CN106724835B - 一种咖啡的多级压力萃取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种咖啡的多级压力萃取方法，包括以下步骤：通过一具有若干网孔的滤板将萃取杯分隔为一级萃取仓和二级萃取仓；将所述一级萃取仓内部的咖啡粉挤压成咖啡粉饼，并使萃取仓形成封闭空间；向所述一级萃取仓高压注入热水，热水将咖啡粉饼浸润；当所述一级萃取仓内的压力大于所述滤板上的一级萃取阈值时，热水穿过咖啡粉饼形成萃取液，萃取液穿过所述滤板流入所述二级萃取仓；当所述二级萃取仓内的压力大于所述二级萃取仓出液口的背压阀的二级萃取阈值时，所述背压阀在压力作用下打开，萃取液从所述背压阀排出。本发明的优点是，对咖啡粉进行多级加压深度萃取，可以萃取出常压作用下难以萃取的有效成分，提升咖啡的味道和口感。

Description

一种咖啡的多级压力萃取方法
技术领域
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种咖啡的多级压力萃取方法。
背景技术
在意式咖啡的萃取过程中，大多使用热水对研磨后的咖啡粉进行萃取，但是在常压下，仅通过热水萃取出的咖啡溶液通常无法达到意式咖啡的浓度要求。此外咖啡粉中还包含咖啡脂(crema)，咖啡脂通常由植物油、蛋白质以及糖类所构成；咖啡脂会大大提高咖啡的口感和味道，但是咖啡脂通常无法在常压下通过热水进行有效萃取。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种咖啡的多级压力萃取方法，该咖啡的多级压力萃取方法通过多级加压萃取可以萃取出咖啡中难以萃取出的成分。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种咖啡的多级压力萃取方法，其特征在于包括以下步骤：通过一具有若干网孔的滤板将萃取杯分隔为一级萃取仓和二级萃取仓；将所述一级萃取仓内部的咖啡粉挤压成咖啡粉饼，使所述一级萃取仓和所述二级萃取仓形成封闭空间；向所述一级萃取仓高压注入热水，热水将咖啡粉饼浸润；当所述一级萃取仓内的压力大于所述滤板上的一级萃取阈值时，热水穿过咖啡粉饼形成萃取液，萃取液穿过所述滤板流入所述二级萃取仓；当所述二级萃取仓内的压力大于所述二级萃取仓出液口的背压阀的二级萃取阈值时，所述背压阀在压力作用下打开，萃取液从所述背压阀排出。
所述一级萃取仓顶部的开口活动插设有压粉头，所述压粉头的侧壁面和所述一级萃取仓的内壁之间构成密封配合。
所述压粉头连接有竖向驱动组件；所述竖向驱动组件用于驱动所述压粉头挤压所述咖啡粉成咖啡粉饼后锁止；所述压粉头包括一个补偿弹簧，所述压粉头通过所述补偿弹簧连接所述竖向驱动组件。
在一级萃取以及二级萃取过程中，使用所述压粉头向所述一级萃取仓高压注入热水；所述压粉头的底部具有开口向下的槽体，所述槽体底部的开口处安装有多孔的分水板，所述分水板与所述槽体共同围合构成封闭腔体；所述封闭腔体通过管路与外部的热水供给组件相连通。
在一级萃取以及二级萃取过程中，所述压粉头向所述一级萃取仓注入热水的流量为1.0g/s-2.0g/s，热水的水温为95℃-98℃。
所述背压阀包括筒形壳体，所述筒形壳体的一端为进水口并与所述二级萃取仓连接，所述筒形壳体的另一端为出水口；所述进水口设置有锥形阀芯以及复位弹簧，所述复位弹簧用于顶撑所述锥形阀芯与所述进水口构成密封配合。
所述网孔的直径为0.3-0.5mm之间，所述滤板上分布的所述网孔的数目为300-100孔之间。
在二级萃取过程中所述一级萃取仓内的压力大于所述一级萃取过程中所述一级萃取仓内的压力。
所述萃取杯内的压力总和在12bar-15bar之间。
所述热水是通过所述压粉头高压注入所述一级萃取仓中的，所述压粉头经一泄压回气阀与外部的高压热水供给组件相连接；所述泄压回气阀为一筒形壳体，其上各端口分别为进水口、泄压回气口以及出水口，所述进水口连接所述高压热水供给组件，所述出水口与所述压粉头内部相连通，所述泄压回气口与一废水槽相连通；在所述筒形壳体中具有一根据所述高压热水组件是否供水控制各端口启闭的阀芯。
本发明的优点是，（1）通过压粉头对咖啡粉进行挤压成型，使得咖啡粉形成致密的咖啡粉饼，这样可以增加热水流过咖啡粉饼时的阻力以便减缓热水的流速同时增加热水与咖啡粉的接触时间，便于热水对咖啡粉进行充分萃取；（2）对咖啡粉进行多级加压深度萃取，可以萃取出常压作用下难以萃取的有效成分，提升咖啡的味道和口感。
附图说明
图1为本发明的咖啡的多级压力萃取方法中压粉头处于升起状态时的剖视图；
图2为本发明的咖啡的多级压力萃取方法中压粉头挤压并萃取咖啡粉时的剖视图；
图3为本发明的图1中A处的局部放大图；
图4为本发明中的背压阀的出水口的结构示意图；
图5为本发明中的泄压回气阀的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-5，图中标记1-23分别为：萃取杯1、压粉头2、滤板3、一级萃取仓4、二级萃取仓5、背压阀6、竖向驱动组件7、补偿弹簧8、分水板9、封闭腔体10、筒形壳体11、出水口12、锥形阀芯13、复位弹簧14、弹簧支座15、泄压回气阀16、筒形壳体17、进水口18、泄压回气口19、出水口20、阀芯21、恢复弹簧22、密封橡胶塞23。
实施例：如图1和图2所示，本实施例具体涉及一种咖啡的多级压力萃取方法，该方法使用萃取杯1以及与之配合的压粉头2对研磨后的咖啡进行萃取；萃取杯1中设置有开设有若干网孔的滤板3；滤板3将萃取杯1分隔为位于上方的一级萃取仓4和位于下方的二级萃取仓5，一级萃取仓4内的液体可以穿过滤板3上的网孔进入二级萃取仓5中。压粉头2活动插设于一级萃取仓4顶部的开口，压粉头2的侧壁面和一级萃取仓4的内壁之间构成密封配合使之成为能够形成高压的仓体，防止萃取过程中水汽从压粉头2和一级萃取仓4的结合处泄露。压粉头2还连接有竖向驱动组件7以及高压热水供给组件，竖向驱动组件。
本实施例中咖啡的多级压力萃取方法具体包括以下步骤：
1）向一级萃取仓4内装填咖啡粉，并使用压粉头2将一级萃取仓4内部的咖啡粉挤压成咖啡粉饼；如图1和图2所示，在装填咖啡粉的过程中，使用竖向驱动组件7向上提升压粉头2，装填咖啡粉的重量在8g-10g之间，咖啡粉装填完成后使用竖向驱动组件7向下驱动压粉头2；压粉头2可以将一级萃取仓4内的咖啡粉挤压成致密的咖啡粉饼；为了使得压粉头2在挤压过程中可以适应不同体积的咖啡粉，所述压粉头2还包括一个补偿弹簧8，压粉头2通过补偿弹簧8连接竖向驱动组件7。
在压粉头2向下挤压的过程中，首先压粉头2底部的分水板9接触咖啡粉末之后，补偿弹簧8开始收缩；随后继续转动把手13使得补偿弹簧8继续收缩，对咖啡粉末提供足够的压力使之形成咖啡粉饼；补偿弹簧8的设置使得压粉头2可以为不同体积的的咖啡粉提供足够的补偿压力。
通过挤压成型，咖啡粉形成致密的咖啡粉饼，这样可以增加热水流过咖啡粉饼时的阻力以便减缓热水的流速，同时增加热水与咖啡粉的接触时间，便于热水对咖啡粉进行充分萃取。
2）使压粉头2保持锁止状态，从而使压粉头2与萃取杯1之间形成封闭空间，也就是说，一级萃取仓4和二级萃取仓5此时形成封闭空间，在这一封闭空间中可产生高压；向一级萃取仓4内部高压注入热水，使得热水浸润一级萃取仓4内部经过挤压成型的咖啡粉饼；在浸润过程中，压粉头2保持对咖啡粉饼的挤压状态，并向一级萃取仓4内部高压注入热水，使得咖啡粉饼浸润。咖啡粉在浸润后会因膨胀变得更加致密，使得热水流过咖啡粉饼受到的阻力进一步增大，便于热水对咖啡进行萃取。
压粉头2除了用于压缩一级萃取仓4内部的咖啡粉之外，还用于向一级萃取仓4内部的咖啡粉提供高压热水以便萃取咖啡；压粉头2的底部具有开口向下的槽体，槽体底部的开口处安装有多孔的分水板9；在本实施例中，分水板9通过螺栓固定安装至压粉头2；分水板9与槽体共同围合构成封闭腔体10；封闭腔体10通过管路与外部的热水供给组件相连通。咖啡粉末挤压完成后即可利用压粉头2向咖啡粉饼高压加注热水，以便萃取咖啡粉饼。外部提供的高压热水通过管路输送至压粉头2底部的封闭腔体10内部，热水经过多孔的分水板9导流之后均匀的流向咖啡粉饼。
需要说明的是，压粉头2经泄压回气阀16同外部的高压热水供给组件相连通，泄压回气阀16包括筒形壳体17，筒形壳体17的第一端为进水口18，筒形壳体17的第二端为泄压回气口19，筒形壳体17的侧面开设有出水口20；其中，进水口18通过管路连接高压热水供给组件，出水口20与压粉头2上的槽体相连通，泄压回气口19接废水槽。进水口18与泄压回气口19之间具有一同轴通道，同轴通道内设置有一与其内壁相配合的阀芯21。阀芯21上具有驱动其指向进水口18复位的恢复弹簧22，阀芯21朝向泄压回气口19的端面上具有密封橡胶塞23；阀芯21与同轴通道的内壁之间具有供水体从进水口18流向出水口19的间隙。在本步骤中，高压热水流经泄压回气阀16时，阀芯21在来自进水口18的水压作用下向泄压回气口19的方向移动；同时恢复弹簧22处于压缩状态，密封橡胶塞23将泄压回气口完全堵塞，热水从进水口18经由阀芯21与同轴通道的内壁之间的空隙流向出水口20从而进入压粉头2。
3）对咖啡粉饼进行一级萃取；压粉头2持续向一级萃取仓4内部注入热水，封闭的一级萃取仓4中的压力不断增大，当一级萃取仓4内的压力大于滤板3的一级萃取阈值时，热水穿过咖啡粉饼形成萃取液，萃取液穿过所述滤板流入二级萃取仓5。
滤板3的一级萃取阈值由滤板3的网孔的数目和直径决定。本实施例中，滤板3上的网孔的直径为0.3-0.5mm之间；滤板3上分布的所述网孔的数目为300-100孔之间。小直径的网孔不仅起到过滤咖啡粉的作用，还会增加将萃取液流过滤板3时受到的阻力以及一级萃取仓4内部的压力，一级萃取仓4内部压力的增加使得热水可以更加充分的对咖啡粉饼进行萃取。
在一级萃取过程中，二级萃取仓5内的萃取液不断积累，导致二级萃取仓5内部的压力不断上升；位于二级萃取仓5底部的出液口连接有背压阀6；当二级萃取仓5内部的压力大于二级萃取阈值时，背压阀6才会打开；在一级萃取过程中二级萃取仓5内部的压力不断上升，当二级萃取仓5内部的压力大于二级萃取阈值时，背压阀6开启，萃取过程进入二级萃取阶段。
4）对咖啡粉饼进行二级萃取；如图1至图4所示，在二级萃取过程中，二级萃取仓5内部的压力大于二级萃取阈值，背压阀6在压力的作用下开启；二级萃取仓5内汇集的萃取液通过背压阀6从二级萃取仓5内部排出。此时压粉头2持续向一级萃取仓4内部注入热水；由于水流需要维持二级萃取仓5内部的压力大于二级萃取阈值，二级萃取过程中一级萃取仓4内的压力大于一级萃取过程中一级萃取仓4内的压力。更大的压力使得流过咖啡粉饼的热水可以对咖啡粉实现深度萃取；在深度萃取过程中，咖啡粉饼中的油脂（crema）以及其他在低压条件下溶解度较低的有效物质可以在巨大的水压作用下溶解在热水中进入二级萃取仓5。
如图1至图4所示，背压阀6用于在二级萃取仓5内的压力大于预定值时打开；背压阀6包括筒形壳体11，筒形壳体11的一端为进水口，进水口与二级萃取仓连接5，筒形壳体11的另一端为出水口12；进水口设置有锥形阀芯13以及复位弹簧14，复位弹簧14用于顶撑锥形阀芯13与进水口构成密封配合。锥形阀芯13的尖端朝向进水口，复位弹簧14的一端顶撑锥形阀芯13，复位弹簧14的另一端支承在设置于出水口12的弹簧支座15；弹簧支座15为连接在出水口12的镂空板；如图4所示，在本实施例中，弹簧支座15为十字形镂空板；筒形壳体11中的液体从弹簧支座15的镂空处排出筒形壳体11的外侧。
如图1和图3所示，二级萃取仓5内的压力小于预设值时，锥形阀芯13在复位弹簧14的顶撑下插入背压阀6的进水口并将进水口阻塞，此时背压阀6处于关闭状态，二级萃取仓5内的液体无法从背压阀6流出；当二级萃取仓5内部大于预设值时，在二级萃取仓5内的液体或气体的推动下，锥形阀芯13向出水口12方向运动，复位弹簧逐渐压缩，背压阀6进入打开状态；处于打开状态时二级萃取仓5内的液体或气体经由背压阀6的筒形壳体11从背压阀6的出水口流出；开启背压阀6的压力由复位弹簧14决定，通过换装具有不同弹性模量的复位弹簧14，可以调整开启背压阀6的压力。
在上述一级萃取和二级萃取过程中，萃取杯1内的压力总和在12bar-15bar之间，高压热水的温度在95℃-98°之间，萃取时间为15s-25s，整个萃取过程中热水供给组件供应水量为30ml-45ml,从背压阀中流出的咖啡溶液的体积可达25ml-35ml；在本实施例中，通过调节供水组件的供水流量从而调节咖啡粉饼承受的水压，在本实施例中，供水组件的供水流量稳定在1.0g/s-2.0g/s。
（5）待完成萃取后，高压热水供给组件中的水泵停止泵水，由于水泵具有单向结构性，因此一级萃取仓4和二级萃取仓5中的压力不会通过高压热水组件得到释放；当高压热水供给组件停止泵水后，水压作用消失，恢复弹簧22将阀芯21向进水的方向推动，此时泄压回气阀16工作在复位状态；处于复位状态时，一级萃取仓4和二级萃取仓5中所具有的超过10bar压力的残余水汽通过分水板9、出水口20、阀芯21与同轴通道的内壁之间的空隙以及泄压回气口19排到废水槽内，从而达到泄压的目的，其中，分水板9能够阻挡咖啡粉向出水口20方向的流动。
本实施例的有益技术效果为：（1）通过压粉头2对咖啡粉进行挤压成型，使得咖啡粉形成致密的咖啡粉饼，这样可以增加热水流过咖啡粉饼时的阻力以便减缓热水的流速同时增加热水与咖啡粉的接触时间，便于热水对咖啡粉进行充分萃取；（2）对咖啡粉进行多级加压深度萃取，可以萃取出常压作用下难以萃取的有效成分，提升咖啡的味道和口感。

Claims (5)

1.一种咖啡的多级压力萃取方法，其特征在于包括以下步骤：通过一具有若干网孔的滤板将萃取杯分隔为一级萃取仓和二级萃取仓；将所述一级萃取仓内部的咖啡粉挤压成咖啡粉饼，使所述一级萃取仓和所述二级萃取仓形成封闭空间；向所述一级萃取仓高压注入热水，热水将咖啡粉饼浸润；当所述一级萃取仓内的压力大于所述滤板上的一级萃取阈值时，热水穿过咖啡粉饼形成萃取液，萃取液穿过所述滤板流入所述二级萃取仓；当所述二级萃取仓内的压力大于所述二级萃取仓出液口的背压阀的二级萃取阈值时，所述背压阀在压力作用下打开，萃取液从所述背压阀排出；所述一级萃取仓顶部的开口活动插设有压粉头，所述压粉头的侧壁面和所述一级萃取仓的内壁之间构成密封配合；所述压粉头连接有竖向驱动组件；所述竖向驱动组件用于驱动所述压粉头挤压所述咖啡粉成咖啡粉饼后锁止；所述压粉头包括一个补偿弹簧，所述压粉头通过所述补偿弹簧连接所述竖向驱动组件；其中，在一级萃取以及二级萃取过程中，使用所述压粉头向所述一级萃取仓高压注入热水；所述压粉头的底部具有开口向下的槽体，所述槽体底部的开口处安装有多孔的分水板，所述分水板与所述槽体共同围合构成封闭腔体；所述封闭腔体通过管路与外部的热水供给组件相连通；在二级萃取过程中所述一级萃取仓内的压力大于所述一级萃取过程中所述一级萃取仓内的压力；所述萃取杯内的压力总和在12bar-15bar之间。
2.根据权利要求1所述的一种咖啡的多级压力萃取方法，其特征在于：在一级萃取以及二级萃取过程中，所述压粉头向所述一级萃取仓注入热水的流量为1.0g/s-2.0g/s，热水的水温为95℃-98℃。
3.根据权利要求1所述的一种咖啡的多级压力萃取方法，其特征在于：所述背压阀包括筒形壳体，所述筒形壳体的一端为进水口并与所述二级萃取仓连接，所述筒形壳体的另一端为出水口；所述进水口设置有锥形阀芯以及复位弹簧，所述复位弹簧用于顶撑所述锥形阀芯与所述进水口构成密封配合。
4.根据权利要求1所述的一种咖啡的多级压力萃取方法，其特征在于：所述网孔的直径为0.3-0.5mm之间，所述滤板上分布的所述网孔的数目为300-100孔之间。
5.根据权利要求1所述的一种咖啡的多级压力萃取方法，其特征在于：所述热水是通过所述压粉头高压注入所述一级萃取仓中的，所述压粉头经一泄压回气阀与外部的高压热水供给组件相连接；所述泄压回气阀为一筒形壳体，其上各端口分别为进水口、泄压回气口以及出水口，所述进水口连接所述高压热水供给组件，所述出水口与所述压粉头内部相连通，所述泄压回气口与一废水槽相连通；在所述筒形壳体中具有一根据所述高压热水组件是否供水控制各端口启闭的阀芯。
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