专利名称：一种生产速溶粉末咖啡的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及速溶粉末咖啡的生产方法和装置。
可溶性粉末咖啡通常由咖啡抽提液蒸发后经过冷冻干燥或喷雾干燥制得，该咖啡抽提液由抽提液体通过装有粉状烘焙咖啡的抽提室的渗滤过程得到(Sivetz，Coffee Processing Technology Vol.1，P.262，263，AVI，1963)。
抽提沿逆流方向进行，即将150～180℃的压力水从抽提室的底部加入，室内装有已经过彻底抽提(已经过N次抽提)的粉状烘焙咖啡。该抽提室的抽提液然后通过装有经过N-1次抽提的咖啡的抽提室，如此抽提至抽提液通过刚刚装入的未经抽提的粉状烘焙咖啡的抽提室。
最终抽提液离开最后一个温度在100℃左右的抽提室。
这样，经过彻底抽提的咖啡经受的温度最高，而新鲜咖啡经受的温度最低。
热抽提室和冷抽提室的区别通常在于前者装有经过彻底抽提的咖啡，后者装有抽提程度最低的咖啡。
在每个抽提操作过程完成后，将装有经过最彻底抽提的咖啡的室倒空，装入新鲜咖啡，各个抽提室经过适当的连接后，再开始另一个抽提操作过程。
虽然在装有最新鲜咖啡的抽提室的出口处得到的最终抽提液只含有少量的粉状咖啡粒子，但细屑总会带入，因而有必要对轴提液进行过滤。
最后，经过过滤，滤液中去除了尺寸大于1mm的粒子，但一些固体颗粒如多糖或蛋白质以悬浮形式依然存在于混悬液中，为了使抽提液经过浓缩和冷冻干燥或喷雾干燥制得的咖啡粉末能够在杯中彻底溶解而不出现固体颗粒，上述多糖或蛋白质这类固体颗粒必须除去。
悬浮固体颗粒通常用离心的方法除去，然后将上清液与沉淀物倾滗分离，上清液重新加到经过过滤的最终抽提液中，将所得固体残渣制弃去。
这种方法的主要缺点在于必须用倾滗的方法对产生的沉淀物重新处理，而这种处理不大容易进行。
此外，离心的方法来必总能将固体悬浮颗粒满意地除去。
为了解决这个问题，本发明提出了一种生产速溶粉末咖啡的方法，在这个方法中，对咖啡的液相抽提能够使得最终抽提液中不溶固体的含量降低。
因而，本发明特别涉及生产速溶粉末咖啡的方法，在该方法中，抽提液体通过装有粉状烘焙咖啡的抽提室进行渗滤，然后将最终的咖啡抽提液转变成粉末状，该方法的特征在于，在装有最彻底抽提的咖啡的热抽提室后，降低通过抽提室的液体抽提液的渗滤速率。
由于通过提取室渗滤速率的降低，抽提室通过拦住悬浮固体颗粒而起到过滤器的作用，与已有技术相比，这样得到的最终抽提液中不溶物部份大大降低。
本发明还涉及上述方法，在该方法中，渗滤速率降低后，通过调节渗滤流量，使渗滤速率已被降低的抽提室的下游达到所期望的抽提水平。
本发明还涉及实施上述方法的装置，在该装置中，在装有已被最彻底抽提的咖啡的热抽提室后，提供一种装置，以降低热抽提室下游中至少一个室的渗滤速率。
本发明还涉及实施上述方法的装置，在该装置中，至少在一个渗滤速率已得到降低的抽提室之后，提供一种装置以调节装有最新鲜烘焙咖啡的抽提室的渗滤流量。渗滤流量是抽提水平期望值的函数。
本发明的其它特征和优点通过下面的叙述和附图
将是显而易见的，附图只是用来举例和图示实施本发明方法的装置。
由图可见，咖啡抽提装置可由几个抽提室连接而成，每个抽提室都是由一个塔构成，塔的下部与前一个塔的上部连接，而其上部则与后一个塔的下部连接。
一般情况下，抽提装置由4-8个抽提室组成，优选由6个抽提室组成。
室1装有经过最彻底抽提的咖啡，而室6装有抽提程度最低的咖啡，抽提量沿室1至室6递减。
抽提液可由150-180℃的压力水组成，从室1的底部加入后向上穿过整个室，在这个过程中它携带着可溶产物离开室1的上端，然后通过下一个室直到通过室6为止。室6是最后一个室，它装有新鲜的粉状烘焙咖啡。
于是，最终抽提液从室6流出，接着过滤、有选择地进行离心，蒸发，最后通过冷冻干燥或喷雾干燥转换成粉末状。
理解本发明的关键参数是液体抽提物通过抽提室的渗滤速率。
渗滤速率应该理解为液体抽提物的流量(比如表示为升/分)和抽提室的横断面的比值，所得值在量纲上与速度一致。
因而，对于相同流量，如果抽提室的横断面积不等，不同抽提室的渗滤速率可以变化很大，这一点是容易理解的。另一方面，如果所有抽提室的横断面积相同，如上所定义的渗滤速率则仅与流量相关。
现在，在一套咖啡液相抽提装置中(通过在抽提室中的渗滤实现抽提)，所有抽提室挨个排列以占据抽提操作的所有位置，这些抽提室具有相同的几何形状，因而具有相同的横断面。
因此，流量的任何增减都将导致渗滤速率相对应的增减。
在下面对本发明的叙述中，渗滤速率用厘米/分钟表示，流量用升/分钟表示。抽提液体通过抽提室的渗滤速率通常为12-15cm/min。
在根据本发明的方法中，渗滤速率在热抽提室后被降低，抽提液流出温度高于140℃，通过热抽提室后渗滤速率的降低，最终抽提液中不溶物部份显著降低。但是，如热抽提室后渗滤速率过分降低，抽提液的流量看起来会降到抽提室所要求的程度以下，进而影响到抽提程度，这对所有抽提室都是相同的工业过程来说是不可取的。
为了克服这个缺点，在热抽提室下游且渗滤速率已被降低的一个或多个抽提室后面调节抽提液流量是有利的。流量是抽提程度期望值的函数，抽提程度通过最终抽提液进行测定。
如果所有的抽提室具有相同的横断面，在渗滤速率已被降低的抽提室的下游室中，渗滤速率将会增大。然而这种渗滤速率的增加不应该与先前的渗滤速率的降低在任何方面进行比较。
这是因为，虽然通过在热抽提室后降低渗滤速率以实现最终抽提液中不溶物部份降低的方法是可行的，但降低流量只是实现这一结果的众多途径中的一种，抽提室的抽提程度特别取决于渗滤液体体积与烘焙咖啡质量之比值，而与断面积大厚度小或横断面小厚度大无关。
这样，既然一个抽提周期具有一个事先设定的持续时间，那么渗滤液体的体积就应该由流量决定而不是由渗滤速率决定。
下面几个例子说明了本发明的方法和选择参数的重要性。
在一套咖啡液相抽提的常规装置中，抽提室中的渗滤速率为15cm/min左右，最终抽提液中不溶物部份达到3.3%或更多。
下表表明最终抽提液中不溶物部份是中间抽提室中渗滤速率的函数，表中数据对应一套含2个热抽提室、2个渗滤速率降低的中间抽提室和2个流量可调节的冷抽提室的装置，事实上所有抽提室具有相同的横断面，调节通过增加渗滤速率来实现。
中间抽提室的渗滤速率 最终抽提液中不溶物部份的量cm/min %15.0 3.313.6 2.912.9 2.810.3 1.49.6 0.89.1 0.4可以看出，渗滤速率为10cm/min时，不溶物部份在1.2%左右，后面将会看到这是很有利的。
此外，下表示出中间抽提室的数目对最终抽提液中不溶物部份的影响，装置含上游部分的两个热抽提室和下游部分的两个冷抽提室(渗滤速率已被提高)。
中间抽提室的数目 最终抽提液中不溶物部份的量%4 0.83 0.72 1.21 2.1最后，下表示出冷抽提室中流量对最终抽提液中所得的抽提程度的影响。
试验1 试验2热抽提室温度 180℃ 180℃热抽提室中的流量 24.8 l/min 24.7 l/min
冷抽提室中的流量 33.0 l/min 31.5 l/min冷抽提室温度 105℃ 105℃最终抽提液中测得 42.7% 40.4%的抽提程度显而易见，所有其它方面都一样，抽提程度是冷抽提室中流量的函数。
并不想将观察到的现象局限于任何一种解释，最终抽提液中不溶物部份的减少看起来应该归结于这个事实，即在至少一个中间抽提室中渗滤速率的降低，中间抽提室起到过滤器的作用，它截留住由热抽提室带入的悬浮固体。
截留于中间抽提室的固体或者在中间抽提室变为热抽提室时被水解，或者在存在于已被最彻底抽提的热抽提室中的碎屑被除去时直接除去。
这种过滤效果可以用计算每个抽提室所达到的抽提程度来说明。
这样，对于中间抽提室，已经发现抽提程度可以是负值，负值清楚地说明在通过中间抽提室前存在于抽提液中的固体在那些室的出口处已不复存在，这些固体被咖啡床所截留。
下表说明了这种现象，装置含6个抽提室，其中包括两个中间抽提室。
抽提室号 抽提室所达到的抽提程度(%)6 11.835 5.834 -8.453 -2.062 12.391 18.57
为了实施本发明的方法(附图示出最佳实施例)，在两个热抽提室1，2之后提供装置7，以降低最后的热抽提室2之后至少一个抽提室3的渗滤速率。
装置7可由蒸发器7构成，蒸发器通过降低由抽提室2流出并通过抽提室3渗滤的抽提液的体积，使抽提室3的流量降低，因此使抽提室3的渗滤速率降低。
为防止由于降低渗滤速率(因此降低了流量)而使抽提水平(装有最新鲜咖啡的抽提室处的抽提水平)严重下降，在两个相连的抽提室之间，比如在室3下游的室4和室5之间安置一个增加后面抽提室的流量的装置8。
装置8可由添加抽提液(比如热水的进口道构成，抽提液加到来自于抽提室4的液态抽提液中，这样增加了室5和室6液体渗滤的体积，热水进口道的使用亦使温度得以调节。
借助于本发明的方法和装置，很容易在抽提室6(装有最新鲜的烘焙咖啡)出口处得到一种不溶物部份低于1.2%的最终抽提液。
现在，各种试验表明，对不溶物部份低于1.2%的抽提液而言，一步过滤就可得到一种用作制备速溶粉末咖啡的液体，无须再作离心处理。过滤后的液体经过蒸发和接着进行的喷雾干燥和冷冻干燥过程制得的粉末咖啡在热水中溶解而不出现任何悬浮固体。
权利要求
1.一种生产速溶粉末咖啡的方法，在该方法中抽提液体通过装有粉状烘焙咖啡的抽提室而渗滤，然后将最终抽提液转变成粉末状，其特征在于，在装有已被最彻底抽提过的咖啡的热抽提室后面，降低通过抽提室的抽提液的渗滤速率。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，渗滤速率降低之后，调节渗滤流量，使渗滤速率已被降低的抽提室的下游达到所期望的抽提水平。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，加入抽提液体至由渗滤速率得到降低的抽提室中流出的液体中，以调节流量。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，至少在一个渗滤速率得到降低的抽提室中进行抽提的是负抽提。
5.一种实施上述任何一项权利要求的方法的装置，其特征在于，在装有已被最彻底抽提的咖啡的热抽提室(1，2)后面，提供一种装置以降低热抽提室(1，2)下游至少一个室(3)的渗滤速率。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，降低渗滤速率的装置(7)由降低渗滤轴提液的流量的装置(7)构成。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，降低渗滤抽提液流量的装置(7)由蒸发器(7)构成。
8.根据权利要求5的装置，其特征在于，至少在一个渗滤速率已得到降低的抽提室(3)之后，提供一种装置(8)以调节装有最新鲜烘焙咖啡的抽提室的渗滤流量，渗滤流量是抽提水平期望值的函数。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，调节渗滤流量的装置(8)由抽提液体添加进口道构成。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于，调节渗滤流量的装置(8)由热水进口道构成。
全文摘要
在一套包含6个抽提室(1，2，3，4，5，6)的咖啡抽提装置中，在热抽提室(1，2)后面提供了一种装置(7)以降低热抽提室下游中至少一个室(3)的渗滤速率。至少在一个渗滤速率已被降低的渗滤室(3)的后面提供一种装置(8)以调节下游渗滤室的渗滤速率。以上方法和装置可用于粉末速溶咖啡的生产。
文档编号A23F5/24GK1058136SQ9110472
公开日1992年1月29日 申请日期1991年7月8日 优先权日1990年7月18日
发明者K·施莱希特 申请人:雀巢制品公司