CN113519670A - 一种高浓度咖啡液的生产设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度咖啡液的生产设备，包括浸泡罐支架，所述浸泡罐支架的上端安装有浸泡罐，所述浸泡罐的内侧安装有搅拌装置，所述浸泡罐的上方设置有称重输送带，所述称重输送带的上方设置有研磨机。本发明所述的一种高浓度咖啡液的生产设备及方法，简化了工艺流程，降低了工艺成本，减少了繁复工艺过程中物料的损耗，既能获得最高的溶出率从而得到最高的得率，又能兼顾得到高浓度咖啡液而无需浓缩，有效成分溶出率高于90％，高浓度咖啡溶液浓度(TDS浓度)大于16％，咖啡渣含水率小于10％，得率超过25％，远远高于现行10‑15％的得率，充分保留了咖啡中原有的组分、香气，特别是获得了丰富的脂类物质，使咖啡产品口感更加醇厚。

Description

一种高浓度咖啡液的生产设备及方法

技术领域

本发明涉及咖啡生产领域，特别涉及一种高浓度咖啡液的生产设备及方法。

背景技术

高浓度咖啡液的生产设备是咖啡深加工的生产设备，应用于高浓度咖啡溶液的生产场合。

现有的高浓度咖啡液是由低浓度的咖啡液浓缩而成，咖啡浓缩液采用传统的冲泡方法获得含渣的低浓度咖啡液，经过滤或离心固液分离，得到低浓度咖啡溶液，再采用蒸发、真空浓缩或冷冻浓缩等工艺方法，将较低浓度的咖啡溶液逐步浓缩成较高浓度的咖啡液。从低浓度的咖啡溶液浓缩成高浓度咖啡液的工艺过程繁复，工艺消耗及工作量较大，得率低(可溶性固体物质得率约10％-12％)，咖啡中的脂类物质等有效成分大部分未能析出，析出的部分在浓缩过程中也有所流失，以致用咖啡浓缩液冲泡出的咖啡，或用这种咖啡浓缩液生产的速溶咖啡，几乎完全丧失了咖啡所具有的风味和口感。为了迎合市场需求，厂家只能在生产过程中添加调味剂或香料，调配出市场能接受的口味，这样生产出的浓缩咖啡液，由于咖啡有效成分的缺失，丧失了咖啡的原始风味，更由于采用添加、调配等方式生产出的产品品质低劣，受到广泛的诟病，因此行业需要一种便捷的无需浓缩即可生产高浓度咖啡液的生产设备。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高浓度咖啡液的生产设备及方法，可以有效解决背景技术中问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种高浓度咖啡液的生产设备，包括浸泡罐支架，所述浸泡罐支架的上端安装有浸泡罐，所述浸泡罐的内侧安装有搅拌装置，所述浸泡罐的上方设置有称重输送带，所述称重输送带的上方设置有研磨机，所述浸泡罐的上端安装有纯水管，所述纯水管的出口前安装有第一计量泵，所述浸泡罐的下部出口安装有输送管道，所述输送管道的外侧安装有第二计量泵，所述输送管道的一端安装有机座，所述机座的上端安装有挤压腔，所述挤压腔的上端安装有出渣盘，所述出渣盘的上方安装有刮板液压缸，所述刮板液压缸的一侧安装有刮板，所述刮板液压缸的内侧安装有压盖液压缸，所述压盖液压缸的下端安装有压盖，所述机座的外部安装有过滤舱，所述过滤舱的内部安装有高分子滤芯，所述机座的内部安装有活塞液压缸，所述活塞液压缸的上端安装有活塞，所述机座的外侧安装有集液盘，所述集液盘的一侧安装有出液管，所述出液管的一端安装有冷藏储罐，所述冷藏储罐的内部安装有输出管，所述输出管的一端安装有第三计量泵，所述出渣盘的下方设置有皮带输送机。

优选的，所述压盖液压缸的一侧设置有压盖下止点传感器和压盖上止点传感器，压盖上止点传感器位于压盖下止点传感器的上方位置。

优选的，所述挤压腔的一侧设置有活塞顶点传感器、活塞上止点传感器和活塞下止点传感器，活塞顶点传感器、活塞上止点传感器和活塞下止点传感器由上往下依次排列。

优选的，所述冷藏储罐的前方安装有温度传感器。

优选的，所述称重输送带的内部安装有称重传感器。

优选的，所述压盖和挤压腔的内侧均安装有压盖密封，压盖位于挤压腔的上方位置。

优选的，所述过滤舱的下端安装有机座密封，过滤舱位于挤压腔的下方。

优选的，所述活塞与机座和挤压腔的内壁活动连接，活塞由机座定位沿内部轴线上下运动。

一种高浓度咖啡液的生产设备生产高浓度咖啡液的方法，包括以下步骤：

步骤1：将烘焙好的咖啡豆按一定粒度进行研磨得到研磨咖啡粉；

步骤2：将研磨咖啡粉按一定粉水比与冷水在浸泡罐中混合并充分搅拌均匀，置于浸泡罐中充分混合并浸泡50分钟，得到饱含水份且无液体溢出的咖啡粉；

步骤:3：水与咖啡粉的混合物置于浸泡罐中浸泡一定时长，使咖啡粉吸饱水份且没有多余的水渗出；

步骤:4：将饱含水份的咖啡粉通过挤压进行固液分离，分离得到高浓度咖啡液和咖啡渣，固液分离时压强大于5MPa,分离得到咖啡渣可溶物质残留量小于10％，高浓度咖啡液浓度大于22％；

步骤5：将高浓度咖啡液通过高分子滤芯进行过滤，去除大分子物质、重金属及农残，得到高浓度咖啡液的可溶性固形物含量达16％以上；

步骤6：将过滤后的高浓度咖啡液置于0-3℃的温度下储存。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1：本发明基于高浓度咖啡液通过过滤或离心不能固液分离而低浓度咖啡液必须经过浓缩才可成为高浓度咖啡液的工艺痛点，创新提出了采用高压压滤获得高浓度咖啡液的方法，无需浓缩即可生产出高浓度咖啡液，简化了工艺流程，降低了工艺成本，减少了繁复工艺过程中物料的损耗；

2：本发明针对加水少时部分咖啡粉得不到浸泡、加水多时有部分液体浸出，使咖啡液浓度降低的问题展开研究，得出常温下1:1.8为最佳粉水比，既能获得最高的溶出率从而得到最高的得率，又能兼顾得到高浓度咖啡液而无需浓缩；

3：本发明采用大于5MPa的压强，高压挤压含水咖啡粉的方法，不但迫使咖啡粉中的水裹挟可溶性有效成分一同析出，还将不溶于水的脂类物质压出，有效成分溶出率高于90％，高浓度咖啡溶液浓度(TDS浓度)大于16％，咖啡渣含水率小于10％，得率超过25％，远远高于现行10-12％的得率；

4：本方法采用常温下的纯物理挤压手段，咖啡中的绝大部分有效成分和脂类物质充分析出，使高浓度咖啡液中脂类物质含量高于手冲现磨咖啡，完整的保留了原料咖啡的原始风味，充分保留了咖啡中原有的组分、香气，特别是获得了丰富的脂类物质，使咖啡产品口感更加醇厚。

附图说明

图1为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备的整体结构示意图；

图2为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备的浸泡部分的结构图；

图3为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备的挤压部分的结构图；

图4为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备挤压部分压盖下压后的结构图；

图5为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备挤压部分活塞上升后的结构图；

图6为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备挤压部分压盖复位后的结构图；

图7为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备的冷藏存储部分的结构图；

图8为本发明一种高浓度咖啡液的生产设备的中央处理器控制图。

图中：101、研磨机；102、称重输送带；103、浸泡罐；104、搅拌装置；105、浸泡罐支架；106、第一计量泵；107、纯水管；201、输送管道；202、第二计量泵；203、刮板液压缸；204、刮板；205、压盖液压缸；206、压盖；207、压盖密封；208、出渣盘；209、挤压腔；210、过滤舱；211、高分子滤芯；212、机座密封；213、集液盘；214、活塞液压缸；215、活塞；216、机座；217、出液管；401、称重传感器；404、压盖上止点传感器；405、压盖下止点传感器；406、活塞顶点传感器；407、活塞上止点传感器；408、活塞下止点传感器；409、温度传感器；301、冷藏储罐；302、输出管；303、第三计量泵；304、皮带输送机。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

如图1-8所示，本发明涉及其一种高浓度咖啡液的生产设备，包括浸泡罐支架105，浸泡罐支架105的上端安装有浸泡罐103，浸泡罐103的内侧安装有搅拌装置104，浸泡罐103的上方设置有称重输送带102，称重输送带102的上方设置有研磨机101，浸泡罐103的上端安装有纯水管107，纯水管107的出口前安装有第一计量泵106，所述浸泡罐103的下部出口安装有输送管道201，输送管道201的外侧安装有第二计量泵202，输送管道201的一端安装有机座216，机座216的上端安装有挤压腔209，挤压腔209的上端安装有出渣盘208，出渣盘208的上方安装有刮板液压缸203，刮板液压缸203的一侧安装有刮板204，刮板液压缸203的内侧安装有压盖液压缸205，压盖液压缸205的下端安装有压盖206，机座216的外部安装有过滤舱210，过滤舱210的内部安装有高分子滤芯211，机座216的内部安装有活塞液压缸214，活塞液压缸214的上端安装有活塞215，机座216的外侧安装有集液盘213，集液盘213的一侧安装有出液管217，出液管217的一端安装有冷藏储罐301，冷藏储罐301的内部安装有输出管302，输出管302的一端安装有第三计量泵303，出渣盘208的下方设置有皮带输送机304；

在本实施例中，压盖液压缸205的一侧设置有压盖下止点传感器405和压盖上止点传感器404，压盖上止点传感器404位于压盖下止点传感器405的上方位置；

在本实施例中，挤压腔209的一侧设置有活塞顶点传感器406、活塞上止点传感器407和活塞下止点传感器408，活塞顶点传感器406、活塞上止点传感器407和活塞下止点传感器408由上往下依次排列；

此外，冷藏储罐301的前方安装有温度传感器409；

在本实施例中，称重输送带102的内部安装有称重传感器401；

在本实施例中，压盖206和挤压腔209的内侧均安装有压盖密封207，压盖206位于挤压腔209的上方位置；

在本实施例中，过滤舱210的下端安装有机座密封212，过滤舱210位于挤压腔209的下方；

在本实施例中，活塞215与机座216和挤压腔209的内壁活动连接，活塞215由机座216定位沿内部轴线上下运动。

实施例2：

在实施例1的基础上，一种高浓度咖啡液的生产设备生产高浓度咖啡液的方法，包括以下步骤：

步骤1：将烘焙好的咖啡豆按一定粒度进行研磨得到研磨咖啡粉；

步骤2：将研磨咖啡粉按一定粉水比与冷水在浸泡罐中混合并充分搅拌均匀，置于浸泡罐103中充分混合并浸泡50分钟，得到饱含水份且无液体溢出的咖啡粉；

步骤:3：水与咖啡粉的混合物置于浸泡罐103中浸泡一定时长，使咖啡粉吸饱水份且没有多余的水渗出；

步骤:4：将饱含水份的咖啡粉通过挤压进行固液分离，分离得到高浓度咖啡液和咖啡渣，固液分离时压强大于5MPa,分离得到咖啡渣可溶物质残留量小于10％，高浓度咖啡液浓度大于22％；

步骤5：将高浓度咖啡液通过高分子滤芯211进行过滤，去除大分子物质、重金属及农残，得到高浓度咖啡液的可溶性固形物含量达16％以上；

步骤6：将过滤后的高浓度咖啡液置于0-3℃的温度下储存

实施例3：

在实施例2的基础上，一种高浓度咖啡液的生产设备生产高浓度咖啡液的方法，包括以下步骤：

步骤1：将100kg云南小粒中度烘焙的咖啡豆加入研磨机101，在常温将咖啡豆研磨成粉，得到18目粒度的研磨咖啡粉，通过称重输送带102输送，称重传感器401计量输入浸泡罐103，纯水经纯水管107的输送及第一计量泵106的计量，按照粉与水1：1.8的重量比，加入常温纯水180kg,在浸泡罐103中利用搅拌装置104充分混合搅拌并浸泡50分钟，得到饱含水份且没有液体溢出的高含水率咖啡粉280kg。

步骤2：中央处理器PLC按照预先设定的浸泡时间，停止搅拌装置104后，启动第二计量泵202，使浸泡好的咖啡粉经输送管道201，定量输入挤压腔209内；

步骤3：挤压腔209装满定量含水咖啡粉后，中央处理器PLC启动压盖液压缸并通过压盖下止点传感器405定位压盖206移动至下止点，启动活塞液压缸214推动活塞215向上移动，以大于5MPa的压强，对挤压腔209内的咖啡粉进行挤压，迫使咖啡粉中已溶于水的可溶性物质、脂类物质被挤出，形成高浓度咖啡液，并与绝大多数咖啡固体物质分离，可分离出高浓度咖啡溶液173.72kg、106.28kg咖啡渣，中央处理器PLC控制通过活塞上止点传感器407控制活塞215运动到上止点停止，此时，挤压腔209内的高含水咖啡粉已经被挤压成含水率低于10％、有效可溶物含量低于3％的咖啡干粉；

步骤4：中央处理器PLC开启活塞液压缸214，推动活塞215至上止点停止过程中，通过腔内出液槽进入过滤舱210的高浓度咖啡液，经高分子滤芯211过滤后由机座216外的出液槽挤出，去除了液体中的大分子悬浮物质、农药、重金属残留；得到163kg无任何悬浮及沉淀物的较高澄明度的高浓度咖啡液；

步骤5：挤出的高浓度咖啡液经集液盘213汇集后，自高浓度溶液出液管217输入冷藏储罐301储存，冷藏储罐301具有冷冻功能，高浓度咖啡液低温贮存，保质期内不会变质，可用于灌装成成品或用于干燥工艺生产速溶干粉；

步骤6：再次启动活塞液压缸214向上运动至顶点，此时活塞215上平面与出渣盘208平齐，中央处理器PLC启动刮板液压缸203，推动刮板204向前推出废渣后，刮板204返回初始位置，废渣沿出渣盘208斜坡滑落至皮带输送机304送出。

通过以上方法，加工100kg云南小粒中度烘焙的咖啡豆，可得到163kg无任何悬浮及沉淀物的较高澄明度的成品高浓度咖啡液，TDS浓度16.38(可溶性物质含量16.38％)，可溶性有效物质得率为26.70％；分离出咖啡渣117kg，咖啡渣中可溶性咖啡有效物质含量为2.76％，有效物质提取率为90.80％。

实施例4：

在实施例2的基础上，一种高浓度咖啡液的生产设备生产高浓度咖啡液的方法，包括以下步骤：

步骤1：将40％哥伦比亚深度烘焙咖啡豆、20％埃塞俄比亚深度烘焙的咖啡豆、40％云南小粒深度烘焙的咖啡豆拼配而成的拼配深度烘焙咖啡豆100kg，加入研磨机101，在常温将咖啡豆研磨成粉，得到18目粒度的研磨咖啡粉，通过称重输送带102输送，称重传感器401计量输入浸泡罐103，纯水经纯水管107的输送及第一计量泵106的计量，按照粉与水按照1：1.8的重量比，加入常温纯水180kg,在浸泡罐103中利用搅拌装置104充分混合搅拌并浸泡50分钟，得到饱含水份且没有液体溢出的高含水率咖啡粉280kg。

步骤2：中央处理器PLC按照预先设定的浸泡时间，停止搅拌装置104后，启动第二计量泵202，使浸泡好的咖啡粉经输送管道201，定量输入挤压腔209内；

步骤3：挤压腔209装满定量含水咖啡粉后，中央处理器PLC启动压盖液压缸并通过压盖下止点传感器405定位压盖206移动至下止点，启动活塞液压缸214推动活塞215向上移动，以大于5MPa的压强，对挤压腔209内的咖啡粉进行挤压，迫使咖啡粉中已溶于水的可溶性物质、脂类物质被挤压，形成高浓度咖啡液，并与绝大多数咖啡固体物质分离，分离出高浓度咖啡溶液171.66kg，咖啡渣108.34kg咖啡渣，中央处理器PLC控制通过活塞上止点传感器407控制活塞215运动到上止点停止，此时，挤压腔209内的高含水咖啡粉已经被挤压成含水率低于10％、有效可溶物含量低于3％的咖啡干粉；

步骤4：中央处理器PLC开启活塞液压缸214，推动活塞215至上止点停止过程中，通过腔内出液槽进入过滤舱210的高浓度咖啡液，经高分子滤芯211过滤后由机座216外的出液槽挤出，去除了液体中的大分子悬浮物质、农药、重金属残留；

步骤5：挤出的高浓度咖啡液经集液盘213汇集后，自高浓度溶液出液管217输入冷藏储罐301储存，冷藏储罐301具有冷冻功能，高浓度咖啡液低温贮存，保质期内不会变质，可用于灌装成成品或用于干燥工艺生产速溶干粉；

步骤6：再次启动活塞液压缸214向上运动至顶点，此时活塞215上平面与出渣盘208平齐，中央处理器PLC启动刮板液压缸203，推动刮板204向前推出废渣后，刮板204返回初始位置，废渣沿出渣盘208斜坡滑落至皮带输送机304送出，得到161.72kg无任何悬浮及沉淀物的较高澄明度的高浓度咖啡液。

通过以上方法，加工100kg拼配深度烘焙咖啡豆，可得到161.72kg无任何悬浮及沉淀物的较高澄明度的成品高浓度咖啡液，TDS浓度16.22(可溶性物质含量16.22％)，可溶性有效物质得率为26.23％；分离出咖啡渣118.28kg，咖啡渣中可溶性咖啡有效物质含量为2.66％，有效物质提取率为91.13％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：包括浸泡罐支架(105)，所述浸泡罐支架(105)的上端安装有浸泡罐(103)，所述浸泡罐(103)的内侧安装有搅拌装置(104)，所述浸泡罐(103)的上方设置有称重输送带(102)，所述称重输送带(102)的上方设置有研磨机(101)，所述浸泡罐(103)的上端安装有纯水管(107)，所述纯水管(107)的出口前安装有第一计量泵(106)，所述浸泡罐(103)的下部出口安装有输送管道(201)，所述输送管道(201)的外侧安装有第二计量泵(202)，所述输送管道(201)的一端安装有机座(216)，所述机座(216)的上端安装有挤压腔(209)，所述挤压腔(209)的上端安装有出渣盘(208)，所述出渣盘(208)的上方安装有刮板液压缸(203)，所述刮板液压缸(203)的一侧安装有刮板(204)，所述刮板液压缸(203)的内侧安装有压盖液压缸(205)，所述压盖液压缸(205)的下端安装有压盖(206)，所述机座(216)的外部安装有过滤舱(210)，所述过滤舱(210)的内部安装有高分子滤芯(211)，所述机座(216)的内部安装有活塞液压缸(214)，所述活塞液压缸(214)的上端安装有活塞(215)，所述机座(216)的外侧安装有集液盘(213)，所述集液盘(213)的一侧安装有出液管(217)，所述出液管(217)的一端安装有冷藏储罐(301)，所述冷藏储罐(301)的内部安装有输出管(302)，所述输出管(302)的一端安装有第三计量泵(303)，所述出渣盘(208)的下方设置有皮带输送机(304)。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：所述压盖液压缸(205)的一侧设置有压盖下止点传感器(405)和压盖上止点传感器(404)，压盖上止点传感器(404)位于压盖下止点传感器(405)的上方位置。

3.根据权利要求1所述的一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：所述挤压腔(209)的一侧设置有活塞顶点传感器(406)、活塞上止点传感器(407)和活塞下止点传感器(408)，活塞顶点传感器(406)、活塞上止点传感器(407)和活塞下止点传感器(408)由上往下依次排列。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：所述冷藏储罐(301)的前方安装有温度传感器(409)。

5.根据权利要求4所述的一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：所述称重输送带(102)的内部安装有称重传感器(401)。

6.根据权利要求1所述的一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：所述压盖(206)和挤压腔(209)的内侧均安装有压盖密封(207)，压盖(206)位于挤压腔(209)的上方位置。

7.根据权利要求1所述的一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：所述过滤舱(210)的下端安装有机座密封(212)，过滤舱(210)位于挤压腔(209)的下方。

8.根据权利要求1所述的一种高浓度咖啡液的生产设备，其特征在于：所述活塞(215)与机座(216)和挤压腔(209)的内壁活动连接，活塞(215)由机座(216)定位沿内部轴线上下运动。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的高浓度咖啡液的生产设备生产高浓度咖啡液的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将烘焙好的咖啡豆按一定粒度进行研磨得到研磨咖啡粉；

步骤2：将研磨咖啡粉按一定粉水比与冷水在浸泡罐中混合并充分搅拌均匀，置于浸泡罐(103)中充分混合并浸泡50分钟，得到饱含水份且无液体溢出的咖啡粉；

步骤:3：水与咖啡粉的混合物置于浸泡罐(103)中浸泡一定时长，使咖啡粉吸饱水份且没有多余的水渗出；

步骤:4：将饱含水份的咖啡粉通过挤压进行固液分离，分离得到高浓度咖啡液和咖啡渣，固液分离时压强大于5MPa,分离得到咖啡渣可溶物质残留量小于10％，高浓度咖啡液浓度大于22％；

步骤5：将高浓度咖啡液通过高分子滤芯(211)进行过滤，去除大分子物质、重金属及农残，得到高浓度咖啡液的可溶性固形物含量达16％以上；

步骤6：将过滤后的高浓度咖啡液置于0-3℃的温度下储存。

Images