CN101695332B - 制取咖啡饮料的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制取咖啡饮料的方法及装置，根据咖啡因随温度变化的特性和其升华温度高于咖啡中的挥发性脂肪的特性，在制取咖啡饮料中采用分组分制取的方法，用温度低于咖啡因升华温度的水蒸汽对咖啡粉进行加热，使咖啡粉中的挥发性脂肪升华而咖啡因不升华，而用温度低于咖啡因快速溶解温度的水溶取其他水溶性物质而咖啡因只有少量溶解，这样可以大大降低咖啡饮料中的咖啡因含量，同时有保留住咖啡的香味，达到在不改变香味的情况下来降低咖啡因的含量。

Description

制取咖啡饮料的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种制取高品位和低咖啡因咖啡饮料的方法和装置。

背景技术

咖啡是号称世界第一饮料的饮品，具有浓厚的文化，是人们在休闲、商谈、会友等社交活动中不可缺少的饮料之一，咖啡饮料的制取方法林林总总，但是永远的记忆是咖啡的那种浓郁的香味以及其中的酸、苦、涩、甘味道的品尝，会留下深深的记忆。

一杯高品位的咖啡饮料，其中香味的主要来源是咖啡中的挥发性脂肪.传统的咖啡饮料制取方法都是采用热水过滤法、煮法、高压过滤等方法，其方法的主要目的就是尽量多的提取咖啡中的香味。由于咖啡中的香味来自于咖啡豆中的挥发性脂肪。为了得到这些脂肪，人们不得不调整制作咖啡饮料的水温来适应咖啡的挥发性脂肪的提取，然而高水温会使得部分挥发性脂肪挥发，得不到有效利用，而过高的水温又会将咖啡过度萃取，从而使得咖啡变味，因此如何选择水温和压力一直是咖啡制作中的难题，即由于挥发性成分和水溶性成分的提取使用单一方法来制取，只能平衡双方关系，各有取舍。这样平衡的结果，通常是，由于咖啡中的部分组分会产生异味，故传统的方法一般拒绝使用过高的温度和时间，防止萃取过度，产生异味，因而就影响了对咖啡香味起主要贡献的脂肪的提取。

另一方面，现代人们对于健康的追求却与咖啡的饮用存在着极大的矛盾。咖啡中的咖啡因对于健康的危害已经渐渐的被人们认识，世界卫生组织公布的咖啡因最大摄取量为每天每个成人不得超过300mg，但是按照现在人们每天饮用咖啡3-4杯计，每杯咖啡饮料正常的咖啡因含量一般为100-150mg，每天的摄取量就达到400mg以上，甚至高达两倍的安全用量。

为此，人们为了健康，进行了咖啡豆的处理，采用不同的方法去除豆内的咖啡因，但是由于去除的过程不可避免的去除了咖啡中的一些其它味道和香味的成分，使得咖啡品质下降，在咖啡文化极度丰富的今天，这种咖啡豆无法满足消费者的需要。

发明内容

本发明的目的就是为了既能有效提取能带来咖啡香味的挥发性脂肪和水溶性成分，达到高品位的同时，又能大大降低咖啡饮料中的咖啡因含量，达到低咖啡因之目的。

为此，本发明提出一种制取咖啡饮料的方法，其特征是：包括至少一个升华过程和至少一个溶取过程；在所述升华过程中，用温度低于咖啡因升华温度的水蒸汽对咖啡粉进行加热，使咖啡粉中至少一部分物质升华，从而提取咖啡粉中的部分挥发性成分，形成混合蒸汽；在所述吸收过程中，将混合蒸汽溶入到水中，形成含有所述挥发性成分的溶液；在所述溶取过程中，用温度低于85℃的水对咖啡粉进行浸泡，以溶取咖啡粉中的低温水溶性成份。

优选地：

所述升华过程的温度低于178℃。

所述溶取过程中，浸泡时间为10秒——200秒，浸泡的温度在32-85℃之间。

先进行升华过程，再进行溶取过程，然后再用蒸汽将浸泡好的咖啡液排出，同时对咖啡粉进行二次升华，提取剩余的挥发性脂肪成分，同时也对排出的咖啡液进行加热，咖啡液的温度在67-85℃之间。

所述升华过程的时间控制在300秒之内。

本发明还提出一种制取咖啡饮料的装置，包括：咖啡粉容器、咖啡饮料容器和；其特征是：还包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过管道或阀门与咖啡粉容器相通，并且所述咖啡粉容器和咖啡饮料容器之间有水管相通。

优选地：

还包括泵，它连接于咖啡粉容器和咖啡饮料容器之间的水管上，用于将咖啡饮料容器中的水吸入到咖啡粉容器中。

还包括第一单向阀和第二单向阀，两个单向阀分别以相反方向连接于咖啡粉容器的底部和咖啡饮料容器之间。

还包括第一电磁阀和第二电磁阀，用于当需要进行溶取过程时在咖啡粉容器中产生负压，从而将水从咖啡饮料容器中排入到咖啡粉容器中，并在溶取完成后在咖啡粉容器中产生高压或接通大气压，从而将制成的咖啡饮料从咖啡粉容器排入到咖啡饮料容器中。

本发明根据咖啡因随温度变化的特性和其升华温度高于咖啡中的挥发性脂肪的特性，在制取咖啡饮料中采用分组分制取的方法，用温度低于咖啡固升华温度的水蒸汽对咖啡粉进行加热，使咖啡粉中的挥发性脂肪升华而咖啡因不升华，而用温度低于咖啡因快速溶解温度的水溶取其他水溶性物质而咖啡因只有少量溶解，这样可以大大降低咖啡饮料中的咖啡因含量，同时有保留住咖啡的香味，达到在不改变香味的情况下来降低咖啡因的含量。

附图说明

图1是咖啡因溶解度曲线示意图；

图2是本发明具体实施方式一装置示意图；

图3是本发明具体实施方式二装置示意图；

图4是本发明具体实施方式三装置示意图。

具体实施方式

本发明对咖啡中物质的提取是按组份分别提取的，其中一部分用升华法，一部分用溶取法。为了理解其原理，现通过图1说明咖啡中的咖啡因的溶取速度和溶取量与水温的关系。如图1所示，X轴为水温，Y轴为溶解度。从该曲线可以看出，在水温达到60℃开始加快溶解，85℃以上时会产生快速溶解。另外，本发明还利用了咖啡因升华温度178℃，远高于咖啡中的挥发性脂肪的挥发温度的特点。

据此，在溶取过程中，应采用低温水溶解提取咖啡中的酸、苦、涩、甘味道，低温水是应该低于85℃水进行溶解，水温越低，咖啡因溶取的越少，由于其对于溶取时间不敏感，即溶取的时间长，其咖啡因的溶取量不会有明显的上升，故延长溶取时间可以保证其它溶取成分更加充分。

而在采用升华提取咖啡中的挥发性脂肪时，由于咖啡因升华温度为178℃，故升华时只要温度不超过，就不会将咖啡因提取出来(还只会少量提取)，但是咖啡中的挥发性脂肪是随着温度的升高产生升华，直接融入蒸汽，产生混合蒸汽，再将其直接融入到咖啡饮料中，解决了低温水浸泡咖啡造成咖啡饮料中的香味不足的难题。从而形成了低温制取咖啡饮料的同时保证了咖啡饮料的香味和口感。

在制作中，可以先升华，再浸泡，也可以先浸泡后升华，同样也可以分开升华(即浸泡的前后都升华)或分开浸泡均可。无论什么情况下，只要浸泡的温度在32-85之间浸泡，都可以得到不同咖啡因的咖啡

为了口感可以利用蒸汽的热量将出品的咖啡饮料加热到合适的温度(一般为67-85)浸泡的时间为10秒到200秒，升华的时间控制在300秒之内为佳。

实施例一：

如图2所示，其中：1、蒸汽发生器；2、管道；3、管道；4、咖啡粉容器；5、管道；6、管道、7、咖啡饮料容器(饮料杯)、8、泵。

低因咖啡饮料主要是将咖啡中的咖啡因尽量少的提取出来，但是要保持正常的咖啡口感，根据咖啡因的化学物理特性我们采用了分段提取的方式进行，具体过程如下：

通过蒸汽发生器1向咖啡粉容器4中输入蒸汽，对咖啡粉进行升华(温度小于178℃)，提取咖啡粉中的部分挥发性成分，同时达到湿润咖啡粉的作用，以及达到将浸泡的溶液温度提前加热到67-85℃(不同的咖啡因含量)；混合蒸汽从咖啡室的下部管道6排出，进入咖啡饮料容器7，咖啡饮料容器7内有水，这些混合蒸汽就会直接溶入到水中，形成含有这些挥发性成分的溶液，由于水温比较低，水蒸气和挥发性成分会直接溶解，而不会形成气体排出。

然后，通过泵8将温水进入到咖啡粉容器4内对咖啡粉进行浸泡20秒——1分钟；

再用蒸汽将浸泡好的咖啡液排出到咖啡饮料容器7中，同时对咖啡粉进行二次升华，提取剩余的挥发性脂肪成分，同时也对排出的咖啡饮料进行加热，待咖啡饮料达到85℃以下时停止工作，完成全部的制作过程。

原理：咖啡粉升华时由于蒸汽的水量比较少，难于溶解咖啡因，而蒸汽的温度由于达不到咖啡因的升华温度178℃，故咖啡因在升华时难于进行提取；浸泡时，由于温度比较低，对于咖啡因的溶解是在低效段，因此对于咖啡因的溶解量也比较少，故制作出来的咖啡饮料中咖啡因的含量就比较少。

经过测试，在32度制取的咖啡饮料，其口味观感不变的情况下可以有效地降低咖啡因含量30％-49％，达到良好的效果。

实施例二：

将方案一中的上部进水改为下部进水，目的是增减水对于咖啡粉的反向冲击，可以加大溶取效果，如图3所示，其中：1、蒸汽发生器；2、管道；3、管道；4、咖啡粉容器；5、管道；6、管道、7、咖啡饮料容器、8、泵；9、第一单向阀；10、第二单向阀。

可见，本例中增加了两个单向阀9、10，咖啡粉容器4的进出水口也改到下部了，通过控制泵8的运转方向，控制清水从咖啡饮料容器7中上升到咖啡粉容器4中，或者控制制成的咖啡饮料从咖啡粉容器4排出到咖啡饮料容器7。由于是单向阀，清水和咖啡饮料分别流经不同的管道，不会产生混淆。

实施例三：如图4所示，将上部增加两个电磁阀，可以使得萃取室内产生负压将水从下部反吸回咖啡粉容器，进行溶解，也是反冲，可以节省水泵和单向阀，图4中：1、蒸汽发生器；11、第一阀门；3、管道；4、咖啡粉容器；12、第二阀门；6、管道、7、咖啡饮料容器、8、泵。

本例中是用电磁阀11、12控制蒸汽以及大气压的通断，从而在需要升华时向咖啡粉容器4输入蒸汽；而在需要溶取时使咖啡粉容器4与蒸汽发生器1和大气压均不相通，随着温度的降低，咖啡粉容器4中产生负压，将温水吸入到咖啡粉容器4中；又在咖啡制成后，使咖啡粉容器4与大气压相通，从而将咖啡饮料排入到咖啡饮料容器7中。

综上所述，由于咖啡的口感：苦、酸、涩、甘主要来自水溶性成分，香味来自挥发性脂肪成分，将挥发性成分采用升华方法取得，水溶性成分采用溶取方法取得，采用水溶解蒸汽的方法收集挥发性成分，而再采用含有挥发性成分的溶液去溶取水溶性成分，就会得到一杯口感与香味俱全的咖啡饮料。由于咖啡因的提取主要是高温溶取，因此将咖啡中的咖啡因采用低温浸泡溶取，这样根据咖啡因的特性，可以大量的减少咖啡因的溶取量，从而减少咖啡因在咖啡饮料中的含量；由于低温溶取的咖啡饮料无法溶取足够的挥发性脂肪，故香味不足，因此采用升华的方法将咖啡粉中的挥发性脂肪提取出来，并将其溶入到咖啡饮料中，用于提高咖啡的香味；将上述两种提取方法进行不同的组合提取，就可以得到一杯又香浓且低咖啡因的咖啡饮料；

本方法可以进行不同的组合，如先升华再溶取、或先溶取再升华、或前后分开升华，中间溶取等均可。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种制取咖啡饮料的方法，其特征是：依次包括至少一个升华过程、一个吸收过程和至少一个溶取过程；

在所述升华过程中，用温度低于咖啡因升华温度的水蒸汽对咖啡粉进行加热，使咖啡粉中至少一部分物质升华，从而提取咖啡粉中的部分挥发性成分，形成混合蒸汽；

在所述吸收过程中，将混合蒸汽溶入到水中，形成含有所述挥发性成分的溶液；

在所述溶取过程中，用所述含有所述挥发性成分的溶液对咖啡粉进行浸泡，以溶取咖啡粉中的低温水溶性成份从而形成咖啡饮料；

其中，所述溶取过程中，浸泡时间为10秒到200秒，浸泡的温度在32-85℃之间。

2.如权利要求1所述的制取咖啡饮料的方法，其特征是：所述升华过程的温度低于178℃。

3.如权利要求1所述的制取咖啡饮料的方法，其特征是：先进行升华过程，再进行溶取过程，然后再用蒸汽将浸泡好的咖啡液排出，同时对咖啡粉进行二次升华，提取剩余的挥发性脂肪成分，同时也对排出的咖啡液进行加热，咖啡液的温度在67-85℃之间。

4.如权利要求1所述的制取咖啡饮料的方法，其特征是：所述升华过程的时间控制在300秒之内。

5.一种实施权利要求1所述制取咖啡饮料的方法的制取咖啡饮料的装置，包括：咖啡粉容器(4)、和咖啡饮料容器(7)；其特征是：还包括蒸汽发生器(1)、连通所述咖啡粉容器(4)和所述咖啡饮料容器(7)的第一水管(5)和第二水管(6)；所述蒸汽发生器(1)通过管道或阀门与咖啡粉容器(4)相通，用于产生温度低于咖啡因升华温度的水蒸汽并通入至咖啡粉容器(4)；所述第二水管(6)用于将咖啡粉容器(4)中的蒸汽排出至装有水的所述咖啡饮料容器(7)；所述第一水管(5)上设有泵(8)，用于将咖啡饮料容器(7)中的水溶液吸入到咖啡粉容器(4)中。

6.如权利要求5所述的制取咖啡饮料的装置，其特征是：还包括第一单向阀(9)和第二单向阀(10)，两个单向阀分别以相反方向连接于咖啡粉容器(4)的底部和咖啡饮料容器(7)之间。

7.如权利要求5所述的制取咖啡饮料的装置，其特征是：还包括第一电磁阀(11)和第二电磁阀(12)，用于当需要进行溶取过程时在咖啡粉容器(4)中产生负压，从而将水从咖啡饮料容器(7)中排入到咖啡粉容器(4)中，并在溶取完成后，使咖啡粉容器(4)与大气压相通，从而将制成的咖啡饮料从咖啡粉容器(4)排入到咖啡饮料容器(7)中。

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