CN1813557B - 高含量低聚糖的咖啡豆加工方法 - Google Patents

Abstract

通过使焙煎咖啡豆和高温高压流体进行接触处理的工序，使所述焙煎咖啡豆中含有的低聚糖含量增加的咖啡豆加工方法。

Description

高含量低聚糖的咖啡豆加工方法

技术领域

本发明涉及咖啡豆的加工方法。

背景技术

近年来，不用选择地点随处可以方便饮用的罐装或聚酯(PET)瓶装的咖啡饮料已被人们广泛接受，如果咖啡饮料的销售区域进一步扩大，咖啡饮料在市场上停滞的时间(流通时间)就会延长。另一方面，消费者对具有接近于刚沏的咖啡香味的咖啡饮料的需求在提高。

因此，对于罐装或聚酯(PET)瓶装的咖啡饮料，如何使咖啡特有的良好香味长时期保持稳定，是满足消费者需求方面的重要课题之—。

特别是，在不含有乳成分的Black Coffee中，随着时间的延长从咖啡豆中提取的油成分会发生分离、凝集而浮游在其表面上。因为该油成分内含有大量的咖啡特有香味成分，因此与空气接触后不但油成分发生变质，香味成分也易发生劣化。

其结果是，不仅能看到劣化的油成分像异物一样浮游着，而且也使咖啡特有的香味失去。因此，不仅从外观上，在香味方面也与刚沏的咖啡相差甚远，有可能导致商品的价值明显下降。

为了防止成为商品价值降低的原因之一的油成分的分离、凝集，以往使用高压均化器(Homogenizer)(均质机)对咖啡提取液进行处理，使油成分的平均粒径变得更小，使提取液中的油成分均匀分散(参照专利文献1)。

此外，也进行了下述研究，即在咖啡提取液中添加洋槐豆胶(Locust bean gum)或黄原胶(Xanthan Gum)等增粘多糖类(外来稳定剂)，防止油成分的分离和凝集(参照专利文献2)。

专利文献1日本特许第3130321号公报

专利文献2日本特开2001-120184号公报

发明内容

为了防止油成分的分离、凝集，使用均质机处理咖啡提取液时需要花费时间和劳力，也会因购买均质机而导致设备成本增加或运行费用增加。在咖啡提取液中添加稳定剂时，稳定剂的量可能会使咖啡特有的香味损失，同时使原料成本增加。

咖啡豆内存在多糖类或纤维质(不溶性成分)，这些不溶性成分有时会阻碍咖啡特有的良好香味的提取，为了使咖啡提取液尽可能保持接近于刚沏好的咖啡的香味，优选采用简便操作使该不溶性成分变为可溶性成分，使香味成分容易提取。

鉴于上述情况，本发明要提供的咖啡豆加工方法是，采用简便操作提取出含有大量香味成分的咖啡提取液，并且能够在长时期内防止咖啡油成分分离、凝集的咖啡豆加工方法。

本发明者们对于能够在长时期内防止咖啡油成分分离、凝集的咖啡豆加工方法进行潜心研究，结果发现通过在一定条件下对焙煎咖啡豆进行热处理，焙煎咖啡豆中的不溶性成分变为可溶性成分，低聚糖的含量增加。此外，对于焙煎咖啡豆中含有的油成分，其向咖啡提取液中的转移量以及其在咖啡提取液中的稳定性方面，都有新的发现。

本发明的第一特征构成是，通过使焙煎咖啡豆和高温高压流体进行接触处理的工序，使上述焙煎咖啡豆中含有的低聚糖含量增加的咖啡豆加工方法。

此外，本发明的第二特征构成是，通过使焙煎咖啡豆和高温高压流体进行接触处理的工序，使上述焙煎咖啡豆中含有的咖啡油成分向咖啡提取液中的转移量增加的咖啡豆加工方法。

进而本发明的第三特征构成是，通过使焙煎咖啡豆和高温高压流体进行接触处理的工序，使上述焙煎咖啡豆中含有的咖啡油成分在咖啡提取液中保持稳定的咖啡豆加工方法。

对于焙煎处理中的咖啡豆或焙煎处理后的咖啡豆，实施使其与高温高压流体进行接触处理的工序(以下称高温高压处理)。通过上述处理，焙煎咖啡豆中存在的不溶性成分多糖类或纤维质发生水解，可溶性成分低聚糖的含量增加。即、咖啡豆中含有的低聚糖含量与咖啡生豆中含有的低聚糖含量相比增加了。

接着，对高温高压处理过的焙煎咖啡豆进行通常的粉碎和提取，那么低聚糖发挥表面活性剂作用，在低聚糖与咖啡油成分之间形成胶束，该油成分变为可溶性成分容易转移到提取液中。

通常对焙煎咖啡豆进行提取时，含有大量咖啡香味成分的咖啡油成分几乎都成为提取残渣或残留在提取容器内，转移到咖啡提取液中的油成分很少。但是，利用本发明可以提取出更多的油成分，因而能够得到香味浓郁的咖啡提取液。

进一步，因为油成分在提取液中溶解，不需要特别使用均质机或外加稳定剂等，就可以使咖啡提取液中油成分的稳定性提高。其结果是，即使咖啡提取液长期保存也不会引起油成分的分离、凝集，能够使咖啡特有的良好香味长期保持稳定。

此外，经过高温高压处理后咖啡豆本身变软，其中的多糖类或纤维质等不溶性成分产生的物理阻碍减小，低聚糖、咖啡油成分及由焙煎产生的各种咖啡香味成分的提取率进一步提高。

本发明的第四特征构成是，在100℃～230℃实施上述工序。

根据本构成，能够确切地实施焙煎咖啡豆的高温高压处理，同时能够促进咖啡豆中的多糖类或纤维质等的水解、促进低聚糖的生成。

温度低于100℃时，为了得到良好的烘焙香或促进多糖类或纤维质的水解，需要花费长的时间，工作效率低。此外，温度高于230℃时，大部分良好的烘焙香味飞散，产生强的烤焦臭，不适于饮用。

本发明的第五特征构成是，在160℃～210℃实施上述工序。

根据本构成，特别是在160℃～210℃的范围内，能够促进低聚糖的生成，且增加咖啡油的提取量。

本发明的第六特征构成是，在表压0.1MPa～3.0MPa下实施上述工序。

根据本构成，能够确切地实施焙煎咖啡豆的高温高压处理，同时能够促进咖啡豆中的多糖类或纤维质等的水解、促进低聚糖的生成。

表压低于0.1MPa的压力情况下，反应需要的时间长，从工作效率来看不适于操作，此外，表压高于3.0MPa的压力情况下，反应器内的压力难于控制，从人工操作方面来看不适于操作。

在表压0.1MPa～3.0MPa的范围内，能够促进低聚糖的生成，且增加油成分的提取量。

本发明的第七特征构成是，使上述流体成为饱和水蒸气。

根据本构成，与干燥空气(热风焙煎)的情况相比，其热传导效率得到飞跃提高(约10倍)。其结果，虽然根据所期望的焙煎度(浅烘焙(Light Roast)～意大利式烘焙(Italian Roast))决定，但热风焙煎通常需要等于或大于15分钟～30分钟的处理时间，而根据本构成所需的焙煎处理时间大约能缩短到约30秒～4分钟，并且利用饱和水蒸气的良好的热传导能力，能够进一步促进焙煎咖啡豆中的多糖类或纤维质等的水解、促进低聚糖的生成。

本发明的第八特征构成是，使用第一～第七特征构成中的任一项所述的咖啡豆加工方法，进行加工的咖啡豆加工品。

根据本构成，能够提供低聚糖的含量增加、且咖啡香味成分的提取率提高的焙煎咖啡豆。

本发明的第九特征构成是，以第八特征构成所述的咖啡豆加工品为原料的咖啡饮料。

根据本发明，能够提供下述咖啡饮料，即：香味浓郁、长期保存也不发生咖啡油成分的分离和凝集、并且其浓郁的香味能够长期保持稳定的咖啡饮料。

本发明的第十特征构成是，焙煎度为L15～L23，每1g含有40mg～65mg的分子量为500～3000的可溶性低聚糖的咖啡豆加工品。

根据本构成，制成咖啡饮料所用程度的焙煎度时，咖啡豆加工品含有丰富的可溶性低聚糖。因此，可以优选作为咖啡饮料的原料。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式进行说明。

本发明的咖啡豆加工方法，是使咖啡豆和高温高压流体进行接触处理的方法，以下称该处理为高温高压处理。

作为实施高温高压处理原料的咖啡豆，可以使用将咖啡生豆进行焙煎处理过程中的咖啡豆，也可以使用焙煎咖啡豆。

咖啡的品种，例如可以是Arabica种、Robusta种、Liberica种等。

焙煎咖啡豆，例如可以是高焙煎度豆、低焙煎度豆或实施过高压处理等的焙煎豆等。焙煎方法是能够通过直火、热风、远红外线、微波等进行焙煎的方法。

并且，咖啡生豆指的是，将咖啡树上的果实—咖啡果实收获后，除去果肉、薄皮等进行精制，再把精制的种子进行干燥后得到的种子。精制工序有水洗式、非水洗式等。

咖啡豆的粒度，为了抑制高温高压处理过程中成分的流失，优选整粒或粉碎度小的咖啡豆，但并不限于这些。只要成分的流失在允许的范围内，也可以使用粉碎品(极粗研磨等)。

本发明为了增加焙煎咖啡豆中含有的低聚糖，对采用公知方法得到的通常的焙煎咖啡豆实施高温高压处理。并且，本发明的高温高压处理在增加低聚糖的同时也具有焙煎效果，所以可以把高温高压处理作为焙煎处理的一部分。

本说明书中的低聚糖，指的是由大约2个到200个的单糖类分子通过糖甙键聚合形成的聚合物。

通过本发明的高温高压处理，焙煎咖啡豆中的咖啡油成分向咖啡提取液中转移的量增加，本发明中所说的咖啡油成分，是咖啡豆中含有的脂质，其主要成分是三甘油酯(甘油的羟基上结合3个脂肪酸形成酯键的物质)。众所周知，该油成分具有疏水基，具有把香味成分包住并使其保持稳定的功效。

高温高压处理使用的流体，作为液体例如可以是蒸馏水、脱盐水、自来水、碱性离子水、海洋深层水、离子交换水、脱氧水、水溶性有机化合物(如醇等)、或含有无机盐类的水等，但并不限定于这些物质。

高温高压处理使用的流体，作为气体可以是上述液体的蒸气，例如水蒸气、醇蒸气等。从作业性和操作性来看，该水蒸气优选饱和水蒸气，但并不限于这些物质。

高温高压处理使用的流体，除上述流体外，还包括超临界流体或亚临界流体。超过某特定的压力和温度(临界点)后，存在着气体和液体的临界面消失，两者成为一体并维持流体状态的范围，把这样的流体称为超临界流体，其为具有气体和液体的中间性质的高密度流体。亚临界流体是压力和温度均比临界点低的状态的流体。

高温高压流体的供给方法，例如可以是向压力容器内通入流体，使其在升温升压状态下保持一定处理时间的间歇式供给方法，或者在设置有流体供给管和流体排出管的压力容器内，使流体在一定时间内从上述流体供给管流向上述流体排出管，在高于大气压的出口压力的作用下，流体从上述流体排出管排出而进行处理的连续式供给方法。但是，如果是能够使压力容器维持加压状态的方法，并不限于这些方法。

此外，对连续式供给流体时流体的流动方向没有特别限制，例如，相对于高温高压处理的焙煎咖啡豆，流体的流动方向可以从上向下、从下向上、从外向内、从内向外。

高温高压处理时的温度，优选100℃～230℃，因为本发明必需使焙煎咖啡豆中的不溶性成分多糖类或纤维质进行水解得到可溶性成分，所以优选能提高水解的条件约160℃～210℃。

高温高压处理时的压力，优选加压条件、特别是表压0.1MPa～3.0MPa下进行处理。特别是高温高压水蒸气处理时，优选饱和水蒸气压。本说明书中的“压力”，指的是“表压”，是把大气压作为0时的压力。因此，例如“表压0.1MPa”换算成绝对压力时，是大气压加上0.1MPa的压力。特别优选表压约为0.7MPa～3.0MPa。

处理时间，优选约1秒～60分钟，更优选约30秒～4分钟。

本发明中，高温高压处理后可以进行公知的处理。公知的处理方法，例如可以是粉碎、提取(包括超临界提取)、干燥(真空干燥等)等，但并不限于这些。

如此高温高压处理过的咖啡豆加工品，经过冷却、干燥(真空干燥、热风干燥等)处理后，根据通常的方法保存于仓库中。

这样得到的本发明咖啡豆加工品，将其制成咖啡饮料所用程度的焙煎度时，含有丰富的可溶性低聚糖。例如：焙煎度为L15～L23时，每1g咖啡豆加工品含有40mg～65mg的分子量为500～3000的可溶性低聚糖(参照下述实施例3)。

可以在高温高压处理的同时或高温高压处理之前实施粉碎工序，由此可以使处理均一、使混合物的原料混合均一、使本发明的高温高压处理得到均一产物，使本发明的高温高压处理物更加容易成型。进而也可以实施在粉碎的同时进行混合的工序，这样可以使粉碎后的原料混合均一。

为了有效地实施本发明，优选使用挤压机。使用该挤压机可以使上述处理后的操作变得非常容易。此外，因为能够实施连续处理，即使供给大量的加工品，也适合使用挤压机。

在制造膨化食品等时经常使用挤压机，挤压机是通过在挤压筒内设置的双轴型等的多轴螺旋杆或单轴螺旋杆的作用下，一边混合原料一边进行加热加压，在高温高压状态下把原料从铸模中挤出的装置。

本发明为了实施稳定的高温高压处理，优选双轴型挤压机，通过使用挤压机能够实施连续处理，此外，如果使处理后的处理气体快速从高压释放到低压，水分就会蒸发扩散。

此外，通过选择适当的上述铸模的形状，能够得到期望形状的成型处理物。除这些装置之外，只要能够实现本发明的上述条件，任何装置都可以使用。

本发明的咖啡豆加工品，作为咖啡饮料的咖啡原料之一，可以与焙煎咖啡豆、速溶咖啡、液体咖啡提取物等共同使用，也可以根据通常方法，在咖啡饮料制造工场生产。

例如：以制造易拉罐咖啡饮料的制造工序为例，可以经过“粉碎”、“提取”、“调配”、“过滤”、“灌装”、“封口”、“杀菌”、“冷却”、“装箱”的工序制造。或者也可以使用焙煎咖啡豆，调制成速溶咖啡或液体咖啡提取物。

实施例

以下根据实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

在设置有流体入口配管和出口配管的压力容器内，加入焙煎咖啡豆(L＝29(表示固体及液体的色度/亮度的一般指标，称L值。)、Arabica种)，以每1kg焙煎咖啡豆100kg/小时的流量，从流体入口配管通入1.3MPa(194℃)的高压水蒸气(饱和水蒸气)，上述通气处理在压力1.3MPa、194℃进行4分钟，得到L值为18的咖啡豆加工品(发明品1)。

使用一般的电焙煎器(热风式焙煎器)热风焙煎咖啡生豆(Arabica种)，得到L值为18的焙煎咖啡豆(对照品1)。

以发明品1和对照品1作为供试品，分别用研磨机将其进行粉碎并各取30g，使用一般的滴落式咖啡机，用450g热水进行提取。将该提取液进行离心分离(7,000g×5分)，除去混入的微粉，制得咖啡饮料。分析该咖啡饮料所含的基础成分。

咖啡饮料中的可溶性固形成分的量，通过样品的质量减去利用常压加热干燥法求出的水分量来进行测定，通过使用正己烷的振荡提取法测定油成分，此外，可溶性糖类是根据表明营养基准的计算式即[100-(水分+蛋白质+油+灰分+食物纤维)]来计算的。由凯式定氮法测定蛋白质、由直接灰化法测定灰分、由酶—重量法测定食物纤维。

[表1]

 

供试品	发明品1的咖啡饮料	对照品1的咖啡饮料
			咖啡豆使用量(g)	30	30
热水使用量(g)	450	450
			咖啡饮料回收量(g)	396	390
咖啡饮料中的固形成分量(g/每100g咖啡饮料)	1.8	1.2
			咖啡饮料中的咖啡油成分量(mg/每100g咖啡饮料)	13.9	9.8
咖啡饮料中的可溶性糖类量(包括低聚糖)(g/每100g咖啡饮料)	0.8	0.5

结果证明发明品1的咖啡饮料中含有大量的咖啡油及可溶性糖类，此外根据HPLC(检测器示差折光检测器)分离的结果，证明发明品1的咖啡饮料中增加的可溶性糖类是分子量约为500～3000的低聚糖。

使用市售的精制低聚糖制作标准曲线，分析发明品咖啡饮料中的特别增加的分子量约500～3000低聚糖的浓度。其结果证明发明品咖啡饮料中含有的分子量约500～3000低聚糖的浓度约为对照品咖啡饮料的2.5倍。

[表2]

 

供试品	发明品1的焙煎豆	对照品1的焙煎豆
			分子量500～3000的低聚糖(mg/每100g咖啡饮料)	351	147

实施例2

向对照品1中加入150ppm的从焙煎咖啡豆中压榨出来的咖啡油成分，用搅拌机以转速3000rpm搅拌15分钟，得到强制添加咖啡油的咖啡饮料(对照品2)。对于实施例1制得的咖啡饮料和对照品2，从其香味、状态及保存稳定性方面进行评价。

对于保存稳定性，评价(1)在4℃的冰箱内静置1周的供试品的油成分的分离、凝集的状况，(2)在50℃的恒温箱内静置保存1周强制性劣化的供试品的香味变化。

对于感官评价，由5名专业评委进行实施，对于咖啡饮料的香味，以味浓和味香的强度作为评价项目，从强(3分)到无(0分)分为4个阶段进行评价，算出5名评委的平均得分，并分别以○(等于或大于2.0)、△(等于或大于1.0～小于2.0)、×(小于1.0)做标记。

[表3]

评价结果证明，使用发明品的咖啡饮料即使长期保存也不会发生油成分的分离、凝集，并且高温下强制劣化后的香味稳定性也很高(表3)。

实施例3

在设置有流体入口配管和出口配管的压力容器内，加入焙煎咖啡豆(L＝29(表示固体及液体的色度/亮度的一般指标，称L值。)、Arabica种)，以每1kg焙煎咖啡豆100kg/小时的流量，从流体入口配管通入1.3MPa(190℃)的高压水蒸气(饱和水蒸气)。上述通气处理在压力1.3MPa、194℃进行1秒～5分钟，得到L值为15～28的咖啡豆加工品(样品3-1～3-8)。

使用一般的电焙煎器(热风式焙煎器)热风焙煎咖啡生豆(Arabica种)，每10～20分钟进行取样，得到L值为15～29的焙煎咖啡豆(对照品3-1～3-7)。

以上述样品和对照品作为供试品，分别用研磨机进行粉碎并各取30g，分别加入带有盖子的玻璃容器内，加入450g纯水后盖上盖子，浸渍在90℃的热浴槽内并振荡15分钟提取成分。将该提取液离心分离(7,000g×5分钟)除去微粉，得到提取液。

对得到的咖啡提取液，使用HPLC(检测器示差折光检测器)，测定发明品中显著增加的分子量为500～3000的低聚糖的量。

[表4]

 

	L值	分子量为500～3000的低聚糖(mg/每1g豆)
			样品3-1	28	-19.5
样品3-2	27	26.1
			样品3-3	26	31.1
样品3-4	23	39.7
			样品3-5	22	54.2
样品3-6	20	50.7
			样品3-7	18	52.6
样品3-8	15	61.2
			对照品3-1	29	23.2
对照品3-2	26	21.7
			对照品3-3	22	23.1
对照品3-4	19	22.3
			对照品3-5	17	22.3
对照品3-6	18	22.3
			对照品3-7	15	24.0

从该结果看，对于对照品3，随着焙煎的进行其中的低聚糖并没有增加，每1g豆含有的低聚糖均等于或小于24mg。

与此相比，对于样品，在优选的为L15～27(样品3-8～3-2)的样品中，每1g豆含有的低聚糖大约为25mg～65mg，特别是在适合于饮用的焙煎度为L15～23的样品(样品3-8～3-4)中，每1g豆含有的低聚糖大约为40mg～65mg，因此认为该低聚糖类物质明显增加。

工业实用性

本发明能够应用于咖啡豆、特别是焙煎咖啡豆的加工方法。

Claims (5)

1.焙煎度为L15～L23、每1g焙煎咖啡豆含有40mg～65mg分子量为500～3000的可溶性低聚糖的焙煎咖啡豆的制造方法，所述方法包括使焙煎咖啡豆与温度为100℃～230℃、表压为0.1MPa～3.0MPa的流体进行接触处理的工序。

2.如权利要求1所述的焙煎咖啡豆的制造方法，其中，在160℃～210℃实施所述工序。

3.如权利要求1或2所述的焙煎咖啡豆的制造方法，其中所述流体是饱和水蒸气。

4.咖啡提取液，其为根据权利要求1～3中任一项所述的焙煎咖啡豆的制造方法制造的焙煎咖啡豆中提取得到的咖啡提取液。

5.咖啡饮料，其是以权利要求1～3中任一项所述的焙煎咖啡豆的制造方法制造的焙煎咖啡豆为原料的咖啡饮料。