咖啡油提取及精煉工藝研究

□ 李曉嬌 張 潔 保山學院資源環境學院

咖啡渣是速溶咖啡加工的副產品，約占干咖啡豆重量的2/3。也就是說，每生產1噸速溶咖啡就要排放2噸咖啡渣。咖啡渣富含油脂、糖和蛋白質，其中咖啡油含量超過14%。咖啡油是從咖啡渣中提取的一種有價值的天然香料油。它可以用作食品的調味劑或增香劑，也可以用于制作咖啡香精等香水。隨著咖啡豆產量的增加和加工后剩余的咖啡渣數量的增加，咖啡渣的綜合利用越來越受到重視。目前，巴西是世界上唯一一個從咖啡渣中提取咖啡油的國家，但其提取工藝和煉油工藝尚未報道。從咖啡渣中提取未精煉的油稱為咖啡原油。目前，咖啡原油直接用作肥皂生產原料，但其用途和經濟價值有限，咖啡精油用作食品和化妝品的香料，使其具有咖啡特有的香味，利用前景廣闊，經濟價值提高。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：咖啡渣。試劑：無水乙醇、乙醚、石油醚等為AR級，飽和食鹽水，3g∕L KOH溶液，固體KOH，硅藻土。

1.2 儀器

分析天平、RE- 52C型旋轉蒸發器、電熱恒溫水浴鍋、GF-2 型鼓風電熱恒溫干燥箱、低速離心機。

1.3 方法

1.3.1 咖啡油的提取

稱取咖啡渣20 g，加入料液比為5∶28 g/mL的溶劑（乙醇、石油醚、丙酮），索氏提取器加熱提取，加熱的溫度以每秒回流2滴溶劑，每小時回流7 次以上為度，然后分別提取4、6、8、10 h，減壓蒸餾，回收溶劑，即得咖啡粗油。

1.3.2 咖啡油的精煉

（1）高溫水化脫膠。攪拌加熱毛油，分別在油溫為35、55、75、95 ℃時，量取溫度與油溫相近，且為油重30%的熱水均勻地潑灑到油中，觀察油的變化，當油中有顆粒產生時，減慢攪拌，10 min后，停止攪拌，恒溫靜置，待油水完全分層，分出上層油，即得脫膠油。

（2）高溫淡堿脫酸。將脫膠油攪拌加熱，配制5%的堿液，待油溫分別升至50、60、70、90 ℃左右，將堿液均勻迅速地潑灑到油中，降低攪拌速度，當油中產生顆粒，并出現油水分離線，停止攪拌，保溫靜置，待皂腳沉淀完全，分出上層脫酸油（按GB 5530-85 植物油脂檢驗酸價測定法測定，但是因咖啡油色澤較深而難以判斷滴定終點，所以在測定時加入飽和氯化鈉溶液，以食鹽水溶液層的顏色變化來確定終點）。加堿量=0.714×酸價×油重×（1+超堿量%）／堿液濃度×1000。

（3）脫色劑吸附脫色。本實驗采用硅藻土、活性炭、硅藻土與活性炭化合物3種脫色劑對脫膠脫酸的咖啡油吸附脫色，以去除油脂中的微量金屬離子、皂腳、磷脂及某些臭味物質和芳香烴。

2 結果與分析

2.1 不同提取劑對提取率的影響

當固定料液比為5∶28 g/mL，提取時間都為8 h，咖啡油的提取率分別為乙醇28.68%＞丙酮12.31%＞石油醚15.7%。可能是由于溶劑的極性為乙醇＞丙酮＞石油醚，所以溶劑的極性越大所能萃取出來的咖啡油也越多。

2.2 不同時間對咖啡油提取率的影響

固定料液比為5∶28g/mL，提取劑無水乙醇，提取時間為4、6、8、10 h時，提取率分別為20.4%、21%、28.68%、18.2%，隨著提取時間的增加，油得率明顯增加，溶劑回收率也明顯減少并達到8小時時，得油率最佳。

2.3 咖啡油的精煉

2.3.1 不同脫膠溫度對脫膠率的影響

脫膠溫度為35、55 ℃兩個溫度的脫膠率均在40%以下，沒有達到充分脫膠的目的。當脫膠溫度達到75、95℃時，脫膠率可達78%以上，達到脫膠目的，因此選擇75 ℃為脫膠溫度。

2.3.2 不同脫酸溫度對脫酸率的影響

脫酸溫度為50、60 ℃時，脫酸率均75%以下沒有達到脫酸的要求，當脫酸溫度為70、90 ℃時，脫酸率均在85%以上，到達脫酸要求，而70、90℃的脫酸率分別為85.6%和86.1%，差異不顯著，因此選擇70 ℃進行脫酸，并以此溫度進行加堿量實驗。

2.3.3 用堿量對脫羧率的影響

在加堿量實驗中，選擇理論加堿量、超堿量20%和超堿量40%進行加堿量實驗，超20%和超40%的加堿量之間沒有顯著差異，但理論加堿量的脫酸率相對較低，因此采用超堿量20%，為脫酸加堿量。

2.3.4 脫色劑對脫色率的影響

在90 ℃下，3種脫色劑的脫色率均在80%以上，活性炭81%與活硅藻土活性炭的混合脫色劑81.6%之間沒有顯著差異，脫色油的過氧化值顯著下降，但酸值均顯著上升。因此可采用活性炭或活性炭與硅藻土的混合脫色劑。

3 結論

油脂精煉工藝復雜，通常需要脫膠、脫酸、脫色、脫臭、脫蠟五個步驟，不同的步驟又涉及溫度、時間、脫色劑、用量等條件的影響。本研究以咖啡渣為原料提取咖啡粗油，通過脫膠、脫酸、脫色對粗油進行純化和精煉，得到最佳精煉工藝為：以乙醇為提取劑，料液比為5∶28g/mL，索氏提取8 h，在75 ℃下脫膠，70 ℃和超堿量20%進行脫酸，90 ℃下，采用活性炭或活性炭與硅藻土的混合脫色。最終純化率為29.8%。