專利名稱：一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增香劑的方法
技術領域：
本發明涉及食品綠色加工領域，特別涉及一種同時制備食用安全性飲料用 焦糖色素和增香劑的方法。
背景技術：
焦糖色素(Cammel color)是人類使用歷史最悠久的食用色素之一，也是目 前人們使用的食品添加劑中用量最大、最受歡迎的一種。焦糖色素為非單二的 化合物(約100種不同的化合物)，其物理性狀為深褐色至黑色的液體、塊狀、 粉末狀或糊狀。焦糖色素的生產因工藝和采用的原料不同，可分為普通焦糖、 堿性亞硫酸鹽焦糖、銨(氨)法焦糖和亞硫酸銨法焦糖。中國發明專利03159243.0 公布了焦糖色素的制備方法，在95。C 120。C加熱玉米或馬鈴薯或谷物的水解 產物與氨水焦化反應，焦化2~4小時，可制備色率為4.6 5.3萬EBC的焦糖色 素。中國發明專利CN1450122公布了氨基酸與葡萄糖美拉德反應生成美拉德 反應產物的方法，該方法加熱葡萄糖與氨基酸混合溶液，在12(TC 15(TC條件 下反應2 3小時制備食品添加劑產品。上述方法均采用超過95。C的長時間高 溫處理，不僅消耗了大量能源，同時有可能產生影響食品安全的潛在危害物質， 如4-甲基咪唑和丙烯酰胺等有毒有害物質。
本發明根據羰氨(銨)反應制備食用安全性焦糖色素的原理，在銨鹽或氨 基酸中添加一定量的還原糖或能在堿性條件下分解為還原糖的各種低聚糖或 多糖并配成溶液，調節酸堿度，在低于10(TC的條件下，通過高壓低熱技術處 理，縮短銨鹽或氨基酸與各種還原糖或能在堿性條件下分解為還原糖的各種低 聚糖、多糖發生美拉德反應的時間。本發明的特點是利用高壓低熱技術替代傳 統的熱處理技術，在相對普通水熱法制備焦糖色素低的溫度下制備食用安全性 的飲料用焦糖色素，縮短制備時間，提高反應效率，增強食用安全性。

發明內容
本發明的目的在于利用高壓低熱技術制備食用安全性高的焦糖色素和增 香劑，降低反應溫度，縮短反應時間。
本發明的目的通過下述技術方案實現本發明提供一種同時制備食用安全 性飲料用焦糖色素和增香劑的方法，根據反應產物呈香、抗菌、抗氧化的特征， 采用綠色加工技術制備，由銨鹽或氨基酸與還原糖或能在堿性條件下分解為各 種還原糖的低聚糖或多糖在堿性溶液中經高壓低熱技術促進羰氨(銨)反應的 發生，具體包括以下步驟
1) 將本發明所使用的銨鹽或氨基酸與2 10倍質量的水混合；
2) 采用質量分數20%~50°/。的濃酸調？11值至1~7或質量分數30% 70%的濃 堿調pH值，pH值調至7 13;
3) 攪拌均勻后，加入10 50倍銨鹽或氨基酸質量的還原糖或能在堿性條件 下分解為還原糖的低聚糖或多糖；
4) 高壓低熱處理混合溶液，反應條件如下(l)反應壓力lMPa 20MPa; (2)反應總時間10min 80min; (3)反應物溫度30。C 100。C;
5) 高壓低熱處理的同時蒸餾反應物，蒸餾條件為(1)蒸餾溫度為高壓 低熱反應時的溫度；(2)蒸餾出的輕組分先后經過換熱器冷凝，并在換熱器 末端連接裝有萃取劑的收集裝置中被收集，即得到液態增香劑產品；
6) 從反應釜排出的非餾出物經濃縮得液態焦糖色素產品，或過濾或經離 心脫水干燥，制備成固體焦糖色素產品。
所述銨鹽優選亞硫酸銨、硫酸銨、醋酸銨、碳酸銨或氯化銨等食用級銨鹽。
所述氨基酸優選谷氨酸、賴氨酸或色氨酸等氨基酸。
所述濃酸調pH值是指采用質量分數20。/。 60M的濃酸調pH值至1 7，濃酸 優選食用級鹽酸、碳酸、醋酸等食用級酸。
所述濃堿調pH值是指采用質量分數30M 70。/。的濃堿調pH值至7 13 ，濃堿 優選食用級堿的氫氧化鈉、碳酸氫鈉或碳酸鈉。
所述還原糖是指優選葡萄糖、果糖等具有還原性的糖品。
所述能在堿性條件下分解為還原糖的低聚糖，如糖蜜中的蔗糖、蔗果三 糖；或多糖，如淀粉糖、纖維素、葡甘聚糖、海藻糖、真菌多糖等。所述蒸餾反應后的物料是通過水蒸汽蒸餾法將呈香物質與焦糖色素分離。 所述換熱器為管式或板式換熱器。
所述冷凝是指采用0"C 25r的冷卻水以lL/min 100L/min的流速通過換 熱器進行冷凝。
所述萃取劑是沸點比被分離組分沸點高5"C 8(TC的食用級酯類、醇類有 機溶劑。食用級酯類優選乙酸乙酯、乙酸異戊酯、苯甲酸甲酯等酯類；食用級 醇類有機溶劑優選無水乙醇或質量分數大于70%的乙醇水溶液。萃取劑用量 0.01L 50L。
所述非餾出物或餾出物濃縮是指將反應后的物料經冷凍濃縮或加熱減壓 濃縮或膜濃縮。
所述非餾出物或餾出物脫水后干燥是指將反應后的物料經濾布過濾或離 心分離脫水后冷凍干燥或噴霧干燥。
與現有技術相比，本發明具有以下優點
(1) 與傳統熱處理技術制備焦糖色素相比，采用高壓低熱技術制備飲料
用焦糖色素，其制備時間不超過80min，比傳統高壓低熱法的2 4小時的制備時 間縮短了0.5 2倍；
(2) 高壓低熱處理溫度在3(TC 10(TC，較普通水熱法制備焦糖色素所使 用的95"C 15(TC低，節約能源；
(3) 由于低溫、時間短，不加入化學試劑，使得產物不含有害組分，避 免環境污染。
具體實施例方式
結合實施例對本發明做進一步描述，本發明的實施方式及形式不限于此。 實施例h
取亞硫酸銨lkg，溶解在2.5倍質量的蒸餾水中，將亞硫酸銨水溶液裝入高 壓反應罐中。用質量百分比濃度為36n/。的食用級鹽酸調pH值至l，攪拌均勻后， 加入10kg葡萄糖，得到葡萄糖——亞硫酸銨混合溶液。高壓低熱處理該混合溶 液，設置反應條件如下(1)反應壓力19MPa; (2)反應總時間15min;
(3)反應物溫度65°C。處理的同時蒸餾反應物，設置蒸餾條件如下(1) 蒸餾溫度65°C;(2)換熱器為管式換熱器；(3)初始溫度為2"C的冷凝水以90L/min的流速通過換熱器；冷凝后的輕組分經10L食用級乙酸乙酯收集，再 經膜濃縮得320g金黃色油狀食用增香劑；反應后，非餾出物經減壓濃縮除去2kg 水分后，再經噴霧干燥，即得食用安全性高的飲料用焦糖色素產品。所得飲料 用焦糖色素產品色率為5.1萬EBC;經HPLC法測定不含有4-甲基咪唑和丙烯酰胺。
實施例2:
將100g谷氨酸與飲用水按照重量比l: IO混合，攪拌均勻，將谷氨酸水溶
液裝入高壓反應罐中，用質量百分比濃度為40。/。的食用級氫氧化鈉調pH值至 13,加入4.5kg糖蜜，得到谷氨酸——糖蜜堿性混合溶液。將該混合溶液經高
壓低熱處理，設置處理條件如下(1)反應壓力lOMPa;(2)反應總時間
45min; (3)反應物溫度7CTC。高壓低熱蒸餾一體化處理的同時，蒸餾反應
物，設置蒸餾條件如下(1)蒸餾溫度70°C; (2)換熱器為管式換熱器；
(3)初始溫度為5"C的冷凝水以3L/min的流速通過換熱器；冷凝后的輕組分經 O.IL乙醇收集，再經減壓濃縮后得32.5g黃色油狀增香劑；反應后非餾出物經 膜濃縮制得液態產品。所得焦糖色素產品色率為5.9萬EBC;經HPLC法測定不 含有4-甲基咪唑和丙烯酰胺。
實施例3:
取碳酸銨5kg，溶解在6倍質量的蒸餾水中，將碳酸銨水溶液裝入高壓反應 罐中。用質量百分比濃度為45o/。的食用級碳酸鈉調pH值至7，攪拌均勻后，加 入100kg淀粉糖，得到淀粉糖——碳酸銨混合溶液。高壓低熱處理該混合溶液， 設置反應條件如下(1)反應壓力5MPa; (2)反應總時間60min; (3)
反應物溫度95°C。高壓低熱處理的同時，蒸餾反應物，設置蒸餾條件如下
(1)蒸餾溫度95°C; (2)換熱器板式換熱器；(3)初始溫度為rC的冷凝 水以45L/min的流速通過換熱器；冷凝后的輕組分經45L食用級乙酸乙酯收集，
再經減壓濃縮后得1.8kg淺黃色油狀增香劑；反應后非餾出物料經冷凍濃縮除
出去25kg水分后，再經噴霧干燥，即得食用安全性高的飲料用焦糖色素固態產 品。所得飲料用焦糖色素固態產品色率為4.2萬EBC;經HPLC法測定不含有4-
7甲基咪唑和丙烯酰胺。 實施例4:
將50g賴氨酸與飲用水按照重量比l: 8混合，攪拌均勻，將賴氨酸水溶液
裝入高壓反應罐中，用質量百分比濃度為60e/。的食用級氫氧化鈉調pH值至9， 加入2kg海藻糖，得到賴氨酸——海藻糖堿性混合溶液。將該混合溶液經高壓
低熱處理，設置處理條件如下(1)反應壓力2MPa; (2)反應總時間
55min; (3)反應物溫度85°C。高壓低熱蒸餾一體化處理的同時，蒸餾反應
物，設置蒸餾條件如下(1)蒸餾溫度85°C;(2)換熱器管式換熱器；(3)
初始溫度為15'C的冷凝水以3L/min的流速通過換熱器；冷凝后的輕組分經O.l L
食用級苯甲酸甲酯收集，再經膜濃縮后得15.9g黃色油狀增香劑；高壓低熱蒸
餾一體化反應后非餾出物經膜濃縮制得液態產品。所得焦糖色素產品色率為
4.5萬EBC;經HPLC法測定不含有4-甲基咪唑和丙烯酰胺。 實施例5:
取氯化銨2kg，溶解在4倍質量的蒸餾水中，將氯化銨水溶液裝入高壓反應 罐中。用質量百分比濃度為22。/。的食用級醋酸調pH值至4.5，攪拌均勻后，加 入100kg蔗糖，得到蔗糖——氯化銨混合溶液。高壓低熱處理該混合溶液，設 置反應條件如下(1)反應壓力15MPa; (2)反應總時間30min; (3)
反應物溫度86°C。高壓低熱處理的同時，蒸餾反應物，設置蒸餾條件如下 (1)蒸餾溫度86°C;(2)換熱器板式換熱器；(3)初始溫度為2(TC的冷 凝水以3L/min的流速通過換熱器；冷凝后的輕組分經0.5L75。/o乙醇水溶液收
集，再經膜濃縮后得2.2kg金黃色油狀增香劑；高壓低熱蒸餾一體化反應后，
非餾出物經減壓濃縮除去6.5kg水分后，再經冷凍干燥，即得食用安全性高的 飲料用焦糖色素固態產品。所得焦糖色素固態產品色率為6.3萬EBC;經HPLC 法測定不含有4-甲基咪唑和丙烯酰胺。
從以上實施例可以看出，經不同條件的高壓低熱處理不同的物料，可以同 時制備出能夠滿足工業生產的食用安全性高的飲料用焦糖色素產品和食用增香劑產品。其制備時間不超過80min，比傳統高壓低熱法的2 4小時的制備時間 縮短了0.5 2倍，極大的提高了生產效率；高壓低熱處理溫度在30。C 10(TC， 較普通水熱法制備焦糖色素所使用的95t^l5(TC低，提高了產品的品質和食用 安全性。同時，在制備過程中避免了加入有毒有害化學試劑，無環境污染。
權利要求
1、一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增香劑的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將銨鹽或氨基酸與2～10倍質量的水混合；所述銨鹽為醋酸銨、碳酸銨或氯化銨；所述氨基酸為谷氨酸、賴氨酸或色氨酸等氨基酸；(2)濃酸調pH值至1～7或濃堿調pH值至7～13；(3)加入10～50倍銨鹽或氨基酸質量的還原糖或能在堿性條件下分解為還原糖的低聚糖或多糖，形成混合溶液；(4)將混合溶液進行高壓低熱處理，處理的同時蒸餾反應物；所述高壓低熱處理條件為反應壓力1MPa～20MPa；反應總時間10min～80min；反應物溫度30℃～100℃；所述蒸餾反應物的蒸餾溫度為高壓低熱反應時的溫度；蒸餾出的增香劑先后經過換熱器冷凝，并在換熱器末端連接裝有萃取劑的收集裝置中被收集；收集冷凝后的餾出組分即液態增香劑產品；換熱器為管式或板式換熱器；所述萃取劑是沸點比被分離組分沸點高5℃～80℃的食用級酯類或醇類有機溶劑；(5)將反應釜中的非餾出物濃縮或脫水后干燥，制備成飲料用焦糖色素產品；所得餾出物質經濃縮，制備成食用增香劑產品。
2、 根據權利要求1所述的一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增 香劑的方法，其特征在于所述濃酸調pH值是指采用質量百分比20%~50%的 濃酸調pH值至1 7，所述濃酸為食用級鹽酸、碳酸或醋酸。
3、 根據權利要求1所述的一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增 香劑的方法，其特征在于濃堿調pH值是指采用質量百分比30%~70%的濃堿 調pH值至7 13;所述濃堿為食用級堿的氫氧化鈉、碳酸氫鈉或碳酸鈉。
4、 根據權利要求1所述的一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增 香劑的方法，其特征在于所述還原糖為葡萄糖或果糖；所述能在堿性條件下分 解為還原糖的低聚糖為糖蜜中的蔗糖或蔗果三糖；所述能在堿性條件下分解為還原糖的多糖為淀粉糖、葡甘聚糖、海藻糖或真菌多糖。
5、 根據權利要求1所述的一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增香劑的方法，其特征在于所述步驟(4)的冷凝是指采用0。C 25'C的冷卻水以 lL/min~100L/min的流速通過換熱器。
6、 根據權利要求1所述的一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增 香劑的方法，其特征在于所述食用級酯類為乙酸乙酯、乙酸異戊酯或苯甲酸甲 酯;食用級醇類有機溶劑為無水乙醇或者是質量百分比濃度大于50%的乙醇水 溶液。
7、 根據權利要求1所述的一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增 香劑的方法，其特征在于所述反應物經濃縮是將反應后的物料經冷凍濃縮或減 壓濃縮或膜濃縮。
8、 根據權利要求1所述的一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增 香劑的方法，其特征在于所述反應物脫水后干燥是將反應后的物料經膜過濾或 經濾布過濾或離心機脫水后冷凍干燥或噴霧干燥。
全文摘要
本發明涉及一種同時制備食用安全性飲料用焦糖色素和增香劑的方法，高壓低熱蒸餾一體化反應條件如下(1)反應壓力1MPa～20MPa；(2)反應總時間10min～80min；(3)反應物溫度30℃～100℃，高壓低熱反應的同時進行蒸餾，蒸餾步驟和條件如下(1)蒸餾溫度為高壓低熱反應時的溫度；(2)蒸餾出的增香劑先后經過換熱器冷凝后，在換熱器末端連接裝有萃取劑的收集裝置中被收集；(3)萃取劑是沸點比被分離組分沸點高5℃～80℃的食用級酯類、醇類有機溶劑。在反應釜中得到焦糖色素產品。本發明具有無污染、工藝簡單、處理溫度低、可提高食用安全性、可同時制備焦糖色素和食用增香劑等優點。
文檔編號C09B61/00GK101619173SQ200910041498
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月29日 優先權日2009年7月29日
發明者于淑娟, 徐獻兵, 軍 王, 王湘茹, 管永光 申請人:華南理工大學