专利名称：一种超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法
技术领域：
本发明属于速溶咖啡加工技术领域，具体地说，涉及一种超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法。
背景技术：
m^t Coffee)为咖啡属(Poffea)茜草科(Mubiaceeie)灌木咖啡树的果实，除去果肉之后的豆状种子即称之为咖啡豆。咖啡豆经焙炒、粉碎制成焙炒咖啡，外观为棕褐色， 具有咖啡的特殊芳香，焙炒豆经过粉碎，加水煮制、过滤，滤液即为饮用咖啡，但它饮用起来麻烦。1938年，瑞士雀巢公司的Max. Morgenthaler博士终于成功地找到了提取咖啡中可溶性干物质(即咖啡中的水溶性物质)并将其制作成干粉的合适方法，速溶咖啡也就应运而生，很快就成为广大消费者喜爱的方便咖啡饮品。速溶咖啡是在热水中冲调时能够完全溶解的咖啡粉末或颗粒，是由焙炒咖啡经水提取出可溶性物质(主要成分包括糖蛋白质咖啡因)，提取液经浓缩、干燥而制成，速溶咖啡的基本生产过程是咖啡豆一烘烤一研磨(粉碎)一水萃取一提取液浓缩蒸发一干燥(喷雾干燥或冻干)一包装。在速溶咖啡的生产中，将焙炒并适度粉碎的咖啡粉中的水溶性物质提取出来的过程称为抽提，抽提是速溶咖啡生产中关系到产品产量和质量的重要步骤。传统的抽提方法为单纯的高温高压提取法，将咖啡粉置于高压渗滤容器中，在一个操作周期内完成以下过程咖啡粉粒的湿润、可溶性物质的溶出、高温下不溶性的碳水化合物分解产生部分溶解物。通常，温度越高，提取率也越高，在工业化生产中，为了获得较高的提取率，生产厂家往往会单纯提高温度，这样会大幅增加能源消耗，同时也增加了提取操作的危险性。超声波具有频率高、波长短、穿透力强等特点。超声波提取是利用超声波具有的机械效应、空化效应及热效应，通过增加物质分子的运动速度，增强物质的穿透力以提取有效成分的方法。目前，超声波技术广泛用于皂苷、生物碱、黄酮、多糖等绝大多数中药有效成分的提取，且具有省时、节能、避免常规提取法对热敏性物质的破坏、溶剂用量少、提取率高等优点。通过文献检索，在咖啡的提取以超声波辅助提取制备速溶咖啡技术方面，未见与本发明相同的技术报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法，采用超声波对浸泡于热水中的咖啡进行第一次提取，过滤；滤渣再加热到一定的温度进行高温水解，可明显提高咖啡中水溶性成分的提取率。本发明方法又可称为超声波-高温水解二段法提取工艺首先，将通过常规方法制备的焙炒咖啡粉分散于一定量的热水中，在常压下用超声波处理一定的时间，过滤得到第一滤液和第一滤渣(此时得到的第一滤液中含有较多的芳香成分，可将其称为芳香液)； 第二步，将第一滤渣置于高压容器中，用高温水浸提，高温处理后，过滤得到第二滤液和第二滤渣，合并两次提取所得的滤液，经离心净化、浓缩、干燥，即得速溶咖啡。本发明解决其技术问题所采用的具体技术方案是
按重量比，取焙炒咖啡粉1份，分散于6 8份温度为60°C的热水中，浸泡30分钟，然后置于超声波提取装置内，调节温度在50 90°C，启动超声波处理30 60分钟，过滤得到滤液和滤渣(此时的滤液称为第一滤液，滤渣称为第一滤渣)；将第一滤渣装入高压反应釜内，加入3 5份(以咖啡粉样品计)的水，密封，加热至180 220°C，在恒定温度下保温 20 40分钟，在高温下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保温完成后启动冷却水水泵，通过高压釜内的冷却盘管将咖啡物料冷却到70°C，打开高压釜，放出料液并过滤，得到第二滤液和第二滤渣；将第一滤液与第二滤液合并，用离心机离心净化以进一步除去悬浮性的微粒，离心后得到的净化液经过常规真空浓缩，冷冻干燥而得速溶咖啡。本发明中所述超声波处理的频率为20 80W1Z，时间30 60 min。
为了更好地说明本发明的效果，将上述操作过程中的超声波提取改为普通的90°C热水提取，然后再进行同样的高温水解提取，其它操作均相同，与本发明方法进行对比，并计算提取率。提取率(干基)按公式(1)进行计算
式中=Mtl为咖啡粉样品质量；E为原料咖啡粉中的水分含量；
M1为速溶咖啡产品质量；C为产品速溶咖啡中的水分含量。本发明的有益效果是
采用本发明方法，可明显提高咖啡的提取率，且简便易行，避免了常规的直接高温高压提取法对风味物质的破坏，溶剂用量少，与传统的单纯高温高压提取法相比具有节能，省时，增收，产品风味好等优点。
具体实施例方式下面给出本发明具体的实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于所述内容。实施例1 本超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法，具体步骤如下
按重量比，取焙炒咖啡粉1kg，分散于6kg温度为60°C的热水中，浸泡30分钟，然后置于超声波提取装置内，调节温度在50°C，超声波频率为80 khz,超声波处理30分钟，过滤得到滤液和滤渣(此时的滤液称为第一滤液，滤渣称为第一滤渣)；将第一滤渣装入高压釜内，加入3kg的水，密封，加热至180°C，在180°C下保温20分钟，在高温下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保温完成后启动冷却水水泵，通过高压釜内的冷却盘管将咖啡物料冷却到70°C，打开高压釜，放出料液并过滤，得到第二滤液和第二滤渣；将第一滤液与第二滤液合并，用离心机离心净化以进一步除去悬浮性的微粒，离心后得到的净化液经过真空浓缩，冷冻干燥而得速溶咖啡。测定原料及速溶咖啡的水分含量，按公式(1) 计算提取率。使用超声波处理的提取率为37. 12%，未作超声波处理的提取率为33. 35%,超声波处理的提取率增加了 3. 77%，增加率为11. 30%。实施例2 本超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法，具体步骤如下
按重量比，取焙炒咖啡粉样品1kg，分散于7kg温度为60°C的热水中，浸泡30分钟，然后置于超声波提取装置内，调节温度在70°C，超声波频率为601ΛΖ，超声波处理45分钟，过滤得到滤液和滤渣(此时的滤液称为第一滤液，滤渣称为第一滤渣)；将第一滤渣装入高压釜内，加入4kg的水，密封，加热至200°C，在200°C下保温30分钟，在高温下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保温完成后启动冷却水水泵，通过高压釜内的冷却盘管将咖啡物料冷却到70°C，打开高压釜，放出料液并过滤，得到第二滤液和第二滤渣；将第一滤液与第二滤液合并，用离心机离心净化以进一步除去悬浮性的微粒，离心后得到的净化液经过真空浓缩，冷冻干燥而得速溶咖啡。使用超声波处理的提取率为40. 33%，未作超声波处理的提取率为35. 80%，超声波处理的提取率增加了 4. 53%，增加率为12.65%。实施例3 本超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法，具体步骤如下
按重量比，取焙炒咖啡粉样品1kg，分散于8kg温度为60°C的热水中，浸泡30分钟，然后置于超声波提取装置内，调节温度在90°C，超声波频率为201ΛΖ，启动超声波处理60分钟，过滤得到滤液和滤渣(此时的滤液称为第一滤液，滤渣称为第一滤渣)；将第一滤渣装入高压釜内，加入^g的水，密封，加热至220°C，在220°C下保温40分钟，在高温下使咖啡中的水不溶多糖部分水解成可溶性的小分子，保温完成后启动冷却水水泵，通过高压釜内的冷却盘管将咖啡物料冷却到70°C，打开高压釜，放出料液并过滤，得到第二滤液和第二滤渣；将第一滤液与第二滤液合并，用离心机离心净化以进一步除去悬浮性的微粒，离心后得到的净化液经过真空浓缩，冷冻干燥而得速溶咖啡。使用超声波处理的提取率为 44. 50 %，未作超声波处理的提取率为38. 67 %，超声波处理的提取率增加了 5. 83 %，增加率为 15. 08%。
权利要求
1.一种超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法，其特征在于首先将焙炒咖啡粉分散于热水中浸泡，在常压下用超声波处理一定的时间，过滤得到第一滤液和第一滤渣；然后将第一滤渣置于高压容器中，用高温水浸提，高温处理后，过滤得到第二滤液和第二滤渣，合并两次提取所得的滤液，经离心净化、浓缩、干燥，即得速溶咖啡。
2.根据权利要求1所述的超声波辅助提取制备速溶咖啡方法，其特征在于具体按如下步骤进行(1)取焙炒咖啡粉，放入温度为60°C的热水中，浸泡30分钟，咖啡粉与水的重量比为1: 6 8 ；(2)浸泡后咖啡粉置于超声波提取装置内，在50 90°C下进行超声波处理，过滤得到第一滤液和第一滤渣；(3)在第一滤渣中加入咖啡粉重量3 5倍的水，在180 220°C温度下保温20 40 分钟，冷却到70°C并过滤，得到第二滤液和第二滤渣；将第一滤液与第二滤液合并，滤液用离心机离心净化进一步除去悬浮性的微粒，离心后得到的净化液经过真空浓缩，冷冻干燥即得速溶咖啡。
3.根据权利要求1或2所述的超声波辅助提取制备速溶咖啡方法，其特征在于超声波处理的频率为20 80khz，时间30 60 min。
全文摘要
本发明公开了一种超声波辅助提取制备速溶咖啡的方法，该方法为超声波-高温水解二段法提取工艺首先，将焙炒咖啡粉分散于热水中浸泡，在常压下用超声波处理一定的时间，过滤得到第一滤液和第一滤渣；然后将第一滤渣置于高压容器中，用高温水浸提，高温处理后，过滤得到第二滤液和第二滤渣，合并两次提取所得的滤液，经离心净化、浓缩、干燥，即得速溶咖啡，本发明与传统的高温高压提取法相比，咖啡中可溶性物质的提取率明显提高，平均提取率比单纯高温提取法增加10％以上，且操作方便，省时，节能增收。
文档编号A23F5/26GK102422959SQ201110377779
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者樊建, 赵天瑞 申请人:昆明理工大学