高含量低聚糖的咖啡豆加工方法
2023-04-24 18:14:06 2
專利名稱：高含量低聚糖的咖啡豆加工方法
技術領域：
本發明涉及咖啡豆的加工方法。
背景技術：
近年來，不用選擇地點隨處可以方便飲用的罐裝或聚酯(PET)瓶裝的咖啡飲料已被人們廣泛接受，如果咖啡飲料的銷售區域進一步擴大，咖啡飲料在市場上停滯的時間(流通時間)就會延長。另一方面，消費者對具有接近於剛沏的咖啡香味的咖啡飲料的需求在提高。
因此，對於罐裝或聚酯(PET)瓶裝的咖啡飲料，如何使咖啡特有地良好香味長時期保持穩定，是滿足消費者需求方面的重要課題之一。
特別是，在不含有乳成分的Black Coffee中，隨著時間的延長從咖啡豆中提取的油成分會發生分離、凝集而浮遊在其表面上。因為該油成分內含有大量的咖啡特有香味成分，因此與空氣接觸後不但油成分發生變質，香味成分也易發生劣化。
其結果是，不僅能看到劣化的油成分像異物一樣浮遊著，而且也使咖啡特有的香味失去。因此，不僅從外觀上，在香味方面也與剛沏的咖啡相差甚遠，有可能導致商品的價值明顯下降。
為了防止成為商品價值降低的原因之一的油成分的分離、凝集，以往使用高壓均化器(Homogenizer)(均質機)對咖啡提取液進行處理，使油成分的平均粒徑變得更小，使提取液中的油成分均勻分散(參照專利文獻1)。
此外，也進行了下述研究，即在咖啡提取液中添加洋槐豆膠(Locust bean gum)或黃原膠(Xanthan Gum)等增粘多糖類(外來穩定劑)，防止油成分的分離和凝集(參照專利文獻2)。
專利文獻1日本特許第3130321號公報
專利文獻2日本特開2001-120184號公報
發明內容
為了防止油成分的分離、凝集，使用均質機處理咖啡提取液時需要花費時間和勞力，也會因購買均質機而導致設備成本增加或運行費用增加。在咖啡提取液中添加穩定劑時，穩定劑的量可能會使咖啡特有的香味損失，同時使原料成本增加。
咖啡豆內存在多糖類或纖維質(不溶性成分)，這些不溶性成分有時會阻礙咖啡特有的良好香味的提取，為了使咖啡提取液儘可能保持接近於剛沏好的咖啡的香味，優選採用簡便操作使該不溶性成分變為可溶性成分，使香味成分容易提取。
鑑於上述情況，本發明要提供的咖啡豆加工方法是，採用簡便操作提取出含有大量香味成分的咖啡提取液，並且能夠在長時期內防止咖啡油成分分離、凝集的咖啡豆加工方法。
本發明者們對於能夠在長時期內防止咖啡油成分分離、凝集的咖啡豆加工方法進行潛心研究，結果發現通過在一定條件下對焙煎咖啡豆進行熱處理，焙煎咖啡豆中的不溶性成分變為可溶性成分，低聚糖的含量增加。此外，對於焙煎咖啡豆中含有的油成分，其向咖啡提取液中的轉移量以及其在咖啡提取液中的穩定性方面，都有新的發現。
本發明的第一特徵構成是，通過使焙煎咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的工序，使上述焙煎咖啡豆中含有的低聚糖含量增加的咖啡豆加工方法。
此外，本發明的第二特徵構成是，通過使焙煎咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的工序，使上述焙煎咖啡豆中含有的咖啡油成分向咖啡提取液中的轉移量增加的咖啡豆加工方法。
進而本發明的第三特徵構成是，通過使焙煎咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的工序，使上述焙煎咖啡豆中含有的咖啡油成分在咖啡提取液中保持穩定的咖啡豆加工方法。
對於焙煎處理中的咖啡豆或焙煎處理後的咖啡豆，實施使其與高溫高壓流體進行接觸處理的工序(以下稱高溫高壓處理)。通過上述處理，焙煎咖啡豆中存在的不溶性成分多糖類或纖維質發生水解，可溶性成分低聚糖的含量增加。即、咖啡豆中含有的低聚糖含量與咖啡生豆中含有的低聚糖含量相比增加了。
接著，對高溫高壓處理過的焙煎咖啡豆進行通常的粉碎和提取，那麼低聚糖發揮表面活性劑作用，在低聚糖與咖啡油成分之間形成膠束，該油成分變為可溶性成分容易轉移到提取液中。
通常對焙煎咖啡豆進行提取時，含有大量咖啡香味成分的咖啡油成分幾乎都成為提取殘渣或殘留在提取容器內，轉移到咖啡提取液中的油成分很少。但是，利用本發明可以提取出更多的油成分，因而能夠得到香味濃鬱的咖啡提取液。
進一步，因為油成分在提取液中溶解，不需要特別使用均質機或外加穩定劑等，就可以使咖啡提取液中油成分的穩定性提高。其結果是，即使咖啡提取液長期保存也不會引起油成分的分離、凝集，能夠使咖啡特有的良好香味長期保持穩定。
此外，經過高溫高壓處理後咖啡豆本身變軟，其中的多糖類或纖維質等不溶性成分產生的物理阻礙減小，低聚糖、咖啡油成分及由焙煎產生的各種咖啡香味成分的提取率進一步提高。
本發明的第四特徵構成是，在100℃～230℃實施上述工序。
根據本構成，能夠確切地實施焙煎咖啡豆的高溫高壓處理，同時能夠促進咖啡豆中的多糖類或纖維質等的水解、促進低聚糖的生成。
溫度低於100℃時，為了得到良好的烘焙香或促進多糖類或纖維質的水解，需要花費長的時間，工作效率低。此外，溫度高於230℃時，大部分良好的烘焙香味飛散，產生強的烤焦臭，不適於飲用。
本發明的第五特徵構成是，在160℃～210℃實施上述工序。
根據本構成，特別是在160℃～210℃的範圍內，能夠促進低聚糖的生成，且增加咖啡油的提取量。
本發明的第六特徵構成是，在表壓0.1MPa～3.0MPa下實施上述工序。
根據本構成，能夠確切地實施焙煎咖啡豆的高溫高壓處理，同時能夠促進咖啡豆中的多糖類或纖維質等的水解、促進低聚糖的生成。
表壓低於0.1MPa的壓力情況下，反應需要的時間長，從工作效率來看不適於操作，此外，表壓高於3.0MPa的壓力情況下，反應器內的壓力難於控制，從人工操作方面來看不適於操作。
在表壓0.1MPa～3.0MPa的範圍內，能夠促進低聚糖的生成，且增加油成分的提取量。
本發明的第七特徵構成是，使上述流體成為飽和水蒸氣。
根據本構成，與乾燥空氣(熱風焙煎)的情況相比，其熱傳導效率得到飛躍提高(約10倍)。其結果，雖然根據所期望的焙煎度(淺烘焙(Light Roast)～義大利式烘焙(Italian Roast))決定，但熱風焙煎通常需要等於或大於15分鐘～30分鐘的處理時間，而根據本構成所需的焙煎處理時間大約能縮短到約30秒～4分鐘，並且利用飽和水蒸氣的良好的熱傳導能力，能夠進一步促進焙煎咖啡豆中的多糖類或纖維質等的水解、促進低聚糖的生成。
本發明的第八特徵構成是，使用第一～第七特徵構成中的任一項所述的咖啡豆加工方法，進行加工的咖啡豆加工品。
根據本構成，能夠提供低聚糖的含量增加、且咖啡香味成分的提取率提高的焙煎咖啡豆。
本發明的第九特徵構成是，以第八特徵構成所述的咖啡豆加工品為原料的咖啡飲料。
根據本發明，能夠提供下述咖啡飲料，即香味濃鬱、長期保存也不發生咖啡油成分的分離和凝集、並且其濃鬱的香味能夠長期保持穩定的咖啡飲料。
本發明的第十特徵構成是，焙煎度為L15～L23，每1g含有40mg～65mg的分子量為500～3000的可溶性低聚糖的咖啡豆加工品。
根據本構成，製成咖啡飲料所用程度的焙煎度時，咖啡豆加工品含有豐富的可溶性低聚糖。因此，可以優選作為咖啡飲料的原料。
具體實施例方式
以下對本發明的實施方式進行說明。
本發明的咖啡豆加工方法，是使咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的方法，以下稱該處理為高溫高壓處理。
作為實施高溫高壓處理原料的咖啡豆，可以使用將咖啡生豆進行焙煎處理過程中的咖啡豆，也可以使用焙煎咖啡豆。
咖啡的品種，例如可以是Arabica種、Robusta種、Liberica種等。
焙煎咖啡豆，例如可以是高焙煎度豆、低焙煎度豆或實施過高壓處理等的焙煎豆等。焙煎方法是能夠通過直火、熱風、遠紅外線、微波等進行焙煎的方法。
並且，咖啡生豆指的是，將咖啡樹上的果實一咖啡果實收穫後，除去果肉、薄皮等進行精製，再把精製的種子進行乾燥後得到的種子。精製工序有水洗式、非水洗式等。
咖啡豆的粒度，為了抑制高溫高壓處理過程中成分的流失，優選整粒或粉碎度小的咖啡豆，但並不限於這些。只要成分的流失在允許的範圍內，也可以使用粉碎品(極粗研磨等)。
本發明為了增加焙煎咖啡豆中含有的低聚糖，對採用公知方法得到的通常的焙煎咖啡豆實施高溫高壓處理。並且，本發明的高溫高壓處理在增加低聚糖的同時也具有焙煎效果，所以可以把高溫高壓處理作為焙煎處理的一部分。
本說明書中的低聚糖，指的是由大約2個到200個的單糖類分子通過糖甙鍵聚合形成的聚合物。
通過本發明的高溫高壓處理，焙煎咖啡豆中的咖啡油成分向咖啡提取液中轉移的量增加，本發明中所說的咖啡油成分，是咖啡豆中含有的脂質，其主要成分是三甘油酯(甘油的羥基上結合3個脂肪酸形成酯鍵的物質)。眾所周知，該油成分具有疏水基，具有把香味成分包住並使其保持穩定的功效。
高溫高壓處理使用的流體，作為液體例如可以是蒸餾水、脫鹽水、自來水、鹼性離子水、海洋深層水、離子交換水、脫氧水、水溶性有機化合物(如醇等)、或含有無機鹽類的水等，但並不限定於這些物質。
高溫高壓處理使用的流體，作為氣體可以是上述液體的蒸氣，例如水蒸氣、醇蒸氣等。從作業性和操作性來看，該水蒸氣優選飽和水蒸氣，但並不限於這些物質。
高溫高壓處理使用的流體，除上述流體外，還包括超臨界流體或亞臨界流體。超過某特定的壓力和溫度(臨界點)後，存在著氣體和液體的臨界面消失，兩者成為一體並維持流體狀態的範圍，把這樣的流體稱為超臨界流體，其為具有氣體和液體的中間性質的高密度流體。亞臨界流體是壓力和溫度均比臨界點低的狀態的流體。
高溫高壓流體的供給方法，例如可以是向壓力容器內通入流體，使其在升溫升壓狀態下保持一定處理時間的間歇式供給方法，或者在設置有流體供給管和流體排出管的壓力容器內，使流體在一定時間內從上述流體供給管流向上述流體排出管，在高於大氣壓的出口壓力的作用下，流體從上述流體排出管排出而進行處理的連續式供給方法。但是，如果是能夠使壓力容器維持加壓狀態的方法，並不限於這些方法。
此外，對連續式供給流體時流體的流動方向沒有特別限制，例如，相對於高溫高壓處理的焙煎咖啡豆，流體的流動方向可以從上向下、從下向上、從外向內、從內向外。
高溫高壓處理時的溫度，優選100℃～230℃，因為本發明必需使焙煎咖啡豆中的不溶性成分多糖類或纖維質進行水解得到可溶性成分，所以優選能提高水解的條件約160℃～210℃。
高溫高壓處理時的壓力，優選加壓條件、特別是表壓0.1MPa～3.0MPa下進行處理。特別是高溫高壓水蒸氣處理時，優選飽和水蒸氣壓。本說明書中的「壓力」，指的是「表壓」，是把大氣壓作為0時的壓力。因此，例如「表壓0.1MPa」換算成絕對壓力時，是大氣壓加上0.1MPa的壓力。特別優選表壓約為0.7MPa～3.0MPa。
處理時間，優選約1秒～60分鐘，更優選約30秒～4分鐘。
本發明中，高溫高壓處理後可以進行公知的處理。公知的處理方法，例如可以是粉碎、提取(包括超臨界提取)、乾燥(真空乾燥等)等，但並不限於這些。
如此高溫高壓處理過的咖啡豆加工品，經過冷卻、乾燥(真空乾燥、熱風乾燥等)處理後，根據通常的方法保存於倉庫中。
這樣得到的本發明咖啡豆加工品，將其製成咖啡飲料所用程度的焙煎度時，含有豐富的可溶性低聚糖。例如焙煎度為L15～L23時，每1g咖啡豆加工品含有40mg～65mg的分子量為500～3000的可溶性低聚糖(參照下述實施例3)。
可以在高溫高壓處理的同時或高溫高壓處理之前實施粉碎工序，由此可以使處理均一、使混合物的原料混合均一、使本發明的高溫高壓處理得到均一產物，使本發明的高溫高壓處理物更加容易成型。進而也可以實施在粉碎的同時進行混合的工序，這樣可以使粉碎後的原料混合均一。
為了有效地實施本發明，優選使用擠壓機。使用該擠壓機可以使上述處理後的操作變得非常容易。此外，因為能夠實施連續處理，即使供給大量的加工品，也適合使用擠壓機。
在製造膨化食品等時經常使用擠壓機，擠壓機是通過在擠壓筒內設置的雙軸型等的多軸螺旋杆或單軸螺旋杆的作用下，一邊混合原料一邊進行加熱加壓，在高溫高壓狀態下把原料從鑄模中擠出的裝置。
本發明為了實施穩定的高溫高壓處理，優選雙軸型擠壓機，通過使用擠壓機能夠實施連續處理，此外，如果使處理後的處理氣體快速從高壓釋放到低壓，水分就會蒸發擴散。
此外，通過選擇適當的上述鑄模的形狀，能夠得到期望形狀的成型處理物。除這些裝置之外，只要能夠實現本發明的上述條件，任何裝置都可以使用。
本發明的咖啡豆加工品，作為咖啡飲料的咖啡原料之一，可以與焙煎咖啡豆、速溶咖啡、液體咖啡提取物等共同使用，也可以根據通常方法，在咖啡飲料製造工場生產。
例如以製造易拉罐咖啡飲料的製造工序為例，可以經過「粉碎」、「提取」、「調配」、「過濾」、「灌裝」、「封口」、「殺菌」、「冷卻」、「裝箱」的工序製造。或者也可以使用焙煎咖啡豆，調製成速溶咖啡或液體咖啡提取物。
實施例
以下根據實施例對本發明進行具體說明，但本發明並不限於這些實施例。
實施例1
在設置有流體入口配管和出口配管的壓力容器內，加入焙煎咖啡豆(L＝29(表示固體及液體的色度/亮度的一般指標，稱L值。)、Arabica種)，以每1kg焙煎咖啡豆100kg/小時的流量，從流體入口配管通入1.3MPa(194℃)的高壓水蒸氣(飽和水蒸氣)，上述通氣處理在壓力1.3MPa、194℃進行4分鐘，得到L值為18的咖啡豆加工品(發明品1)。
使用一般的電焙煎器(熱風式焙煎器)熱風焙煎咖啡生豆(Arabica種)，得到L值為18的焙煎咖啡豆(對照品1)。
以發明品1和對照品1作為供試品，分別用研磨機將其進行粉碎並各取30g，使用一般的滴落式咖啡機，用450g熱水進行提取。將該提取液進行離心分離(7,000g×5分)，除去混入的微粉，製得咖啡飲料。分析該咖啡飲料所含的基礎成分。
咖啡飲料中的可溶性固形成分的量，通過樣品的質量減去利用常壓加熱乾燥法求出的水分量來進行測定，通過使用正己烷的振蕩提取法測定油成分，此外，可溶性糖類是根據表明營養基準的計算式即[100-(水分+蛋白質+油+灰分+食物纖維)]來計算的。由凱式定氮法測定蛋白質、由直接灰化法測定灰分、由酶一重量法測定食物纖維。
結果證明發明品1的咖啡飲料中含有大量的咖啡油及可溶性糖類，此外根據HPLC(檢測器示差折光檢測器)分離的結果，證明發明品1的咖啡飲料中增加的可溶性糖類是分子量約為500～3000的低聚糖。
使用市售的精製低聚糖製作標準曲線，分析發明品咖啡飲料中的特別增加的分子量約500～3000低聚糖的濃度。其結果證明發明品咖啡飲料中含有的分子量約500～3000低聚糖的濃度約為對照品咖啡飲料的2.5倍。
實施例2
向對照品1中加入150ppm的從焙煎咖啡豆中壓榨出來的咖啡油成分，用攪拌機以轉速3000rpm攪拌15分鐘，得到強制添加咖啡油的咖啡飲料(對照品2)。對於實施例1製得的咖啡飲料和對照品2，從其香味、狀態及保存穩定性方面進行評價。
對於保存穩定性，評價(1)在4℃的冰箱內靜置1周的供試品的油成分的分離、凝集的狀況，(2)在50℃的恆溫箱內靜置保存1周強制性劣化的供試品的香味變化。
對於感官評價，由5名專業評委進行實施，對於咖啡飲料的香味，以味濃和味香的強度作為評價項目，從強(3分)到無(0分)分為4個階段進行評價，算出5名評委的平均得分，並分別以○(等於或大於2.0)、△(等於或大於1.0～小於2.0)、×(小於1.0)做標記。
評價結果證明，使用發明品的咖啡飲料即使長期保存也不會發生油成分的分離、凝集，並且高溫下強制劣化後的香味穩定性也很高(表3)。
實施例3
在設置有流體入口配管和出口配管的壓力容器內，加入焙煎咖啡豆(L＝29(表示固體及液體的色度/亮度的一般指標，稱L值。)、Arabica種)，以每1kg焙煎咖啡豆100kg/小時的流量，從流體入口配管通入1.3MPa(190℃)的高壓水蒸氣(飽和水蒸氣)。上述通氣處理在壓力1.3MPa、194℃進行1秒～5分鐘，得到L值為15～28的咖啡豆加工品(樣品3-1～3-8)。
使用一般的電焙煎器(熱風式焙煎器)熱風焙煎咖啡生豆(Arabica種)，每10～20分鐘進行取樣，得到L值為15～29的焙煎咖啡豆(對照品3-1～3-7)。
以上述樣品和對照品作為供試品，分別用研磨機進行粉碎並各取30g，分別加入帶有蓋子的玻璃容器內，加入450g純水後蓋上蓋子，浸漬在90℃的熱浴槽內並振蕩15分鐘提取成分。將該提取液離心分離(7,000g×5分鐘)除去微粉，得到提取液。
對得到的咖啡提取液，使用HPLC(檢測器示差折光檢測器)，測定發明品中顯著增加的分子量為500～3000的低聚糖的量。
從該結果看，對於對照品3，隨著焙煎的進行其中的低聚糖並沒有增加，每1g豆含有的低聚糖均等於或小於24mg。
與此相比，對於樣品，在優選的為L15～27(樣品3-8～3-2)的樣品中，每1g豆含有的低聚糖大約為25mg～65mg，特別是在適合於飲用的焙煎度為L15～23的樣品(樣品3-8～3-4)中，每1g豆含有的低聚糖大約為40mg～65mg，因此認為該低聚糖類物質明顯增加。
工業實用性
本發明能夠應用於咖啡豆、特別是焙煎咖啡豆的加工方法。
權利要求
1.咖啡豆加工方法，其為通過使焙煎咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的工序，使所述焙煎咖啡豆中含有的低聚糖含量增加的咖啡豆加工方法。
2.咖啡豆加工方法，其為通過使焙煎咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的工序，使所述焙煎咖啡豆中含有的咖啡油成分在咖啡提取液中的轉移量增加的咖啡豆加工方法。
3.咖啡豆加工方法，其為通過使焙煎咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的工序，使所述焙煎咖啡豆中含有的咖啡油成分在咖啡提取液中保持穩定的咖啡豆加工方法。
4.如權利要求1～3中任一項所述的咖啡豆加工方法，其中在100℃～230℃實施所述工序。
5.如權利要求4所述的咖啡豆加工方法，其中在160℃～210℃實施所述工序。
6.如權利要求1～5中任一項所述的咖啡豆加工方法，其中在表壓0.1MPa～3.0MPa下實施所述工序。
7.如權利要求1～6中任一項所述的咖啡豆加工方法，其中所述流體是飽和水蒸氣。
8.咖啡豆加工品，其為根據權利要求1～7中任一項所述的咖啡豆加工方法進行加工的咖啡豆加工品。
9.咖啡飲料，其是以權利要求8所述的咖啡豆加工品為原料的咖啡飲料。
10.咖啡豆加工品，其焙煎度為L15～L23，每1g含有40mg～65mg分子量為500～3000的可溶性低聚糖。
全文摘要
通過使焙煎咖啡豆和高溫高壓流體進行接觸處理的工序，使所述焙煎咖啡豆中含有的低聚糖含量增加的咖啡豆加工方法。
文檔編號A23F5/46GK1813557SQ20061000264
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月26日 優先權日2005年1月28日
發明者河村峰子, 中原光一 申請人:三得利株式會社