CN106281862A - 一种咖啡果皮的加工方法及制得的咖啡果皮发酵酒 - Google Patents

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董文江
李恒
徐飞
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Abstract

本发明属于酿酒技术领域，具体涉及到一种咖啡果皮的加工方法及制得的咖啡果皮发酵酒。本发明的咖啡果酒主要包括：果皮超微粉碎、低频微波/酶法协同糖化降解、添加辅料灭菌接菌种、低氧搅拌发酵、杀菌密封保存。该方式与现有加工方法相比具有原料成本低、快速糖化、快速发酵的特点。

Description

一种咖啡果皮的加工方法及制得的咖啡果皮发酵酒
技术领域
本发明涉及酿酒技术领域，特别涉及一种咖啡果皮的加工方法及制得的咖啡果皮发酵酒。
背景技术
咖啡果皮是咖啡初加工过程中产生的副产物，2015年产咖啡果皮等40余万吨，其后将以15万吨/年增加，预计到2020年，咖啡果皮等副产物将达到100万吨以上。我国咖啡副产物利用率较低，除少部分作为肥料还田外，大量的堆积废弃，既是对资源的浪费，又会对环境造成污染。
咖啡果皮营养丰富，富含纤维素和果胶，此外还含有蛋白质、脂肪等营养成分。咖啡果皮来源广阔，咖啡产区果皮随手可得，原料成本低。利用咖啡果皮发酵生产咖啡果酒是咖啡果皮综合利用的有效途径之一，但咖啡果皮中主要成分为纤维素和果胶，此外还含有蛋白质、脂肪等营养成分，并不能直接被酿酒酵母利用生产咖啡果酒，因此在发酵之前需对咖啡果皮进行糖化处理，将纤维素、果胶等糖化降解，转化为能被酿酒酵母利用的小分子糖类具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种咖啡果皮的加工方法及制得的咖啡果皮发酵酒。该方法缩短了生产时间、降低了生产成本、提高了营养物质和口感风味。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种咖啡果皮的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：取咖啡果皮粉碎后，与水、酶混合后微波处理，获得微波处理后的产物；
步骤2：取步骤1制得的酶解产物调整糖度、SO2浓度以及pH值后，灭菌后接入菌种发酵；
步骤3：取步骤2获得的发酵产物经高静压催陈。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤1中所述粉碎的目数为100～150目。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤1中所述微波的频率为10～100w。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤1中所述酶解采用的酶为纤维素酶、果胶酶和胰酶中的一种或两者以上的混合物；所述纤维素酶酶活20000u/g，添加量为0.01～0.1g/g微波处理后的产物；果胶酶酶活20000u/g，添加量为0.01～0.1g/g微波处理后的产物；胰酶酶活4000u/g，添加量为0.01～0.1g/g微波处理后的产物。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤1中所述酶解为在温度为30℃～50℃，pH值为4～7条件下酶解1h～3h。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤2中所述糖度为18Brix～24Brix；
步骤2中所述SO2浓度为20～35mg/L；
步骤2中所述pH值为5.0～7.0。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤2中所述接菌为接种酿酒酵母10～100mL/L所述酶解产物，所述酿酒酵母的活菌数为5.0×107cfu/ml～5.0×108cfu/ml。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤2中所述发酵的氧含量不高于10％，所述发酵的搅拌频率为50～250rpm。
在本发明的一些具体实施方案中，所述的加工方法步骤3中所述高静压催陈的压力200MPa～400MPa，时间10min～40min。
本发明还提供了所述的加工方法制得的咖啡果皮发酵酒。
本发明提供的方法缩短了生产时间、降低了生产成本、提高了营养物质和口感风味。
具体实施方式
本发明公开了一种咖啡果皮的加工方法及制得的咖啡果皮发酵酒，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明旨在提供一种利用咖啡果皮为原料，较短生产时间、低生产成本、营养物质提高、口感风味提高的咖啡果酒制备方法。
本发明所采用的技术方案，具体按照以下步骤实施：果皮超微粉碎、低频微波/酶法协同糖化降解、添加辅料灭菌接菌种、低氧搅拌快速发酵、发酵结束灭菌密封保存。
1.果皮超微粉碎
将干燥的咖啡果皮，进行超微粉碎，粉碎粒度在100目～150目。
2.低频微波/酶法协同糖化降解
采用10w～100w的低频微波辅助酶法将咖啡果皮降解成小分子的、能直接利用发酵的糖类。使用的酶为纤维素酶、果胶酶和胰酶，纤维素酶酶活20000u/g，添加量为0.01～0.1g/g；果胶酶酶活20000u/g，添加量为0.01～0.1g/g；胰酶酶活4000u/g，添加量为0.01～0.1g/g；在温度为30℃～50℃，pH值为4～7条件下作用1h～3h。
快速糖化降解，主要有三种方式组成，一是低频微波，在常规酶解的基础上，利用酶的特性，利用微波震荡，增加酶与底物的接触机率，加速降解过程；二是原料粉碎目数增大，将大大扩大原料的比表面积，增加酶与底物的接触机率，加速降解过程；三是除去干扰因素，原料中除了纤维素和果胶，还含有蛋白质、脂肪和淀粉，三者总含量约为咖啡果皮的20％～25％，其中以蛋白质为主约16％～20％，本专利添加胰酶，可将原料中的蛋白质、脂肪和淀粉全部降解为小分子物质，增加纤维素和果胶与酶接触的几率，增加降解率。
经过对比试验分析可知：在相同酶添加量和反应条件下，本专利比常规反应结束提前半小时左右，使用手持糖量计检测，糖度增加5％～10％。
3.添加辅料灭菌接菌种
以糖化液为原料，添加白砂糖将糖度调整为18Brix～24Brix，添加亚硫酸氢钠使发酵液中SO2浓度为20～35mg/L，调整pH为5.0～7.0。调整后在121℃下灭菌20min，冷却到室温接入活化好的酿酒酵母10～100mL/L，所述酿酒酵母的活菌数为5.0×107cfu/ml～5.0×108cfu/ml。
4.低氧搅拌快速发酵
采用抽气机抽走发酵罐中的空气，同时通过无菌空气过滤膜通入氮气，降低氧含量到低到10％以下，同时采用低频搅拌，增加酿酒酵母与原料的接触率，加快发酵速率。
本发明利用酿酒酵母发酵原理，利用抽滤和充入氮气，尽快降低发酵罐中氧气含量，达到低氧的目的，使酿酒酵母尽快进入乙醇发酵(酿酒酵母在有氧环境下生成二氧化碳和水，在厌氧环境下生成乙醇)，搅拌是为了加快酿酒酵母与发酵液接触的几率，在自然情况下，酿酒酵母自然沉淀，堆积在发酵罐底部，仅有堆积层上层可与发酵液接触产生乙醇，搅拌是使发酵液中酿酒酵母均匀分散到发酵液中，使酿酒酵母均可以与发酵液接触，产生乙醇，达到快速发酵的目的。发酵时间3d～7d，即可达到常规发酵的效果。
5.高静压催陈
发酵结束灭菌后采用高静压催陈，压力200MPa～400MPa，时间10min～40min。
本发明的特征优点是：
1.生产时间短
在常规发酵中，接种进酿酒酵母后密封，不进行任何处理静置发酵，一般发酵时间较长，达到15～30天。本发明中采用多种方式来减少生产时间，一是果皮超微粉碎后酶解，使酶解时间仅为1-3小时，就可完成；二加入活化好的酿酒酵母菌，以减少加入发酵罐中活化时间，使减氧快速进入发酵成为可能；三是减氧快速发酵，常规发酵中接入酿酒酵母后发酵罐中还存在少量氧气，以使酿酒酵母有氧发酵增殖，进入稳定期，本专利中利用无菌滤膜减少氧气含量到10％以下，促进乙醇发酵；已达到快速进入发酵的目的；(酿酒酵母发酵过程分为有氧发酵和厌氧发酵，在有氧发酵过程中酿酒酵母将糖转化为二氧化碳和水，在厌氧发酵过程中酿酒酵母转化为乙醇。)四是搅拌发酵，常规发酵为静置发酵，时间较长，本专利中利用低速搅拌使酿酒酵母与发酵液时刻保持充分接触，防止沉淀堆积，加快发酵速率。五高静压催陈，可使果酒在较短时间内达到陈年果酒的风味和口感。经过该系列方法处理的咖啡果酒从原料到产品仅需3.5天，生产时间短。
2.生产成本低
本专利以初加工副产物咖啡果皮为原料，该原料目前尚未有合理利用，以堆积丢弃为主，且每年有数十万吨之巨，本专利中以其为原料，可谓生产原料成本极低；在生产过程中，仅添加酶，以酶解液为基质，添加部分糖调节糖度，所需的成本也是极低的；高静压催陈为物理法进行催陈，不需要特别的添加；从整个酿造生产的过程中来看咖啡果酒生产成本极低。
3.营养物质提高口感风味提高
利用纤维素酶、果胶酶和胰酶将咖啡果皮中纤维素、果胶、蛋白质、脂肪和淀粉降解成小分子的物质，使咖啡果酒中营养物质更加多样。发酵结束后，利用高静压催陈咖啡果酒，大量的小分子物质，促进了咖啡果酒陈化的进行，使咖啡果酒口感更加柔和，风味更加丰富。
本发明提供的咖啡果皮的加工方法及制得的咖啡果皮发酵酒中所用原料及试剂均可由市场购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
1.果皮超微粉碎
将干燥的咖啡果皮，进行超微粉碎，粉碎粒度在110目。
2.低频微波/酶法协同糖化降解
采用10w的低频微波辅助酶法将咖啡果皮降解成小分子的、能直接利用发酵的糖类。使用的酶为纤维素酶、果胶酶和胰酶，纤维素酶酶活20000u/g，添加量为0.05g/g；果胶酶酶活20000u/g，添加量为0.07g/g；胰酶酶活4000u/g，添加量为0.01g/g；在温度为30℃，pH值为5.5条件下作用1.5h。
3.添加辅料灭菌接菌种
以糖化液为原料，添加白砂糖将糖度调整为22Brix，添加亚硫酸氢钠使发酵液中SO2浓度为27mg/kg，调整pH为6.5。调整后在121℃下灭菌20min，冷却到室温接入活化好的酿酒酵母100mL/L，酿酒酵母的活菌数为5.0×107cfu/ml。
4.低氧搅拌快速发酵
采用抽气机抽走发酵罐中的空气，同时通过无菌空气过滤膜通入氮气，降低氧含量到低于10％为止，同时采用低频搅拌，增加酿酒酵母与原料的接触率，加快发酵速率。
5.高静压催陈
发酵结束灭菌后采用高静压催陈，压力400MPa，时间10min。
实施例2
1.果皮超微粉碎
将干燥的咖啡果皮，进行超微粉碎，粉碎粒度在150目。
2.低频微波/酶法协同糖化降解
采用50w的低频微波辅助酶法将咖啡果皮降解成小分子的、能直接利用发酵的糖类。使用的酶为纤维素酶、果胶酶和胰酶，纤维素酶酶活20000u/g，添加量为0.08g/g；果胶酶酶活20000u/g，添加量为0.01g/g；胰酶酶活4000u/g，添加量为0.05g/g；在温度为40℃，pH值为7条件下作用3h。
3.添加辅料灭菌接菌种
以糖化液为原料，添加白砂糖将糖度调整为18Brix，添加亚硫酸氢钠使发酵液中SO2浓度为20mg/kg，调整pH为7.0。调整后在121℃下灭菌20min，冷却到室温接入活化好的酿酒酵母75mL/L，酿酒酵母的活菌数为1.0×108cfu/ml。
4.低氧搅拌快速发酵
采用抽气机抽走发酵罐中的空气，同时通过无菌空气过滤膜通入氮气，降低氧含量到低于10％为止，同时采用低频搅拌，增加酿酒酵母与原料的接触率，加快发酵速率。
5.高静压催陈
发酵结束灭菌后采用高静压催陈，压力270MPa，时间20min。
实施例3
1.果皮超微粉碎
将干燥的咖啡果皮，进行超微粉碎，粉碎粒度在135目。
2.低频微波/酶法协同糖化降解
采用100w的低频微波辅助酶法将咖啡果皮降解成小分子的、能直接利用发酵的糖类。使用的酶为纤维素酶、果胶酶和胰酶，纤维素酶酶活20000u/g，添加量为0.1g/g；果胶酶酶活20000u/g，添加量为0.04g/g；胰酶酶活4000u/g，添加量为0.1g/g；在温度为50℃，pH值为6条件下作用1h。
3.添加辅料灭菌接菌种
以糖化液为原料，添加白砂糖将糖度调整为24Brix，添加亚硫酸氢钠使发酵液中SO2浓度为35mg/kg，调整pH为5.5。调整后在121℃下灭菌20min，冷却到室温接入活化好的酿酒酵母40mL/L，酿酒酵母的活菌数为2.0×108cfu/ml。
4.低氧搅拌快速发酵
采用抽气机抽走发酵罐中的空气，同时通过无菌空气过滤膜通入氮气，降低氧含量到低于10％为止，同时采用低频搅拌，增加酿酒酵母与原料的接触率，加快发酵速率。
5.高静压催陈
发酵结束灭菌后采用高静压催陈，压力220MPa，时间30min。
实施例4
1.果皮超微粉碎
将干燥的咖啡果皮，进行超微粉碎，粉碎粒度在100目。
2.低频微波/酶法协同糖化降解
采用80w的低频微波辅助酶法将咖啡果皮降解成小分子的、能直接利用发酵的糖类。使用的酶为纤维素酶、果胶酶和胰酶，纤维素酶酶活20000u/g，添加量为0.01g/g；果胶酶酶活20000u/g，添加量为0.1g/g；胰酶酶活4000u/g，添加量为0.03g/g；在温度为45℃，pH值为4条件下作用2.5h。
3.添加辅料灭菌接菌种
以糖化液为原料，添加白砂糖将糖度调整为20Brix，添加亚硫酸氢钠使发酵液中SO2浓度为30mg/kg，调整pH为5.0。调整后在121℃下灭菌20min，冷却到室温接入活化好的酿酒酵母10mL/L，酿酒酵母的活菌数为5.0×108cfu/ml。
4.低氧搅拌快速发酵
采用抽气机抽走发酵罐中的空气，同时通过无菌空气过滤膜通入氮气，降低氧含量到低于10％为止，同时采用低频搅拌，增加酿酒酵母与原料的接触率，加快发酵速率。
5.高静压催陈
发酵结束灭菌后采用高静压催陈，压力200MPa，时间40min。
实施例5
本发明实施例1～4提供的咖啡果皮的加工方法通过高静压作为咖啡果酒催陈技术，具有显著的效果，且不对咖啡果酒风味造成影响。
检测内容主要为口感和风味，结果见表1、表2。
表1营养组分变化
注：采用Duncan's multiple range test方法分析，同一列不同字母表示显著性差异，(小写字母表示P<0.05，n＝3；大写字母表示P<0.01，n＝3)
表2风味物质变化(采用半定量模式，以化合物峰面积表示其含量)
注：采用Duncan's multiple range test方法分析，同一列不同字母表示显著性差异，(小写字母表示P<0.05，n＝3；大写字母表示P<0.01，n＝3)
实施例6
本发明实施例1～4提供的咖啡果皮的加工方法与现有技术相比，缩短了生产时间、降低了生产成本。结果见表3。
表3生产时间和生产成本的比较结果
*表示显著差异(P<0.05)，**表示极显著差异(P<0.01).
由表3结果显示，本发明实施例1～4提供的咖啡果皮的加工方法制得果酒与常规发酵酿制果酒相比，极显著缩短了生产时间，极显著降低了生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种咖啡果皮的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：取咖啡果皮粉碎后，与水、酶混合后微波处理，获得微波处理后的产物；
步骤2：取步骤1制得的酶解产物调整糖度、SO2浓度以及pH值后，灭菌后接入菌种发酵；
步骤3：取步骤2获得的发酵产物经高静压催陈。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤1中所述粉碎的目数为100～150目。
3.根据权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于，步骤1中所述微波的频率为10～100w。
4.根据权利要求1至3任一项所述的加工方法，其特征在于，步骤1中所述酶解采用的酶为纤维素酶、果胶酶和胰酶中的一种或两者以上的混合物；所述纤维素酶酶活20000u/g，添加量为0.01～0.1g/g微波处理后的产物；果胶酶酶活20000u/g，添加量为0.01～0.1g/g微波处理后的产物；胰酶酶活4000u/g，添加量为0.01～0.1g/g微波处理后的产物。
5.根据权利要求1至4任一项所述的加工方法，其特征在于，步骤1中所述酶解为在温度为30℃～50℃，pH值为4～7条件下酶解1h～3h。
6.根据权利要求1至5任一项所述的加工方法，其特征在于，步骤2中所述糖度为18Brix～24Brix；
步骤2中所述SO2浓度为20～35mg/L所述酶解产物；
步骤2中所述pH值为5.0～7.0。
7.根据权利要求1至6任一项所述的加工方法，其特征在于，步骤2中所述接菌为接种酿酒酵母10～100mL/L所述酶解产物，所述酿酒酵母的活菌数为5.0×107cfu/ml～5.0×108cfu/ml。
8.根据权利要求1至7任一项所述的加工方法，其特征在于，步骤2中所述发酵的氧含量不高于10％，所述发酵的搅拌频率为50～250rpm。
9.根据权利要求1至8任一项所述的加工方法，其特征在于，步骤3中所述高静压催陈的压力200MPa～400MPa，时间10min～40min。
10.根据权利要求1至9任一项所述的加工方法制得的咖啡果皮发酵酒。
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