冻干技术在速溶咖啡生产中的运用研究

冻干技术在速溶咖啡生产中的运用研究

1山云辉 2钱鹏羽 3段炳意 4杨亚仙

（ 1）德宏黑柔咖啡有限公司 （ 1， 2， 3， 4）德宏后谷咖啡有限公司（ 3）芒市源一原食品有限公司 云南省芒市 678400

摘 要：速溶咖啡是从烘焙咖啡豆中萃取咖啡有效成分后进行干燥而形成的，在这个过程中，不可避免会流失一些咖啡本身的芳香物质，导致失去一些风味，因此速溶咖啡的成品味道并不如现磨咖啡的浓郁、纯正。速溶咖啡在长期的生产发展过程中，生产者不断追求恢复速溶咖啡纯正的口感与香味，从而应用到多种冻干技术。本文主要研究在速溶咖啡生产中所运用到的冻干技术。

关键词：冻干技术；速溶咖啡；生产；运用

速溶咖啡的诞生年代为1938年，自从速溶咖啡出现之后，生产者就在应用各种不同的冻干技术恢复速溶咖啡至现磨咖啡的风味及口感，在众多冻干技术的应用中，利用真空冷冻干燥技术生产的速溶咖啡，其口味、香味最贴近现磨咖啡的风味及口感，属于目前世界上品质最佳、风味及口感最好的速溶咖啡。

速溶咖啡生产过程

在一般情况下，速溶咖啡的生产过程由以下六个步骤组成：第一步，对咖啡豆进行预处理：即对生咖啡豆进行筛选、清洗工作，在这个过程中，主要是对生咖啡豆中混杂的异物进行筛选，如金属物、碎石子等，并将没用的咖啡豆挑选出来；第二步，对生咖啡豆进行焙炒：在焙炒的过程中，生咖啡豆会发生一系列的物理变化和化学反应，形成咖啡特有的芳香；第三步，将烘焙好的咖啡豆粉碎：在此过程中，为了给后续的萃取工序打下良好的基础，必须要将咖啡豆粉碎至一定的颗粒大小；第四步，对粉碎的咖啡豆进行萃取：在萃取的过程中，对萃取罐中的温度和咖啡颗粒的压力有一定的条件限制，在特定的条件下，要将咖啡中的有效成分提取到水中；第五步，浓缩：采用真空浓缩技术对水中的咖啡溶液进行浓缩，在这个阶段浓缩出来的咖啡液浓度要保持在40%以上，以便于后续的干燥工艺；最后一步，对浓缩出来的咖啡液进行干燥，它是速溶咖啡在生产过程当中最重要的一步，在这个阶段务一旦由于操作不当或其他因素影响其品质，将会功亏一篑；尤其要注意咖啡的芳香物质，因为咖啡的芳香物质的热敏性较强，在较高的干燥温度下极易被挥发，且在萃取和浓缩过程中已经有一部分芳香物质被挥发，所以在这个阶段要尽量避免芳香物质过多地被挥发。当前世界上速溶咖啡的干燥工艺主要分为喷雾干燥工艺和冷冻干燥工艺，目前大部分采用喷雾干燥工艺设备简单，生产成本低，香味物质挥发严重；冷冻干燥工艺设备昂贵，生产成本较高，香味物资保存良好。随着科学技术的进步和工业化发展，冷冻干燥越来越应用于速溶咖啡的生产。

冻干咖啡加工关键技术

以下相关冻干咖啡加工关键技术以德宏后谷咖啡有限公司为例，该公司在冻干咖啡加工技术及产品风味上具有一定的研究，成果已经成功转化，并成功上市大批量销售了具有良好风味的冻干速溶咖啡产品，因此，该公司的冻干咖啡技术系统已经相对成熟，对于速溶咖啡芳香物质的挥发也保持在一定的标准范围内，生产的速溶咖啡品质较高。

（一）冷冻干燥温度控制点

速溶咖啡在制作过程中的干燥这一环节上对温度的要求相对严格，在进行干燥时，微生物在冰点以上的温度还是能够进行生长和繁殖，在低温状态下也仍然可以进行生长和繁殖，如嗜冷菌等，这些微生物的生长也会对速溶咖啡的品质和芳香物质造成一定的影响。微生物的活动一般在冰点以上，当温度处于冻结温度范围内（零下2摄氏度~零下5摄氏度），微生物的活动就会受到抑制，绝大部分的微生物都会在这个温度下死亡，当温度骤降至-20摄氏度~-30摄氏度时，微生物的所有升华变化和胶体变性就会完全处于停顿状态，细胞则会在较长的时间范围内保持生命力。为了避免微生物在速溶咖啡压缩这一过程中产生污染，就要在干燥这一步骤之前添加杀菌设备，杀菌的温度控制在85摄氏度~90摄氏度之间，料液通过该设备的时间为5~8秒，在这个阶段，设备对料液的香气无影响。通过这个灭菌设备，能够基本将速溶咖啡原料中的微生物完全消灭，有效保证产品理化指标的稳定性，且通过对灭菌前后的料液、冷冻干燥粉进行香味、口感测试，差异并不显著^[1]。

氮气发泡技术

氮气相对于其他气体而言，具有稳性定好、惰性好的特点，因此常用于物理发泡注气。在料液浓缩过程中应用氮气发泡的优势有：发泡孔小、发泡孔壁较薄、微孔之间不连通等。在氮气发泡技术使用过程中，可以对咖啡粉的颜色和堆积密度进行控制，从而保证速溶咖啡在的浓缩液不发生变化。

履带预热技术

速溶咖啡在咖啡液输送过程中可能会出现颜色变化，为了避免出现这种情况，可以在这个阶段引入履带预热技术，在使用履带之前，先将履带的温度提升至与产品相同的温度，可以保证产品在利用履带进行输送过程中不发生颜色的变化。同时，还要经过反复的试验，让咖啡液的颜色与口味更加贴近现磨咖啡的口感与香味

^[2]。

冷冻间除湿设计

在对速溶咖啡应用冻干技术进行生产过程中，车间内的温度通常较低，为了避免冷冻浓缩液表面结霜，从而影响到产品质量，必须要对冷冻间做好除湿工作。

辐射传热和鳍片托盘技术

在速溶咖啡进行生产的过程中，进行到干燥环节时，对咖啡粉的干燥非常重要，为了控制咖啡粉的含水量，可以引进辐射传热和鳍片托盘技术，将这两个技术进行相应的改良并结合使用，可以保证产品在干燥阶段稳定均一。在这个过程中，含水量需要控制在3.0%左右。

香气回收技术

浓缩液是在浓缩塔时通过抽至真空状态，并加热至70摄氏度~80摄氏度的条件下浓缩而成的，然而，在加热至70摄氏度~80摄氏度之前，料液就会发生沸腾，导致料液的香气被挥发。为了保证咖啡粉完全体现出原豆的香气，应该要在浓缩阶段之前添加提香设备，具体内容如下：从FIC萃取器中将萃取液批量取出，萃取馏分钟部分有用香味则被快速加热至130摄氏度~140摄氏度左右，一般情况下咖啡的香味在处于80摄氏度~85摄氏度的温度之间就会开始挥发。然后进入闪蒸蒸发器。在蒸发过程中，蒸汽会富含香气，当温度处于100摄氏度左右时，蒸汽是水和香味物质的混合物，为了得到浓缩的液体物质，必须还要继续蒸发，直到蒸汽被蒸馏。部分被挥发的香气通过浓缩、冷凝、干燥之后被回收，在对产品进行冷冻干燥之前，将香味回收装置中得到的液体和香气浓缩液进行混合，能够大幅度提升产品的香味^[3]。

充氮技术

在产品的考核过程中，产品比重是一项重要指标，产品包装材料的大小完全取决于产品的比重大小，在工厂对产品进行批量生产的过程中，包装的材料大小通常是固定的，因此，冷冻干燥粉的比重也应该有一个固定的大小。在德宏后谷咖啡有限公司生产过程中，冷冻干燥粉的比重通常控制在220~260g/L之间，为了实现自动化、标准化的生产，公司引入了充氮技术，该技术的应用能够保证产品比重的稳定性^[4]。

结束语：

在速溶咖啡的生产过程中，应用真空冷冻干燥技术生产出来的速溶咖啡完美地规避了在咖啡生产过程中对咖啡品质的伤害，因此完美地保留了现磨咖啡的香味与口感。国内生产速溶咖啡的相关公司应该积极引入先进冻干技术，并根据实际情况，积极进行相关实验，积累经验。

参考文献：

[1]胡荣锁,段其站,董文江,陈治华,蒋快乐,山云辉,宗迎,龙宇宙.冻干咖啡粉的研制及风味品质特性研究[J].热带作物学报,2019,40(08):1618-1625.

[2]夏恩琴,杜华,何敏君,林馥丹,贾青.无糖桑叶提取物咖啡的配方设计研究[J].农产品加工,2019(13):5-8.

[3].云南省咖啡产业发展报告[J].云南农业,2018(12):27-31.

[4]白学慧,张洪波,李维锐,周仕峥.云南咖啡产业技术标准体系建设研究[J].热带农业科技,2016,39(03):41-46.

通讯作者：（段炳意）出生：1987年；性别：女；民族：汉族；籍贯：云南（云南大理）：职称：助理工程师；职务：总经理（芒市源一原食品有限公司）；学历：本科；研究方向：食品，咖啡，