一种高品质咖啡浓缩液的生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，包括以下步骤：生豆烘焙、研磨、逆流冷萃、过滤离心、冷冻浓缩、充CO2、灌装、冷藏，产品咖啡香气浓郁、口感醇正、风味纯净，稳定性好。本发明将低温非热力加工技术和充CO2有效结合，采用逆流冷萃、冷冻浓缩等低温非热力加工技术加工咖啡浓缩液，可以完整保存咖啡挥发性香气及有效成分，同时采用充CO2技术来隔绝氧气防止咖啡浓缩液中的油脂氧化、营养物质氧化褐变，抑制微生物的生长和繁殖，甚至使微生物生长条件破坏而死亡，低温非热力加工技术和充CO2有效结合不仅保证了咖啡浓缩液的高品质，还有效解决了咖啡浓缩液的稳定性问题，延长了咖啡浓缩液的保质期，实现咖啡浓缩液的工业化生产。
【专利说明】
一种高品质咖啡浓缩液的生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及食品加工领域，具体涉及一种高品质咖啡浓缩液的生产方法。
【背景技术】
[0002]咖啡与茶叶、可可并称为世界三大饮料植物，全世界约有三分之一的人口饮用，咖啡在全球贸易额仅次于石油。咖啡含有丰富的蛋白质、粗纤维、粗脂肪、咖啡碱等，因其具有独特的醇香口味和提神、兴奋的作用，逐渐成为现代人不可缺少的日常饮品。
[0003]目前在速溶咖啡及咖啡浓缩液的生产工艺中，大部分采用热水甚至高温高压萃取，热水或高温高压萃取易造成咖啡香气物质的损失和有效成分的破坏，而咖啡萃取液的风味直接影响着咖啡浓缩液的品质。目前咖啡浓缩液和速溶咖啡的生产工艺中的浓缩工序基本采用真空蒸发浓缩，浓缩过程香气物质损失较大，咖啡浓缩液口感不佳，且能耗较高。而对于膜浓缩技术在咖啡浓缩方面的应用，受膜容易污染而失效、成本高、同时影响咖啡浓缩液品质等因素影响，效果不尽人意。
[0004]目前在咖啡浓缩液的生产中，遇到的另一技术难题是咖啡浓缩液的不稳定性问题(沉淀、风味变酸等)，导致咖啡浓缩液保质期较短，品质不稳定，无法工业化生产。而影响咖啡浓缩液稳定性问题的可能原因很大部分是因为前期的热处理(热浸提、热浓缩)造成咖啡浓缩液中的部分有效成分变性，变得不稳定，在后期贮存过程，易产生聚合、基团转移等等反应，从而产生沉淀、变酸等现象，最终严重影响咖啡浓缩液品质。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种香气浓郁、口感醇正、风味纯净、稳定性好的高品质咖啡浓缩液的生产方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种尚品质咖啡浓缩液的生广方法，包括以下步骤:
1)生豆烘焙、研磨:将咖啡生豆进行烘焙、研磨，研磨至粒径8-40目，得到咖啡颗粒；
2)逆流冷萃:将咖啡颗粒投入逆流萃取设备中，加水进行逆流冷萃，所述咖啡颗粒与水的重量比为I: 2-5，萃取温度4-25°C，萃取时间45-90min，收集萃取液；
3 )过滤离心:将上述收集的萃取液过滤，离心；
4)冷冻浓缩:将上述离心后的萃取液冷却到-1.5°C至_15°C，使萃取液中一部分水以冰晶的形式析出，将冰晶从萃取液中分离，使萃取液得以浓缩得到浓缩液；
5 )充CO2:灌装前向上述浓缩液中充入C02，
6)灌装:对上述充CO2处理后的浓缩液进行无菌灌装，得到咖啡浓缩液。
[0007]7)冷藏:所述咖啡浓缩液冷藏于0-4 °C环境中
进一步，所述步骤2)逆流冷萃采用双螺旋逆流萃取，咖啡颗粒与水沿相反方向运动。所述逆流冷萃所采用的逆流萃取设备为密封的，且带夹套，夹套中通冷却水，冷却水温度4-25Γ。
[0008]所述步骤3)萃取液先用100-300目滤网过滤，再用卧式螺旋沉降离心机或碟式离心机离心，所述卧式螺旋沉降离心机的离心转速>2000r/min，所述碟式离心机的离心转速>6000 r/min。
[0009]所述离心机排出的咖啡渣合并到逆流冷萃后排出的咖啡渣中，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉.优选的，所述步骤4)浓缩至浓缩液的浓度为25-30Brix。
[0010]所述步骤4)的冷冻浓缩采用分段浓缩方法，先采用渐进层状结晶式冷冻浓缩得到浓度为10_15Brix的浓缩液，再采用悬浮结晶式冷冻浓缩将浓缩液继续浓缩至浓度为25-30Brixo
[0011]所述步骤4)冷冻浓缩过程产生的冰晶融化后再作为步骤2)逆流冷萃的萃取用水。
[0012]所述步骤5)所充入的CO2为食品级CO2，所用充⑶2技术为喷射式混合技术，CO2充入量为CO2气容量(20 °C )彡2.0倍容积。
[0013]所述咖啡浓缩液的生产过程中，所有用于贮存萃取液或是浓缩液的贮桶在清洗消毒后立即充入CO2，保持罐压0.15-0.20MPa，再输入萃取液或浓缩液。
[0014]与传统咖啡浓缩液生产工艺相比，本发明提供的高品质咖啡浓缩液的生产方法主要进行了以下三方面的改进，以解决咖啡浓缩液香气损失严重和产品不稳定的问题:
(I)采用逆流冷萃取代传统的热水甚至高温高压萃取传统的热水或高温高压萃取易造成咖啡香气物质的损失和有效成分的破坏，而咖啡萃取液的风味直接影响着咖啡浓缩液的品质，所以萃取方式的选择很重要。
[0015]逆流冷萃是将逆流萃取与冷萃结合的萃取方法，萃取过程咖啡颗粒与水沿相反方向运动，水采用温度4-7 0C的冷水，且逆流萃取设备为密封且带夹套的，夹套中通冷却水，保证萃取冷水的水温。冷萃可以完整保存咖啡的挥发性香气及有效成分，保证咖啡浓缩液的风味和品质。而在冷萃的基础上，为保证萃取的得率，本发明采用双螺旋逆流萃取，相比单螺旋，双螺旋重叠的螺旋片起到搅拌的作用，可使咖啡颗粒迅速遇水湿润，使咖啡颗粒与水交换充分，萃取充分，提高萃取效率和得率。且单螺旋因重力产生的向下曲挠程度随着单螺旋长度的增加而显著变大，致使螺旋片容易与设备壁面接触而产生刮磨或是部分区域螺旋片与壁面间隙过大而导致萃取效果不佳，而双螺旋逆流萃取设备因可在保证同样萃取效果的情况下，大大缩短萃取设备的长度，从而保证设备的稳定性。
[0016]因逆流冷萃萃取得率的限制和保证咖啡浓缩液最佳风味的需要，咖啡颗粒在逆流冷萃后还有很多成分还未萃取出来，如咖啡渣直接作为废弃物排掉，则咖啡颗粒整体利用率较低，导致咖啡浓缩液的生产成本也会相应较高。本发明从工业化角度考虑，将逆流冷萃排出的咖啡渣输送至柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶咖啡粉，有效的将逆流冷萃和高温高压萃取结合，可用于工业化连续生产，提高咖啡利用率，降低成本。
[0017](2)采用冷冻浓缩液取代传统的真空蒸发浓缩
目前咖啡浓缩液和速溶咖啡的生产工艺中的浓缩工序基本采用真空蒸发浓缩，浓缩过程香气物质损失较大，咖啡浓缩液口感不佳，且能耗较高。有数据表明，水的汽化热为2260kJ/kg，冰的熔解热为336 kj/kg，前者是后者的6.7倍，即在假设其他条件恒定的条件下，热浓缩也比冷冻浓缩的能耗高6.7倍。
[0018]冷冻浓缩是在低温条件下，温度在O°C以下，萃取液中一部分水以冰的形式从萃取液中分离出来，萃取液得以浓缩的方法。冷冻浓缩可以完整保存咖啡的挥发性香气及有效成分，保证咖啡浓缩液的风味和品质。且采用逆流冷萃和冷冻浓缩集成的低温非热力加工技术加工咖啡浓缩液，可以解决咖啡浓缩液的稳定性问题，因为咖啡浓缩液不稳定的可能原因很大部分是因为前期的热处理(热浸提、热浓缩)造成咖啡浓缩液中的部分有效成分变性，变得不稳定，在后期贮存过程，易产生聚合、基团转移等等反应，从而产生沉淀、变酸等不稳定现象。
[0019]本发明采用的逆流冷萃和冷冻浓缩集成的低温非热力加工技术，有效的将逆流冷萃与冷冻浓缩结合，将冷冻浓缩产生的冰晶用于逆流冷萃，循环利用，不仅大大解决了目前冷冻浓缩过程因冰晶夹带率较高，导致损耗较大，而限制冷冻浓缩工业化的应用问题，还可以节省萃取用水制冷所需的能耗，重新利用冷冻浓缩产生的冰晶，大大节约能源和水资源。
[0020]同时，本发明采用的逆流冷萃和冷冻浓缩集成的低温非热力加工技术，保证料液生产过程全程处于低温条件，低温条件可以有效抑制微生物的生长和繁殖。在咖啡生豆经过高温烘焙(最高温可达240°C甚至更高)已经杀死所有微生物的前提下，采用低温非热力加工技术，最终产品不用经过热杀菌，完全可以保证最终产品微生物合格。
[0021 ] (3)创新性采用充CO2技术结合低温非热力加工技术
CO2可以隔绝氧气防止咖啡浓缩液中的油脂氧化、营养物质氧化褐变，且CO2的存在使容器内缺氧，许多嗜氧菌也无法生存，CO2使容器内有一定的压力，压力也能使微生物生长条件破坏甚至死亡。且饮用时由于温度增高使二氧化碳气化，可以产生刺激并带走人体热量，所以给饮用者以清凉感。
[0022]本发明生产过程中，所有用于贮存咖啡萃取液或是咖啡浓缩液的贮桶在清洗消毒后随即充入二氧化碳，保持罐压0.15-0.20MPa，再输入咖啡萃取液或是咖啡浓缩液，同时灌装前向咖啡浓缩液中充入CO2。
[0023]本发明采用以上技术方案，创造性采用逆流冷萃、冷冻浓缩等低温非热力加工技术加工咖啡浓缩液，完整保存咖啡挥发性香气及有效成分，同时采用充CO2技术来隔绝氧气防止咖啡浓缩液中的油脂氧化、营养物质氧化褐变，抑制微生物的生长和繁殖，甚至使微生物生长条件破坏而死亡，浓缩液产品咖啡香气浓郁、口感醇正、风味纯净。本发明将低温非热力加工技术和充CO2有效结合，不仅保证咖啡浓缩液的高品质，还有效解决了咖啡浓缩液的稳定性问题，延长咖啡浓缩液的保质期，实现咖啡浓缩液的工业化生产。
【附图说明】
[0024]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
图1为本发明的生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0025]—种高品质咖啡浓缩液的生产方法，包括以下步骤:
1)生豆烘焙、研磨:将咖啡生豆进行烘焙、研磨，研磨至粒径8-40目，得到咖啡颗粒；
2)逆流冷萃:将咖啡颗粒投入逆流萃取设备中(采用双螺旋逆流萃取)，加水进行逆流冷萃，所述咖啡颗粒与水的重量比为I: 2-5，萃取温度4-250C，萃取时间45-90min，收集萃取液； 逆流冷萃后得到的咖啡渣从逆流萃取设备中排出，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
3过滤离心:将上述收集的萃取液先用100-300目滤网过滤，再用卧式螺旋沉降离心机或碟式离心机离心，所述卧式螺旋沉降离心机的离心转速>2000r/min，所述碟式离心机的离心转速>6000 r/min,
所述离心机排出的咖啡渣合并到逆流冷萃后排出的咖啡渣中，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
4)冷冻浓缩:将上述离心后的萃取液冷却到-1.5°C至_15°C，使萃取液中一部分水以冰晶的形式析出，将冰晶从萃取液中分离，使萃取液得以浓缩，所述冷冻浓缩采用分段浓缩方法，先采用渐进层状结晶式冷冻浓缩得到浓度为10-15Brix的浓缩液，再采用悬浮结晶式冷冻浓缩将浓缩液继续浓缩至浓度为25-30Brix;
冷冻浓缩过程产生的冰晶融化后再作为步骤2)逆流冷萃的萃取用水；
5)充CO2:灌装前采用喷射式混合技术向上述浓缩液中充入CO2，C02充入量为CO2气容量(20°0彡2.0倍容积；
咖啡浓缩液的生产过程中，所有用于贮存萃取液或是浓缩液的贮桶在清洗消毒后立即充入二氧化碳，保持罐压0.15-0.20MPa，再输入萃取液或浓缩液；
6)灌装:对上述充CO2处理后的浓缩液进行无菌灌装，得到咖啡浓缩液。
[0026]7)冷藏:所述咖啡浓缩液冷藏于0-4°C环境中。
[0027]实施例1
一种尚品质咖啡浓缩液的生广方法，包括以下步骤:
1)生豆烘焙、研磨:选用云南阿拉比卡咖啡生豆进行烘焙(中度烘焙，L值85-95)，烘焙后研磨至粒径8 -40目，得到咖啡颗粒；
2)逆流冷萃:将咖啡颗粒投入逆流设备中(采用双螺旋逆流萃取)，加水进行逆流冷萃，所述咖啡颗粒与水的重量比为I: 2，萃取温度25 °C，萃取时间45min，收集萃取液；
逆流冷萃后得到的咖啡渣从逆流萃取设备中排出，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
3)过滤离心:将上述收集的萃取液先用100目滤网过滤，再用碟式离心机离心，所述碟式离心机的离心转速8000 r/min，所述蝶式离心机排出的咖啡渣合并到逆流冷萃后排出的咖啡渣中，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
4)冷冻浓缩:将上述离心后的萃取液冷却到-1.5°C至_15°C，使萃取液中一部分水以冰晶的形式析出，将冰晶从萃取液中分离，使萃取液得以浓缩，所述冷冻浓缩采用分段浓缩方法，先采用渐进层状结晶式冷冻浓缩得到浓度为1Brix的浓缩液，再采用悬浮结晶式冷冻浓缩将浓缩液继续浓缩至浓度为25Brix;
冷冻浓缩过程产生的冰晶融化后再作为步骤2)逆流冷萃的萃取用水；
5 )充CO2:灌装前采用喷射式混合技术向上述浓缩液中充入⑶2，直至CO2气容量(20 0C )为2.0倍容积；
咖啡浓缩液的生产过程中，所有用于贮存萃取液或是浓缩液的贮桶在清洗消毒后立即充入二氧化碳，保持罐压0.15-0.20MPa，再输入萃取液或浓缩液；
6)灌装:对上述充CO2处理后的浓缩液进行无菌灌装，得到咖啡浓缩液； 7 )冷藏:所述咖啡浓缩液冷藏于0-4 °C环境中。
[0028]本实施例生产的咖啡浓缩液咖啡香气浓郁、口感醇正、风味纯净。
[0029]实施例2
一种尚品质咖啡浓缩液的生广方法，包括以下步骤:
1)生豆烘焙、研磨:选用埃塞俄比亚耶佳雪菲咖啡生豆进行烘焙(中度烘焙，L值go-95) ，烘焙后研磨至粒径 8 -40目，得到咖啡颗粒；
2)逆流冷萃:将咖啡颗粒投入逆流设备中(采用双螺旋逆流萃取)，加水进行逆流冷萃，所述咖啡颗粒与水的重量比为I: 4，萃取温度15 °C，萃取时间75min，收集萃取液；
逆流冷萃后得到的咖啡渣从逆流萃取设备中排出，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
3过滤离心:将上述收集的萃取液先用200目滤网过滤，再用卧式螺旋沉降离心机离心，所述卧式螺旋沉降离心机的离心转速3000r/min，所述卧式螺旋沉降离心机排出的咖啡渣合并到逆流冷萃后排出的咖啡渣中，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
4)冷冻浓缩:将上述离心后的萃取液冷却到-1.5°C至_15°C，使萃取液中一部分水以冰晶的形式析出，将冰晶从萃取液中分离，使萃取液得以浓缩，所述冷冻浓缩采用分段浓缩方法，先采用渐进层状结晶式冷冻浓缩得到浓度为12Brix的浓缩液，再采用悬浮结晶式冷冻浓缩将浓缩液继续浓缩至浓度为28Brix;
冷冻浓缩过程产生的冰晶融化后再作为步骤2)逆流冷萃的萃取用水；
5 )充CO2:灌装前采用喷射式混合技术向上述浓缩液中充入⑶2，直至CO2气容量(20 0C )为2.5倍容积；
所述咖啡浓缩液的生产过程中，所有用于贮存萃取液或是浓缩液的贮桶在清洗消毒后立即充入二氧化碳，保持罐压0.15-0.20MPa，再输入萃取液或浓缩液；
6)灌装:对上述充CO2处理后的浓缩液进行无菌灌装，得到咖啡浓缩液；
7 )冷藏:所述咖啡浓缩液冷藏于0-4 °C环境中。
[0030]本实施例生产的咖啡浓缩液咖啡香气浓郁、口感醇正、风味纯净。
[0031]实施例3
一种尚品质咖啡浓缩液的生广方法，包括以下步骤:
1)生豆烘焙、研磨:选用曼特宁咖啡生豆进行烘焙(深度烘焙，L值75-85)，烘焙后研磨至粒径8 -40目，得到咖啡颗粒；
2)逆流冷萃:将咖啡颗粒投入逆流设备中(采用双螺旋逆流萃取)，加水进行逆流冷萃，所述咖啡颗粒与水的重量比为1:5，萃取温度4°(:，萃取时间901^11，收集萃取液；
逆流冷萃后得到的咖啡渣从逆流萃取设备中排出，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
3过滤离心:将上述收集的萃取液先用300目滤网过滤，再用碟式离心机离心，所述碟式离心机的离心转速7000 r/min，所述蝶式离心机排出的咖啡渣合并到逆流冷萃后排出的咖啡渣中，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉；
4)冷冻浓缩:将上述离心后的萃取液冷却到-1.5°C至_15°C，使萃取液中一部分水以冰晶的形式析出，将冰晶从萃取液中分离，使萃取液得以浓缩，所述冷冻浓缩采用分段浓缩方法，先采用渐进层状结晶式冷冻浓缩得到浓度为15Brix的浓缩液，再采用悬浮结晶式冷冻浓缩将浓缩液继续浓缩至浓度为30Brix;
冷冻浓缩过程产生的冰晶融化后再作为步骤2)逆流冷萃的萃取用水；
5 )充CO2:灌装前采用喷射式混合技术向上述浓缩液中充入⑶2，直至CO2气容量(20 0C )为3.0倍容积；
所述咖啡浓缩液的生产过程中，所有用于贮存萃取液或是浓缩液的贮桶在清洗消毒后立即充入二氧化碳，保持罐压0.15-0.20MPa，再输入萃取液或浓缩液。
[0032]6)灌装:对上述充CO2处理后的浓缩液进行无菌灌装，得到咖啡浓缩液。
[0033]7)冷藏:所述咖啡浓缩液冷藏于0-4°C环境中。
[0034]本实施例生产的咖啡浓缩液咖啡香气浓郁、口感醇正、风味纯净。
【主权项】
1.一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:其包括以下步骤: 1)生豆烘焙、研磨:将咖啡生豆进行烘焙、研磨，研磨至粒径8-40目，得到咖啡颗粒； 2)逆流冷萃:将咖啡颗粒投入逆流萃取设备中，加水进行逆流冷萃，所述咖啡颗粒与水的重量比为I: 2-5，萃取温度4-25°C，萃取时间45-90min，收集萃取液； 3)过滤离心:将上述收集的萃取液过滤，离心； 4)冷冻浓缩:将上述离心后的萃取液冷却到-1.5°C至_15°C，使萃取液中一部分水以冰晶的形式析出，将冰晶从萃取液中分离，使萃取液得以浓缩得到浓缩液； 5 )充CO2:灌装前向上述浓缩液中充入CO2 ； 6)灌装:对上述充CO2处理后的浓缩液进行无菌灌装，得到咖啡浓缩液。2.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述步骤2)逆流冷萃后得到的咖啡渣从逆流萃取设备中排出，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉。3.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述步骤2)逆流冷萃采用双螺旋逆流萃取，咖啡颗粒与水沿相反方向运动。4.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述步骤3)萃取液先用100-300目滤网过滤，再用卧式螺旋沉降离心机或碟式离心机离心，所述卧式螺旋沉降离心机的离心转速>2000r/min，所述碟式离心机的离心转速>6000 r/min。5.根据权利要求4所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述的离心机排出的咖啡渣合并到逆流冷萃后排出的咖啡渣中，再进入柱状萃取罐中进行高温高压萃取，用于生产速溶粉。6.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述步骤4)浓缩至浓缩液的浓度为25-30Brix。7.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述步骤4)的冷冻浓缩采用分段浓缩方法，先采用渐进层状结晶式冷冻浓缩得到浓度为10-15Brix的浓缩液，再采用悬浮结晶式冷冻浓缩将浓缩液继续浓缩至浓度为25-30Br i x。8.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述步骤4)冷冻浓缩过程产生的冰晶融化后再作为步骤2)逆流冷萃的萃取用水。9.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述步骤5)的CO2为食品级CO2，所用充CO2技术为喷射式混合技术，所述CO2充入量为:20 °C条件下，CO2气容量彡2.0倍容积。10.根据权利要求1所述的一种高品质咖啡浓缩液的生产方法，其特征在于:所述咖啡浓缩液的生产过程中，所有用于贮存萃取液或是浓缩液的贮桶在清洗消毒后立即充入C02，保持罐压0.15-0.20MPa，再输入萃取液或浓缩液。
【文档编号】A23F5/30GK106035921SQ201610421797
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】饶建平, 张远志, 王小宾, 尤惠君
【申请人】大闽食品（漳州）有限公司