冷泡咖啡提取物及其生产方法与流程

1.本发明涉及用于生产冷泡咖啡提取物的方法和/或技术，当与已知的冷泡技术相比时，其能够连续和快速提取并且同时提高芳香成分和营养有益组分(包括多酚、抗氧化剂和/或糖)的产出。
2.在某些实施方案中，本发明涉及冷泡咖啡提取物和通过所述方法制备的速溶粉。


背景技术：

3.咖啡是世界上最大的合法农产品出口之一，并且在本领域中已知用于制备咖啡提取物和咖啡饮料的多种方法。大多数咖啡饮料通常通过在高温或大气压下对磨碎的咖啡豆进行水提取而制备，例如，包括过滤式咖啡、意式浓缩咖啡、希腊咖啡或土耳其咖啡、渗出式咖啡和科纳咖啡。
4.还已知，利用冷提取技术来冲泡咖啡，与热煮咖啡(hot-brewed coffee)相比，这种提取技术产生通常感知具有更顺滑的口感且似乎更甜的提取物，这可能是由于提取的酸浓度较低和二萜浓度较低(例如，包括咖啡醇和咖啡豆醇)，众所周知，酸和二萜促进胆固醇水平的提高，和归因于其的油性和苦味。
5.在wo 2013/019676 a2中记载了冷提取技术的一个常规实例。在此，新鲜磨碎的烘烤咖啡豆在大气压下使用温度低于47.2℃(117
°
f)的水冷泡，这有利地减少在热提取方法中通常观察到的酶和抗氧化剂的热导致的降解。为了提供咖啡味道的充分释放，在从固体中分离液体提取物(例如，通过过滤、倾析、或离心等)之前冲泡持续时间通常在18至24小时之间。
6.在另一个实例中，us 2008/0148955 a1公开了一种用于通过冷水注入以液体提取物形式提取咖啡的设备，该设备包括在室温下冲泡约12至24小时并且产生浓的咖啡提取物，可以将其稀释以获得即饮饮料，并且将其描述为比常规的热煮咖啡产品更美味。
7.然而，由wo 2013/019676 a2和us 2008/0148955 a1示例的常规冷泡技术基本上需要长的冲泡持续时间来提取足够量的风味和令人满意的芳香物。此外，延长冲泡时间(例如几天或几周的时间)以提高芳香物产出倾向于伴随着过度提取具有不希望的感官特征(例如苦味)的芳香物、异味(例如，由化合物降解引起)和差的芳香物混杂性。
8.最近，已经开发了真空冲泡法，其能够在较短的提取时间内制备冷泡咖啡(例如参见ep 2 948 030 b1)。然而，所述方法要求间歇操作。
9.另外，所有上述方法倾向于需要复杂的设备或涉及在干研磨和磨碎期间高的材料应力，这进一步导致由于蒸发而引起的芳香物损失。
10.近年来，已经努力通过采用湿研磨技术来提高咖啡副产物的捕获率。
11.例如，wo 2010/073114 a1公开了咖啡提取方法，其中将水添加至烘烤过的咖啡豆中，将所得悬浮液湿磨碎，在加热和压力下(例如，在80至100℃之间的温度下)对磨碎或研磨的咖啡豆进行一个或多个提取步骤，以获得咖啡粉、咖啡液、芳香提取物、多酚和/或生物活性物质。然而，该方法实质上需要在加热下进行提取步骤，因此不产生归因于冷泡咖啡产
品的益处。wo2018/234528 a1中公开了一种类似的方法，其适用于制备基于未烘烤且优选未发酵的咖啡樱桃的新型提取物。然而，其中没有公开冷泡咖啡产品的制备。ep 0 343 678 a2公开了一种用于使食用产品芳香化的咖啡提取物的生产方法，该方法包括在水中的至少两个磨碎步骤，每个步骤都需要将水相与固体分离。ca 2 960 108 a1公开了一种咖啡提取方法，其包括在减压下在提高的温度下冲泡。wo 2018/234528 a1公开了咖啡樱桃处理方法。
12.总体而言，因此仍然期望提供一种用于制备冷泡咖啡的方法，该方法显示出与热煮咖啡相当或者甚至更高的风味浓度和香醇，并且同时能够在缩短的时间范围(例如，小于一小时，或几分钟)内进行连续处理。


技术实现要素：

13.本发明采用本文所限定的权利要求的主题来解决该问题。本发明的优点将在以下部分中进一步详细说明，并且在考虑本发明公开时，进一步的优点对于本领域技术人员将变得明显。
14.一般而言，本发明一方面提供了一种冷泡咖啡提取物的生产方法，其包括以下步骤：(1)向咖啡豆添加水以形成悬浮液；(2)在多步骤中将所述悬浮液湿磨碎至100μm以下的平均粒径；(3)将所述悬浮液进行一个或多个分离步骤，其中将悬浮液分离成至少一个液相、和固相，所述液相包含咖啡芳香物，并且所述固相包含咖啡粉和水作为主要组分；(4)进一步处理包含咖啡芳香物的至少液相以获得冷泡咖啡提取物；其中步骤(1)至(3)期间悬浮液的温度不超过47℃。
15.在进一步的实施方案中，描述了通过上述方法获得的冷泡咖啡提取物。
16.在另一个实施方案中，描述了一种速溶冷泡咖啡粉，其通过以下获得：使上述冷泡咖啡提取物进行浓缩步骤，然后进行浓缩提取物的喷雾干燥或冷冻干燥以获得速溶冷泡咖啡粉。
附图说明
17.图1示意性示出一种处理咖啡豆直至制备冷泡咖啡提取物和产品的方法。
18.图2示出比较例和根据本发明的示例性冷泡产品的感官评价(根据嗅觉)的结果。
19.图3示出比较例和根据本发明的示例性冷泡产品的感官评价(根据味觉)的结果。
具体实施方式
20.为了更完整地理解本发明，现参考以下对其说明性实施方案的描述：
21.冷泡咖啡提取物和速溶粉的生产方法
22.在第一实施方案中，本发明总体上涉及一种冷泡咖啡提取物的生产方法，其包括以下步骤：(1)向咖啡豆添加水以形成悬浮液；(2)在多步骤中将所述悬浮液湿磨碎至100μm以下的平均粒径；(3)将所述悬浮液进行一个或多个分离步骤，其中将悬浮液分离成至少一个液相、和固相，所述液相包含咖啡芳香物，所述油相包含咖啡油作为主要组分，并且所述固相包含咖啡粉和水作为主要组分；和(4)进一步处理包含咖啡芳香物的至少液相以提供冷泡咖啡提取物；其中步骤(1)至(3)期间悬浮液的温度不超过47℃。有利地，已经发现，即
使在小于一小时的极短提取时间之后，该方法也产生具有出人意料的高风味产出的冷泡提取物。因此，与常规方法相比，可以在显著更短的时间内获得具有原始芳香物和营养价值组分的更高产出的冷泡咖啡提取物。此外，冷泡处理可以连续进行并且需要最小的生产设备空间，当与已知的间歇处理相比时，这特别有利于扩大规模并最终降低生产成本。最后但同样重要的是，连续操作促进过程控制，从而有助于减少产品质量的变化。
23.如本文所用的术语“冷泡咖啡”表示在没有使用专用加热手段主动加热提取剂的情况下获得的磨碎咖啡的水提取产物，其中主动加热不包括在机械分离期间(例如在微细研磨期间)的温度升高。
24.根据本发明，使用咖啡豆(完整的和/或预先裂开的)作为原料。咖啡豆可以为未烘烤的(也称为生咖啡豆)或烘烤过的。烘烤可以通过本领域已知的各种技术和方法来进行，其可以包括可变的烘烤温度、时间和方法。烘烤程度可以变化以改变所期望的浓度和风味。在本技术的上下文中，通常可以使用任何类型的烘烤咖啡豆。优选地，在步骤(1)之前即刻烘烤咖啡豆。为了引入其它的风味并且使其能够与咖啡芳香物相互作用，可以将其它固体食材(例如水果)与咖啡豆共同提取，优选在步骤(1)或(2)中的任何一个之前或期间添加。
25.在步骤(1)中，添加水以形成悬浮液。尽管没有特别地限制，但是在形成的悬浮液中水与咖啡豆的重量比优选为在1:1至10:1之间，更优选在2:1至8:1之间，特别优选在约2.5:1至6:1之间，这会有利地影响另外的步骤中的加工性(例如，促进泵送、磨碎和/或更容易的相分离)。
26.虽然在步骤(1)中可以优选使用水(例如，自来水)，但也可以使用替代的含水液体作为水源以增强咖啡豆组分的提取，减少咖啡豆敏感组分(例如，硫化合物)的氧化和/或引入其它的风味，这会在处理方法的后续阶段有利地与提取的风味相互作用。此类液体可以包括水含量为60重量％至约95重量％的液体，例如乙醇/水混合物、利口酒、果汁、蔬菜汁、果汁浓缩物或牛奶。在使用此类含水液体的情况下，通常优选的是，形成的悬浮液中的水含量落入以上限定的比例内。
27.为了在早期阶段减少或防止微生物腐败/繁殖、同时使潜在的热负荷最小化，例如，可以在步骤(1)之前，根据本领域已知的方法，例如，通过施加热、辐照、化学灭菌和微滤、超滤或纳滤对水或含水液体进行巴氏杀菌或灭菌步骤。使用绝对孔径额定值为0.45μm以下、优选0.22μm以下的过滤膜过滤器的无菌过滤是优选的，并且通常会以低能量消耗有效地去除微生物并且不引入不期望的化学品。
28.另外，在步骤(1)之前，可以根据本领域已知的技术(包括例如离子交换)对水或含水液体进行脱矿物质。
29.在步骤(1)中，即在步骤(2)之前形成水性悬浮液具有以下优点：使固体材料在磨碎之前软化，并且水的冷却效果进一步使研磨设备的机械负荷最小化。然而，为了加速处理，咖啡豆优选在进入磨碎设备之前即刻与水接触。进一步优选地，步骤(1)和(2)例如通过在研磨机中使水和豆直接接触而同时进行。
30.对步骤(2)中用于湿磨碎的方法和装置没有特别地限制，只要避免显著的摩擦热产生或高机械力以维持咖啡豆的芳香物和营养价值组分即可。为此目的，步骤(2)优选包括：(a)达到平均粒径为500μm以下(例如，在穿孔圆盘式研磨机中)的一个以上的粗磨碎步骤，和(b)随后的达到平均粒径为100μm以下、优选小于90μm、甚至更优选80μm以下(例如，在
齿形胶体研磨机中)的微细磨碎步骤。将颗粒减小至上述尺寸范围大大地增加了颗粒材料的露出表面积以优化润湿，这能够改善提取结果(例如改善脂肪或脂质、芳香物质和/或多酚的提取)。通常，可以通过使用例如圆盘式研磨机(例如穿孔圆盘式研磨机)、胶体研磨机(例如齿形胶体研磨机)或刚玉石研磨机来实现粒径减小。值得注意的是，微细磨碎步骤用粗磨碎的悬浮液进行，因此不需要粗磨碎和细磨碎之间的固/液分离。
31.在步骤(3)中，使微细磨碎的咖啡悬浮液进行一个或多个分离步骤，实现分离成至少一个液相、和固相，所述液相包含咖啡芳香物，并且所述固相包含咖啡粉和水作为主要组分。优选地，可以利用采用离心力的装置，例如倾析器或喷嘴分离器，优选倾析器来实现机械颗粒分离。
32.术语“至少一个液相”可以包括水相和油相，其中水相包含(亲水的)咖啡芳香物并且油相包含咖啡油作为主要组分。换言之，步骤(3)可以作为固/液分离或作为分离成三相即水相、油相和固相而进行。在三相分离的情况下，至少水相在步骤(4)中进一步处理。
33.在优选的实施方案中，步骤(3)包括通过在单一的分离阶段使用倾析器(例如，如三相倾析式离心机)将悬浮液分离成水相、油相和固相的步骤。
34.步骤(3)可以进一步包括多相的分离和再组合步骤以实现一个或多个液相与固相之间改进的分离。例如，三相分离中得到的水相和油相可以进一步例如通过进行第二个三相分离步骤或者通过再进料至湿磨碎阶段或初始分离阶段而纯化，以进一步提高提取物的回收和产出。固相可以过滤或离心以分离剩余的水，其可以与来自初始倾析步骤的水相或在所述相的后续处理阶段的水相再组合。
35.如果分离，步骤(3)中获得的油相可用于提取咖啡油和/或亲脂性芳香物。例如，所得咖啡油可以进一步用于制备化妆品(例如洗剂、肥皂)或用于化学处理，同时可以在步骤(4)中再引入亲脂性芳香物。
36.在步骤(4)中，进一步处理液相(或单独的水相)以获得冷泡咖啡提取物。步骤(3)中的单阶段(三)相分离通常会产生具有混浊外观的液态水性冷泡咖啡提取物，但其可以直接饮用，并且其特征在于，用常规冷泡技术无法达到的类似牛奶属性的良好的强烈且复杂的感官特性，具有良好的低酸度和苦味。由此获得的提取物表现出相对高的残余脂肪含量(例如，基于提取物的总重量为1重量％至10重量％，例如，1.5重量％至5重量％)，推测其为造成令人愉悦和奶油般口感的原因，并且用作有利的亲脂性芳香物的载体，并且可以进一步具有例如，基于提取物的总重量为2重量％至12重量％，例如，2.5重量％至10重量％的干物质含量。在澄清时，例如，通过过滤或超滤方法，大部分残留脂质被去除，然而，这导致上述感官特性的损失。因此，优选的是，步骤(4)或者甚至整个生产方法不包括过滤和/或澄清步骤。对于微生物的去除，上述混浊提取物可以由此直接进行巴氏杀菌或灭菌步骤以获得冷泡咖啡提取物，其后任选地，根据本领域已知的方法(例如,通过冷无菌灌装)进行灌装、装瓶或装罐步骤。
37.可选地，步骤(4)可以包括将步骤(3)中获得的液相或水相进行一个或多个固/液分离步骤以澄清提取产物。进一步优选地，一个以上的固/液分离步骤包括离心步骤和/或过滤步骤。为了去除尽可能多的脂质和胶状固体，进一步优选的是，一个或多个固/液分离步骤包括离心步骤和过滤步骤。优选通过使用绝对孔径额定值为0.45μm以下、优选0.22μm以下的过滤膜进行作为无菌过滤的过滤步骤，其也可以包括使用绝对孔径额定值为2至
100nm的膜的超滤方法。在另一个优选的实施方案中，进行作为错流过滤的过滤步骤以促进连续操作。可以根据本领域已知的方法(例如包括凝结/絮凝技术)进行除去胶状固体的单独处理步骤(优选在过滤之前)，该方法可以任选地通过冷却来辅助。
38.步骤(4)的结果为即饮冷泡咖啡提取物，其可以根据所需口味用冷水或热水或其它液体稀释。
39.另外，水性提取物可以在步骤(4)期间或之后进一步与添加剂混合。尽管不限于此，但是示例性添加剂可以包括例如，咖啡樱桃果肉、可可果肉、生物活性成分、可可、鲜奶、炼乳、奶粉、盐、糖或其它甜味剂(包括枫糖浆、蜂蜜、蔗糖、果糖、葡萄糖浆、转化糖、水果糖、玉米糖浆、三氯蔗糖、安赛蜜、阿斯巴甜、糖精、环磺酸盐类、安赛蜜、索马甜、查耳酮、环磺酸盐、甜菊苷、甜菊糖、山梨糖醇、木糖醇和乳糖醇等)、香料、精油、维生素、矿物质、果汁和/或水果片、香草和/或调味品(包括但不限于肉桂、生姜、香菜、小茴香、姜黄、辣椒、胡椒、豆蔻、丁香、肉豆蔻等)、防腐剂、着色剂、增稠剂、稳定剂、乳化剂及其组合。
40.虽然不是必需的，但可以在步骤(1)至(4)中的任一个之前、期间或之后进行一个以上的ph调节步骤。通常，所述ph调节会涉及添加缓冲溶液或碱以补偿原料中过高的酸浓度和/或微调随后的提取分布。此外，添加的碱或缓冲液会在步骤(3)之后的水相中被中和。可选地，ph调节步骤也可以包括例如通过萃取(例如液-液)提取、乳化型液膜处理、盐析或它们的组合去除酸。
41.根据本发明的方法还可以包括根据本领域已知的方法优选在步骤(4)中，向液体提取物中充入氮气的步骤，以便对不易溶于水的饮料产生小气泡，从而与普通的咖啡饮料相比时，产生奶油泡沫顶部的，赋予甜味、更少的酸味和更饱满、更浓郁的口感的饮料。
42.在最后一个步骤中，冷泡咖啡提取物可以根据本领域已知的方法灌装和包装在，例如罐(由铝、或钢等制成)中或瓶(由玻璃、纸、或蒸煮袋等制成)中。
43.尽管不限于此，但是根据上述描述的制备冷泡咖啡提取物的示例性过程在图1所示的流程图中示出。
44.应当注意，根据本发明的冷泡咖啡提取物的生产方法可以以连续的方式容易地进行。例如，咖啡豆可连续地供给至步骤(1)(例如通过使用传送带或螺旋传送器)，而步骤(1)至(4)期间的悬浮液可以通过使用泵系统输送。
45.在适当的情况下，可以插入缓冲罐以调节提取时间和/或确保连续的产品供应。
46.通常，优选的是，步骤(1)至(3)在小于14小时、优选小于10小时、更优选小于6小时、进一步优选小于3小时，特别优选小于1小时的时间范围内进行，在实施方案中，小于45分钟，小于30分钟或小于20分钟，例如15秒至18分钟、或者30秒至1分钟。
47.进一步优选的是，步骤(1)至(4)在小于18小时、优选小于12小时、更优选小于8小时、进一步优选小于4小时、特别优选小于2小时的时间范围内进行，在实施方案中，小于1小时，小于40分钟，小于25分钟，例如30秒至19分钟、或者40秒至2分钟。尽管提取时间相对较短，但是当与常规的冷泡技术相比时，本发明的方法提供具有更高风味产出和更丰富口味的提取物。
48.根据本发明，确保步骤(1)至(3)期间悬浮液的温度通常不超过47℃。对悬浮温度的下限没有特别地限制，只要不因悬浮液的冻结而妨碍湿式磨碎和相分离步骤即可，这会取决于水性溶剂的构成。优选地，步骤(1)至(3)期间悬浮液的温度范围为0℃至40℃，优选2
℃至35℃，更优选3℃至30℃，例如5℃至29℃。另外，可优选的是，步骤(4)期间水相的温度不超过47℃，并且优选0℃至40℃，更优选2℃至35℃，进一步优选3℃至30℃，并且特别优选5℃至29℃的范围。
49.在本发明的方法中，达到平均粒径为100μm以下的湿磨碎步骤(2)通常具有最强的加热效果并且通常可导致约5℃至15℃的温度升高。因此，为了将悬浮液或水相的温度维持在上述范围内，优选的是，在与咖啡豆接触时，水或含水液体的温度为40℃以下，更优选为30℃以下，进一步优选在0℃至20℃之间，特别优选在2℃至15℃之间，例如，4℃至12℃。因此，可以以方便的方式控制悬浮液温度。
50.在图1中未示出或说明的替代实施方案中，本发明的方法可适用于制造速溶冷泡咖啡产品。为此，冷泡咖啡提取物可以进行浓缩步骤(例如通过蒸发，优选真空蒸发或冷冻浓缩)，然后将浓缩提取物喷雾干燥或冷冻干燥成粉末形式。在此，浓缩步骤会涉及风味化合物和多酚与水一起蒸发。在这种情况下，优选收集这些部分并在喷雾干燥或冷冻干燥之前或在包装速溶粉末之前再引入它们。还可以将可食用组分(例如咖啡樱桃果肉)进一步引入提取物中以增加固体含量，从而促进干燥。
51.另外，冷泡咖啡提取物可以仅进行浓缩步骤(即，没有喷雾干燥或冷冻干燥的步骤)并包装以作为液体浓缩物递送给消费者。
52.液态冷泡咖啡提取物和速溶冷泡咖啡粉
53.在第二实施方案中，本发明涉及通过根据上述第一实施方案的方法获得的冷泡咖啡提取物。在优选的实施方案中，冷泡咖啡提取物为通过根据第一实施方案的方法获得的咖啡芳香物，其可以优选地包括通过处理一个或多个液相获得的咖啡芳香物和从固相处理中回收的咖啡芳香物部分的组合(例如，参见图1)。
54.在第三实施方案中，本发明涉及速溶冷泡咖啡粉，其通过将根据第二实施方案的冷泡咖啡提取物进行浓缩步骤，然后将浓缩提取物喷雾干燥或冷冻干燥而获得速溶冷泡咖啡粉。
55.与已知的冷泡产品相比，本发明的提取物和速溶产品的显著特征在于，它们表现出丰富的口味、高风味混杂性和高含量的被感知为令人愉悦的风味(例如类似焦糖、麦芽、坚果和辛辣的风味)。同时，在常规产品中经常感知到的异味，推测由于延长的冷提取而显著减少或完全消除。
56.实施例
57.实施例1
58.通过将烘烤咖啡豆(产地：sidamo)与去矿物质且无菌的过滤水混合，在穿孔圆盘研磨机(frymakoruma ml 150)中粗磨碎水性悬浮液并且用齿形胶体研磨机(frymakoruma mz 130)将粗浆细磨碎至平均粒径为100μm以下，已经根据本发明的方法制备了液体冷泡咖啡提取物。此后，用三相倾析式离心机(由flottweg se制造)对微细磨碎的悬浮液进行三相分离。通过使用分离式离心机(gea westfalia)去除脂肪和胶状固体来澄清由此获得的水相。最后，使用市售的koch supercor pvdf膜(直径12mm，面积35m2，和孔径0.2μm)通过错流过滤来过滤澄清的提取物。在此过程期间，悬浮液/水相温度不超过室温。总提取时间为约10分钟。
59.比较例1
60.在比较例1中，将与实施例1相同的咖啡豆微细磨碎，随后使用与实施例1相同的咖啡豆和水的重量比，用去矿物质且无菌的过滤水在20℃下进行常规冷泡8小时，然后过滤。
61.比较例2
62.除了使用与实施例1相同的咖啡豆和水的重量比，用热水(95℃)进行提取4分钟以外，与比较例1类似地制备比较例2。
63.评价
64.在制备提取物之后即刻，将实施例1和比较例1和2的样品单独地稀释(50g/l)并且通过gc-ms定量分析它们的20种选择的关键咖啡芳香物的含量。测量结果与气味阈值一起在下表1中示出。
65.定量分析表明，当与常规的冷泡方法相比时，本发明的方法尽管根本地减少了提取持续时间，仍提供了具有显著提高的令人愉悦的芳香物总产出的提取物。此外，表1示出总芳香物产出甚至超过了比较例2所示例的热水注入方法。
66.表1
[0067][0068]
除了定量分析之外，实施例1和比较例1各自提取物的稀释样品(50g/l)的感官分
析由在咖啡感官评价方面经验丰富的五人专家小组进行(共识概况)。最初，展现了咖啡样品的感官属性及其定义，包括花香味、水果味、似焦糖味、麦芽味、坚果味、辛辣味、烘烤味和草味特征，以及异味、混杂性和总浓度。然后，评委们使用九分评分系统(0到8)评价每个样品的这些感官属性，其中低值表示弱的感知，高值表示强的感度，0表示没有相应的特征。对样品各自都测试鼻前和鼻后感知(即根据味觉)。
[0069]
根据嗅觉和根据味觉感知的感官分布的结果分别显示在图2和图3中，其中强度值表示专家小组指定的平均值。
[0070]
如图2所示，与比较例1和2的样品的鼻前评价相比，在实施例1的样品中没有察觉到异味。同时，实施例1的样品在混杂性和感知为令人愉悦的特征、特别强调似焦糖味、麦芽味和辛辣味特征方面显示出更高的分数。
[0071]
图3表明，当与比较例2的热煮样品相比时，本发明的样品在味觉上也表现出优异的整体强度和混杂性，并且——除了烘烤风味——进一步在所有特征类别方面均显示出更高的分数。
[0072]
总体而言，结果表明，尽管在低温下提取时间短，但本发明的冷泡咖啡提取物表现出更丰富的味道、更高的风味混杂性和更高总含量的被感知为令人愉悦的风味，同时完全消除异味。
[0073]
一旦给出上述公开内容，许多其它特征、修改和改进对于本领域技术人员将变得显然。