CN116422012A - 一种咖啡浓缩液提取用萃取柱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，本发明方案通过第一过筛孔的中心线和第二过筛孔的中心线的不在同一直线上，提供充足的萃取时间，使得咖啡萃取更为充分；采用多孔的复合填料能够提供充足的空间，促进气体和液体的交换，使得咖啡萃取更加充分；本发明方案制备的复合填料具有较好的化学稳定性和热稳定性，不会因为温度或者酸碱度的变化而分解或者变质，萃取柱包括柱体，柱体内设有均沿横向设置的第一过筛板和第二过筛板，第一过筛板和第二过筛板之间装填有复合填料，第一过筛板上设有若干个第一过筛孔，第二过筛板上设有若干个第二过筛孔，第一过筛孔的中心线和第二过筛孔的中心线的不在同一直线上。属于咖啡萃取柱的技术领域。
Description
技术领域
本发明属于咖啡萃取柱的技术领域，涉及一种咖啡浓缩液提取用萃取柱。
背景技术
咖啡萃取柱填料的研发背景源于咖啡制备技术的发展。咖啡作为一种常见的饮品，其制备技术已经有了很大的发展，包括浸泡法、滴漏法、压力萃取法等多种方式。其中，压力萃取法可以更好地提取咖啡中的香味、营养和成分，同样也需要一种高效的填料来进行分离和纯化。
传统上，咖啡萃取柱使用的填料主要是活性炭、固定相树脂等，但这些填料存在使用寿命短、难以清洗，并且稳定性较差，性能难以保持，具体为对咖啡浓缩液容易渗透在填料表面，不易清洗，另外，活性炭、固定相树脂对咖啡浓缩液含有有机酸物质和咖啡因物质的抗耐性差，综上最终影响咖啡的萃取效率和香气、口感等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，本发明方案通过第一过筛孔的中心线和第二过筛孔的中心线的不在同一直线上，提供充足的萃取时间，使得咖啡萃取更为充分；采用多孔的复合填料能够提供充足的空间，促进气体和液体的交换，使得咖啡萃取更加充分；本发明方案制备的复合填料具有较好的化学稳定性和热稳定性，不会因为温度或者酸碱度的变化而分解或者变质。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，所述萃取柱包括柱体，所述柱体内设有均沿横向设置的第一过筛板和第二过筛板，所述第一过筛板和所述第二过筛板之间装填有复合填料，所述第一过筛板上设有若干个第一过筛孔，所述第二过筛板上设有若干个第二过筛孔，所述第一过筛孔的中心线和所述第二过筛孔的中心线的不在同一直线上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一过筛板与所述柱体之间为可拆装连接，所述第二过筛板与所述柱体之间为可拆装连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述复合填料按重量份数包括以下原料：硅藻土10-15份、金葡菌多糖5-6份、醋酸钙2-3份、明胶1-2份、纳豆菌0.6-1份、茶多酚0.5-1份和海藻酸盐0.8-1.2份。
在本发明方案中，硅藻土：硅藻土作为硅质天然矿物，其本身拥有优异的吸附性能和孔隙结构，能够增强干凝胶的孔隙性和吸水性；
金葡菌多糖：金葡菌多糖是一种具有保湿、抗衰老、抗氧化、清除自由基等功效的天然多糖，能够提高干凝胶的保湿性和抗氧化性；
醋酸钙：醋酸钙作为一种凝固剂，加入到干凝胶中可以促进凝胶的凝固和硬化；
明胶：明胶具有良好的胶凝性，能够促进干凝胶的凝胶化和稳定性；
纳豆菌：纳豆菌能够产生具有胶质特性的纳豆多糖，可以增强干凝胶的黏度和凝固性；
茶多酚：茶多酚是一种抗氧化物质，能够提高干凝胶的抗氧化性和稳定性；
海藻酸盐：海藻酸盐是一种天然的多糖物质，能够增加干凝胶的稠度和黏度。
本发明方案公开一种咖啡浓缩液提取用萃取柱的所述复合填料的制备方法包括以下步骤：
1)将硅藻土与金葡菌多糖混合，加入至去离子水中，搅拌均匀并放置30-45min，得到混合液A；
2)将醋酸钙和明胶加入至去离子水中，混合均匀并加热至溶解，得到混合液B；
3)将混合液B溶液逐滴滴入至混合液A中，搅拌均匀，得到混合液C；
4)向混合液C加入纳豆菌、茶多酚和海藻酸盐，加热并搅拌均匀，得到混悬液；
5)将混悬液过滤去除悬浮物，得到凝胶溶液；
6)将凝胶溶液倒入干燥器中并进行喷雾干燥，得到复合填料。
在本发明方案中，所述复合填料为干凝胶。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤1)中，所述硅藻土与所述去离子水的质量比为2：8。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤2)中，所述明胶与所述去离子水的质量比为1：8，所述加热温度为80-90℃。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤3)中，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为80-120r/min下搅拌15-20min。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤4)中，所述加热温度为45-50℃，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为150-200r/min下搅拌20-25min。
作为本发明的一种优选技术方案，在步骤6)中，所述喷雾干燥的条件为在温度50-60℃下进行喷雾干燥。
本发明的有益效果：
(1)金葡菌多糖和水的煮沸会将多糖分子分解，产生多糖液，明胶在水中溶解后，会产生螺旋状的明胶蛋白，与金葡菌多糖液中的多糖分子形成化学键，海藻酸盐会与多糖液中的多糖分子形成三维空间的交联结构，增强干凝胶的硬度和稳定性。
(2)硅藻土和海藻酸盐之间的作用机理主要是通过阳离子交换作用。硅藻土表面带有很多负电荷，而海藻酸盐中含有大量的阳离子(如钠、钾等)，这些阳离子会与硅藻土表面的负电荷发生吸附反应，另外，茶多酚具有很强的抗氧化性和稳定性，能够与硅藻土表面的负离子发生静电吸引作用，通过三者协同增效，从而增强干凝胶的稳定性和黏度。
(3)醋酸钙和明胶之间的作用机理主要是通过离子交换和凝固作用，醋酸钙能够与明胶中的羟基发生离子交换作用，生成稳定的凝胶体系。
(4)茶多酚具有醛基、酮基、羧基等亲水性的官能团，能够与纳豆菌中的羟基、胺基以及海藻酸盐中的羧基和酯基等亲水性官能团发生氢键相互作用，金葡菌多糖与纳豆菌和海藻酸盐中的官能团发生氢键相互作用，通过相互配合增效，形成三维空间的复杂交联结构，增强干凝胶的黏度、凝固性、抗氧化性、保湿性和稳定性。
(5)在本发明方案中，硅藻土、醋酸钙、明胶和海藻酸盐能够吸附并分离咖啡中的杂质和苦味物质，能提升咖啡的香气和口感，金葡菌多糖和茶多酚能增强咖啡的香气和留香效果；另外本发明方案通过采用低温的喷雾干燥的干燥方式，显著提高复合材料的孔隙度、比表面积，实现更佳的萃取效果。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，所述萃取柱包括柱体，所述柱体内设有均沿横向设置的第一过筛板和第二过筛板，所述第一过筛板和所述第二过筛板之间装填有复合填料，所述第一过筛板上设有若干个第一过筛孔，所述第二过筛板上设有若干个第二过筛孔，所述第一过筛孔的中心线和所述第二过筛孔的中心线的不在同一直线上；所述第一过筛板与所述柱体之间为可拆装连接，所述第二过筛板与所述柱体之间为可拆装连接。
所述复合填料按重量份数包括以下原料：硅藻土10份、金葡菌多糖5份、醋酸钙2份、明胶1份、纳豆菌0.6份、茶多酚0.5份和海藻酸钠0.8份。
所述复合填料的制备方法包括以下步骤：
1)将硅藻土与金葡菌多糖混合，加入至去离子水中，搅拌均匀并放置30min，得到混合液A；其中，所述硅藻土与所述去离子水的质量比为2：8；
2)将醋酸钙和明胶加入至去离子水中，混合均匀并加热至溶解，得到混合液B；其中，所述明胶与所述去离子水的质量比为1：8，所述加热温度为80℃；
3)将混合液B溶液逐滴滴入至混合液A中，搅拌均匀，得到混合液C；其中，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为80r/min下搅拌15min；
4)向混合液C加入纳豆菌、茶多酚和海藻酸钠，加热并搅拌均匀，得到混悬液；所述加热温度为45℃，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为150r/min下搅拌20min；
5)将混悬液过滤去除悬浮物，得到凝胶溶液；
6)将凝胶溶液倒入干燥器中，在温度50℃下进行喷雾干燥，得到复合填料。
实施例2
一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，所述萃取柱包括柱体，所述柱体内设有均沿横向设置的第一过筛板和第二过筛板，所述第一过筛板和所述第二过筛板之间装填有复合填料，所述第一过筛板上设有若干个第一过筛孔，所述第二过筛板上设有若干个第二过筛孔，所述第一过筛孔的中心线和所述第二过筛孔的中心线的不在同一直线上；所述第一过筛板与所述柱体之间为可拆装连接，所述第二过筛板与所述柱体之间为可拆装连接。
所述复合填料按重量份数包括以下原料：硅藻土12.5份、金葡菌多糖5.5份、醋酸钙2.5份、明胶1.5份、纳豆菌0.8份、茶多酚0.75份和海藻酸钠1份。
所述复合填料的制备方法包括以下步骤：
1)将硅藻土与金葡菌多糖混合，加入至去离子水中，搅拌均匀并放置33min，得到混合液A；其中，所述硅藻土与所述去离子水的质量比为2：8；
2)将醋酸钙和明胶加入至去离子水中，混合均匀并加热至溶解，得到混合液B；其中，所述明胶与所述去离子水的质量比为1：8，所述加热温度为85℃；
3)将混合液B溶液逐滴滴入至混合液A中，搅拌均匀，得到混合液C；其中，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为100r/min下搅拌18min；
4)向混合液C加入纳豆菌、茶多酚和海藻酸钠，加热并搅拌均匀，得到混悬液；所述加热温度为48℃，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为180r/min下搅拌22min；
5)将混悬液过滤去除悬浮物，得到凝胶溶液；
6)将凝胶溶液倒入干燥器中，在温度55℃下进行喷雾干燥，得到复合填料。
实施例3
一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，所述萃取柱包括柱体，所述柱体内设有均沿横向设置的第一过筛板和第二过筛板，所述第一过筛板和所述第二过筛板之间装填有复合填料，所述第一过筛板上设有若干个第一过筛孔，所述第二过筛板上设有若干个第二过筛孔，所述第一过筛孔的中心线和所述第二过筛孔的中心线的不在同一直线上；所述第一过筛板与所述柱体之间为可拆装连接，所述第二过筛板与所述柱体之间为可拆装连接。
所述复合填料按重量份数包括以下原料：硅藻土15份、金葡菌多糖6份、醋酸钙3份、明胶2份、纳豆菌1份、茶多酚1份和海藻酸钠1.2份。
所述复合填料的制备方法包括以下步骤：
1)将硅藻土与金葡菌多糖混合，加入至去离子水中，搅拌均匀并放置45min，得到混合液A；其中，所述硅藻土与所述去离子水的质量比为2：8；
2)将醋酸钙和明胶加入至去离子水中，混合均匀并加热至溶解，得到混合液B；其中，所述明胶与所述去离子水的质量比为1：8，所述加热温度为90℃；
3)将混合液B溶液逐滴滴入至混合液A中，搅拌均匀，得到混合液C；其中，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为120r/min下搅拌20min；
4)向混合液C加入纳豆菌、茶多酚和海藻酸钠，加热并搅拌均匀，得到混悬液；所述加热温度为50℃，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为200r/min下搅拌25min；
5)将混悬液过滤去除悬浮物，得到凝胶溶液；
6)将凝胶溶液倒入干燥器中，在温度60℃下进行喷雾干燥，得到复合填料。
对比例1-7
与实施例3相比，不同之处在于，对比例1-7的所述复合填料的原料：硅藻土、金葡菌多糖、醋酸钙、明胶、纳豆菌、茶多酚和海藻酸钠的用量差异如表1所示，其余组分、制备步骤和参数均一致。
表1
对比例8
与实施例3相比，不同之处在于，在步骤6)中，将凝胶溶液倒入干燥器中，在温度60℃下使用烘箱干燥，得到复合填料，其余组分、制备步骤和参数均一致。
对比例9
与实施例3相比，不同之处在于，在步骤6)中，将凝胶溶液倒入干燥器中，在温度100℃下进行喷雾干燥，得到复合填料，其余组分、制备步骤和参数均一致。
测试：
选择新鲜的咖啡豆，并将其研磨成中等至粗糙的砂状，使用抹布包裹咖啡豆，分别在实施例1-3和对比例1-9制备的萃取柱顶部加入足够的开水(料液比1：7)，让水流过填料和咖啡豆，等待5分钟后，得到咖啡液，采用孔径80目过滤器过滤后冷却至15℃左右，在5000r/min条件下离心7min，再采用真空浓缩(60℃左右，真空度0.2bar)浓缩至Brix20％，300目过滤后即得到咖啡浓缩液。
通过我司调香师和专业人员组成的18位感官品评小组对咖啡浓缩液进行香气、香味的感官品评，通过感官评分筛选出香气香味较好的咖啡浓缩液。具体的感官品评标准详见表2。
表2
感官品评结果及提取率结果详见表3。
表3
从表3测试结果可知，实施例1-3与对比例1-9相比，实施例1-3咖啡浓缩液的感官评分显著高于对比例1-9，实施例1-3对咖啡浓缩液的提取率均高于20％。
实施例1-3与对比例1-7相比，并结合表3和表1可知，硅藻土、醋酸钙、明胶和海藻酸盐能够吸附并分离咖啡中的杂质和苦味物质，从而提升咖啡的香气和口感。金葡菌多糖和茶多酚则能够增强咖啡的香气和留香效果，促进咖啡中芳香物质的释放和保持；纳豆菌对于咖啡香气的提升影响较小。
实施例1-3与对比例8-9相比可知，并结合表3和表1可知，采用100℃的高温喷雾干燥会破坏复合填料的结构；采用烘箱干燥影响复合材料的孔隙度和比表面积；其原因是硅藻土和金葡菌多糖在高温度下容易发生热解或者分解，导致复合填料的孔隙度、比表面积的结构发生变化，影响其吸附和分离效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于，所述萃取柱包括柱体，所述柱体内设有均沿横向设置的第一过筛板和第二过筛板，所述第一过筛板和所述第二过筛板之间装填有复合填料，所述第一过筛板上设有若干个第一过筛孔，所述第二过筛板上设有若干个第二过筛孔，所述第一过筛孔的中心线和所述第二过筛孔的中心线的不在同一直线上。
2.根据权利要求1所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：所述第一过筛板与所述柱体之间为可拆装连接，所述第二过筛板与所述柱体之间为可拆装连接。
3.根据权利要求1所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：所述复合填料按重量份数包括以下原料：硅藻土10-15份、金葡菌多糖5-6份、醋酸钙2-3份、明胶1-2份、纳豆菌0.6-1份、茶多酚0.5-1份和海藻酸盐0.8-1.2份。
4.根据权利要求1所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：所述复合填料的制备方法包括以下步骤：
1)将硅藻土与金葡菌多糖混合，加入至去离子水中，搅拌均匀并放置30-45min，得到混合液A；
2)将醋酸钙和明胶加入至去离子水中，混合均匀并加热至溶解，得到混合液B；
3)将混合液B溶液逐滴滴入至混合液A中，搅拌均匀，得到混合液C；
4)向混合液C加入纳豆菌、茶多酚和海藻酸盐，加热并搅拌均匀，得到混悬液；
5)将混悬液过滤去除悬浮物，得到凝胶溶液；
6)将凝胶溶液倒入干燥器中并进行喷雾干燥，得到复合填料。
5.根据权利要求4所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：在步骤1)中，所述硅藻土与所述去离子水的质量比为2：8。
6.根据权利要求4所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：在步骤2)中，所述明胶与所述去离子水的质量比为1：8，所述加热温度为80-90℃。
7.根据权利要求4所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：在步骤3)中，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为80-120r/min下搅拌15-20min。
8.根据权利要求4所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：在步骤4)中，所述加热温度为45-50℃，所述搅拌均匀的条件为在搅拌速度为150-200r/min下搅拌20-25min。
9.根据权利要求4所述的一种咖啡浓缩液提取用萃取柱，其特征在于：在步骤6)中，所述喷雾干燥的条件为在温度50-60℃下进行喷雾干燥。
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