潤濕對(duì)速溶咖啡萃取的影響

山云輝，段炳意，楊亞仙，李秋菊，張曉群

（1. 德宏后谷咖啡有限公司，云南 芒市678400；2. 芒市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南 芒市678400）

速溶咖啡自20 世紀(jì)初進(jìn)入日常消費(fèi)領(lǐng)域以來，已經(jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，速溶咖啡因其可直接熱水或冷水溶解且無沉淀物、經(jīng)過加工后保存時(shí)間較長及方便、衛(wèi)生、品質(zhì)一致等特點(diǎn)，成為了許多國家咖啡消費(fèi)的主流產(chǎn)品之一，改革開放以后，速溶咖啡進(jìn)入中國市場(chǎng)并在最近20 年得到了快速的發(fā)展和普及。

萃取是指在一定的溫度和壓力下，把咖啡的有效成分提取到水中的過程，是生產(chǎn)速溶咖啡過程中最復(fù)雜的中心部分，它對(duì)速溶咖啡的收得率及產(chǎn)品品質(zhì)等起到了決定性的作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

越南中粒種焙炒豆及中國云南小粒種焙炒豆各1～2 kg，本實(shí)驗(yàn)所用焙炒豆取自德宏后谷咖啡有限公司芒市速溶咖啡粉分公司的生產(chǎn)車間，是生產(chǎn)速溶粉所用原料，由probat 焙炒機(jī)所焙炒，其中中粒焙炒豆的色值為60，小粒焙炒豆的色值為68；純化水取至德宏后谷咖啡有限公司芒市速溶咖啡粉分公司水處理車間，由反滲透系統(tǒng)處理。

電子臺(tái)秤（精度0.01 g）、實(shí)驗(yàn)室用磨碎機(jī)（飛馬牌600 N）、分析天平、整套水蒸汽蒸餾裝置、蒸發(fā)皿、烘箱、恒溫水浴鍋、干燥器、磨砂口平底燒瓶、球形冷凝管、移液管、漏斗、濾紙、燒杯、測(cè)色儀、折光儀、鐘表、杯品相關(guān)器具。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

用烘箱恒重法分別測(cè)定中粒焙炒豆及小粒焙炒豆的水分備用。中粒焙炒豆及小粒焙炒豆樣品各有2份，一份取自焙炒車間，用實(shí)驗(yàn)室磨碎機(jī)4 檔研磨，得到中粒樣品1、小粒樣品3；另一份取自預(yù)處理車間的投料口，由生產(chǎn)用破碎機(jī)磨碎為約3 mm 的顆粒，得到中粒樣品2、小粒樣品4。4 個(gè)樣品分別用帶自封口的鋁箔袋裝好備用，然后分別對(duì)4 個(gè)樣品進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 潤濕及潤濕所需蒸汽量、時(shí)間的測(cè)定

稱量并記錄水蒸汽蒸餾裝置中的蒸餾瓶空瓶重量，然后放入適量樣品，稱量并記錄重量；安裝好水蒸汽蒸餾裝置，對(duì)水蒸汽發(fā)生裝置進(jìn)行加熱，用產(chǎn)生的蒸汽對(duì)樣品進(jìn)行潤濕，實(shí)驗(yàn)過程中密切注意觀察，待蒸餾瓶中的樣品剛好全部潤濕時(shí)，停止加熱；對(duì)裝有潤濕后的樣品的蒸餾瓶進(jìn)行稱重，并做好記錄，潤濕后增加的重量即為潤濕所需的蒸汽量；同時(shí)，準(zhǔn)確記錄開始潤濕至潤濕結(jié)束所需的時(shí)間；將上述操作重復(fù)3 次，所得平均值即為本實(shí)驗(yàn)所得的該樣品潤濕所需的蒸汽量及潤濕所需的時(shí)間。對(duì)潤濕后的樣品用烘箱恒重法測(cè)定水分。

1.2.3 提取率（可溶性固形物含量）的測(cè)定

在速溶咖啡的生產(chǎn)中，咖啡萃取出的成分分為兩大部分，即可溶物部分及水解物部分，其中水解物部分需在140 ℃以上才能提出，100 ℃下只能提出可溶物部分，所以筆者在實(shí)驗(yàn)室條件下只能用可溶物部分的提出率來代表咖啡的提取率。

對(duì)潤濕前及潤濕后的樣品進(jìn)行可溶性固形物含量的測(cè)定，測(cè)定方法如下：

取10 g（用分析天平精確稱量并記錄）咖啡樣品放入磨砂口平底燒瓶中，精確加入沸騰的純化水200 mL；在平底燒瓶口上裝上回流冷凝裝置，和100 ℃恒溫水浴回流提取，樣品1 樣品3 的水浴恒溫提取時(shí)間為10 min、15 min、20 min、25 min 和30 min，樣品2的水浴恒溫提取時(shí)間為10 min、15 min、20 min、25 min、30 min 和60 min，樣品4 的水浴恒溫提取時(shí)間為10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min 和60 min；將回流提取好的咖啡液用中速濾紙過濾，用移液管精確量取20 mL 過濾后的咖啡液2 份，分別放到2個(gè)干燥好并已稱重的瓷蒸發(fā)皿中，將蒸發(fā)皿放在水浴鍋上對(duì)咖啡液進(jìn)行蒸發(fā)，待水分蒸干后將蒸發(fā)皿移至烘箱中烘干至恒重并記錄重量。

根據(jù)恒重質(zhì)量和咖啡豆的量分別計(jì)算出潤濕前后的樣品在不同恒溫提取時(shí)間下的可溶性固形物含量（及該咖啡樣品的提取率），計(jì)算公式如下：

式中W：提取率（%）；M2：蒸發(fā)皿及咖啡恒重后的質(zhì)量（g）；M1：蒸發(fā)皿恒重后的質(zhì)量（g）；V：提取時(shí)的加水量體積，即200 mL；V1：移入蒸發(fā)皿中的咖啡液體積，即20 mL；M：咖啡樣品質(zhì)量（g）。

對(duì)過濾后的剩余咖啡提取液稀釋至杯品濃度進(jìn)行杯品，并對(duì)比觀察潤濕前后的咖啡提取液中的雜質(zhì)情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品潤濕所需的蒸汽量及時(shí)間

從表1 可知，破碎顆粒越小，潤濕所需的蒸汽量越多。實(shí)際生產(chǎn)過程中，需適時(shí)觀察及檢測(cè)破碎度與潤濕蒸汽的匹配性，而且實(shí)際生產(chǎn)所需的蒸汽量還需進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)調(diào)試，不能完全照搬實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)；潤濕所需的蒸汽量小粒種比中粒種稍多，所以在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，潤濕蒸汽量要根據(jù)不同粉型的配方進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；潤濕的蒸汽并非全部進(jìn)入咖啡豆中，4 個(gè)樣品潤濕通入的蒸汽量比潤濕后咖啡增加的水分量均高出10%左右，而這部分蒸汽中攜帶著咖啡的很多易揮發(fā)香氣成分，所以潤濕需在相對(duì)密閉的容器中進(jìn)行，而且如條件允許需對(duì)攜帶香氣成分的蒸汽進(jìn)行香氣收集，并在干燥前回填入咖啡混合液中；破碎顆粒越細(xì)，潤濕所需時(shí)間相對(duì)越長，在生產(chǎn)用破碎度下，潤濕時(shí)間在20～30 min，當(dāng)然潤濕時(shí)間還取決于通入蒸汽的流量，所以實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的潤濕時(shí)間還有待考察。

表1 4 個(gè)樣品潤濕所需的蒸汽量、時(shí)間及潤濕前后水分含量

2.2 樣品潤濕前后不同提取時(shí)間的提取率

從表2 可知，提取率潤濕后的樣品普遍高于潤濕前的樣品，特別是4 檔磨碎度的樣品，不論中粒種還是小粒種，在不同提取時(shí)間下，均是潤濕后的提取率更高，而生產(chǎn)用破碎度的樣品，則只有個(gè)別提取時(shí)間段的潤濕后提取率略低，且不排除有偶然因素的存在；潤濕后的樣品在提取時(shí)間比潤濕前樣品少5 min的情況下，提取率依然普遍高于潤濕前的，特別是提取時(shí)間在20～40 min 的數(shù)據(jù)基本呈現(xiàn)這一趨勢(shì)，而10～15 min 的提取時(shí)間并不符合生產(chǎn)需求，可以不必太在意這一區(qū)間段的數(shù)據(jù)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中潤濕后單罐萃取的時(shí)間至少可以減少5 min，整個(gè)萃取周期就可減少25～35 min，不僅提高了生產(chǎn)效率，也對(duì)速溶粉的品質(zhì)改善起到相應(yīng)作用。

表2 4 個(gè)樣品潤濕前后不同萃取時(shí)間的提取率

2.3 潤濕后的咖啡研磨顆粒的流動(dòng)性

實(shí)驗(yàn)室磨碎機(jī)4 檔研磨的樣品潤濕后流動(dòng)性較潤濕前有明顯下降，大部分咖啡研磨顆粒在搖晃后流動(dòng)性尚可，可以倒出蒸餾瓶，但有少部分有粘壁現(xiàn)象；而生產(chǎn)用破碎度的樣品潤濕后流動(dòng)性較潤濕前有所下降，大部分咖啡研磨顆粒經(jīng)搖晃流動(dòng)性良好，基本可以倒出蒸餾瓶，個(gè)別顆粒有粘壁現(xiàn)象。考慮到實(shí)際生產(chǎn)的可行性，建議可在潤濕罐內(nèi)裝攪拌裝置，潤濕罐外部裝敲打及搖晃裝置，以便于潤濕咖啡能快速且完全的進(jìn)入萃取罐。

2.4 潤濕前后的提取液感官檢測(cè)結(jié)果

潤濕后的提取液懸浮物明顯減少，含渣量比未潤濕的低，且過濾速度比潤濕前的快。

提取液湯色潤濕前的比潤濕后的深，透明度、清亮度明顯不及潤濕后的。

通過對(duì)潤濕前后的提取液進(jìn)行杯品分析，潤濕后的香氣損失較多，香氣弱于潤濕前的，所以油潤感和豐富度稍不及潤濕前的，尤其在提取時(shí)間較短的時(shí)候相對(duì)明顯；另由于香氣保留少，所以當(dāng)咖啡豆有異雜味時(shí)潤濕后的提取液異雜味感知相對(duì)明顯；潤濕后的提取液酸味比潤濕前的稍強(qiáng)，清爽度及干凈度明顯優(yōu)于潤濕前的，潤濕前的有點(diǎn)渾濁感；苦澀味及酸味隨著提取時(shí)間的增加而增強(qiáng)，提取時(shí)間在25～30 min 時(shí)口感最優(yōu)，當(dāng)提取時(shí)間超過40 min 時(shí)就出現(xiàn)悶熟味，苦澀味強(qiáng)，香氣保留也隨之減少，潤濕前和潤濕后的香氣差異也隨著提取時(shí)間的延長而縮小；中粒和小粒相比，中粒種潤濕前和潤濕后的口感差異趨勢(shì)與小粒近似，但差異度不及小粒明顯。所以如增加潤濕工序，潤濕需在相對(duì)密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，且需在潤濕時(shí)對(duì)香氣進(jìn)行收集并在后續(xù)工藝回填，否則對(duì)香氣會(huì)有所影響。

3 小結(jié)

潤濕可以縮短萃取時(shí)間，提高萃取效率。潤濕后在相同萃取條件下相對(duì)潤濕前收得率有所提高，可有效降低成本。潤濕減少了料液中的雜質(zhì)，便于后續(xù)生產(chǎn)。對(duì)潤濕蒸汽中的香氣進(jìn)行收集回填，形成新的提香理念。