从甜菜溶液中回收食品级红糖产品的方法

专利名称：：从甜菜溶液中回收食品级红糖产品的方法
技术领域：
：本发明涉及制糖业和调味业领域。更具体而言，本发明涉及一种从甜菜溶液中回收食品级红糖产品的方法，所述甜菜溶液可以从诸如稀汁、稠汁和糖蜜等各种甜菜糖工艺流得到。本发明还涉及来自甜菜溶液的新的食品级甜菜糖产品。本发明的产品适于替代源自蔗糖的相应产品。根据本发明的产品可以选自红糖、电渗析的糖蜜、蜜糖(treacle)、糖浆及其混合物。本发明特别涉及食品级甜菜糖蜜的生产。本发明还涉及含有所述新的食品级甜菜糖产品的可食用产品。在另一个方面，本发明涉及电渗析用于从甜菜溶液中去除恶臭挥发性组分的用途。
背景技术：
：糖蜜是糖从甘蔗汁或甜菜汁结晶后留下的最终糖浆残余物。只有最终结晶阶段剩余的糖桨才称为糖蜜；中间糖浆被称作高级原蜜(highgreen)和低级原蜜(lowgreen)，它们在结晶过程中循环利用以使提取达到最大。糖蜜是制糖工艺中最有价值的副产物之一。甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜均被广泛用于发酵业和动物饲料，但是只有甘蔗糖蜜被用作食品成分。来自甜菜的糖蜜不同于甘蔗糖蜜。甜菜糖蜜含有高于50%干重的糖，主要是蔗糖，但也含有少量的葡萄糖和果糖。非糖含有物包括例如氨基酸、有机酸和诸如钙盐、钾盐、草酸盐和氯化物等多种盐类。这些物质通过浓縮植物原料得到或来源于工艺中使用的化学品。因此，甜菜糖蜜通常被认为味道非常差，并主要用作动物饲料的添加剂或作为发酵给料。因此，作为食品级专用红糖与糖蜜共混物的成分，只使用甘蔗源的糖浆(SugarTechnologyBeetandCaneSugarManufacture,RW.vanderPoel,HSchiweck，T.Schwartz,1998，第19.6节第967页)。烘焙产品中已知的甘蔗源糖浆的替代物是玉米糖浆、纯枫糖浆或者甚至是蜂蜜。然而，这些替代物比甘蔗糖蜜还要贵。本发明的一个方面是适于用作红糖成分和红糖衆成分的美味的甜菜源糖浆的生产。在电渗析的作用下进行生产。众所周知，在甜菜糖蜜中发现的吡嗪类在甘蔗糖蜜中不存在，并且吡嗪类是区别于这两种产品的化合物之一。在葡萄糖和对于羰基化合物具有较大化学反应性的氨基酸存在下，在碱性条件下通过麦拉德(Maillard)反应形成吡嗪类。甜菜汁含有的氨基酸水平远高于甘蔗汁(SugarTechnologyBeetandCaneSugarManufacture,P.W.vanderPoel,HSchiweck,T.Schwartz,1998，p143和p156)，在甘蔗汁中许多氨基酸只以痕量存在。甜菜汁中较高水平的氨基酸与常规甜菜糖工艺中较高的操作pH是可以解释诸如稀汁、稠汁和糖蜜等甜菜汁中存在吡嗪类的两个因素。已知的是，吡嗪类是具有强烈气味的化合物，其气味范围从热溶剂、烘烤溶剂、发霉溶剂至烧焦溶剂。Marsili等人对导致甜菜糖异味的化合物的鉴定和定量(JournalofChromatographicScience,1994，32,165-171)认定2,5-二甲基吡嗪为可能导致甜菜糖的特征异味的化合物之一。Marsili还发现土味素、乙酸、丁酸和异戊酸产生甜菜的特征气味。碳处理降低乙酸还有丙酮醇水平。丙酮醇具有良好的气味，但有大量的刺激性气味。从二十世纪五十年代开始，电渗析(ED)作为一项技术就已被人所知，它被广泛用于例如水和乳清的脱盐以及在无机化学工业中例如用于从溶液中回收有机酸。在各种专利出版物中，通过ED进行甘蔗或甜菜溶液的脱盐从二十世纪六十年代至八十年代就已经建立。电渗析使用交替的阳离子和阴离子交换膜从糖溶液中分离盐类。经使直流电通过膜堆，使阴离子迁移通过阴离子交换膜以及阳离子迁移通过阳离子交换膜来完成。阳离子不能迁移通过阴离子交换膜。US3799806公开了一种糖汁的纯化和净化方法，涉及到超滤，然后使用电渗析纯化。糖通过结晶从纯化汁中分离出来。US3781174公开了一种从甘蔗提取的汁中生产精制糖的连续方法。所述方法包括通过组合使用离子交换树脂与离子交换膜电渗析进一步去除杂质与色素，浓縮纯化汁并使浓縮的汁结晶以生产精制糖。US4331483公开了一种通过使待纯化甜菜汁与至少两种离子交换剂接触来纯化甜菜汁的方法，所述离子交换剂由用交联聚合物的膜覆盖的多孔矿物载体形成，所述交联聚合物对于至少一种离子交换剂而言含有或带有季铵盐基团，对于至少一种另一种离子交换剂而言含有或带有砜基团。离子交换用于去除蛋白、氨基酸和甜菜碱。此外，通过离子交换或电渗析可使纯化汁去除矿物质。然后，将糖通过结晶从纯化汁中分离出来。US4083732公开了一种在大约室温下处理鲜甘蔗汁的方法，所述方法包括去除非糖杂质，通过反渗透浓縮所得的冷的、水白汁，形成糖浆，所述糖浆经蒸发形成直接白糖和可食用的糖蜜。还公开了一种通过电渗析去除糖浆中的离子而生产具有极低灰分和槭香味的基于甘蔗的可食用糖蜜的方法。WO2003/018848记载了一种从散的原甜菜汁中制备白糖和红糖的方法。通过在7095°C下在具有2,000500,000道尔顿截流点的过滤器上进行膜过滤纯化甜菜汁，并在真空下蒸发为稠汁。在浓縮至干物质含量为2535重量％后，可任选地将膜过滤的汁通过电渗析去除矿物质，然后进一步蒸发为稠汁。稠汁的常规多步蒸发结晶得到大量白糖和红糖晶体。得到的红糖具有颇有价值的感官性能，产生的糖蜜具有比常规甜菜糖蜜更好的口感和香味。通过交叉流膜过滤原汁代替碳酸化来去除非糖杂质得到产生和保留杂质的另一种方式。因此，通过常规碳酸化方法去除的有些杂质将留在汁中，而在此方法中根本就没有形成其它如吡嗪类的杂质。因此，电渗析被认为是一种将相对高浓度的甘蔗糖浆或糖蜜去除盐分的方法。然而，在糖浆或糖蜜的情况下，认为该方法的缺点在于，有机非糖含有物将粘着并沉淀在阴离子交换膜上，使膜难以清洗。US4492601公开了一种通过在电渗析前沉淀钙和硅来减少污垢的方法。该专利记载了一种净化和去除甘蔗糖浆盐分或糖蜜盐分的方法，其中通过如下步骤从原甘蔗溶液中或糖蜜溶液中去除无机含氧酸和有机酸杂质(l)将原甘蔗糖浆或糖蜜溶液与碱土金属离子的水溶性氯化物混合，使其与无机含氧酸阴离子和原子团及有机酸反应，形成所述含氧酸阴离子和原子团及有机酸的水不溶性沉淀，(2)从所述溶液分离所述沉淀，(3)稀释无沉淀的溶液，和(4)使用以交替方式排列的阳离子交换膜和中性膜对所述稀释溶液进行电渗析。MatildEszterle的文章"Newtechnologiesinthesugarindustry"(Cukoriparlivvol54,(2001)No.1,pp4-10)公开了用于糖业的分离技术，包括色谱与电渗析。这些技术公开了糖汁纯化的可选择方法。该文章没有公开这些技术的任何具体组合，并且仅涉及提供一种减少消耗能量的结晶步骤数量的方法。因ED高成本和从糖蜜中用ED去除阴离子产物所产生的污垢问题，直至二十世纪九十年代后期，ED才在糖业中被普遍使用。克服污垢问题的各种预处理方法已被申请专利，例如US4711722和JP58-082124。耐污始和耐高温阴离子交换膜的发展及电渗析堆的设计推动了ED在糖业中的经济使用。EurodiaIndustrieS.A.已建立了商业上可行的用于甘蔗糖蜜、甜菜糖浆和液体糖脱盐的ED技术。Lutin记载了在糖业中作为纯化技术的电渗析，特别是部分替代用于去除糖浆矿物质和纯化糖浆的离子交换树脂(Lutin的Zuckerindustrie125,No.12，pp.982-984,2000)。应该注意的是，离子交换技术不能提供与ED相同的结果，并且离子交换树脂的再生必然涉及到强酸和强碱的使用，而ED树脂偶尔使用比离子交换法更少的化学药品就可以通过酸洗然后再碱洗轻易地洗净。此外，推测碱金属阳离子通过保持糖蜜中的糖并防止被回收为结晶糖而具有高度的糖蜜形成性。Elmidaoui等人(Elsevier,Desalination148,2002,pp.143-148)记载了使用阴离子交换膜通过电渗析去除形成糖蜜的离子，特别是对于甜菜糖浆而言的Na+、K+和C^+。WilliamJ.Colonna等人(ProceedingsofConferenceonSugarProcessingResearch,NewOrleans,April1996)已鉴定出包括P比嗪类的一些具体的糖味物质并提出去除甜菜糖的有味物质的方法。在他们的实验中，使用固相吸附剂去除甜菜糖有味物质，所述固相吸附剂包括Optipore(DowChemicalCompany生产，一种带有各种官能团的苯乙烯-二乙烯基苯树脂)和Empore提取盘(3MCompany生产，由带有与特定有机化合物结合的官能团的特氟隆膜构成)。然而，上述现有技术均没有公开使用电渗析从甜菜糖溶液中去除恶臭挥发性组分的方法，其中所述溶液含有源自甜菜的汁的一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物。尽管现有技术已取得进展，但是仍不断需要开发从甜菜糖源分离和回收蔗糖组分的新方法。特别需要提供适于替代源自蔗糖的相应产品的、来自甜菜糖溶液的食品级红糖产品。近年来对"天然"食物的重视导致通常以包含红糖和糖蜜为特征的更深色品种的面包和甜食生产的增加。基于甘蔗的红糖和糖蜜因其有助于面包、糕点和饼干的香味和颜色而被用于各种各样的烘焙食品中。上文中所述的许多现有技术方法均涉及到电渗析特别是用于去除盐类和有机酸的用途。然而，在现有技术中，电渗析没有被用于去除甜菜糖溶液的一种或多种早期纯化方法中产生的恶臭挥发性组分。特别地，从现有技术中无法知道从甜菜溶液生产食品级糖蜜。因此，待解决的目标问题是提供来自甜菜溶液的具有改进的颜色、味道、气味和/或香味的食品级红糖产品。
发明内容因此，本发明的目的是提供一种没有上述缺点的方法和产品。通过以独立权利要求中所述为特征的方法、产品和用途来实现本发明的目的。从属权利要求中公开了本发明的优选实施方案。本发明基于令人惊异的发现，即电渗析(ED)能用于去除甜菜溶液的恶臭挥发性组分。特别令人惊异的是，通过ED可去除具有不希望的异味和气味的吡嗪类。从现有技术中可知ED用于去除离子化合物，但本领域技术人员没有想到也可以去除诸如吡嗪类等非离子化合物。本发明的目的是提供一种处理甜菜汁并且特别是正常的甜菜糖蜜以制备适用于烘焙和糖果的、商业食品级红糖和糖蜜或其共混物的方法。现已发现电渗析可以在常规甜菜方法中去除正常的甜菜糖蜜中发现的不希望的异味和气味。以此方式可生产处理的糖蜜，其适于直接生产没有甜菜糖蜜通常所具有的异味的食品级糖蜜。所述方法的另一个优点是ED处理通过去除盐提高了糖蜜纯度，这使得多余糖从糖蜜中结晶出来。结晶、然后离心以及对回收的结晶糖的干燥允许生产没有甜菜源的红糖通常所具有的异味的红糖。下面，通过优选实施方案并参照附图更详细描述本发明，在附图中图1是根据一个实施方案的本发明方法的示意流程图。图2是根据另一个实施方案的本发明方法的示意流程图。具体实施例方式"甜菜"(Betavulgaris),作为藜科亚科与苋科的成员，是根部含有高浓度蔗糖的植物。"甜菜糖"是从甜菜得到的蔗糖，"甜菜糖蜜"是从甜菜得到的糖蜜。典型的甜菜糖生产方法包括几个步骤。在加工厂接收后，将甜菜根清洗、机械切片并送到浸提器，以将其糖成分提取到水溶液中。从浸提器出来的液体(即甜菜溶液)被称为"原汁"。原汁含有必须在结晶前去除的多种杂质。这些纯化方法不仅纯化原汁，而且还改变原汁的化学组成。化学组成改变的一个例子是甜菜溶液中形成恶臭挥发物。尽管有些恶臭挥发物可能是随甜菜进入糖厂的，但是其它诸如有机酸类和吡嗪类等却是在加工过程中产生的。例如，吡嗪类(公知的恶臭化合物)是在通过碳酸化方法的纯化过程中因葡萄糖与诸如谷氨酸和赖氨酸等氨基酸反应而产生的。糖厂中典型的纯化方法是"碳酸化"，其中首先将汁与热的石灰乳(氢氧化钙在水中的悬浮液)混合。这种处理在某种程度上沉淀出一些杂质，包括诸如硫酸根、磷酸根、柠檬酸根和草酸根等多价阴离子(作为它们的钙盐沉淀出来)和诸如蛋白、皂角苷和胶质等有机大分子(它们在多价阳离子存在下聚集)。此外，碱性条件将单糖(葡萄糖和果糖)连同氨基酸(谷氨酸)转化为化学稳定的羧酸，并诱发麦拉德反应，而产生诸如吡嗪类等不利的化合物。如果放置不处理，这些糖类和胺类最终会阻止蔗糖的结晶。作为碳酸化的第二步，可以将二氧化碳引入碱性糖溶液中，将石灰作为碳酸钙(白垩)沉淀出来。白垩颗粒捕集某些杂质并吸收其它杂质。再循环过程增大了白垩颗粒的尺寸，并发生自然絮凝，其中重的颗粒在罐中沉降下来。进一步加入二氧化碳使更多的钙从溶液中沉淀出来，可以过滤除掉，剩余的较清的糖溶液被称为"稀汁"。通过多效蒸发可将稀汁浓縮成蔗糖含量约为65~75%干重的"稠汁"。可以将稠汁送到结晶器，在大容器中通过真空沸腾进一步浓縮，并加入微小糖晶体作为晶种。所得的糖晶体与糖浆的混合物被称为"糖膏"。将糖膏送到离心机，在那里将"母液"从糖晶体中去除("A"结晶)。可将剩余的糖浆("高级原蜜")用水冲洗并将晶体在成粒机中干燥。可将剩余的糖浆送到另一个结晶器，在那里生产第二批糖("B"结晶)。可将第二结晶器中的糖浆("低级原蜜")送到第三结晶器。在那里生产第三批糖("C"结晶)，并且分离出来的糖浆通常是糖蜜。稠汁的所有主要可溶杂质被富集到糖蜜。根据甜菜和蔗糖的制糖技术(SugarTechnologyBeetandCaneSugarManufacture(Bartens，Berlin1998,p.1088))，将"糖蜜"定义为糖终端的含糖产品，并且其纯度已被降至在对糖蜜不作特别处理时糖的进一步结晶不能经济可行的那一点。欧盟在其规章中规定食品级糖蜜必须含有少于70%DS(干固体)的糖(蔗糖或其降解产物以及诸如棉子糖等其它糖)才被认为是符合欧盟规章的糖蜜。在本发明中，根据上述任一项定义或根据任何其它已知定义而定义的糖蜜可被认为是糖蜜。此外，上面的定义术语"碳酸化"、"原汁"、"稠汁"、"稀汁"、"糖膏"和"母液"应该认为是这些术语定义的例子，并且在本发明中这些术语可被认为包括本领域中任何其它已知的定义。作为例子，根据Pihlsgard所用的液-液提取方法(J.Agric.Foodchem.2000，48，4844-4850)，常规甜菜糖方法中基于甜菜的稠汁和糖蜜的2-乙基-5-甲基吡嗪的量分别为330毫微克/克糖和265毫微克/克糖(即0.330ppm和0.265ppm)。通过Kaipainen的动态顶空方法(25thInt.Symp.OnCapill.Chromatography,May13-17.2002Garda)测定，精制的甜菜糖浆中八种吡嗪总量为0.35ppm(在pH5.5时)，在甘蔗的精制糖蜜中为0,001ppm。本发明的第一个方面提供了一种用于回收甜菜溶液中的食品级红糖产品的工业用方法。所述方法包括i)提供甜菜溶液，所述甜菜溶液含有一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物，ii)对所述甜菜溶液进行电渗析以提供电渗析的液体，从所述电渗析的液体中至少部分去除恶臭挥发物，和iii)从所述电渗析的液体回收选自食品级液体和固体红糖产品及其混合物的产品。从电渗析的液体回收液体和固体的食品级糖产品可以包括浓縮、结晶、干燥、稀释或其组合。可以通过蒸发或膜过滤进行浓縮。液体产品优选浓縮至干固体高于70%。为了增强所述甜菜溶液异味的去除，在所述电渗析后可使用碳或吸附树脂处理从所述电渗析的液体进一步去除异味。活性碳可为颗粒品级或粉末品级的。如果只需要光泽，则可选择下列品级的活性碳JacobiAquasorb(JacobiCarbonsLtd)、NoritRox0.8或NoritDarco(NoritN.V)。如果去除颜色也是目标，则可使用例如ChemivironCPG(ChemvironCarbonLtd.)品级的。作为适宜的吸附树脂的例子，可以提及的是Optipore(DowChemicals生产)。可以例如在温度高至80°C、浓度高达80%及优选pH低于pH9时进行碳处理或吸附剂处理。在本发明的一个实施方案中，所述纯化方法包括在碱性条件下处理甜菜汁，例如上述的碳酸化。所述甜菜溶液可通过选自稀释、蒸发、结晶及其组合的一种或多种方法源自甜菜汁，所述甜菜溶液可包括稠汁、稀汁、糖膏、母液、高级原蜜、低级原蜜、糖蜜及其混合物。根据使用的原料和纯化条件，所得甜菜溶液可含有不同量的吡嗪类。在所述方法的一个实施方案中，对所述甜菜溶液进行电渗析以去除至少20%、优选30%以上的所述溶液中最初含有的全部挥发物。特别地，进行所述电渗析以去除所述甜菜溶液中最初含有的吡嗪类。在另一个实施方案中，所述电渗析有效去除50%以上、优选60~90%的所述甜菜溶液中最初含有的吡嗪类。在一个具体实施方案中，所述甜菜溶液含有甲基吡嗪和2,5-二甲基吡嗪，高于80%、优选90%以上的所述甲基吡嗪被去除，并且高于50%、优选70%以上的2,5-二甲基吡嗪被去除。在本发明的一个实施方案中，所述电渗析包括使干固体浓度为10~50%、优选2535%的所述甜菜溶液通过在高于40°C、优选55~65°C下工作的阴离子和阳离子交换膜。适合的阴离子交换膜的例子包括有机耐污垢和耐高温的NeoseptaAXE01(TokuyamaCorp./Eurodia)，适合的阳离子交换膜的例子包括NeoseptaCMX(TokuyamaCorp./Eurodia)。在一个实施方案中，使所述甜菜溶液在pH为6~9、优选6.78下进行电渗析，并且在电渗析后，所述液体的pH为46，优选为4.5~5。根据本发明，还可进行电渗析以去除所述甜菜溶液中的盐类。在一个具体实施方案中，进行所述电渗析以去除至少40%、优选60%以上的所述甜菜溶液中最初含有的无机和有机的阴离子和阳离子及有机酸。如上所述，本发明提供了一种用于回收甜菜溶液中的食品级红糖产品的工业用方法，其中所述产品选自液体和固体的食品级红糖产品及其混合物。在一个实施方案中，所述回收包括结晶，并且所述固体食品级糖包括红糖。所述结晶可选自蒸发式沸腾结晶和冷却结晶及其组合。可通过结晶进一步精制得到的红糖以提供白糖和"红糖糖蜜"。在另一个实施方案中，所述回收是通过蒸发进行的浓縮，并且液体食品级糖产品选自食品级糖蜜、蜜糖和糖浆。在一个实施方案中，所述甜菜溶液是甜菜糖蜜，并且对其依序进行电渗析、碳或吸附树脂处理及结晶，以及在所述结晶后，回收选自红糖和二次电渗析的碳处理的糖蜜的产品。在另一个实施方案中，所述甜菜溶液是甜菜糖蜜，并且对其依序进行电渗析、结晶及碳或吸附树脂处理，以及在所述结晶后回收红糖，并在所述碳或吸附树脂处理后回收碳处理的二次电渗析的糖蜜。优选地，回收各种选项的红糖和二次电渗析的糖蜜，并基本上没有来自甜菜的正常红糖和糖蜜中发现的异味和烧焦溶剂的气味。可以对得到的红糖进一步进行选自干燥、成粒、研磨、共混、涂覆及其组合的处理，以提供用作来自甘蔗的红糖产品的替代物的红糖产品，可以对得到的电渗析的糖蜜进一步进行选自共混、转化及其组合的处理，以提供用作甘蔗源的糖蜜、蜜糖、糖浆和软红糖的替代物的糖蜜产品。在图1示出的本发明的一个实施方案中，对优选来自常规甜菜糖方法的甜菜糖蜜溶液进行电渗析(ED)，以提供电渗析的液体，从所述电渗析的液体中至少部分去除恶臭挥发物。可以用碳处理得到的电渗析的溶液，并将经电渗析的碳处理的(EDC)液体回收为EDC-糖蜜。这种EDC-糖蜜是一种食品级甜菜糖蜜，在营养品、保健品或药品中可用作诸如成分、甜味剂、调味剂和/或着色剂等。另一方面，可以对从甜菜糖蜜得到的电渗析的溶液进行至少一种结晶(D-结晶)(图2)。结晶使糖和糖溶液中的有机组分和无机组分相分离。通过离心取出糖晶体以提供结晶的蔗糖(ED-D-糖)和二次电渗析的糖蜜(ED-D-糖蜜)。将结晶的蔗糖(ED-D-糖)回收为红糖，其在营养品、保健品或药品中可用作诸如成分、甜味剂、调味剂和/或着色剂等。通过结晶可精制红糖(ED-D-糖，棕色的)，以提供白糖(ED-D-糖，白色的)和"红糖糖蜜"。二次电渗析的(ED-D)糖蜜也被回收，并且可以用作例如糖蜜和/或用于制备没有丙烯酰胺的软红糖。通过碳处理可进一步纯化ED-D糖蜜以得到碳处理的二次电渗析的糖蜜(ED-D-C)。可以将得到的食品级液体或固体红糖产品与其它成分混合并加工成为选自甜点、冰淇淋、糖果、烘焙食品、饮料和砂糖的可食用产品。本发明的第二个方面提供了电渗析用于从甜菜溶液中去除恶臭挥发性组分的用途，所述甜菜溶液含有一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物。在一个具体实施方案中，所述电渗析用于去除所述溶液中的吡嗪类。特别是，电渗析用于含有甲基吡嗪和2,5-二甲基吡嗪的甜菜溶液，通过使用电渗析，高于80%、优选卯％以上的所述甲基吡嗪被去除，并且高于50%、优选70%以上的2,5-二甲基吡嗪被去除。在一个实施方案中，将电渗析与碳或吸附树脂处理组合使用以去除异味。特别是，电渗析的用途是用于提供适于替代源自蔗糖的相应产品的源自甜菜的红糖和/或糖蜜。本发明的第三个方面提供了一种源自甜菜溶液的食品级甜菜产品，所述甜菜溶液含有一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物，所述产品包括红糖产品或糖蜜产品，所述产品含有低于0.5卯m、优选低于0.15ppm的挥发性吡嗪类并且基本上没有皂角苷或至少低于50mg/kg的糖蜜。优选地，所述产品基本上没有甲基吡嗪。在一个实施方案中，所述食品级甜菜产品源自甜菜溶液，并己经通过电渗析去除了其中含有的吡嗪类。优选地，所述产品含有不高于50%、优选不高于30%的所述溶液中最初含有的2,5-二甲基吡嗪。在另一个实施方案中，所述食品级甜菜产品源自已经通过电渗析和碳处理被纯化的甜菜糖蜜。通常，根据本发明产生的电渗析的糖蜜最终浓縮为6880%干固体(DS)，以提供食品级甜菜糖蜜、蜜糖或糖浆，其中含有5575。/。DS的蔗糖，低于7%DS、优选低于4%DS的电导灰，和通过动态顶空方法TCT-GC-MS(KaipainenA.JofHighRes.Chromatogr.1992，p751陽755)测定低于0.5ppm、优选低于0.15ppm的吡嗪类。终产品呈深色或半深色并具有令人愉快的香味。根据本发明的产品优选是源自甜菜的产品，其选自具有食品业应用可接受的颜色、味道、气味和香味的并类似于基于蔗糖的各种相应的红糖和糖蜜等级的红糖、电渗析的糖蜜、蜜糖、糖浆及其混合物。在一个实施方案中，根据本发明的红糖产品选自软红糖、涂覆的红糖和自由流动的红糖。在一个具体实施方案中，所述红糖具有300011000个ICUMSA单位的颜色，并且红糖产品含有低于0.01ppm的挥发性吡嗪类。本发明还涉及一种可食用产品，所述可食用产品是含有根据本发明的红糖和/或糖蜜产品作为成分、甜味剂、调味剂和/或着色剂的营养品、保健品或药品。在一个实施方案中，可食用产品包括所述红糖和/或糖蜜与源自蔗糖的糖和/或糖蜜的共混物。可食用产品的例子包括甜点、冰淇淋、糖果、烘焙食品和饮料。根据本发明的食品级甜菜产品可在营养品、保健品或药品中作为成分、甜味剂、调味剂和/或着色剂。以下实施例将进一步说明本发明。应该理解的是，只是举例说明本发明，而既不意图描述本发明的范围也不意图限制所附权利要求的范围。实施例实施例1实施例l包括以下步骤-1)对正常的甜菜厂糖蜜进行电渗析(ED)以生产气味和异味减少的纯化的ED-糖蜜；2)对纯化的ED-糖蜜进行碳处理以生产基本上没有臭味和异味的、适于制备糖蜜共混物的处理的EDC-糖蜜；3)对纯化和碳处理的EDC-糖蜜进行蒸发式结晶以生产EDC-糖膏；4)对EDC-糖膏进行离心以生产红糖和耗尽糖且纯度类似于正常的工厂糖蜜的EDC-D-糖蜜。对供至ED单元的甜菜糖蜜的组成的分析如下<table>complextableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>Pol=用质量百分数表达并通过偏振法测定的蔗糖表观含量。Pol纯度-糖产品中Pol对总可溶固体的百分比。电渗析在供至电渗析器试验设备EUR20B200-10(使用NeoseptaAXE01和CMX交换膜，与EurodiaIndustrieSA联合建造而成)之前，首先将供料糖蜜从79.0。/。折光干固物(RDS)稀释至约30%RDS。在55°C的操作温度下，使用电流密度7mA/cn^与1V/电池，实现导电率降低70%。然后用氢氧化钠将ED糖蜜的pH调节至中性，并在降膜蒸发器中再次浓縮。下面给出经ED处理和蒸发的糖蜜的分析结果<table>complextableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>ED将糖蜜蔗糖纯度提高了近11个单位并显著降低了糖蜜中的盐味、酸味、苦味和甜菜味。它还消除了令人不愉快的烧焦溶剂的气味。然后对ED-糖蜜进行碳处理。碳处理将ED糖蜜供至用JacobisAquasorbH200碳填充的AquaFlowAF700模块过滤单元。对提供的过滤器预填充300kg的碳。在70°C下于150升/小时的流速下操作该过程。下面给出所得的碳处理的EDC-糖蜜的分析结果<table>complextableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>碳处理进一步降低了甜菜味道和所有的异味，散发出某些象巧克力那样的令人愉快的气味。结晶使用带有搅拌器的300升实验用DDS型蒸发间歇式结晶器。在80°C下真空浓縮碳处理的EDC-糖蜜并用糖晶体作为晶种。通过进一步浓縮约10小时使这些晶体生长，耗尽结晶性蔗糖的EDC-糖蜜。然后将热的糖膏离心并从最终耗尽的糖蜜中取出糖晶体。下面给出最终糖蜜或EDC-D-糖蜜的分析结果<table>complextableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>如果按工厂规模的正常操作在离心前将糖膏冷却到45°C以使晶体收率达到最大，则EDC-D-糖蜜的纯度可进一步降低。下面给出EDC-D-红糖的分析结果<table>complextableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>EDC-D-糖具有令人愉快的微甜味道和令人愉快的红棕色可视外观。香味方面的分析在ED处理(ED)以及ED和碳处理(ED-C)后，通过动态顶空TCT-GC-MS对甜菜糖蜜进行挥发性有机化合物的分析。全部三个样品中的所有27种挥发性化合物均被鉴定出并被半量化。一些鉴定出的化合物其存在浓度超出了它们的气味阈值。在ED与ED-碳处理后，挥发物的总量显著减少(参见下表)。鉴定出的并通过TCT-GC-MS处理的糖蜜中的挥发性有机化合物(挥发物的分析结果以mg/kg计)<table>complextableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>a)试验性鉴定，只通过质谱库，没有分析模型化合物。b)大致的浓度水平，只通过ISTD计算，只有一个数字有效。c)空池=没有被检测，检测限为约0.005mg/kg。(1)2-甲基-丙醛=异丁醛；Mequino卜2-甲氧基-苯酚从上表可计算每种情况下的吡嗪类总量。正常的甜菜糖蜜含有约1.02mg/kg的吡嗪类，而ED处理的糖蜜只含有约0.15mg/kg的吡嗪类。碳处理更进一步降低了吡嗪类总量。ED和碳处理的糖蜜含有约0.13mg/kg的吡嗪类。感官分析在ED和碳处理之前和之后通过嗅和尝的感官分析来评价甜菜糖蜜和红糖的气味和味道。最显著的改进是去除了正常的未处理甜菜糖蜜中存在的刺激性的烧焦溶剂气味。这使得从处理的糖蜜中可以生产没有刺激性的烧焦溶剂气味的红糖，然而这从正常的甜菜糖蜜是不可能的。ED处理显著地降低了糖蜜的酸味，而ED和碳处理去除了苦味。刺激性的烧焦溶剂气味及酸味和苦味的去除使得更加令人愉快的焦糖味道和令人惊异的巧克力味道及轻微的甘草味道变得明显。感官分析显示EDC-糖蜜适用于糖蜜共混物、冰淇淋、太妃糖、软红糖并且适于制备红砂糖。实施例2实施例2包括如图2所示的以下步骤l)对正常的未处理的甜菜厂糖蜜进行电渗析(ED)以生产纯化的ED-糖蜜；2)使用30m3间歇式真空釜在工厂规模上对纯化的ED-糖蜜进行蒸发式结晶以生产ED-D-糖膏；3)在搅拌撞击式接收器中在48小时内通过80~50°C的自然冷却对ED-D-糖膏进行冷却结晶；4)通过连续离心对ED-D-糖膏进行离心以生产红糖和耗尽糖且纯度类似于正常的未处理的工厂糖蜜的EDC-D-糖蜜；5)通过重新溶解和重结晶以传统方式将红糖精制为白糖；6)对ED-D-糖蜜进行碳处理以生产ED-D-C-糖蜜。加工步骤如图2的方框图所示。电渗析在供至电渗析器试验设备EUR20B200-10(使用NeoseptaAXE01和CMX交换膜)之前，将供料糖蜜从77.8。/。折光干固物(RDS)稀释至约30%RDS。在55。C的操作温度下，使用电流密度7mA/cn^与1V/电池，实现导电率降低60%，即从20mS/cm降到8mS/cm。下面给出在ED之前和之后糖蜜的分析结果:<table>complextableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>ED将糖蜜的蔗糖纯度从60.8%RDS提高到70.7%RDS。没有进行颜色去除。用氢氧化钠使产品糖蜜的pH立刻从4.9增加到8.1以避免蔗糖转化。在降膜蒸发器中将ED产品糖蜜从28.1%RDS蒸发到74.6%RDS。结晶在80°C下，在30m3的具有升降式中心的搅拌真空釜中对ED产品糖蜜进行单次蒸发式结晶。对于终产物结晶也使用相同的过程。在蒸发式结晶后，将糖膏排放到撞击式接收罐中并在搅拌下于48小时内自然冷却至50。C。然后，在连续设备中离心糖膏。将糖晶体分离、溶解并再循环至白糖蒸煮锅中。将ED-D-糖蜜从糖晶体中分离出来并收集。下面给出分析结果<table>complextableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>结果显示与最初未处理的糖蜜(60.8%)相比，ED-D-糖蜜的蔗糖含量(58.6%)降低约2%个单位。下面给出通过离心回收的ED-D-糖的分析结果<table>complextableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>碳处理.-在以500mL/h的流速供至用1升的ChemvironCPG碳填充的柱子之前，首先通过从58%稀释到60%RDS并加热到60°C对ED-D-糖蜜进行调节。将13升的ED-D-糖蜜处理26小时。碳处理前(ED-D-糖蜜)和碳处理后(ED-D-C-糖蜜)的分析结果如下<table>complextableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>碳处理去除了ED-D-C-糖蜜的少许颜色并稍微提高了其纯度，但是对灰分和pH水平的影响微小。碳处理产生了没有正常的甜菜糖蜜通常所具有的异味的ED-D-C-糖蜜。实施例3实施例3包括将如实施例1所述产生的碳处理的EDC-D-糖蜜共混成为食品级甘蔗糖蜜。ED和碳处理的甜菜糖蜜缺少对甘草型深色糖果调味所需的甘蔗糖蜜某些显著的甘草和卤砂味道。为制备适于生产甘草的产品，将ED和碳处理的甜菜糖蜜共混成食品级甘蔗糖蜜，共混水平达到30%。通过28位参与者组成的小组对共混物进行感官试验。结论是EDC-糖蜜能够以2030%的量与食品级甘蔗共混，而不损失制备甘草必需的所希望的甘草和卤砂味道。实施例4实施例4包括使用根据实施例1的EDC-糖蜜作为成分制作冰淇淋，如下<table>complextableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>冰淇淋工艺1.在20~22°C下混合液体成分2.在2022。C下混合干成分并加到水相中3.添加味道和颜色4.在混合过程中升温至70°C5.在78。C/200bar下均质化6.在板式换热器上，在84。C/30秒下进行巴氏法灭菌7.冷却至5°C8.在冰水中老化过夜9.冷冻，降温至5.0。C，超出100%地轻轻挤出10.填充11.在-30。C的硬化隧道中冷冻过夜12.在-25。C下储存据判断，这种冰淇淋具有良好的、丰富的焦糖味道以及轻微的甘草味道。它可以容易地容纳较高配比用量的EDC-糖蜜。实施例5实施例5包括使用根据实施例1的EDC-糖蜜作为成分制作太妃糖，如下1分升奶油1分升EDC-糖蜜将各成分在微波安全碗中搅拌并放入全效工作下(750W)的微波炉中约8090秒。当太妃糖准备好时，将混合物倒在烘焙盘的油脂纸上并冷却，然后切成片。这种太妃糖具有良好的味道和令人愉快的巧克力/可可味。实施例6实施例6包括制作烘焙用的糖蜜，如下1)将EDC-糖蜜(根据实施例l)的浓度调节至65%RDS;2)使用6%的HC1调节pH至4,05.6;3)将1.3kg的EDC-糖蜜加热到60°C;4)加入2ml的酶溶液(来自Baker酵母的转化酶)；5)在70°C下，在暖烤箱中储存混合物48小时使蔗糖发生转化。6)然后通过在90~95°C下热处理30分钟使酶活性终止。7)通过将最初的和转化的EDC-糖蜜以获得所需的约25个单位的pol纯度的量混合，实现所需的转化水平。8)然后使用45%的氢氧化钠调节pH至5.6~6.0。9)通过真空蒸发调节浓度至约79%RDS。这种转化方法使EDC-糖蜜更甜并具有更轻淡的味道，从而使其适于用作烘焙用的糖蜜。实施例7实施例7包括通过共混9kg的EDC-D-糖(根据实施例l)与1kg的EDC-糖蜜制作深色软红糖。对所得产品的分析如下蔗糖含量，％90.7转化糖含量，％0.2灰含量，％0.9水含量，％3.0颜色，ICUMSA16,200产品具有令人愉快的红棕色和独特的轻淡甜味。实施例8软甘草通常由甘蔗源的食品糖蜜制成。在实施例8中，软甘草由实施例2中产生的甜菜源的ED-D-C-糖蜜产品制成，如下配方<table>complextableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>方法1.将小麦面粉、甘草粉和水匀浆混合。2.向蒸煮器中加入糖溶液、一半的食品糖蜜和浆料。加热到沸点并加入剩余的食品糖蜜、炭黑和盐。3.蒸煮，直至干固物(RDS)为70~75%。4.加热停止后加入大茴香子油并混合5分钟。5.将甘草物质取出。6.在下一几天或当温度为约90。C时形成。7.在40~50°C下，在舱室内干燥形成的甘草。产品的水含量为17~20%。试验用ED-D-C-糖蜜代替配方为10%、30%和100%的甘蔗食品糖蜜进行三次不同的试验。所有试验的方法在技术上类似于参比样品。10%和30%的代替在味道方面与参比一样好。浓烈的甘草味道掩蔽了纯甘蔗食品糖蜜与30%的ED-D-C-糖蜜之间可注意到的微小差别。100%代替的试样在味道方面略有差别。没有奇怪的味道，但味道方面比甘蔗糖蜜的更差、更窄和更轻淡。实施例9对比结果将本发明的糖蜜(实施例l)与来自使用甜菜原汁纯化用UF和ED的方法的糖蜜进行对比分析。通过动态顶空TCT-GC-MS，对(a)来自传统汁纯化方法(碳酸化)的经ED处理的甜菜糖蜜中的挥发性化合物以及(b)根据WO2003/018848中记载的方法通过使用膜过滤(UF)和ED处理来纯化原汁而生产的甜菜糖蜜中的挥发性化合物的分析如下表所示。皂角苷的水平对本发明的糖蜜而言为43mg/kg糖蜜，对UF-ED处理的糖蜜而言为164mg/kg糖蜜。<table>complextableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>空池=没有被检测，检测限为约0.005mg/kg权利要求1.一种用于回收甜菜溶液中的食品级红糖产品的工业用方法，所述方法包括-提供甜菜溶液，所述甜菜溶液含有一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物；-对所述甜菜溶液进行电渗析以提供电渗析的液体，从所述电渗析的液体中至少部分去除恶臭挥发物；和-从所述电渗析的液体回收选自食品级液体和固体红糖产品及其混合物的产品。2.如权利要求l所述的方法，其中为了增强所述甜菜溶液异味的去除，在所述电渗析后使用碳或吸附树脂处理从所述电渗析的液体进一步去除异味。3.如权利要求l所述的方法，其中所述一种或多种纯化方法包括在碱性条件下处理甜菜原汁。4.如权利要求1~3中任一项所述的方法，其中所述纯化方法是碳酸化方法。5.如权利要求3或4所述的方法，其中所述甜菜溶液通过选自稀释、蒸发、结晶及其组合的一种或多种方法源自所述甜菜汁。6.如权利要求5所述的方法，其中所述甜菜溶液包括甜菜糖蜜。7.如权利要求1~6中任一项所述的方法，其中进行所述电渗析去除至少20%、优选30%以上的所述溶液中最初含有的全部挥发物。8.如权利要求1~7中任一项所述的方法，其中所述恶臭挥发物包括吡嗪类。9.如权利要求1~8中任一项所述的方法，其中进行所述电渗析去除所述甜菜溶液中最初含有的吡嗪类。10.如权利要求9所述的方法，其中所述电渗析有效去除50%以上、优选60~90%的所述甜菜溶液中最初含有的吡嗪类。11.如权利要求9所述的方法，其中所述甜菜溶液含有甲基吡嗪和2，5-二甲基吡嗪，高于80%、优选卯％以上的所述甲基吡嗪被去除，并且高于50%、优选70%以上的2，5-二甲基吡嗪被去除。12.如权利要求1~11中任一项所述的方法，其中所述回收包括结晶，并且所述固体食品级糖包括红糖。13.如权利要求1~12中任一项所述的方法，其中所述回收的液体食品级红糖产品选自食品级糖蜜、蜜糖和糖浆。14.如权利要求12所述的方法，其中通过结晶精制所述红糖以提供白糖和二次电渗析的糖蜜。15.如权利要求1~14中任一项所述的方法，其中所述电渗析包括使所述甜菜溶液通过在高于40°C、优选5565°C下工作的阴离子和阳离子交换膜。16.如权利要求15所述的方法，其中所述阴离子交换膜包括耐污垢和耐高温的NeoseptaAXE01。17.如权利要求15所述的方法，其中所述阳离子交换膜包括NeoseptaCMX。18.如权利要求1~17中任一项所述的方法，其中所述电渗析包括使干固体浓度为25~35%的所述甜菜溶液通过阴离子和阳离子交换膜。19.如权利要求118中任一项所述的方法，其中使所述甜菜溶液在pH为69、优选6.78下进行电渗析。20.如权利要求19所述的方法，其中在电渗析后，所述液体的pH为4~6，优选为4.5~5。21.如权利要求1~20中任一项所述的方法，其中进行所述电渗析以去除所述甜菜溶液中的盐类。22.如权利要求21所述的方法，其中进行所述电渗析去除至少40%、优选60%以上的所述甜菜溶液中最初含有的无机和有机的阴离子和阳离子及有机酸。23.如权利要求12所述的方法，其中所述结晶选自蒸发式沸腾结晶和冷却结晶及其组合。24.如权利要求12所述的方法，其中所述甜菜溶液是甜菜糖蜜，并且对其依序进行电渗析、碳或吸附树脂处理及结晶，以及在所述结晶后，回收选自红糖和二次电渗析的碳处理的糖蜜的产品。25.如权利要求12所述的方法，其中所述甜菜溶液是甜菜糖蜜，并且对其依序进行电渗析、结晶及碳或吸附树脂处理，以及在所述结晶后回收红糖，并在所述碳或吸附树脂处理后回收碳处理的二次电渗析的糖蜜。26.如权利要求24或25所述的方法，其中回收所述红糖和所述电渗析的碳处理的糖蜜，并基本上没有来自甜菜的正常红糖和糖蜜中发现的异味和烧焦溶剂的气味。27.如权利要求26所述的方法，其中对所述红糖进行选自干燥、成粒、研磨、共混、涂覆及其组合的处理，以提供用作来自甘蔗的红糖产品的替代物的红糖产品o28.如权利要求26所述的方法，其中对所述电渗析的糖蜜进行选自共混、转化及其组合的处理，以提供用作甘蔗源的糖蜜、蜜糖、糖浆和软红糖的替代物的糖蜜产品。29.如权利要求1所述的方法，其中将所述食品级液体或固体红糖产品与其它成分混合并加工成为选自甜点、冰淇淋、糖果、烘焙食品、饮料和砂糖的可食用产品。30.电渗析用于从甜菜溶液中去除恶臭挥发性组分的用途，所述甜菜溶液含有一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物。31.如权利要求30所述的用途，其中所述电渗析用于去除所述溶液中的吡嗪类。32.如权利要求31所述的用途，其中所述甜菜溶液含有甲基吡嗪和2，5-二甲基吡嗪，高于80%、优选卯％以上的所述甲基吡嗪被去除，并且高于50%、优选70%以上的2，5-二甲基吡嗪被去除。33.如权利要求28所述的用途，其中将所述电渗析与碳或吸附树脂处理组合使用以去除异味。34.如权利要求中28~30任一项所述的用途，所述用途是用于提供适于替代源自蔗糖的相应产品的源自甜菜的红糖和/或糖蜜。35.—种源自甜菜溶液的食品级甜菜产品，所述甜菜溶液含有一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物，所述产品包括红糖产品或糖蜜产品，所述产品含有低于0.5ppm的挥发性吡嗪类并且基本上没有皂角苷。36.如权利要求35所述的食品级甜菜产品，其中所述糖蜜产品含有低于0.15ppm的挥发性吡嗪类。37.如权利要求35所述的食品级甜菜产品，其中所述红糖产品含有低于0.01ppm的挥发性吡嗪类。38.如权利要求3537中任一项所述的产品，其中已经通过电渗析去除了所述甜菜溶液中含有的吡嗪类。39.如权利要求35~37中任一项所述的产品，其基本上没有甲基吡嗪。40.如权利要求38所述的产品，其含有不高于50%、优选不高于30%的所述溶液中最初含有的2，5-二甲基吡嗪。41.如权利要求35所述的产品，析和碳处理被纯化。42.如权利要求35所述的产品，由流动的红糖的红糖产品。43.如权利要求42所述的产品，ICUMSA单位的颜色。其源自甜菜糖蜜并且已经通过电渗其为选自软红糖、涂覆的红糖和自其中所述红糖具有3000~11000个44.如权利要求35所述的产品，其中所述产品是源自甜菜的产品，其选自具有食品业应用可接受的颜色、味道、气味和香味的并类似于基于蔗糖的红糖和糖蜜等级的红糖、电渗析的糖蜜、蜜糖、糖浆及其混合物。45.—种可食用产品，其是含有如权利要求35所述的红糖和/或糖蜜产品作为成分、甜味剂、调味剂和/或着色剂的营养品、保健品或药品。46.如权利要求45所述的可食用产品，其包括选自甜点、冰淇淋、糖果、烘焙食品和饮料的可食用产品。47.如权利要求45所述的可食用产品，其包括所述红糖和/或糖蜜与源自蔗糖的糖和/或糖蜜的共混物。48.如权利要求35所述的产品在营养品、保健品或药品中作为成分、甜味剂、调味剂和/或着色剂的用途。全文摘要本发明涉及一种从甜菜溶液中回收食品级红糖产品的方法，所述甜菜溶液可以从诸如稀汁、稠汁和糖蜜等各种甜菜糖工艺流得到。所述方法包括提供甜菜溶液，所述甜菜溶液含有一种或多种纯化方法产生的恶臭挥发物；对所述甜菜溶液进行电渗析以提供电渗析的液体，从所述电渗析的液体中至少部分去除恶臭挥发物；和从所述电渗析的液体回收选自食品级液体和固体红糖产品及其混合物的产品。本发明还涉及源自甜菜溶液的食品级甜菜糖产品。这些产品适于替代源自蔗糖的相应产品。在另一个方面，本发明涉及电渗析用于从甜菜溶液中去除恶臭挥发性组分的用途。文档编号C13B20/12GK101346475SQ200680048596公开日2009年1月14日申请日期2006年12月20日优先权日2005年12月21日发明者梅尔文·P·卡特,约翰·普雷本·延森申请人:丹尼斯克制糖公司