CN115968956A - 一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，主要解决咖啡因含量提高的技术难题。工艺技术步骤为烘焙混合获得预处理料、萃取浓缩、包埋剂置换提取、干燥、获得咖啡粉产品。本发明用于生产制备咖啡粉，操作工艺简单、安全性好，绿色环保，产率稳定，且效率高，咖啡豆原料损失率低，提取率不低于65%，大大提升了咖啡豆原料利用率，节约了生产成本，提升了经济效益。

Description

一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺

技术领域

本发明公开一种咖啡加工方法，具体地是一种能提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，人文交流的发展，及中西文化的融合，咖啡的爱好者也越来越多，如今已成为大众普通消费的饮品，目前、我国咖啡产量有增加的趋势。咖啡加工产品主要是炒磨咖啡和速溶咖啡，炒磨咖啡能较好的反应出咖啡的原味，口感较好，但是需要在特制的壶具上煮或冲滤，饮用不太方便，而速溶咖啡由于其只需热水或开水冲泡即可饮用的特点，在中国整个咖啡消费结构上占大部分。

目前，咖啡加工方法申请了国家专利的技术方案很多。如申请号为201610989873.9的“低糖、低咖啡因的即饮咖啡饮料及制作方法”，追求的是低糖、低咖啡因含量，避免口感太苦和糖份太高。申请号为201811090674.x的“一种意式浓咖啡的制备工艺”，以磨粉方式制备咖啡料。申请号为202010631195.5的“一种速溶咖啡粉及其制备工艺”是采用组合制备的方式来获得咖啡粉。公开号为US2012/0027900A1的“COFFEE PROCESS”亦公开了一种咖啡处理方法。

现有工艺加工制备咖啡方法多偏重于口感的改变，咖啡因的低量化，成品的形象改造，饮用方法改进等等，并没有能够满足市场消费者的多元化需求。

据云南化工2018年7月第45卷第7期《云南小粒咖啡中咖啡因含量比较分析》一文介绍，其咖啡因含量在0.983%至1.123%，采用常规技术焙炒后咖啡因含量会提高到1.150%至1.211%。

本发明人亦做了如下实验，采用现有技术1（高温常压萃取）：取云南咖啡生豆在烘焙温度为170℃至230℃环境下进行20至35分钟烘焙；烘焙好的熟豆加入6至10倍量的水，放入高温萃取罐加热至90℃进行60至90分钟萃取；对萃取液进行多效负压浓缩，得到浓度为35%至52%的萃取浓缩液；将萃取后的萃取液送入喷雾干燥塔经170-210℃温度进行喷雾干燥。获得的产品咖啡因含量为0.5%至0.9%。采用现有技术2（高温高压萃取）：取云南咖啡生豆在烘焙温度为170℃至230℃环境下进行20至35分钟烘焙；烘焙好的熟豆加入6至10倍量的水，放入高温萃取罐加热至90℃再稳温加压至0.8-1.2兆帕进行60至90分钟萃取；对萃取液进行多效负压浓缩，得到浓度为35%至52%的萃取浓缩液；将萃取后的萃取液送入喷雾干燥塔经170-210℃温度进行喷雾干燥。获得的产品咖啡因含量为0.7%至0.9%。很难让咖啡因含量得到更好的提高。

为此、本申请案提出了一种烘焙、包埋置换、萃取浓缩、干燥制备咖啡因含量高的咖啡粉生产新工艺，从而获得了一种新型的咖啡粉原料。

发明内容

本发明的发明目的在于应用新的工艺方法制备出一种咖啡因含量较高的咖啡粉产品。

实现本发明的技术方案是这样的：一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，工艺过程含有烘焙、萃取浓缩、干燥，为现有技术的融合使用，其工艺过程创新步骤特征是步骤一、烘焙混合：将咖啡豆置于烘焙箱中独立进行烘焙；将作为置换剂的物料放入烘焙箱中独立进行烘焙；将烘焙好的咖啡豆和置换剂进行混合，按体积份数1至2份咖啡豆混合1份置换剂，均匀混合后得到预处理料；步骤二、萃取浓缩：将步骤一制得的预处理料放入高压萃取罐中，加入投料量的50%至60%的食用级纯净水，加热10至25分钟，再稳温加压萃取25至60分钟，萃取完成后过滤去除残渣得到萃取液，对萃取液进行多效负压浓缩，负压溶液沸腾温度为55℃至75℃，最后得到浓度为35%至52%的萃取浓缩液；步骤三、置换提取：在步骤二制得的萃取浓缩液中加入包埋剂，包埋剂添加量为浓缩液重量百分比的10%至30%，按照多次缓慢添加的原则，确保搅拌混合均匀，使得浓缩液物质吸附于包埋剂上，降低后续高温蒸发导致的物质流失，得到充分融合溶解的预喷浆料液；步骤四、干燥：把步骤三制得的预喷浆料液干燥脱水，即得高含量咖啡因咖啡粉成品，干燥脱水方式为喷雾干燥或冷冻干燥，喷雾干燥温度为180℃至240℃，冷冻干燥升华温度为0℃至35℃。

步骤一中咖啡豆的烘焙温度为170℃至230℃，时间为20至35分钟，置换剂的烘焙温度为170℃至250℃，时间为35至60分钟。

步骤二中的加热温度为160℃至200℃，加压压力为1.5至2.5MPa，在加压时，至少有15至20分钟的加压时间与加热时间重合，即加压开始时间最迟在加热结束时间的倒数20分钟开始。

步骤三中的包埋剂为粘稠状液体，加热温度为62℃至80℃。

其中、所述的置换剂为能食用的植物种子或果实中的任一种，或多种的混合物，如小麦、大麦、燕麦、黑麦、玉米、高粱、粟、黍、黄米、荞麦、大豆、芸豆、红薯、白薯、马铃薯、山药、芋、木薯、黄豆、蚕豆、绿豆、豌豆、澳洲坚果、松子仁、葵花子仁等。所述的包埋剂为溶于水的粮食工业加工品，如酶解淀粉。

所述的步骤一中的咖啡豆、置换剂在混合时可选择整粒混合，或分别破半后再混合，且咖啡豆、置换剂破碎后的颗粒体积不低于5mm³。

本发明的有益效果：一是加工制备得的咖啡粉咖啡因的含量高，可以达到1%至1.5%，保持了咖啡的自然风味及浓郁的香气，有效成分散失小，产品质量稳定，在长时间保存下无酸味无涩味；二是制备得的咖啡粉在冲泡时具有表面上丰富的小泡沫油沫，口感顺滑，香气浓郁，醇厚度好，消费者喜好；三是工艺简单、安全性好，绿色环保，产率稳定，且效率高，咖啡豆原料损失率低，提取率不低于65%，大大提升了咖啡豆原料利用率，节约了生产成本，有效提高经济效益。

加入的置换剂（使用能食用的植物种子或果实）在烘焙温度170℃至250℃，时间为35至60分钟的环境下将膨胀产生孔隙，咖啡豆在萃取浓缩过程中萃取出的芳香烃物质置换进入植物种子或果实的孔隙后能减少90℃增压状态下对芳香烃物质的破坏。

粘稠状液体包埋剂吸附包裹咖啡因及芳香烃物质，有效防止了喷雾干燥过程中咖啡因及芳香烃物质的升华散发，提高了咖啡因的得率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

实施例1、一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺

工艺过程含有烘焙、萃取浓缩、干燥，为现有技术的融合使用，其工艺过程创新步骤特征是步骤一、烘焙混合：将一份咖啡豆置于烘焙箱中独立进行烘焙；将作为置换剂的物料小麦和玉米一份放入烘焙箱中独立进行烘焙；将烘焙好的咖啡豆和置换剂进行均匀混合，得到预处理料；步骤二、萃取浓缩：将步骤一制得的预处理料放入高压萃取罐中，加入投料量的50%的食用级纯净水，加热10分钟，再稳温加压萃取25分钟，萃取完成后过滤去除残渣得到萃取液，对萃取液进行多效负压浓缩，负压溶液沸腾温度为55℃，最后得到浓度为35%至52%的萃取浓缩液；步骤三、置换提取：在步骤二制得的萃取浓缩液中加入包埋剂、即酶解淀粉，包埋剂添加量为浓缩液重量百分比的10%，按照多次缓慢添加的原则，确保搅拌混合均匀，使得浓缩液物质吸附于包埋剂上，降低后续高温蒸发导致的物质流失，得到充分融合溶解的预喷浆料液；步骤四、干燥：把步骤三制得的预喷浆料液干燥脱水，即得高含量咖啡因咖啡粉成品，干燥脱水方式为喷雾干燥或冷冻干燥，喷雾干燥温度为180℃，冷冻干燥升华温度为0℃至35℃。

步骤一中咖啡豆的烘焙温度为170℃，时间为20分钟，置换剂的烘焙温度为170℃，时间为35分钟。

步骤二中的加热温度为160℃，加压压力为1.5MPa，在加压时，至少有15分钟的加压时间与加热时间重合，即加压开始时间最迟在加热结束时间的倒数20分钟开始。

步骤三中的包埋剂为粘稠状液体，加热温度为62℃。

所述的步骤一中的咖啡豆、置换剂在混合时可选择整粒混合，或分别破半后再混合，且咖啡豆、置换剂破碎后的颗粒体积不低于5mm³。

通过上述步骤生产获得的咖啡粉，咖啡因含量可达到1%。

实施例2、一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺

一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，工艺过程含有烘焙、萃取浓缩、干燥，为现有技术的融合使用，其工艺过程创新步骤特征是步骤一、烘焙混合：将咖啡豆置于烘焙箱中独立进行烘焙；将作为置换剂的燕麦、高粱、澳洲坚果、山药物料放入烘焙箱中独立进行烘焙；将烘焙好的咖啡豆和置换剂进行混合，按体积份数2份咖啡豆混合1份置换剂，均匀混合后得到预处理料；步骤二、萃取浓缩：将步骤一制得的预处理料放入高压萃取罐中，加入投料量的60%的食用级纯净水，加热25分钟，再稳温加压萃取60分钟，萃取完成后过滤去除残渣得到萃取液，对萃取液进行多效负压浓缩，负压溶液沸腾温度为75℃，最后得到浓度为35%至52%的萃取浓缩液；步骤三、置换提取：在步骤二制得的萃取浓缩液中加入包埋剂，包埋剂为a-淀粉酶和淀粉的混合物，包埋剂添加量为浓缩液重量百分比的30%，按照多次缓慢添加的原则，确保搅拌混合均匀，使得浓缩液物质吸附于包埋剂上，降低后续高温蒸发导致的物质流失，得到充分融合溶解的预喷浆料液；步骤四、干燥：把步骤三制得的预喷浆料液干燥脱水，即得高含量咖啡因咖啡粉成品，干燥脱水方式为喷雾干燥或冷冻干燥，喷雾干燥温度为240℃，冷冻干燥升华温度为0℃至35℃。

步骤一中咖啡豆的烘焙温度为230℃，时间为35分钟，置换剂的烘焙温度为250℃，时间为60分钟。

步骤二中的加热温度为200℃，加压压力为2.5MPa，在加压时，至少有20分钟的加压时间与加热时间重合，即加压开始时间最迟在加热结束时间的倒数20分钟开始。

步骤三中的包埋剂为粘稠状液体，加热温度为80℃。

所述的步骤一中的咖啡豆、置换剂在混合时可选择整粒混合，或分别破半后再混合，且咖啡豆、置换剂破碎后的颗粒体积不低于5mm³。

通过上述步骤生产获得的咖啡粉，咖啡因含量可达到1.5%。

在上述实施例中，所述的置换剂为能食用的植物种子或果实中的任一种，或多种的混合物，如小麦、大麦、燕麦、黑麦、玉米、高粱、粟、黍、黄米、荞麦、大豆、芸豆、红薯、白薯、马铃薯、山药、芋、木薯、黄豆、蚕豆、绿豆、豌豆、澳洲坚果、松子仁、葵花子仁等。所述的包埋剂为溶于水的粮食工业加工品，如酶解淀粉。

制备得的咖啡粉在冲泡时具有表面上丰富的小泡沫油沫，口感顺滑，香气浓郁，醇厚度好，很受消费者喜好；工艺简单、安全性好，绿色环保，产率稳定，且效率高，咖啡豆原料损失率低，提取率不低于65%，大大提升了咖啡豆原料利用率，节约了生产成本，有效提高经济效益。

采用本发明咖啡提取工艺制备得的浓缩咖啡粉成品有效成分含量高，其有效成分分析结果与前述现有技术参数对比详见表1。

表1

有效成分含量（g/%）	实施例	现有技术1	现有技术2
				咖啡因，%	1～1.5	0.5～0.9	0.7～0.9
灰份，%  ≤	8	13	18
				水分，%  ≤	3.9	5	7
蛋白质， ≥	18.9g/100g	12g/100g	6g/100g
				溶解度（以干基计）,%	97	93	90
能量	1521kJ/100g	1300kJ/100g	1200kJ/100g
				矿物质	1062mg/100g	900mg/100g	880mg/100g

证明了本发明技术方案是可行有效的。

Claims (7)

1.一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，工艺过程含有烘焙、萃取浓缩、干燥，其工艺过程步骤特征是：

步骤一、烘焙混合：将咖啡豆置于烘焙箱中独立进行烘焙；将作为置换剂的物料放入烘焙箱中独立进行烘焙；将烘焙好的咖啡豆和置换剂进行混合，按体积份数1至2份咖啡豆混合1份置换剂，均匀混合后得到预处理料；

步骤二、萃取浓缩：将步骤一制得的预处理料放入高压萃取罐中，加入投料量的50%至60%的食用级纯净水，加热10至25分钟，再稳温加压萃取25至60分钟，萃取完成后过滤去除残渣得到萃取液，对萃取液进行多效负压浓缩，负压溶液沸腾温度为55℃至75℃，最后得到浓度为35%至52%的萃取浓缩液；

步骤三、置换提取：在步骤二制得的萃取浓缩液中加入包埋剂，包埋剂添加量为浓缩液重量百分比的10%至30%，按照多次缓慢添加的原则，确保搅拌混合均匀，使得浓缩液物质吸附于包埋剂上，降低后续高温蒸发导致的物质流失，得到充分融合溶解的预喷浆料液；

步骤四、干燥：把步骤三制得的预喷浆料液干燥脱水，即得高含量咖啡因咖啡粉成品，干燥脱水方式为喷雾干燥或冷冻干燥，喷雾干燥温度为180℃至240℃，冷冻干燥升华温度为0℃至35℃。

2.根据权利要求1所述的一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，其特征是：步骤一中咖啡豆的烘焙温度为170℃至230℃，时间为20至35分钟，置换剂的烘焙温度为170℃至250℃，时间为35至60分钟。

3.根据权利要求1所述的一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，其特征是：步骤二中的加热温度为160℃至200℃，加压压力为1.5至2.5MPa，在加压时，至少有15至20分钟的加压时间与加热时间重合，即加压开始时间最迟在加热结束时间的倒数20分钟开始。

4.根据权利要求1所述的一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，其特征是：步骤三中的包埋剂为粘稠状液体，加热温度为62℃至80℃。

5.根据权利要求1所述的一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，其特征是：所述的置换剂为能食用的植物种子或果实中的任一种，或多种的混合物，如小麦、大麦、燕麦、黑麦、玉米、高粱、粟、黍、黄米、荞麦、大豆、芸豆、红薯、白薯、马铃薯、山药、芋、木薯、黄豆、蚕豆、绿豆、豌豆、澳洲坚果、松子仁、葵花子仁。

6.根据权利要求1、或权利要求4所述的一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，其特征是：所述的包埋剂为溶于水的粮食工业加工品，如酶解淀粉。

7.根据权利要求1、或权利要求5所述的一种提升咖啡因含量的咖啡粉生产工艺，其特征是：所述的步骤一中的咖啡豆、置换剂在混合时可选择整粒混合，或分别破半后再混合，且咖啡豆、置换剂破碎后的颗粒体积不低于5mm³。