.154(40000EBC)時(shí)終止反應(yīng)，所述加熱反應(yīng)始終在常壓下進(jìn)行；

4)、冷卻過濾：反應(yīng)結(jié)束后將物料迅速冷卻至65℃，徹底終止反應(yīng)，過濾；

5)、將冷卻過濾后的物料泵入調(diào)配罐，根據(jù)色率、波美進(jìn)行調(diào)配；

6)、計(jì)量灌裝：將調(diào)配好的產(chǎn)品，計(jì)量灌裝，入庫保管。

將實(shí)施例3制備的焦糖色進(jìn)行測定，具體測定結(jié)果如表3所示：

表3

實(shí)施例4：

本實(shí)施例基于是實(shí)施例1，與實(shí)施例1的區(qū)別在于：催化劑為200Kg碳酸銨和200Kg的碳酸氫銨用1050Kg水溶解。

將實(shí)施例4制備的焦糖色進(jìn)行測定，具體測定結(jié)果如表4所示：

表4

實(shí)施例5：

本實(shí)施例基于是實(shí)施例2，與實(shí)施例2的區(qū)別在于：催化劑為200Kg磷酸銨和200Kg的磷酸氫二銨用1050Kg水溶解。

將實(shí)施例5制備的焦糖色進(jìn)行測定，具體測定結(jié)果如表5所示：

表5

實(shí)施例6：

本實(shí)施例基于是實(shí)施例3，與實(shí)施例3的區(qū)別在于：催化劑為410Kg乙酸銨用1030Kg水溶解。

將實(shí)施例6制備的焦糖色進(jìn)行測定，具體測定結(jié)果如表6所示：

表6

由實(shí)施例1至實(shí)施例6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：采用本發(fā)明所述工藝制備氨法焦糖色，4-甲基咪唑含量均遠(yuǎn)小于50mg/kg。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。