專利名稱：一種生產(chǎn)速溶粉末咖啡的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及速溶粉末咖啡的生產(chǎn)方法和裝置。
可溶性粉末咖啡通常由咖啡抽提液蒸發(fā)后經(jīng)過冷凍干燥或噴霧干燥制得，該咖啡抽提液由抽提液體通過裝有粉狀烘焙咖啡的抽提室的滲濾過程得到(Sivetz，Coffee Processing Technology Vol.1，P.262，263，AVI，1963)。
抽提沿逆流方向進行，即將150～180℃的壓力水從抽提室的底部加入，室內(nèi)裝有已經(jīng)過徹底抽提(已經(jīng)過N次抽提)的粉狀烘焙咖啡。該抽提室的抽提液然后通過裝有經(jīng)過N-1次抽提的咖啡的抽提室，如此抽提至抽提液通過剛剛裝入的未經(jīng)抽提的粉狀烘焙咖啡的抽提室。
最終抽提液離開最后一個溫度在100℃左右的抽提室。
這樣，經(jīng)過徹底抽提的咖啡經(jīng)受的溫度最高，而新鮮咖啡經(jīng)受的溫度最低。
熱抽提室和冷抽提室的區(qū)別通常在于前者裝有經(jīng)過徹底抽提的咖啡，后者裝有抽提程度最低的咖啡。
在每個抽提操作過程完成后，將裝有經(jīng)過最徹底抽提的咖啡的室倒空，裝入新鮮咖啡，各個抽提室經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪B接后，再開始另一個抽提操作過程。
雖然在裝有最新鮮咖啡的抽提室的出口處得到的最終抽提液只含有少量的粉狀咖啡粒子，但細(xì)屑總會帶入，因而有必要對軸提液進行過濾。
最后，經(jīng)過過濾，濾液中去除了尺寸大于1mm的粒子，但一些固體顆粒如多糖或蛋白質(zhì)以懸浮形式依然存在于混懸液中，為了使抽提液經(jīng)過濃縮和冷凍干燥或噴霧干燥制得的咖啡粉末能夠在杯中徹底溶解而不出現(xiàn)固體顆粒，上述多糖或蛋白質(zhì)這類固體顆粒必須除去。
懸浮固體顆粒通常用離心的方法除去，然后將上清液與沉淀物傾潷分離，上清液重新加到經(jīng)過過濾的最終抽提液中，將所得固體殘渣制棄去。
這種方法的主要缺點在于必須用傾潷的方法對產(chǎn)生的沉淀物重新處理，而這種處理不大容易進行。
此外，離心的方法來必總能將固體懸浮顆粒滿意地除去。
為了解決這個問題，本發(fā)明提出了一種生產(chǎn)速溶粉末咖啡的方法，在這個方法中，對咖啡的液相抽提能夠使得最終抽提液中不溶固體的含量降低。
因而，本發(fā)明特別涉及生產(chǎn)速溶粉末咖啡的方法，在該方法中，抽提液體通過裝有粉狀烘焙咖啡的抽提室進行滲濾，然后將最終的咖啡抽提液轉(zhuǎn)變成粉末狀，該方法的特征在于，在裝有最徹底抽提的咖啡的熱抽提室后，降低通過抽提室的液體抽提液的滲濾速率。
由于通過提取室滲濾速率的降低，抽提室通過攔住懸浮固體顆粒而起到過濾器的作用，與已有技術(shù)相比，這樣得到的最終抽提液中不溶物部份大大降低。
本發(fā)明還涉及上述方法，在該方法中，滲濾速率降低后，通過調(diào)節(jié)滲濾流量，使?jié)B濾速率已被降低的抽提室的下游達(dá)到所期望的抽提水平。
本發(fā)明還涉及實施上述方法的裝置，在該裝置中，在裝有已被最徹底抽提的咖啡的熱抽提室后，提供一種裝置，以降低熱抽提室下游中至少一個室的滲濾速率。
本發(fā)明還涉及實施上述方法的裝置，在該裝置中，至少在一個滲濾速率已得到降低的抽提室之后，提供一種裝置以調(diào)節(jié)裝有最新鮮烘焙咖啡的抽提室的滲濾流量。滲濾流量是抽提水平期望值的函數(shù)。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點通過下面的敘述和附圖
將是顯而易見的，附圖只是用來舉例和圖示實施本發(fā)明方法的裝置。
由圖可見，咖啡抽提裝置可由幾個抽提室連接而成，每個抽提室都是由一個塔構(gòu)成，塔的下部與前一個塔的上部連接，而其上部則與后一個塔的下部連接。
一般情況下，抽提裝置由4-8個抽提室組成，優(yōu)選由6個抽提室組成。
室1裝有經(jīng)過最徹底抽提的咖啡，而室6裝有抽提程度最低的咖啡，抽提量沿室1至室6遞減。
抽提液可由150-180℃的壓力水組成，從室1的底部加入后向上穿過整個室，在這個過程中它攜帶著可溶產(chǎn)物離開室1的上端，然后通過下一個室直到通過室6為止。室6是最后一個室，它裝有新鮮的粉狀烘焙咖啡。
于是，最終抽提液從室6流出，接著過濾、有選擇地進行離心，蒸發(fā)，最后通過冷凍干燥或噴霧干燥轉(zhuǎn)換成粉末狀。
理解本發(fā)明的關(guān)鍵參數(shù)是液體抽提物通過抽提室的滲濾速率。
滲濾速率應(yīng)該理解為液體抽提物的流量(比如表示為升/分)和抽提室的橫斷面的比值，所得值在量綱上與速度一致。
因而，對于相同流量，如果抽提室的橫斷面積不等，不同抽提室的滲濾速率可以變化很大，這一點是容易理解的。另一方面，如果所有抽提室的橫斷面積相同，如上所定義的滲濾速率則僅與流量相關(guān)。
現(xiàn)在，在一套咖啡液相抽提裝置中(通過在抽提室中的滲濾實現(xiàn)抽提)，所有抽提室挨個排列以占據(jù)抽提操作的所有位置，這些抽提室具有相同的幾何形狀，因而具有相同的橫斷面。
因此，流量的任何增減都將導(dǎo)致滲濾速率相對應(yīng)的增減。
在下面對本發(fā)明的敘述中，滲濾速率用厘米/分鐘表示，流量用升/分鐘表示。抽提液體通過抽提室的滲濾速率通常為12-15cm/min。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，滲濾速率在熱抽提室后被降低，抽提液流出溫度高于140℃，通過熱抽提室后滲濾速率的降低，最終抽提液中不溶物部份顯著降低。但是，如熱抽提室后滲濾速率過分降低，抽提液的流量看起來會降到抽提室所要求的程度以下，進而影響到抽提程度，這對所有抽提室都是相同的工業(yè)過程來說是不可取的。
為了克服這個缺點，在熱抽提室下游且滲濾速率已被降低的一個或多個抽提室后面調(diào)節(jié)抽提液流量是有利的。流量是抽提程度期望值的函數(shù)，抽提程度通過最終抽提液進行測定。
如果所有的抽提室具有相同的橫斷面，在滲濾速率已被降低的抽提室的下游室中，滲濾速率將會增大。然而這種滲濾速率的增加不應(yīng)該與先前的滲濾速率的降低在任何方面進行比較。
這是因為，雖然通過在熱抽提室后降低滲濾速率以實現(xiàn)最終抽提液中不溶物部份降低的方法是可行的，但降低流量只是實現(xiàn)這一結(jié)果的眾多途徑中的一種，抽提室的抽提程度特別取決于滲濾液體體積與烘焙咖啡質(zhì)量之比值，而與斷面積大厚度小或橫斷面小厚度大無關(guān)。
這樣，既然一個抽提周期具有一個事先設(shè)定的持續(xù)時間，那么滲濾液體的體積就應(yīng)該由流量決定而不是由滲濾速率決定。
下面幾個例子說明了本發(fā)明的方法和選擇參數(shù)的重要性。
在一套咖啡液相抽提的常規(guī)裝置中，抽提室中的滲濾速率為15cm/min左右，最終抽提液中不溶物部份達(dá)到3.3%或更多。
下表表明最終抽提液中不溶物部份是中間抽提室中滲濾速率的函數(shù)，表中數(shù)據(jù)對應(yīng)一套含2個熱抽提室、2個滲濾速率降低的中間抽提室和2個流量可調(diào)節(jié)的冷抽提室的裝置，事實上所有抽提室具有相同的橫斷面，調(diào)節(jié)通過增加滲濾速率來實現(xiàn)。
中間抽提室的滲濾速率 最終抽提液中不溶物部份的量cm/min %15.0 3.313.6 2.912.9 2.810.3 1.49.6 0.89.1 0.4可以看出，滲濾速率為10cm/min時，不溶物部份在1.2%左右，后面將會看到這是很有利的。
此外，下表示出中間抽提室的數(shù)目對最終抽提液中不溶物部份的影響，裝置含上游部分的兩個熱抽提室和下游部分的兩個冷抽提室(滲濾速率已被提高)。
中間抽提室的數(shù)目 最終抽提液中不溶物部份的量%4 0.83 0.72 1.21 2.1最后，下表示出冷抽提室中流量對最終抽提液中所得的抽提程度的影響。
試驗1 試驗2熱抽提室溫度 180℃ 180℃熱抽提室中的流量 24.8 l/min 24.7 l/min
冷抽提室中的流量 33.0 l/min 31.5 l/min冷抽提室溫度 105℃ 105℃最終抽提液中測得 42.7% 40.4%的抽提程度顯而易見，所有其它方面都一樣，抽提程度是冷抽提室中流量的函數(shù)。
并不想將觀察到的現(xiàn)象局限于任何一種解釋，最終抽提液中不溶物部份的減少看起來應(yīng)該歸結(jié)于這個事實，即在至少一個中間抽提室中滲濾速率的降低，中間抽提室起到過濾器的作用，它截留住由熱抽提室?guī)氲膽腋」腆w。
截留于中間抽提室的固體或者在中間抽提室變?yōu)闊岢樘崾視r被水解，或者在存在于已被最徹底抽提的熱抽提室中的碎屑被除去時直接除去。
這種過濾效果可以用計算每個抽提室所達(dá)到的抽提程度來說明。
這樣，對于中間抽提室，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)抽提程度可以是負(fù)值，負(fù)值清楚地說明在通過中間抽提室前存在于抽提液中的固體在那些室的出口處已不復(fù)存在，這些固體被咖啡床所截留。
下表說明了這種現(xiàn)象，裝置含6個抽提室，其中包括兩個中間抽提室。
抽提室號 抽提室所達(dá)到的抽提程度(%)6 11.835 5.834 -8.453 -2.062 12.391 18.57
為了實施本發(fā)明的方法(附圖示出最佳實施例)，在兩個熱抽提室1，2之后提供裝置7，以降低最后的熱抽提室2之后至少一個抽提室3的滲濾速率。
裝置7可由蒸發(fā)器7構(gòu)成，蒸發(fā)器通過降低由抽提室2流出并通過抽提室3滲濾的抽提液的體積，使抽提室3的流量降低，因此使抽提室3的滲濾速率降低。
為防止由于降低滲濾速率(因此降低了流量)而使抽提水平(裝有最新鮮咖啡的抽提室處的抽提水平)嚴(yán)重下降，在兩個相連的抽提室之間，比如在室3下游的室4和室5之間安置一個增加后面抽提室的流量的裝置8。
裝置8可由添加抽提液(比如熱水的進口道構(gòu)成，抽提液加到來自于抽提室4的液態(tài)抽提液中，這樣增加了室5和室6液體滲濾的體積，熱水進口道的使用亦使溫度得以調(diào)節(jié)。
借助于本發(fā)明的方法和裝置，很容易在抽提室6(裝有最新鮮的烘焙咖啡)出口處得到一種不溶物部份低于1.2%的最終抽提液。
現(xiàn)在，各種試驗表明，對不溶物部份低于1.2%的抽提液而言，一步過濾就可得到一種用作制備速溶粉末咖啡的液體，無須再作離心處理。過濾后的液體經(jīng)過蒸發(fā)和接著進行的噴霧干燥和冷凍干燥過程制得的粉末咖啡在熱水中溶解而不出現(xiàn)任何懸浮固體。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)速溶粉末咖啡的方法，在該方法中抽提液體通過裝有粉狀烘焙咖啡的抽提室而滲濾，然后將最終抽提液轉(zhuǎn)變成粉末狀，其特征在于，在裝有已被最徹底抽提過的咖啡的熱抽提室后面，降低通過抽提室的抽提液的滲濾速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，滲濾速率降低之后，調(diào)節(jié)滲濾流量，使?jié)B濾速率已被降低的抽提室的下游達(dá)到所期望的抽提水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，加入抽提液體至由滲濾速率得到降低的抽提室中流出的液體中，以調(diào)節(jié)流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，至少在一個滲濾速率得到降低的抽提室中進行抽提的是負(fù)抽提。
5.一種實施上述任何一項權(quán)利要求的方法的裝置，其特征在于，在裝有已被最徹底抽提的咖啡的熱抽提室(1，2)后面，提供一種裝置以降低熱抽提室(1，2)下游至少一個室(3)的滲濾速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，降低滲濾速率的裝置(7)由降低滲濾軸提液的流量的裝置(7)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，降低滲濾抽提液流量的裝置(7)由蒸發(fā)器(7)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，至少在一個滲濾速率已得到降低的抽提室(3)之后，提供一種裝置(8)以調(diào)節(jié)裝有最新鮮烘焙咖啡的抽提室的滲濾流量，滲濾流量是抽提水平期望值的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)滲濾流量的裝置(8)由抽提液體添加進口道構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)滲濾流量的裝置(8)由熱水進口道構(gòu)成。
全文摘要
在一套包含6個抽提室(1，2，3，4，5，6)的咖啡抽提裝置中，在熱抽提室(1，2)后面提供了一種裝置(7)以降低熱抽提室下游中至少一個室(3)的滲濾速率。至少在一個滲濾速率已被降低的滲濾室(3)的后面提供一種裝置(8)以調(diào)節(jié)下游滲濾室的滲濾速率。以上方法和裝置可用于粉末速溶咖啡的生產(chǎn)。
文檔編號A23F5/24GK1058136SQ9110472
公開日1992年1月29日 申請日期1991年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月18日
發(fā)明者K·施萊希特 申請人:雀巢制品公司