CN1509621A - 用于营养用途的研磨种子的焙烧 - Google Patents

Abstract

一种以种子的粉末形式生产焙烧咖啡或其替代品的方法，所述的种子得自咖啡植物的果实，或者是大麦、黑麦、燕麦和小麦的种子，其中的通过研磨所述种子而得到的粉末被干燥到5－10％的含水量并被焙烧。优选地，在比常规方法更低的温度下和更短的时间内连续对所述粉末流进行焙烧，该粉末流被安置在薄且湍动的动态层中，该动态层沿着与其有热交换关系的墙壁流动，该墙壁被维持在至少180℃的指定温度。

Description

用于营养用途的研磨种子的焙烧

技术领域

本发明涉及一种为了营养用途而连续焙烧种子的方法，特别是将种子以焙烧(或者烘烤)和研磨状态用于饮料和冲剂的制备，例如大麦，黑麦，燕麦，小麦，特别是咖啡的种子。

背景技术

尽管本发明方法也同样适用于加工任何其它种子(这些种子的饮料或者冲剂被制备用作咖啡的替代品)，但是在本发明书的全文中将会把咖啡种子作为参照。

众所周知，普通咖啡是通过一系列操作，从属于咖啡种属植物的果实种子中制得的。

这些操作的起始步骤是将种子从果实中移出，并包括种子的清洗，干燥和去皮操作。

而后焙烧典型绿颜色的咖啡种子，即：以指定的温度、选定的时间长度来施加热量，使咖啡得到所需的香味和味道。

此后，冷却焙烧的种子，将其研磨成所需的颗粒大小并包装起来，该操作通常在真空装置中进行以更好地保持其香味。

还需要指出，对于最终产品的质量而言，在所有以上咖啡种子的加工操作中，焙烧方法是至关重要的。

传统上，焙烧过程在滚筒装置中以连续或者不连续的方式进行，在滚筒装置中将通常来自不同作物的绿色咖啡种子的精选混合物，通过热空气蒸汽加热到200-220℃，并且在该温度保持12-20分钟的时间，这要依赖于给予最终产品的香味和味道。

传统焙烧方法的一个缺点是：必须通过充分的时间间隔对咖啡种子施加相对高的温度，以使焙烧作用达到种子的中心部分，这样才能得到适当质量的咖啡产品。

在上述条件下，种子的外部部分或者较小粒径的整个种子被过度焙烧，这会使其所含的许多种成分改变或者分解，因此影响了最终产品的质量。

更具体而言，在传统焙烧方法中，种子中的糖类物质倾向于被焦糖化，脂类倾向于被氧化，纤维素倾向于被炭化以至于丧失了其捕集香味的能力，并且在此方法中会形成少量的分解产物例如氢醌，甲胺，吡咯和丙酮。

传统焙烧的另一个缺点是：大比例的挥发性物质随着从烟囱排出的烟体丧失，这些挥发性物质或者原先包含在种子中或者由在焙烧过程中产生，它们是咖啡香味形成的原因。咖啡因也因为升华或者分解，以很大的比例被浪费(高达其原先量的20％)。据发现：咖啡因本身具有抗诱变活性(anti-mutagenous activity)，在这个意义上它可以抑制许多化学物质的诱变作用。据报道咖啡因对于使被辐射细胞中的有丝分裂和磷酸化循环恢复正常有作用。

但是当咖啡因分解的时候，它可能释放脂肪族二羰基化合物，这些化合物具有高反应性，并且对哺乳动物细胞有诱变性。

最后，传统的咖啡种子焙烧方法无法使被加工的种子被均匀地焙烧，这是由于该方法过重地依赖于种子的物理参数例如它们的大小、密度、含水量，而这些参数可能是会显著变化的。

发明内容

本发明的下面的技术问题是提供一种生产焙烧咖啡或其替代品的方法，该方法可以克服先前工艺的上述缺点。换句话说，该方法可以使得焙烧被均匀地施加并且不会使种子被过分地焙烧，这样可以生产出合格产品。

通过使用一种以种子的粉末形式生产焙烧咖啡或其替代品的方法解决了这个问题，所述的种子既有从咖啡植物的果实中获得的种子，又有大麦、黑麦、燕麦和小麦中的种子，该方法包含以下步骤：

-将所述的种子研磨成预定粒度的粉末；

-干燥所述的粉末使其含水量降低到预定的含水量；和

-焙烧所述的粉末。

依照本发明的优选实施方案，焙烧步骤应该依次合宜地包含下列步骤：

-产生连续的所述粉末流，该粉末被安排在一个薄并且湍动的动态层中；

-通过使所述薄并且湍动的动态层顺着一个墙壁流动来引起所述粉末流动，墙壁的温度维持在至少180℃的指定温度，所述粉末与所述墙壁的关系是热交换关系；和

-冷却焙烧粉末。

本发明基于如下的发现：当本焙烧方法被用于咖啡粉末的时候，可以明显降低焙烧温度和驻留时间以生产良好质量的焙烧咖啡，所述的咖啡粉末来自被研磨的咖啡种子并且被干燥，而且优选被安排在一个薄且湍动的动态层中。使用这样的谷类如大麦，燕麦，黑麦和小麦的种子，可以得到同样的结果。

特别对于咖啡而言，值得注意的是，与早先的方法不同，本发明的方法在焙烧步骤之前提供了将被研磨并干燥的咖啡种子。

执行研磨步骤以得到咖啡粉末，该咖啡粉末具有预定的粒度，该粒度可以与被准备作为消费品出卖的、常规方法焙烧研磨的咖啡的粒度相同。

优选地，该咖啡粉末的平均粒度范围为0.5-2mm。

该咖啡粉末可以在常规的干燥机中被干燥，优选在本申请人的涡轮干燥机中，在受控的温度下操作。

在此步骤中，该咖啡粉末被干燥到一个指定的含水量，优选5-10％。

在本发明的的焙烧步骤中，通过与温度保持在180℃-200℃范围内的墙壁进行热交换，被安置在薄且湍动的动态层中的粉末被加热到不超过180℃的温度，优选160°-170℃。

焙烧时间通常在3-5分钟之间变化，基本上比常规焙烧的时间要短。

有利地，通过将涡轮混合机作为焙烧设备或者焙烧炉来实施本发明的方法；该涡轮混合机包含一个圆柱形管体，该管体带有一个加热其内壁的加热套，还有分别用于将要焙烧的粉末和焙烧后粉末的进口和卸料口，该圆柱体具有旋转安装在其内部的、装有叶片的转子，这些叶片被螺旋形地排列并且被定向，以驱动粉末从所述的进口流向所述的卸料口。

当使用上述装置的时候，以种子的粉末形式连续生产焙烧咖啡或其替代品的本发明方法的特征在于其含有下面的步骤，所述的种子选自从咖啡植物的果实中获得的种子以及大麦、黑麦、燕麦和小麦的种子：

-将所述的种子研磨成预定粒度的粉末；

-干燥所述的粉末使含水量降低到预定含水量；

-连续将所述粉末流提供到所述的焙烧炉中，其中该焙烧炉的内壁温度保持在180°-200℃，并且带有叶片的转子的转速为500-1000RPM；

-在将所述的粉末引入所述的焙烧炉后，随着薄且湍动的动态层的形成，焙烧所述的粉末。所述的与焙烧加热墙壁有热交换关系的动态层是由所述转子叶片驱动朝向所述焙烧炉的卸料口的，在所述的薄动态层中，所述的转子叶片同时机械地运转粉末颗粒；和

-连续排出焙烧粉末流和来自焙烧过程中的烟体。

可以将流出的焙烧粉末流与焙烧烟体一道方便地带入第二涡轮混合机，该混合机与前面的混合机具有类似的结构，但是被装备了冷却套以提供冷凝器的作用。

因此，第二涡轮混合机包含一个圆柱形管体，该管体带有一个冷却其内壁的冷却套，还带有用于焙烧粉末的进口和卸料口，该圆柱体具有旋转安装在其内部的、装有叶片的转子，这些叶片被螺旋形地排列并且定向，以驱动焙烧粉末从所述的进口流向所述的卸料口。

任选地，可以将抽风机连接到冷凝器上，以排出在焙烧过程中释放的那些烟体的一部分，这些烟体在被采用的粉末冷却加工条件下是无法冷凝的。

在本发明方法的这个实施方案中，后者还额外的包含下面的步骤：

-连续地将焙烧粉末流和从所述的焙烧炉中释放出的焙烧烟体进料到所述的冷凝器中，该冷凝器的内壁温度的范围保持在-5°-5℃，并且其带有叶片的转子的转速与焙烧炉中带有叶片的转子的转速相同；

-在将所述的粉末和焙烧烟体引入所述的冷凝器后，随着薄且湍动的动态层的形成，冷却所述的粉末和焙烧烟体。所述的与冷凝器墙壁有热交换关系的动态层是由冷凝器转子的叶片驱动朝向所述冷凝器卸料口的，在所述的薄且湍动的动态层中，所述的叶片同时机械地运转粉末颗粒；和

-连续排出冷却的焙烧粉末流和未被冷凝的烟体。

在本发明方法的一个方面中，当粉末在冷凝器中被冷却的同时，可除去从焙烧过程中释放的烟体的一部分，这些烟体在所提供的冷却条件下是不冷凝的。

随着焙烧炉的卸料口与冷凝器的进口的连接，焙烧炉中流出的焙烧粉末可以通过重力被倒入冷凝器，或者通过适当的方法例如螺旋输送机将焙烧粉末运送到所述的冷凝器入口。

可以通过一个连续的分配器例如旋转分配器来控制离开焙烧炉和冷凝器的焙烧粉末流。

在本发明方法的另一方面中，本发明方法还可以包含一个干燥步骤：在低温下对最终产品进行干燥以降低其含水量。

从下面对实施方案的描述中，本发明的特征和优点将会变得明朗，对实施方案的描述是通过参照附图的非限制性实施例进行的，该单图用图解法描述了实施本发明方法的装置。

附图说明

关于所述的图，描述了一种执行本发明方法的装置，其主要包括：第一涡轮混合机1，其用于焙烧咖啡粉末或者类似产品，此后称作“焙烧炉”，第二涡轮混合机101，其用于执行冷却/冷凝步骤并且在此后称作“冷凝器”。

上面的焙烧炉和冷凝器是有相同构造的，所以将只对焙烧炉进行详细描述。

在图中，用与焙烧炉相同的数字加上100来表示冷凝器的组成部分。

该焙烧炉含有一个圆柱形管体1，其纵轴水平放置，由端壁2和与其相对的端壁3将管体封闭。焙烧体1被共轴地装备了一个加热套4，通过此加热套，循环一种透热的或者另一种流体以使焙烧体1的内壁保持在预先设定的温度。

管体1带有入口5，该入口5用于引入将要被焙烧的、干燥的种子(咖啡、大麦、黑麦、燕麦或者小麦)粉末，管体1还带有用于被焙烧过的粉末的卸料口6。卸料口6被连接到冷凝器101的入口105，通过旋转分配器7的适当的控制，冷凝器101接受横向进料的焙烧粉末流。

装有叶片的转子9被旋转安装在管体1内，它的叶片10被螺旋形排列并且被定向，这样使得当叶片向卸料口6驱动粉末的同时，离心被焙烧的粉末。

发动机13以500-1000RPM驱动转子9。

已经证实，本申请人制造的涡轮混合机适合于确保恒定的处理量和可靠的操作。

在本发明方法中，通过入口5，连续地将所述种子粉末流提供给焙烧炉1，所述的粉末是通过将种子研磨成预定粒度而获得的，并且将其干燥到预定的含水量。当该粉末进入到焙烧炉中的时候，转子9以适当的速度带动转子叶片10，机械地挑选并且运转该粉末。

特别是，当粉末进入焙烧炉的时候，转子9的叶片10将会将该粉末离向焙烧炉的内壁1a以使粉末进入薄湍动层11。这个薄湍动层是一个湍动的动态层，它被转子叶片10向卸料口6驱动。

当所述的薄且湍动的动态层沿着与其有热交换关系的焙烧炉墙壁1a流过的时候，动态层中的粉末颗粒连续地被转子9的叶片10机械地运转，叶片的运动可以使所述的粉末有效保持均匀搅动的状态。

这允许粉末在比传统焙烧过程更低的温度下被充分地焙烧，并且粉末的驻留时间降低到3-8分钟。

焙烧被均匀地施加还因为粉末被以均匀地方式强烈地搅动，所述的粉末形成薄且湍动的动态层11而且具有预定的粒度。

旋转分配器7控制着经由卸料口6离开焙烧炉1的焙烧粉末流，并且将其与焙烧烟体一起，通过其入口105提供给冷凝器101。

在冷凝器101中，冷却焙烧粉末和烟体以使含在烟体中的挥发性脂肪族物质被冷凝到焙烧粉末上。

焙烧粉末的机械运转和热交换，以类似于上述焙烧炉1中的方式发生在冷凝器101中，除了冷凝器101的内壁被循环流过所述墙壁的冷却套104的冷却液流体(如水和乙二醇的混合物)冷却到预定温度。

而后，通过旋转分配器107调节径流，成品通过卸料口106从冷凝器101排出。

在本发明的方法中，为了得到最佳的种子粉末焙烧条件，较短的加工时间和有效地从焙烧烟体中回收冷凝器101中的芳香族物质，要对焙烧炉1的墙壁1a和冷凝器101的内壁的温度，和焙烧炉1和冷凝器101中带有叶片的转子的旋转速度进行选择。

因此，例如，在焙烧炉和冷凝器的带有叶片的转子的速度为500-1000RPM的条件下，当咖啡粉末被以100kg/小时的速率加入到焙烧炉中的时候，结果显示：焙烧炉的墙壁温度范围为180°-200℃而且冷凝器的墙壁温度范围为-5°-5℃是特别合适的。所述的咖啡粉末具有平均粒径0.5-2mm，其从研磨的种子中得到，并且被干燥到含水量为5％-10％。

当然，视技术和工艺情况而定，可以给形成焙烧炉和冷凝器的涡轮混合机分别装备一个或者多个入口和卸料口和一个或者多个用于加热与冷却目的的套，其目的是为了通过涡轮混合机建立例如用于热交换目的的温度梯度。

具体实施方式

实施例1

依照本发明的方法进行并且使用上面描述的装置，以100kg/h的速率向焙烧炉1连续提供咖啡粉末，该咖啡粉末来自被研磨成平均粒度为1mm的种子，而且被干燥到含水量为5％。

焙烧炉1的墙壁温度被控制在大约180℃，装有叶片的转子被以800RPM的恒定速率驱动。

在大约3分钟的驻留时间后，将焙烧粉末和焙烧烟体转移到冷凝器101，该冷凝器的墙壁温度被控制在大约0℃，其转子的驱动速度与焙烧炉1的转子驱动速度相同。

将冷凝器101与一个抽风机相连接，该抽风机排出一部分在其温度下不会冷凝的焙烧烟体。

在冷凝器101中的大约5分钟的驻留时间后，所排出的成品具有3％的含水量。

实施例2

依照本发明的方法进行并且使用上面描述的装置，以100kg/h的速率向焙烧炉1连续提供咖啡粉末，该咖啡粉末来自被研磨成平均粒度为2mm的种子，而且被干燥到含水量为10％。

焙烧炉1的墙壁温度被控制在大约190℃，装有叶片的转子被以900RPM的恒定速率驱动。

在大约5分钟的驻留时间后，将焙烧粉末和焙烧烟体一起转移到冷凝器101，该冷凝器的墙壁温度被控制在大约-2℃，其装有叶片的转子的驱动速度与焙烧炉1的转子驱动速度相同。

将冷凝器101与一个抽风机相连接，该抽风机排出一部分在其温度下不会冷凝的焙烧烟体。

在冷凝器101中的大约6分钟的驻留时间后，所排出的成品具有8％的含水量。

Claims (10)

1、一种以种子的粉末形式生产焙烧咖啡或其替代品的方法，所述种子得自咖啡植物的果实以及大麦、黑麦、燕麦和小麦的种子，该方法包含以下步骤：

-  将所述的种子研磨成预定粒度的粉末；

-  干燥所述的粉末使其含水量降低到预定的含水量；和

-  焙烧所述的粉末。

2、根据权利要求1的方法，其中的焙烧是被连续执行的而且包含下面的步骤：

-  产生连续的所述粉末流，该粉末被安排在一个薄并且湍动的

动态层中，使该动态层顺着一个与其有热交换关系的墙壁流动，

该墙壁的温度维持在至少180℃的温度；和

-  冷却所述的焙烧粉末。

3、根据权利要求2的方法，其中所述的种子得自咖啡植物的果实，而且所述粉末的粒度范围为0.5-2.0毫米。

4、根据权利要求3的方法，其中所述的粉末被干燥到含水量为5-10％。

5、根据权利要求2的方法，其中所述的墙壁被维持在180°-200℃的温度。

6、一种以种子的粉末形式连续生产焙烧咖啡或其替代品的方法，所述的种子选自从咖啡植物的果实中得到的种子，以及大麦、黑麦、燕麦和小麦的种子，该方法包括下面的步骤：

-    将所述的种子研磨成预定粒度的粉末；

-    干燥所述的粉末使其含水量降低到预定的含水量；

-  连续将所述粉末流提供到焙烧炉中，该焙烧炉含有一个圆柱形管体(1)，该管体装备有一个用来将所述管体内壁维持在180°-200℃的加热套(4)，装备有分别用于将要焙烧的粉末和焙烧后粉末的进口和卸料口(5，6)，并且该圆柱体(1)具有旋转安装在其内部的、装有叶片的转子(9)，所述转子的叶片(10)被以螺旋形地排列并且被定向，以驱动要被焙烧的粉末从所述的进口(5)流向所述的卸料口(6)；

-在将所述的粉末引入所述的焙烧炉后，随着薄且湍动的动态层(11)的形成，焙烧所述的粉末，所述的与焙烧炉加热墙壁有热交换关系的动态层是由所述转子叶片(10)驱动朝向所述焙烧炉的卸料口的，在所述的薄且湍动的动态层(11)中，所述的叶片(10)同时机械地运转粉末颗粒；和

连续排出焙烧粉末流和来自焙烧过程中的烟体。

7、根据权利要求6的方法，其中所述的粉末是粒度范围为0.5-2.0毫米的咖啡粉末。

8、根据权利要求7的方法，其中所述的粉末被干燥到含水量为5-10％。

9、根据权利要求6的方法，其中所述焙烧炉的装有叶片的转子(9)的转速为500-1000RPM。

10、根据权利要求9的方法，还包含下列步骤：

-  连续地将所述的焙烧粉末流和从所述的焙烧炉中释放出的焙烧烟体提供给冷凝器，该冷凝器包含一个圆柱形管体(101)，该管体装备装备有一个用来将所述管体内壁维持在-5℃-5℃的冷却套(104)，装备有用于焙烧粉末的进口和卸料口(105，106)，并且该圆柱体(101)具有旋转安装在其内部的、装有叶片的转子(109)，所述转子的叶片(110)被以螺旋形地排列并且被定向，以驱动所述的焙烧粉末从所述的进口(105)流向所述的卸料口(106)；和

-  在所述的冷凝器中，在将所述的粉末和焙烧烟体引入该冷凝器后，随着薄且湍动的动态层(111)的形成，冷却所述的焙烧粉末和焙烧烟体，所述的与冷凝器内壁的有热交换关系的动态层是由所述冷凝器转子(109)的叶片(110)驱动朝向所述冷凝器卸料口的，在所述的薄且湍动的动态层(111)中，所述的转子叶片(110)同时机械地运转粉末颗粒。