CN114651889B - 一种剪切处理咖啡的方法、冻干咖啡及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剪切处理咖啡的方法、冻干咖啡及其加工方法，利用剪切设备对咖啡浓缩液进行剪切处理，可有效降低咖啡浓缩液中固形物的粒径，剪切处理咖啡浓缩液后，冻干，得到冻干咖啡，所述冻干咖啡复溶速度快，咖啡溶解液中的多糖含量可有效提升。

Description

一种剪切处理咖啡的方法、冻干咖啡及其加工方法

技术领域

本发明涉及食品生产加工技术领域，特别是涉及一种剪切处理咖啡的方法、冻干咖啡及其加工方法。

背景技术

咖啡是用经过烘焙磨粉的咖啡豆制作出来的饮料，它与可可、茶作为流行于世界的三大饮料，在世界各地有着众多受众。在11世纪初期，在阿拉伯的古文献上便可以看到关于咖啡的记载，最初阿拉伯地区是将咖啡生豆晒干了再煎煮后作为胃药食用，后因其提神功效，逐渐成为人们加班工作时饮用的兴奋性饮料。

咖啡也有着诸多对人体有益的功效，它不仅可以提神醒脑，还有着预防胆结石的功效。研究人员发现，每天坚持喝咖啡的人得胆结石的几率要比不喝咖啡的人低40％左右。原因是因为咖啡中含有的咖啡因可以刺激胆囊的收缩、降低胆固醇。虽然茶、可乐等饮料也含有咖啡因，但是由于其中的咖啡因含量远远第一低于咖啡，因此就无法达到预防胆结石的效果。

目前，科技的发展导致我们身边的辐射也越来越多，手机、电脑等产品对我们身体的危害是无形的。印度研究人员发现，注射了咖啡因的实验老鼠在接受一般足以致死的高剂量放射线后，有70％的老鼠在25天后仍然能够存活、而未接受注射的老鼠则全部死亡，研究人员表示这种发现也有可能适用于人类。另外，咖啡中所含有的多酚类物质，不仅具有一定的抗氧化作用，还有着保护心血管的功能，美国研究人员证明：咖啡中含有的黄酮类化合物，具有保护心血管的功能，且具有很强的抗氧化能力。

咖啡对于人体的好处已经得到了证实，冻干是常用的咖啡处理工艺，而现有技术中，冻干后的水分含量高，复溶粒径大，会影响咖啡的贮存和口感。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的冻干后水分含量高、复溶粒径大的问题，而提供一种剪切处理咖啡的方法。

本发明的另一个目的是提供基于剪切处理咖啡方法的冻干咖啡加工方法。

本发明的另一个目的是提供利用所述冻干咖啡加工方法制备得到的冻干咖啡。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种剪切处理咖啡的方法，利用剪切设备对咖啡浓缩液进行剪切处理。

在上述技术方案中，所述咖啡浓缩液中的固形物含量为5％～15％。

在上述技术方案中，所述剪切设备为高速剪切机。

在上述技术方案中，所述剪切处理的转速为2000r/min～20000r/min，优选为10000～15000r/min，更优选为12000r/min～14500r/min，所述剪切处理的时间为2min～20min，优选为10min～20min，更优选为12min～14min。当咖啡浓缩液中的固形物含量增加时，为了得到较好的剪切效果，剪切处理的转速应相应提高。

在上述技术方案中，所述剪切处理在真空环境中进行，真空度为-0.08MPa～-0.1MPa，以防止剪切过程中的产生过多的泡沫。

在上述技术方案中，所述剪切处理在低温环境中进行，温度为2℃～6℃，以防止剪切过程中的产生的热影响咖啡的感官品质。

本发明的另一方面，一种冻干咖啡的加工方法，包括以下步骤：

步骤1，利用所述方法剪切处理咖啡浓缩液；

步骤2，对剪切处理后咖啡浓缩液进行冻干，得到冻干咖啡。

在上述技术方案中，步骤2中，先在0℃～-6℃条件下预冻12min～24h，然后在冻干机中进行冻干，冻干温度为-40～-50℃，冻干时间为24min～48h。

本发明的另一方面，利用所述加工方法得到的冻干咖啡，所述冻干咖啡复溶后，平均粒径为400nm～600nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.咖啡浓缩液经高速剪切处理后会有更小的粒径，这不仅有利于其冻干后的复溶，实验中还发现其能够有效冻干，可有效降低含水量。

2.咖啡浓缩液经剪切处理后，再冻干得到的冻干咖啡，与未处理的进行对比，剪后的咖啡的香气会更加浓郁一些，说明剪切处理也能够提升咖啡的感官特性。

3.将剪切处理后的咖啡浓缩液，冻干得到冻干咖啡，该冻干咖啡溶解速度快，可在10s左右完全溶解，复溶得到的咖啡溶解液中，多糖含量有明显提升，且模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验时，测定咖啡溶解液中的总糖含量也有明显提升。

附图说明

图1是各实施例及对比例的SEM扫描电镜图。

图2是各实施例的咖啡溶解液中的多糖含量。

图3是各实施例模拟消化实验中的多糖含量。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

1.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液(在此浓度是指固形物含量)置于锥形瓶中，标记为剪切组1，用高速剪切机以12000r/min转速处理6min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在2694nm左右。

1.2

一种冻干咖啡的加工方法，取1.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中以-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.4％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为2500nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为4.80％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为7.8％。

实施例2

2.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组2，用高速剪切机以12000r/min转速处理8min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在2070nm左右。

2.2

一种冻干咖啡的加工方法，取2.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.4％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为1900nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为4.70％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为7.6％。

实施例3

3.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组3，用高速剪切机以12000r/min转速处理10min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在1460nm左右。

3.2

一种冻干咖啡的加工方法，取3.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.2％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为1300nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为4.9％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为8.4％。

实施例4

4.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组4，用高速剪切机以12000r/min转速处理12min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在1200nm左右。

4.2

一种冻干咖啡的加工方法，取4.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.2％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为1030nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为5.2％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为8.9％。

实施例5

5.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组5，用高速剪切机以12000r/min转速处理14min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在1080nm左右。

5.2

一种冻干咖啡的加工方法，取5.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.1％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为1140nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为5.6％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为8.6％。

实施例6

6.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组6，用高速剪切机以14500r/min转速处理6min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在1050nm左右。

6.2

一种冻干咖啡的加工方法，取6.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.3％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为1010nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为8.2％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为7.6％。

实施例7

7.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组7，用高速剪切机以14500r/min转速处理8min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在880nm左右。

7.2

一种冻干咖啡的加工方法，取7.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.3％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为1100nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为7.2％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为8.9％。

实施例8

8.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组8，用高速剪切机以14500r/min转速处理10min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在832nm左右。

8.2

一种冻干咖啡的加工方法，取8.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.1％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为1040nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为7.5％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为9.5％。

实施例9

9.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组9，用高速剪切机以14500r/min转速处理12min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在700nm左右。

9.2

一种冻干咖啡的加工方法，取9.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.0％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为600nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为10.4％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为10.4％。

实施例10

10.1

一种剪切处理咖啡的方法，取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组10，用高速剪切机以14500r/min转速处理14min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在653nm左右。

10.2

一种冻干咖啡的加工方法，取10.1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.0％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为566nm左右，利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为10.7％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为11.9％。

对比例

对比例1.1

一种剪切处理咖啡的方法，与实施例1的区别在于：不经剪切处理测定其特性，从而与实施例组进行对比。

取浓度为10％的50mL咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为未剪切组，未剪切组的粒径在3180nm左右。

对比例1.2

一种冻干咖啡的加工方法，取所述咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。

测定冻干粉其水分含量，水分含量为5.6％。

取2g冻干粉复溶于200mL水中，得到咖啡溶解液，进行SEM扫描电镜，测定粒径为2800nm左右。利用苯酚硫酸法测定咖啡溶解液中的多糖含量为4.6％。

模拟肠胃环境进行咖啡溶解液的模拟消化实验，将胃蛋白酶和胰蛋白酶溶于水中，并调节胃液肠液的pH值为2.5，向其中加入咖啡溶解液，在37℃水浴30min，在消化后以苯酚硫酸法测定其中的总糖含量为5.0％。

表1

由表1分析得，与对比例相比，实施例的冻干咖啡，在模拟肠胃环境中在短时间内总糖释放量更多，说明更容易被消化。实施例冻干后的水分含量更低，更加容易贮存，复溶粒径与对比例相比更小。以上数据表明剪切后的咖啡的一些特性得到了一定的提升，且在14500r/min处理12min时效果最好，处理14min时，香气成分挥发，影响咖啡口感。同时，若剪切过度时，随着剪切速度的再进一步增加，剪切后的咖啡粒径更小，破坏电位，可能出现再进一步聚集的情况。同时对照电镜图可知，剪切处理14min时，相比较于12min时，出现了严重的碎片化。

从图1倍数放大5k可以看出14500r/min处理的咖啡样品随着时间的增加颗粒趋于平滑，破碎，12000r/min处理的样品变化不大，放大20k后，14500r/min处理12min的样品与未剪切组样品进行对比，在形态上有很大的差异，剪切处理的颗粒更趋于平滑破碎，而未处理组的仍连结在一起，这与前面的实验数据咖啡的粒径对应。

如图2所示，在剪切处理后多糖含量会有所升高，在转速12000r/min和14500r/min处理多糖时，在6-14min时，咖啡多糖含量都有一个先下降再升高的趋势，随着转速的增加，液体的电位发生变化，当电位变的很小时，很快聚集，导致可溶出的多糖出来降低，故可能存在临界值，当转速再进一步升高时，多糖溶出量增加。在转速14500r/min的剪切速度下，剪切时间12min时，咖啡多糖含量能达到10％。

如图3所示，在转速12000r/min条件下，消化总糖含量有一个先下降再升高然后再下降的趋势，在转速14500r/min条件下，消化总糖含量逐步提高，在处理14min时，消化总糖含量达到11.9％。

实施例11

将2g冻干咖啡，溶解于200ml水中，对比本实施例9得到的冻干咖啡和市售咖啡，溶解时间如下表所示：

咖啡品牌	溶解时间/s
		鹰集咖啡	12
三顿半	17
		一颗小宇宙	15
雀巢速溶咖啡	60
		时萃	30
实施例9得到的冻干咖啡	10

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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 (7)

1.一种剪切处理咖啡的方法，其特征在于，利用剪切设备对咖啡浓缩液进行剪切处理；所述剪切处理在低温环境中进行，温度为2℃~6℃；所述剪切处理的转速为14500r/min，所述咖啡浓缩液中的固形物含量为10%，所述剪切处理的时间为12 min ~14min。

2.如权利要求1所述的剪切处理咖啡的方法，其特征在于，所述剪切设备为高速剪切机。

3.如权利要求1所述的剪切处理咖啡的方法，其特征在于，所述剪切处理在真空环境中进行，真空度为-0.08MPa~-0.1MPa。

4.利用如权利要求1-3中任一项所述方法制备得到的咖啡浓缩液，其特征在于，所述咖啡浓缩液中，固形物的粒径为600 nm -700nm。

5.一种冻干咖啡的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用如权利要求1-4中任一项所述方法剪切处理咖啡浓缩液；

步骤2，对剪切处理后咖啡浓缩液进行冻干，得到冻干咖啡。

6.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述步骤2中冻干时，先在0℃~-6℃条件下预冻12 h ~24h，然后在冻干机中进行冻干，冻干温度为-40℃~-50℃，冻干时间为24 h ~48 h。

7.利用如权利要求5或6所述的加工方法得到的冻干咖啡，其特征在于，所述冻干咖啡复溶后，平均粒径为400 nm ~600 nm。