潤濕對速溶咖啡萃取的影響

山云輝，段炳意，楊亞仙，李秋菊，張曉群

（1. 德宏后谷咖啡有限公司，云南 芒市678400；2. 芒市農業技術推廣中心，云南 芒市678400）

速溶咖啡自20 世紀初進入日常消費領域以來，已經歷了近一個世紀的發展，速溶咖啡因其可直接熱水或冷水溶解且無沉淀物、經過加工后保存時間較長及方便、衛生、品質一致等特點，成為了許多國家咖啡消費的主流產品之一，改革開放以后，速溶咖啡進入中國市場并在最近20 年得到了快速的發展和普及。

萃取是指在一定的溫度和壓力下，把咖啡的有效成分提取到水中的過程，是生產速溶咖啡過程中最復雜的中心部分，它對速溶咖啡的收得率及產品品質等起到了決定性的作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

越南中粒種焙炒豆及中國云南小粒種焙炒豆各1～2 kg，本實驗所用焙炒豆取自德宏后谷咖啡有限公司芒市速溶咖啡粉分公司的生產車間，是生產速溶粉所用原料，由probat 焙炒機所焙炒，其中中粒焙炒豆的色值為60，小粒焙炒豆的色值為68；純化水取至德宏后谷咖啡有限公司芒市速溶咖啡粉分公司水處理車間，由反滲透系統處理。

電子臺秤（精度0.01 g）、實驗室用磨碎機（飛馬牌600 N）、分析天平、整套水蒸汽蒸餾裝置、蒸發皿、烘箱、恒溫水浴鍋、干燥器、磨砂口平底燒瓶、球形冷凝管、移液管、漏斗、濾紙、燒杯、測色儀、折光儀、鐘表、杯品相關器具。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品準備

用烘箱恒重法分別測定中粒焙炒豆及小粒焙炒豆的水分備用。中粒焙炒豆及小粒焙炒豆樣品各有2份，一份取自焙炒車間，用實驗室磨碎機4 檔研磨，得到中粒樣品1、小粒樣品3；另一份取自預處理車間的投料口，由生產用破碎機磨碎為約3 mm 的顆粒，得到中粒樣品2、小粒樣品4。4 個樣品分別用帶自封口的鋁箔袋裝好備用，然后分別對4 個樣品進行以下實驗。

1.2.2 潤濕及潤濕所需蒸汽量、時間的測定

稱量并記錄水蒸汽蒸餾裝置中的蒸餾瓶空瓶重量，然后放入適量樣品，稱量并記錄重量；安裝好水蒸汽蒸餾裝置，對水蒸汽發生裝置進行加熱，用產生的蒸汽對樣品進行潤濕，實驗過程中密切注意觀察，待蒸餾瓶中的樣品剛好全部潤濕時，停止加熱；對裝有潤濕后的樣品的蒸餾瓶進行稱重，并做好記錄，潤濕后增加的重量即為潤濕所需的蒸汽量；同時，準確記錄開始潤濕至潤濕結束所需的時間；將上述操作重復3 次，所得平均值即為本實驗所得的該樣品潤濕所需的蒸汽量及潤濕所需的時間。對潤濕后的樣品用烘箱恒重法測定水分。

1.2.3 提取率（可溶性固形物含量）的測定

在速溶咖啡的生產中，咖啡萃取出的成分分為兩大部分，即可溶物部分及水解物部分，其中水解物部分需在140 ℃以上才能提出，100 ℃下只能提出可溶物部分，所以筆者在實驗室條件下只能用可溶物部分的提出率來代表咖啡的提取率。

對潤濕前及潤濕后的樣品進行可溶性固形物含量的測定，測定方法如下：

取10 g（用分析天平精確稱量并記錄）咖啡樣品放入磨砂口平底燒瓶中，精確加入沸騰的純化水200 mL；在平底燒瓶口上裝上回流冷凝裝置，和100 ℃恒溫水浴回流提取，樣品1 樣品3 的水浴恒溫提取時間為10 min、15 min、20 min、25 min 和30 min，樣品2的水浴恒溫提取時間為10 min、15 min、20 min、25 min、30 min 和60 min，樣品4 的水浴恒溫提取時間為10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min 和60 min；將回流提取好的咖啡液用中速濾紙過濾，用移液管精確量取20 mL 過濾后的咖啡液2 份，分別放到2個干燥好并已稱重的瓷蒸發皿中，將蒸發皿放在水浴鍋上對咖啡液進行蒸發，待水分蒸干后將蒸發皿移至烘箱中烘干至恒重并記錄重量。

根據恒重質量和咖啡豆的量分別計算出潤濕前后的樣品在不同恒溫提取時間下的可溶性固形物含量（及該咖啡樣品的提取率），計算公式如下：

式中W：提取率（%）；M2：蒸發皿及咖啡恒重后的質量（g）；M1：蒸發皿恒重后的質量（g）；V：提取時的加水量體積，即200 mL；V1：移入蒸發皿中的咖啡液體積，即20 mL；M：咖啡樣品質量（g）。

對過濾后的剩余咖啡提取液稀釋至杯品濃度進行杯品，并對比觀察潤濕前后的咖啡提取液中的雜質情況。

2 結果與分析

2.1 樣品潤濕所需的蒸汽量及時間

從表1 可知，破碎顆粒越小，潤濕所需的蒸汽量越多。實際生產過程中，需適時觀察及檢測破碎度與潤濕蒸汽的匹配性，而且實際生產所需的蒸汽量還需進行相關的生產調試，不能完全照搬實驗室數據；潤濕所需的蒸汽量小粒種比中粒種稍多，所以在實際生產時，潤濕蒸汽量要根據不同粉型的配方進行適當調整；潤濕的蒸汽并非全部進入咖啡豆中，4 個樣品潤濕通入的蒸汽量比潤濕后咖啡增加的水分量均高出10%左右，而這部分蒸汽中攜帶著咖啡的很多易揮發香氣成分，所以潤濕需在相對密閉的容器中進行，而且如條件允許需對攜帶香氣成分的蒸汽進行香氣收集，并在干燥前回填入咖啡混合液中；破碎顆粒越細，潤濕所需時間相對越長，在生產用破碎度下，潤濕時間在20～30 min，當然潤濕時間還取決于通入蒸汽的流量，所以實際生產時的潤濕時間還有待考察。

表1 4 個樣品潤濕所需的蒸汽量、時間及潤濕前后水分含量

2.2 樣品潤濕前后不同提取時間的提取率

從表2 可知，提取率潤濕后的樣品普遍高于潤濕前的樣品，特別是4 檔磨碎度的樣品，不論中粒種還是小粒種，在不同提取時間下，均是潤濕后的提取率更高，而生產用破碎度的樣品，則只有個別提取時間段的潤濕后提取率略低，且不排除有偶然因素的存在；潤濕后的樣品在提取時間比潤濕前樣品少5 min的情況下，提取率依然普遍高于潤濕前的，特別是提取時間在20～40 min 的數據基本呈現這一趨勢，而10～15 min 的提取時間并不符合生產需求，可以不必太在意這一區間段的數據，所以在實際生產中潤濕后單罐萃取的時間至少可以減少5 min，整個萃取周期就可減少25～35 min，不僅提高了生產效率，也對速溶粉的品質改善起到相應作用。

表2 4 個樣品潤濕前后不同萃取時間的提取率

2.3 潤濕后的咖啡研磨顆粒的流動性

實驗室磨碎機4 檔研磨的樣品潤濕后流動性較潤濕前有明顯下降，大部分咖啡研磨顆粒在搖晃后流動性尚可，可以倒出蒸餾瓶，但有少部分有粘壁現象；而生產用破碎度的樣品潤濕后流動性較潤濕前有所下降，大部分咖啡研磨顆粒經搖晃流動性良好，基本可以倒出蒸餾瓶，個別顆粒有粘壁現象。考慮到實際生產的可行性，建議可在潤濕罐內裝攪拌裝置，潤濕罐外部裝敲打及搖晃裝置，以便于潤濕咖啡能快速且完全的進入萃取罐。

2.4 潤濕前后的提取液感官檢測結果

潤濕后的提取液懸浮物明顯減少，含渣量比未潤濕的低，且過濾速度比潤濕前的快。

提取液湯色潤濕前的比潤濕后的深，透明度、清亮度明顯不及潤濕后的。

通過對潤濕前后的提取液進行杯品分析，潤濕后的香氣損失較多，香氣弱于潤濕前的，所以油潤感和豐富度稍不及潤濕前的，尤其在提取時間較短的時候相對明顯；另由于香氣保留少，所以當咖啡豆有異雜味時潤濕后的提取液異雜味感知相對明顯；潤濕后的提取液酸味比潤濕前的稍強，清爽度及干凈度明顯優于潤濕前的，潤濕前的有點渾濁感；苦澀味及酸味隨著提取時間的增加而增強，提取時間在25～30 min 時口感最優，當提取時間超過40 min 時就出現悶熟味，苦澀味強，香氣保留也隨之減少，潤濕前和潤濕后的香氣差異也隨著提取時間的延長而縮小；中粒和小粒相比，中粒種潤濕前和潤濕后的口感差異趨勢與小粒近似，但差異度不及小粒明顯。所以如增加潤濕工序，潤濕需在相對密閉的容器內進行，且需在潤濕時對香氣進行收集并在后續工藝回填，否則對香氣會有所影響。

3 小結

潤濕可以縮短萃取時間，提高萃取效率。潤濕后在相同萃取條件下相對潤濕前收得率有所提高，可有效降低成本。潤濕減少了料液中的雜質，便于后續生產。對潤濕蒸汽中的香氣進行收集回填，形成新的提香理念。