一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法与流程

本发明涉及一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法。目的在于促进咖啡行业技术进步，增加咖啡产品类型，延长咖啡产业链，促进我国咖啡产业健康发展。属食品加工技术领域。

(二)

背景技术：

咖啡位居世界三大饮料之首，其全球贸易额仅次于石油，在国际经贸领域的地位举足轻重。目前市面上流通的咖啡制品主要包括焙炒咖啡豆、咖啡粉、咖啡提取液、速溶咖啡、脱咖啡因咖啡和咖啡饮料等；而目前我国的人均咖啡年消费量仅为0.03kg，远低于欧盟(5.6kg)、美国(4.2kg)和全球(1.25kg)的人均咖啡年消费量。令人欣慰的是我国的咖啡消费市场已进入快速增长期，以每年15％以上的速度增长，而发达国家的增长速度仅为2％～3％。目前国内咖啡市场还存在以国外品牌为主导，自主品牌少，处于初级咖啡产品的加工阶段，产品品种少，消费人群不普遍等特点。因此，开发适合国内市场的咖啡饮品，可满足不同消费人群的需求，并有利于推动国内咖啡加工及其产业链的发展。

目前国内外以咖啡为原料进行发酵饮料加工的研究报道较少。前期有报道(申请号：CN200480031804.2；发酵咖啡饮料；公开日：2006.12.06；发明人：C.米洛，P.迪博克)认为，非酒精的和包含含有咖啡香料的发酵咖啡组分可作为咖啡饮料基质，利用酵母或乳酸菌发酵获得的发酵咖啡组分，具有带有因咖啡香料发酵引起的果味和花香。用该香料可与咖啡、合成香精等进一步配制饮料，并可以充入空气、N₂或碳酸化后使咖啡产生类似啤酒的泡沫。发酵周期为4～8h。但是该报道对适用于该产品的酵母种属、发酵咖啡固形物的浓度及产品质量要求并没有做出准确详尽的阐述。

酿酒酵母为兼性需氧型微生物，可利用以六碳糖为基本单位的葡萄糖、果糖、蔗糖等小分子糖类(可发酵性糖)。在有氧条件下，酿酒酵母可通过EMP、TCA循环等代谢途径，将可发酵性糖最终转化成水和CO₂，并产生用于酵母生长的大量能量与碳架物质；此条件下每1g葡萄糖可生成1.467g的CO₂；在厌氧条件下，酿酒酵母则主要通过EMP途径完成糖代谢；此条件下每1g葡萄糖可生成0.489g的CO₂。由发酵的CO₂具有促进咖啡饮料起泡，稳定咖啡泡沫的作用。本发明利用中性酿酒酵母的生长与发酵作用，利用可发酵性糖产生CO₂并保留在最终产品中，来促进并稳定咖啡饮料中的泡沫，生产一种泡沫咖啡发酵饮料。

(三)

技术实现要素：

本发明提供了一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法。以焙炒咖啡豆、咖啡粉、咖啡提取液、速溶咖啡或脱咖啡因咖啡等为原料，用沸水浸提其中的有效成分，制成咖啡糖溶液后添加酿酒酵母，密闭发酵；发酵结束后使用错流过滤方法分离发酵液中的酵母，然后将滤液与糖类等辅料调配，最后经包装、灭菌等步骤获得泡沫咖啡饮料。

本方法获得产品的色泽呈焙炒咖啡的典型特征；泡沫细腻蓬松，丰富持久，具有咖啡特有的香气，浓郁、持久、突出；入口绵柔，口味纯正、协调；咖啡饮料中的CO₂以细小气泡的形式源源不断地释放，杀口力温和，后味典型且持久。

一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法，具体步骤如下：

1、咖啡糖溶液的制备

用沸水浸提原料咖啡得咖啡溶液，加糖溶解并调整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物浓度不低于1.0％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量不低于2.0％(质量比，m/m)，将得到的咖啡糖溶液冷却至12～25℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数不低于10⁷cell/mL。

2、调配用水的制备

N₂或CO₂由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至0～3℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO₂。

3、发酵

步骤1)获得的咖啡糖溶液于12～25℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO₂含量不低于2.0g/L，并收集发酵产生的多余CO₂。多余的CO₂由发酵罐顶部排出，并用CO₂收集器收集；多余的CO₂经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)经脱氧冷却处理后的无菌水(0～3℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后取咖啡发酵液总量的1/2～2/3(体积比)，降温至0～3℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余1/2～1/3(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。

4、调整

将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO₂的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下按1:1～3比例(体积比)充分混合，并稳定过夜，得不含添加剂的生物法泡沫咖啡饮料。或在滤液与无菌水混合时，根据需要添加辅料(包括食品添加剂、营养强化剂等)进行调配，辅料的添加种类与数量参照食品添加剂使用卫生标准(GB 2760)，在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜。得到符合不同产品质量要求的生物法泡沫咖啡饮料。

混合或调配好的生物法泡沫咖啡饮料的质量指标应符合表1和表2的要求，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。

本发明方法所用原辅料、酿酒酵母均为市售产品。本发明方法的工艺流程详见图1。成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别见表1、表2。

表1咖啡泡沫饮料的感官指标

表2咖啡泡沫饮料的理化指标

本发明的有益效果：

咖啡富含蛋白质、多糖、脂类、类黑素等有利于起泡的物质，酿酒酵母发酵产生的CO₂可促进咖啡饮料泡沫的形成，使泡沫蓬松细腻，泡持性提高；CO₂挥发时的携带作用使咖啡得香气更浓郁、持久；密闭发酵，发酵环境稳定，有利于CO₂在发酵液的溶解，同时也尽可能地保留了咖啡中的多数风味物质，并使整个操作易于控制与实现自动化；咖啡糖溶液中可发酵性糖的上限含量为3％，有利于酿酒酵母的增殖、酵母活力的保持与发酵过程的控制，发酵后酒精含量不超过1.4％，发酵液中CO₂含量不低于2.0g/L(因产品要求而异)，多余的CO₂经净化后溶于调配用水中，可实现CO₂的零排放；成熟发酵液经错流过滤，与等温、等压、等CO₂含量的脱氧冷却无菌水混合，制成的生物法泡沫咖啡饮料中酒精含量不超过0.5％(v/v)；接种发酵液中酿酒酵母活性细胞不低于10⁷cell/mL，起发快，有利于抑制杂菌，因酵母接种量高，发酵液含糖低，酵母生长延滞期短、起发快、代谢副产物少，能够较好地保留咖啡的风味特征；1/2～2/3的成熟发酵液用于成品生产，剩余1/3～1/2用做种酵母液留在发酵罐中，补入相当于错流过滤体积的咖啡溶液继续发酵，可循环发酵多批次，节省了种酵母的使用，缩短了发酵周期(2～3天)；错流过滤后得到的酵母也可作为细胞蛋白用于其他产品的加工。

(四)附图说明

图1一种生物法泡沫咖啡饮料的生产工艺流程图

(五)具体实施方式

实施例1

以咖啡粉，白砂糖，酿酒酵母和木糖醇为原料。

1、咖啡糖溶液的制备

用沸水浸提咖啡粉得咖啡溶液，加白砂糖溶解并调整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物浓度不低于1.0％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量为3.0％(质量比，m/m)，将得到的咖啡糖溶液冷却至15℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数为1.9×10⁷cell/mL。

2、调配用水的制备

N₂或CO₂由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至1℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO₂。

3、发酵

步骤1)获得的咖啡糖溶液于15℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO₂含量为3.8g/L，并收集发酵产生的多余CO₂。多余的CO₂由发酵罐顶部排出，并用CO₂收集器收集，经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)调配罐内处理好的脱氧冷却无菌水(1℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后，取咖啡发酵液总量的2/3(体积比)，降温至1℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余1/3(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。

4、调整

将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO₂的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下充分混合，此时将白砂糖、木糖醇按产品质量要求添加到配料罐中溶解，然后在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。

本实施例制备的成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别列于表3、表4。

实施例2

以速溶咖啡，红糖、白砂糖，酿酒酵母为原料。

1、咖啡糖溶液的制备

用沸水浸提速溶咖啡得咖啡溶液，加红糖溶解并调整至咖啡糖溶液溶液中咖啡固形物浓度不低于2.5％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量为2.0％(质量比，m/v)，将得到的咖啡糖溶液冷却至12℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数不低于1.6×10⁷cell/mL。

2、调配用水的制备

N₂或CO₂由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至3℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO₂。

3、发酵

步骤1)获得的咖啡糖溶液于12℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO₂含量为3.0g/L，并收集发酵产生的多余CO₂。多余的CO₂由发酵罐顶部排出，并用CO₂收集器收集，经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)调配罐内处理好的脱氧冷却无菌水(3℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后，取咖啡发酵液总量的1/2(体积比)，降温至3℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余1/2(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。

4、调整

将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO₂的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下混合。此时将白砂糖按产品质量要求添加到配料罐中溶解，然后在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。

本实施例制备的成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别列于表3、表4。

实施例3

以脱咖啡因咖啡粉，蔗糖，活性干酿酒酵母为原料。

1、咖啡糖溶液的制备

用沸水浸提脱咖啡因咖啡粉得咖啡溶液，加蔗糖溶解并调整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物浓度不低于2.5％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量为3.0％(质量比，m/m)，将得到的咖啡糖溶液冷却至22℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数为1.2×10⁷cell/mL。

2、调配用水的制备

N₂或CO₂由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至2℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO₂。

3、发酵

步骤1)获得的咖啡糖溶液于22℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO₂含量为3.0g/L，并收集发酵产生的多余CO₂。多余的CO₂由发酵罐顶部排出，并用CO₂收集器收集，经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)调配罐内处理好的脱氧冷却无菌水(2℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后，取咖啡发酵液总量的2/5(体积比)，降温至2℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余3/5(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。

4、调整

将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO₂的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下混合。此时将蔗糖按产品质量要求添加到配料罐中溶解，然后在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。

本实施例制备的成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别列于表3、表4。

表3泡沫咖啡饮料感官指标

表4泡沫咖啡饮料理化指标