咖啡生產(chǎn)中保香留香的方法概述

石有權，李 南，代妮婭

(1.云南省輕紡工業(yè)設計院有限公司，云南 昆明 650000;2.昆明市糧油飼料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心，云南 昆明 650000)

咖啡的香氣是咖啡品質(zhì)的重要指標。咖啡香氣中的物質(zhì)主要就是揮發(fā)性物質(zhì)。人們對咖啡的香味進行氣相色譜法成分分析，發(fā)現(xiàn)它是由酸、醇、乙醛、酮、酯、硫黃化合物、苯酚、氮化合物等數(shù)百種揮發(fā)成分復合而成。大致上說起來，脂肪、蛋白質(zhì)、糖類是香氣的重要來源，而脂質(zhì)成分則會和咖啡的酸、苦調(diào)和，形成滑潤的味道[1]。如果咖啡的香味消失了，就意味著品質(zhì)變差，因此香氣和品質(zhì)的關系極為密切。這些揮發(fā)性物質(zhì)很多并非咖啡豆的原始成分，而是在烘焙的過程中，咖啡中含有的其他成分彼此發(fā)生反應，形成的新的化合產(chǎn)物。比如咖啡中的糖類、氨基酸和其他有機酸相互作用，最終產(chǎn)生出獨特易揮發(fā)的物質(zhì)[1]。

咖啡的香氣是在咖啡豆的烘焙過程中產(chǎn)生的，當豆子的內(nèi)部溫度超過 200 ℃ 時，咖啡豆中含有的糖分在烘焙后會轉(zhuǎn)為焦糖，同時，豆中的粗纖維也在烘焙中炭化，與糖分的焦糖互相結(jié)合，咖啡豆變成棕褐色。同時，豆子中含有的油開始從內(nèi)部溢出，在高溫中揮發(fā)。這就是香氣產(chǎn)生的時刻。油溢出并揮發(fā)得越多，味道就越香濃。關于咖啡香味，通常十分重視“剛磨碎”“剛沖泡”時的香氣，但此香味是瞬間性，很難把握[2]。又有加溫銷售的罐裝咖啡，長期保存時的風味有劣化現(xiàn)象。

1 咖啡香味中的微量組分

周斌等[3]研究了不同烘焙程度對云南小粒咖啡香氣品質(zhì)的影響，呂文佳等[4]研究了咖啡主要烘焙風味物質(zhì)的形成及變化規(guī)律。有人用氣相色譜/質(zhì)譜方法對咖啡香味成分作過鑒定，并檢出了約60個微量組分。這些化合物并不完全，采用高靈敏度、高分辨率的質(zhì)譜儀器可檢出更多微量組分。后來又有人用預柱低溫富集頂空樣品的方法對云南小粒咖啡GC/MS進行分析探索，以普及型GC/MS儀(Q/Mass 910)成功地對云南小粒咖啡揮發(fā)性般量組分進行了分析，鑒定出云南小粒咖啡制品中一批微量組分，效果甚佳(見表1)[5]。

表1 用頂空氣相色譜/質(zhì)譜法檢出的云南小粒咖啡中微量組分[5]

表1(續(xù))

2 速溶咖啡生產(chǎn)工藝及對香味的影響

速溶咖啡工藝對咖啡香味的影響巨大。起初的速溶咖啡產(chǎn)品的香味無法與剛泡制時的咖啡香味相比，但隨著技術的不斷改進，現(xiàn)在的速溶咖啡制品的香味已經(jīng)接近于普通咖啡的香味。

速溶咖啡的制造步驟如圖1所示。

圖1 速溶咖啡制造步驟[6]

2.1 焙炒

在前言中我們已經(jīng)提到，咖啡的香味是焙炒所產(chǎn)生的，要得到優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，焙炒是關鍵操作之一，焙炒程度淺則咖啡豆質(zhì)軟，磨碎后較易浸提；而焙炒程度深則豆質(zhì)脆，磨碎后細粉較多從而影響浸提，焙炒不足則香味欠佳，成品色澤差且提出率低；焙炒過度則析出的油多也會妨礙提取并影響噴干操作[7]。所以良好的焙炒條件必須根據(jù)產(chǎn)品色澤、香味、得率、經(jīng)濟效果以及滲濾器設計條件來確定。一般使用轉(zhuǎn)筒式焙炒爐，烘烤溫度和烘烤時間是關鍵控制因素。烘烤時，火力控制應該由大到小，一般控制最高溫度在230～250 ℃ 之間，此溫度能取得較好的芳香并在萃取時取得較合適的品味。焙烤時間不應超過 20 min，這樣可以盡量減少咖啡芳香物質(zhì)的揮發(fā)[8]。

2.2 抽提

抽提的目的是有效地取得經(jīng)焙炒、粉碎的咖啡所具有的可溶性風味成分，并制備便于后道工序處理的咖啡液。抽提是速溶咖啡加工中一個非常重要的環(huán)節(jié)，控制不好會造成咖啡香味成分的損失。一般采用逆流式連續(xù)抽提法，由6～7臺抽提塔組成，其中5～6臺供抽提用，另一臺供周轉(zhuǎn)用[6]。其中抽提溫度是關鍵控制因素，抽提溫度一般在100～200 ℃ 之間。抽提塔實質(zhì)上是滲濾器，經(jīng)焙炒粉碎的咖啡充填在滲濾器中，水全部由滲濾器底部進入，從頂部抽出， 以串聯(lián)方式排列。

2.3 干燥

通常采用噴霧干燥，經(jīng)濃縮后的抽提液通過預熱器泵到噴霧千燥塔頂，通過壓力噴咀噴成霧狀，在 245 ℃ 左右的熱、風氣流下干燥成粉末[7]。因為咖啡的芳香物質(zhì)熱敏性很強，在較高溫度下極易揮發(fā)，采用高溫噴霧干燥法，香味損失較大，使咖啡應有的自然風味減弱，感官質(zhì)量水平明顯下降[9-10]。干燥方法另外還可采用真空冷凍干燥技術[11],可使熱敏性很強的芳香物質(zhì)得以保留，并能獲得很好的溶解性、色澤和形態(tài)。

3 咖啡香味改善的方法

3.1 除去咖啡中的臭味物質(zhì)

如果用來萃取的焙炒咖啡在加溫的條件下在滲濾器中停留時間太長，如果對香味成分的仔細分離沒有給予適當?shù)淖⒁猓约霸诮酉聛淼牟糠州腿‰A段，即第二、第三萃取階段，采用更加苛刻的萃取條件的話，就會在速溶咖啡制備過程中形成臭味物質(zhì)。

有許多除去或減少臭味物質(zhì)的嘗試。例如①將二次萃取出的臭味物質(zhì)結(jié)合至弱的堿性離子交換劑中；②為了從速溶咖啡中提取掉未經(jīng)處理的、苦味的和具有金屬性的物質(zhì)，將其吸附到聚合樹脂上；③使用咖啡油的除去法；④通過采用蒸汽蒸餾法從速溶咖啡生產(chǎn)中的二次萃取中將臭味物質(zhì)除去。除去95%的糠醛(是一種臭味的標志)，被認為是這一生產(chǎn)工藝的有效性的證明。所有已知工藝中的缺點是用該方法制備的速溶咖啡的香味質(zhì)量仍不能令人滿意。有人[12]采用超臨界狀態(tài)或液態(tài)CO2可以有效的除去臭味物質(zhì)，這些臭味物質(zhì)存在于含水萃取物中，同時還可以除去咖啡因。

3.2 改進二次咖啡萃取物的香味[13]

在咖啡萃取物生產(chǎn)中，首先在溫和溫度和壓力條件下從炒咖啡得到一次萃取物，該一次萃取物通常具有高品質(zhì)，接近于家庭中即時所制咖啡浸液的品質(zhì)。所述一次萃取可用熱水在滲濾器中進行。一次萃取步驟的收率只有20～30%，需要利用二次萃取步驟來提高收率。二次萃取是在更苛刻溫度和壓力條件下進行的，所得二次萃取物的酸含量高，于香味有不良影響，并且這種二次萃取物有一種不愉快的香味味道，常稱之為“水解味”。這種不良味道對成品品質(zhì)不利，并且混到典型速溶咖啡味道中，使之有異于通常的炒咖啡浸液的香味。

人們提出了多種處理二次咖啡萃取物的方法，例如①利用植物油進行液/液萃取，從二次咖啡萃取物中除掉不希望的物質(zhì)；②用固體有機聚合物處理二次萃取物；③用低堿度離子交換劑處理；④涉及磨碎咖啡香氣的穩(wěn)定化方法，該法是假設能使炒咖啡具改進的感官性質(zhì)和貯存穩(wěn)定性。該法建議用吸附劑處理磨碎的炒咖啡，吸附劑是細孔或粗孔硅膠，以及合成或天然來源的沸石；⑤從生咖啡豆或炒咖啡豆的水溶液中除掉咖啡因，是使用某種Y型結(jié)晶沸石分子篩，即UHP-Y，它對咖啡因有很高的選擇性；⑥使用堿性分子篩處理二次萃取物而達到改進香味，同時不使該萃取物中所溶解的香味增進物質(zhì)的含量下降。

3.3 增香可溶咖啡粉

傳統(tǒng)可溶咖啡粉是在蒸發(fā)咖啡提取物之后凍干或噴霧干燥而得到的，而咖啡的提取物是將提取液逆流穿過裝有研磨過的焙炒咖啡的孔而制取。這類方法的主要問題之一是得到的產(chǎn)品沒有焙炒咖啡的味道，主要原因是提取和凍干或噴霧干燥步驟，這些步驟必然造成香味物質(zhì)的顯著損失[15]。

已有各種解決方案，這些方案中是將油、一般是咖啡油用咖啡香料處理，然后噴到可溶咖啡粉上或摻入到裝有可溶咖啡粉的容器中。例如用惰性氣體穿過研磨的焙炒咖啡進行循環(huán),這種惰性氣體便帶有香味，并通過冷凝挾帶的二氧化碳、水分和香味物質(zhì)形成霜。然后，將該霜在預定溫度和壓力條件下與油接觸，以便使該油回收到霜中部分香味物質(zhì)。之后，使得到的油摻入到可溶咖啡粉中。實際應用上述方法有時會使香味非常迅速演變成與原味距離較大，且目的產(chǎn)品的穩(wěn)定性特別依賴于可溶咖啡粉的結(jié)構。

通過在可溶咖啡粉中摻入富集咖啡風味的油而使可溶咖啡粉增香的方法，其中通過冷凝充滿著焙炒咖啡香味和水分的二氧化碳來制霜，將該霜與第一種油接觸，使二氧化碳從接觸所得混合物中升華而得到油相和水相，除去油相后將水相與第二油接觸而得到油相和水相，最后將所得油相摻入可溶咖啡粉中，從而使可溶咖啡粉增香[14]。

3.4 咖啡香味的回收

咖啡香味的回收是在可溶咖啡粉的處理過程中進行，而最通常的是在可溶咖啡粉濃縮與干燥前，于研磨烘烤咖啡豆和對咖啡萃取物進行氣提之際進行[16]。

從磨碎的咖啡中回收香味，將烘烤與磨碎的咖啡置于萃取塔中并保持于約 40 ℃。然后對咖啡床噴水使之濕潤化以幫助從咖啡粒排出香味。將惰性氣體(通常是N2)加熱到約 44 ℃，引入該萃取塔中。隨著惰性氣體通過，也就從咖啡粒中提取出香味。然后將此惰性氣體送入在約 5 ℃ 溫度下工作的冷凝器內(nèi)以冷凝惰性氣體中的水,脫水的惰性氣體最后送入低溫冷凝器內(nèi)將此香味冷凝成霜,回收。

另一種工藝中，經(jīng)磨碎咖啡一面攪拌一面通過一細長的混合區(qū)。與此同時，將水質(zhì)流體噴入此細長混合區(qū)，以使此磨碎的咖啡濕潤,磨碎咖啡釋出的香味氣體被抽出與收集。

上述作法的不好之處在于這會使磨碎的咖啡在不到一個小時內(nèi)走味，而伴生一種濃郁的令人不快的氣味，同時使天然的咖啡揮發(fā)物損失。有一種方法可以解決以上問題，首先濕潤此具有芳香組份的磨碎的咖啡，然后均勻地加熱至 70～90 ℃ 的溫度，暴露于減壓下，同時在濕潤、加熱和減壓下時攪拌，以提供相當量的芳香組份作為含香味的氣體，收集此含香味的氣體，形成可溶咖啡粉以包括含芳香氣體。