專利名稱：一種超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法
技術領域：
本發明屬于速溶咖啡加工技術領域，具體地說，涉及一種超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法。
背景技術：
m^t Coffee)為咖啡屬(Poffea)茜草科(Mubiaceeie)灌木咖啡樹的果實，除去果肉之后的豆狀種子即稱之為咖啡豆。咖啡豆經焙炒、粉碎制成焙炒咖啡，外觀為棕褐色， 具有咖啡的特殊芳香，焙炒豆經過粉碎，加水煮制、過濾，濾液即為飲用咖啡，但它飲用起來麻煩。1938年，瑞士雀巢公司的Max. Morgenthaler博士終于成功地找到了提取咖啡中可溶性干物質(即咖啡中的水溶性物質)并將其制作成干粉的合適方法，速溶咖啡也就應運而生，很快就成為廣大消費者喜愛的方便咖啡飲品。速溶咖啡是在熱水中沖調時能夠完全溶解的咖啡粉末或顆粒，是由焙炒咖啡經水提取出可溶性物質(主要成分包括糖蛋白質咖啡因)，提取液經濃縮、干燥而制成，速溶咖啡的基本生產過程是咖啡豆一烘烤一研磨(粉碎)一水萃取一提取液濃縮蒸發一干燥(噴霧干燥或凍干)一包裝。在速溶咖啡的生產中，將焙炒并適度粉碎的咖啡粉中的水溶性物質提取出來的過程稱為抽提，抽提是速溶咖啡生產中關系到產品產量和質量的重要步驟。傳統的抽提方法為單純的高溫高壓提取法，將咖啡粉置于高壓滲濾容器中，在一個操作周期內完成以下過程咖啡粉粒的濕潤、可溶性物質的溶出、高溫下不溶性的碳水化合物分解產生部分溶解物。通常，溫度越高，提取率也越高，在工業化生產中，為了獲得較高的提取率，生產廠家往往會單純提高溫度，這樣會大幅增加能源消耗，同時也增加了提取操作的危險性。超聲波具有頻率高、波長短、穿透力強等特點。超聲波提取是利用超聲波具有的機械效應、空化效應及熱效應，通過增加物質分子的運動速度，增強物質的穿透力以提取有效成分的方法。目前，超聲波技術廣泛用于皂苷、生物堿、黃酮、多糖等絕大多數中藥有效成分的提取，且具有省時、節能、避免常規提取法對熱敏性物質的破壞、溶劑用量少、提取率高等優點。通過文獻檢索，在咖啡的提取以超聲波輔助提取制備速溶咖啡技術方面，未見與本發明相同的技術報道。
發明內容
本發明的目的在于提供一種超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法，采用超聲波對浸泡于熱水中的咖啡進行第一次提取，過濾；濾渣再加熱到一定的溫度進行高溫水解，可明顯提高咖啡中水溶性成分的提取率。本發明方法又可稱為超聲波-高溫水解二段法提取工藝首先，將通過常規方法制備的焙炒咖啡粉分散于一定量的熱水中，在常壓下用超聲波處理一定的時間，過濾得到第一濾液和第一濾渣(此時得到的第一濾液中含有較多的芳香成分，可將其稱為芳香液)； 第二步，將第一濾渣置于高壓容器中，用高溫水浸提，高溫處理后，過濾得到第二濾液和第二濾渣，合并兩次提取所得的濾液，經離心凈化、濃縮、干燥，即得速溶咖啡。本發明解決其技術問題所采用的具體技術方案是
按重量比，取焙炒咖啡粉1份，分散于6 8份溫度為60°C的熱水中，浸泡30分鐘，然后置于超聲波提取裝置內，調節溫度在50 90°C，啟動超聲波處理30 60分鐘，過濾得到濾液和濾渣(此時的濾液稱為第一濾液，濾渣稱為第一濾渣)；將第一濾渣裝入高壓反應釜內，加入3 5份(以咖啡粉樣品計)的水，密封，加熱至180 220°C，在恒定溫度下保溫 20 40分鐘，在高溫下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保溫完成后啟動冷卻水水泵，通過高壓釜內的冷卻盤管將咖啡物料冷卻到70°C，打開高壓釜，放出料液并過濾，得到第二濾液和第二濾渣；將第一濾液與第二濾液合并，用離心機離心凈化以進一步除去懸浮性的微粒，離心后得到的凈化液經過常規真空濃縮，冷凍干燥而得速溶咖啡。本發明中所述超聲波處理的頻率為20 80W1Z，時間30 60 min。
為了更好地說明本發明的效果，將上述操作過程中的超聲波提取改為普通的90°C熱水提取，然后再進行同樣的高溫水解提取，其它操作均相同，與本發明方法進行對比，并計算提取率。提取率(干基)按公式(1)進行計算
式中=Mtl為咖啡粉樣品質量；E為原料咖啡粉中的水分含量；
M1為速溶咖啡產品質量；C為產品速溶咖啡中的水分含量。本發明的有益效果是
采用本發明方法，可明顯提高咖啡的提取率，且簡便易行，避免了常規的直接高溫高壓提取法對風味物質的破壞，溶劑用量少，與傳統的單純高溫高壓提取法相比具有節能，省時，增收，產品風味好等優點。
具體實施例方式下面給出本發明具體的實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護范圍不限于所述內容。實施例1 本超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法，具體步驟如下
按重量比，取焙炒咖啡粉1kg，分散于6kg溫度為60°C的熱水中，浸泡30分鐘，然后置于超聲波提取裝置內，調節溫度在50°C，超聲波頻率為80 khz,超聲波處理30分鐘，過濾得到濾液和濾渣(此時的濾液稱為第一濾液，濾渣稱為第一濾渣)；將第一濾渣裝入高壓釜內，加入3kg的水，密封，加熱至180°C，在180°C下保溫20分鐘，在高溫下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保溫完成后啟動冷卻水水泵，通過高壓釜內的冷卻盤管將咖啡物料冷卻到70°C，打開高壓釜，放出料液并過濾，得到第二濾液和第二濾渣；將第一濾液與第二濾液合并，用離心機離心凈化以進一步除去懸浮性的微粒，離心后得到的凈化液經過真空濃縮，冷凍干燥而得速溶咖啡。測定原料及速溶咖啡的水分含量，按公式(1) 計算提取率。使用超聲波處理的提取率為37. 12%，未作超聲波處理的提取率為33. 35%,超聲波處理的提取率增加了 3. 77%，增加率為11. 30%。實施例2 本超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法，具體步驟如下
按重量比，取焙炒咖啡粉樣品1kg，分散于7kg溫度為60°C的熱水中，浸泡30分鐘，然后置于超聲波提取裝置內，調節溫度在70°C，超聲波頻率為601ΛΖ，超聲波處理45分鐘，過濾得到濾液和濾渣(此時的濾液稱為第一濾液，濾渣稱為第一濾渣)；將第一濾渣裝入高壓釜內，加入4kg的水，密封，加熱至200°C，在200°C下保溫30分鐘，在高溫下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保溫完成后啟動冷卻水水泵，通過高壓釜內的冷卻盤管將咖啡物料冷卻到70°C，打開高壓釜，放出料液并過濾，得到第二濾液和第二濾渣；將第一濾液與第二濾液合并，用離心機離心凈化以進一步除去懸浮性的微粒，離心后得到的凈化液經過真空濃縮，冷凍干燥而得速溶咖啡。使用超聲波處理的提取率為40. 33%，未作超聲波處理的提取率為35. 80%，超聲波處理的提取率增加了 4. 53%，增加率為12.65%。實施例3 本超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法，具體步驟如下
按重量比，取焙炒咖啡粉樣品1kg，分散于8kg溫度為60°C的熱水中，浸泡30分鐘，然后置于超聲波提取裝置內，調節溫度在90°C，超聲波頻率為201ΛΖ，啟動超聲波處理60分鐘，過濾得到濾液和濾渣(此時的濾液稱為第一濾液，濾渣稱為第一濾渣)；將第一濾渣裝入高壓釜內，加入^g的水，密封，加熱至220°C，在220°C下保溫40分鐘，在高溫下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保溫完成后啟動冷卻水水泵，通過高壓釜內的冷卻盤管將咖啡物料冷卻到70°C，打開高壓釜，放出料液并過濾，得到第二濾液和第二濾渣；將第一濾液與第二濾液合并，用離心機離心凈化以進一步除去懸浮性的微粒，離心后得到的凈化液經過真空濃縮，冷凍干燥而得速溶咖啡。使用超聲波處理的提取率為 44. 50 %，未作超聲波處理的提取率為38. 67 %，超聲波處理的提取率增加了 5. 83 %，增加率為 15. 08%。
權利要求
1.一種超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法，其特征在于首先將焙炒咖啡粉分散于熱水中浸泡，在常壓下用超聲波處理一定的時間，過濾得到第一濾液和第一濾渣；然后將第一濾渣置于高壓容器中，用高溫水浸提，高溫處理后，過濾得到第二濾液和第二濾渣，合并兩次提取所得的濾液，經離心凈化、濃縮、干燥，即得速溶咖啡。
2.根據權利要求1所述的超聲波輔助提取制備速溶咖啡方法，其特征在于具體按如下步驟進行(1)取焙炒咖啡粉，放入溫度為60°C的熱水中，浸泡30分鐘，咖啡粉與水的重量比為1: 6 8 ；(2)浸泡后咖啡粉置于超聲波提取裝置內，在50 90°C下進行超聲波處理，過濾得到第一濾液和第一濾渣；(3)在第一濾渣中加入咖啡粉重量3 5倍的水，在180 220°C溫度下保溫20 40 分鐘，冷卻到70°C并過濾，得到第二濾液和第二濾渣；將第一濾液與第二濾液合并，濾液用離心機離心凈化進一步除去懸浮性的微粒，離心后得到的凈化液經過真空濃縮，冷凍干燥即得速溶咖啡。
3.根據權利要求1或2所述的超聲波輔助提取制備速溶咖啡方法，其特征在于超聲波處理的頻率為20 80khz，時間30 60 min。
全文摘要
本發明公開了一種超聲波輔助提取制備速溶咖啡的方法，該方法為超聲波-高溫水解二段法提取工藝首先，將焙炒咖啡粉分散于熱水中浸泡，在常壓下用超聲波處理一定的時間，過濾得到第一濾液和第一濾渣；然后將第一濾渣置于高壓容器中，用高溫水浸提，高溫處理后，過濾得到第二濾液和第二濾渣，合并兩次提取所得的濾液，經離心凈化、濃縮、干燥，即得速溶咖啡，本發明與傳統的高溫高壓提取法相比，咖啡中可溶性物質的提取率明顯提高，平均提取率比單純高溫提取法增加10％以上，且操作方便，省時，節能增收。
文檔編號A23F5/26GK102422959SQ201110377779
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者樊建, 趙天瑞 申請人:昆明理工大學