CN1813556A - 高含量绿原酸类物质的咖啡豆加工方法 - Google Patents
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Abstract
将咖啡生豆焙煎处理制备焙煎咖啡豆的咖啡豆加工方法，使高温高压流体与咖啡生豆接触实施焙煎处理。
Description
技术领域
本发明涉及将咖啡生豆焙煎处理制备焙煎咖啡豆的咖啡豆加工方法。
背景技术
成为咖啡特有的味觉或香气来源的成分(以下称咖啡香味成分)，是通过对咖啡生豆实施热处理的焙煎工序，在该咖啡生豆中连续发生的复杂的化学反应而生成的。通常情况下咖啡生豆的焙煎工序，是通过常压条件下的热风式、直火式等实施的。
经过焙煎工序生成的咖啡香味成分，随后经过提取，可以添加到如罐装咖啡饮料等中。
但是，罐装咖啡饮料开封后，随着时间的延长咖啡特有的味觉或香味会降低。这是因为，开封后的罐内咖啡饮料与大气中的氧分子接触产生过氧化氢，而产生的过氧化氢氧化咖啡香味成分使之变性。
因此，为了降低过氧化氢的生成速度，考虑添加抗坏血酸等抗氧化剂等，但同时尽量不得破坏咖啡本来的风味。因此，研究了下述方法，即：在咖啡提取液中添加咖啡生豆中本来含有的且具有抗氧化作用的绿原酸类物质，提高其在咖啡提取液中的含量，从而抑制开封后的过氧化氢的生成(参照专利文献1)。
此外，绿原酸类物质是桂皮酸衍生物和奎尼酸的酯的总称，是聚酚化合物的一种。
专利文献：日本特开2003-204756号公报
发明内容
绿原酸类物质对热不稳定，容易发生水解反应或热分解反应，虽然咖啡生豆中通常含有约5.5％～8.0％绿原酸类物质，但通过热风焙煎等焙煎处理后，其中有一半或一半以上发生分解消失。
以往，通过使用乙醇或甲醇等亲水性有机溶剂的溶剂提取法、或通过超临界提取等特殊的提取方法，从含有绿原酸类物质的非焙煎植物(例如：咖啡生豆等)中提取绿原酸类物质。然后，把含有绿原酸类物质的提取液添加到通常的由咖啡焙煎豆得到的提取液中。
就是说，为了得到绿原酸类物质，必需使提取绿原酸类物质的提取处理和咖啡饮料的制造过程分开进行，来得到绿原酸类物质的提取液，或必需购买咖啡生豆提取物等的市售品。
但不论怎样，绿原酸类物质的提取处理或其与由焙煎咖啡豆得到的提取液的混合处理等，都需要花费时间和劳力，都有可能导致因提取处理装置引起的设备成本的提高、或因购买咖啡生豆提取物等市售品引起的原料成本的提高。
鉴于上述实际情况，本发明要提供的咖啡生豆加工方法是，不用另外添加绿原酸类物质就能够制造含有高浓度绿原酸类物质的咖啡饮料的咖啡生豆加工方法。
为了实现上述目的，本发明的第一特征构成是，将咖啡生豆焙煎处理制备焙煎咖啡豆的咖啡豆加工方法，其中使高温高压流体与上述咖啡生豆接触实施焙煎处理。
根据上述第一特征构成，因为使高温高压流体接触实施咖啡生豆的焙煎处理，与以往的高温高压下进行的热风焙煎处理相比，能够在短时间内实施焙煎处理。因此，能够使咖啡生豆中所含的绿原酸类物质的热分解抑制到最小限度。
进一步，因为是在高温高压下进行处理，所以促进咖啡生豆中不溶性成分多糖类或纤维质等部分水解，其物理性阻碍变小，通过焙煎生成的各种咖啡香味成分或绿原酸类物质等的提取率提高。其结果是，对该焙煎咖啡豆仅仅实施一般的粉碎和提取处理，就能够得到香味浓郁、且因含有高浓度绿原酸类物质而抑制过氧化氢生成香味成分难于氧化的、稳定的咖啡提取液。
因此，该方法不需要将提取绿原酸类物质和制造咖啡饮料分开进行，或不需要购买咖啡生豆提取物等市售品再将其添加到咖啡提取液中，是简便的咖啡生豆加工方法。因此，不用担心成本的增加，可以通过短时间焙煎处理削减电力费用等运行成本、通过改善原料(咖啡生豆)的利用率削减原料成本等。
本发明的第二特征构成是，在100℃～230℃实施高温高压流体的焙煎处理。
根据本发明的第二特征构成，能够在更短的时间内确切地对咖啡生豆实施焙煎处理。
低于100℃的低温时，要生成咖啡特有的良好烘焙香味，需要延长处理时间。其结果容易发生绿原酸类物质的热分解反应，焙煎豆中的绿原酸类物质的量减少，向咖啡饮料中转移的绿原酸类物质的量变少。此外，高于230℃的高温时，使得大部分良好的烘焙香味飞散，产生强的烧焦味，不适于饮用。
本发明的第三特征构成是，在170℃～210℃实施上述焙煎处理。
根据上述第三特征构成，特别在170℃～210℃的范围内，能够抑制绿原酸类物质的热分解，并且能够同时产生良好的焙煎香味。
本发明的第四特征构成是，在表压0.1MPa～3.0MPa下实施上述焙煎处理。
根据上述第四特征构成，能够在更短的时间内确切地对咖啡生豆实施焙煎处理。
表压低于0.1MPa的低压情况下，反应需要的时间长，所以发生绿原酸类物质的热分解，焙煎豆中的绿原酸类物质的量减少，向咖啡饮料中转移的绿原酸类物质的量也变少。
另一方面，压力高于3.0MPa的情况下，反应器内的压力很难控制，从人工操作方面来看不适于操作。
本发明的第五特征构成是，使高温高压流体成为饱和水蒸气。
根据上述第五特征构成，与干燥空气(热风焙煎)的情况相比，其热传导效率得到飞跃提高(约10倍)。其结果，虽然根据所期望的焙煎度(浅烘焙(Light Roast)～意大利式烘焙(Italian Roast))决定，但热风焙煎通常需要等于或大于15分钟～30分钟的处理时间，而根据本构成所需的焙煎处理时间大约能缩短到约30秒～4分钟。
本发明的第六特征构成是，根据第一～第五特征构成的任一项所述的咖啡豆加工方法进行加工的咖啡豆加工品。
根据上述第六特征构成，能够提供下述焙煎咖啡豆，即、含有大量的对热不稳定的存在于咖啡生豆中的绿原酸类化合物、且具有咖啡特有的良好烘焙香味、提取率高的焙煎咖啡豆。
本发明的第七特征构成是，以第六特征构成所述的咖啡豆加工品为原料的咖啡饮料。
绿原酸类物质是一种聚酚，作为具有除去被称为是引起癌症或动脉硬化等生活习惯病的原因之一的活性氧功能的成分，为人们所熟知。对于生活习惯病，人们认识到了食物疗法、运动疗法、限制饮酒吸烟等以改善生活习惯为目的的一般疗法的重要性，其中认为改善饮食习惯是重要的，因此有关包括具有除去活性氧功能的材料的饮料、食品的研究十分盛行。
根据上述第七特征构成，能够提供下述咖啡饮料，即、因为其含有高浓度的绿原酸类物质，例如即使是开封后的罐装咖啡饮料，也能够抑制过氧化氢生成，长时间不损失香味成分的高质量咖啡饮料。而且，绿原酸类物质对于癌症或动脉硬化等生活习惯病具有良好的生理功能(除去活性氧功能)，使在世界范围内普遍受到欢迎的咖啡饮料内含有高浓度的该绿原酸类物质，能够将其摄入人体，对预防生活习惯病作出贡献。
本发明的第八特征构成是，焙煎度为L18～L23，且每1g含有10mg～13mg绿原酸类物质的焙煎咖啡豆。
上述第八特征构成的焙煎咖啡豆，即使经过咖啡饮料所用程度的焙煎处理后，也能够得到含有高浓度绿原酸类物质的焙煎咖啡豆，能够优选作为咖啡饮料的原料使用。
具体实施方式
本发明使用高温高压流体对咖啡生豆进行焙煎处理。本实施方式中将该焙煎处理称为高温高压处理。
本说明书中的绿原酸类物质，是桂皮酸衍生物和奎尼酸的酯的总称，是指咖啡酸和奎尼酸的3位、4位、5位的羟基中的1个羟基结合形成酯键的咖啡酰奎尼酸(如：5-咖啡酰奎尼酸等)，咖啡酸和奎尼酸的3位、4位、5位的羟基中的2个羟基结合形成酯键的二咖啡酰奎尼酸(如：3、4-二咖啡酰奎尼酸等)，以及阿魏酸和奎尼酸的3位、4位、5位的羟基中的1个羟基结合生成酯键的阿魏酰奎尼酸(如：3-阿魏酰奎尼酸等)等。
本发明中的一种实施方式是，将咖啡生豆进行高温高压处理制造咖啡豆加工品。
咖啡的品种，例如可以是Arabica种、Robusta种、Liberica种等。
咖啡生豆指的是，将咖啡树上的果实一咖啡果实收获后，除去果肉、薄皮等进行精制，再把精制的种子进行干燥后的种子。精制工序有水洗式、非水洗式等。
高温高压处理使用的流体，作为液体，例如可以是蒸馏水、脱盐水、自来水、碱性离子水、海洋深层水、离子交换水、脱氧水、水溶性有机化合物(如醇)、或含有无机盐类的水等，但并不限定于这些物质。
高温高压处理使用的流体，作为气体，可以是上述液体的蒸气，例如水蒸气、醇蒸气等。从作业性和操作性来看，该水蒸气优选饱和水蒸气，但并不限于这些物质。
高温高压处理使用的流体，除上述流体外，还包括超临界流体或亚临界流体。超过某特定的压力和温度(临界点)后，存在着气体和液体的临界面消失，两者成为一体并维持流体状态的范围，把这样的流体称为超临界流体，其为具有气体和液体的中间性质的高密度流体。亚临界流体是压力和温度均比临界点低的状态的流体。
高温高压流体的供给方法，例如可以是向压力容器内通入流体，使其在升温升压状态下保持一定的处理时间的间歇式供给方法，或者在设置有流体供给管和流体排出管的压力容器内，使流体在一定时间内从上述流体供给管流向上述流体排出管，在高于大气压的出口压力的作用下，流体从上述流体排出管排出而进行处理的连续式供给方法。但是，如果是能够使压力容器维持加压状态的方法，并不限于这些方法。
此外，对连续式供给流体时流体的流动方向没有特别限制，例如，相对于高温高压处理的咖啡生豆，流体的流动方向可以从上向下、从下向上、从外向内、从内向外。
高温高压处理时的温度，优选约100℃～230℃，因为本发明必需使咖啡生豆中的不溶性成分多糖类或纤维质进行水解得到可溶性成分，所以特别优选能够提高水解的条件约170℃～210℃。
高温高压处理时的压力，优选加压条件、特别是表压0.1MPa～3.0MPa下进行处理。特别是高温高压水蒸气处理时，优选饱和水蒸气压。本说明书中的“压力”，指的是“表压”，是把大气压作为0时的压力。因此，例如“表压0.1MPa”换算成绝对压力时，是大气压加上0.1MPa的压力。特别优选表压约0.7MPa～3.0MPa。
处理时间，优选约1秒～60分钟，更优选约30秒～4分钟。
本发明中，高温高压处理后可以进行公知的处理。公知的处理方法，例如可以是粉碎、提取(包括超临界提取)、干燥(真空干燥等)等，但并不限于这些方法。
这样高温高压处理过的咖啡豆加工品，经过冷却、干燥(真空干燥、热风干燥等)处理后，根据通常的方法保存于仓库中。
这样得到的本发明的焙煎咖啡豆，即使经过咖啡饮料所用程度的焙煎后，也含有高浓度的绿原酸类物质。例如能够得到焙煎度L18～L23、每1g大约含有10mg～13mg绿原酸类物质的焙煎咖啡豆(参照下述实施例1)。
可以在高温高压处理的同时或高温高压处理之前实施粉碎工序，由此能够使处理均一、使混合物的原料混合均一、使本发明的高温高压处理得到均一产物，使本发明的高温高压处理物更加容易成型。进而也可以实施在粉碎的同时进行混合的工序，这样可以使粉碎后的原料混合均一。
为了有效地实施本发明，优选使用挤压机。使用该挤压机可以使上述处理后的操作变得非常容易。此外，因为能够实施连续处理，即使供给大量的加工品，也适合使用挤压机。
在制造膨化食品等时经常使用挤压机，挤压机是通过在挤压筒内设置的双轴等的多轴螺旋杆或单轴螺旋杆的作用下，一边混合原料一边进行加热加压，在高温高压状态下把原料从铸模中挤出的装置。
本发明为了实施稳定的高温高压处理，优选双轴型，通过使用挤压机能够实施连续处理，此外，如果在处理后使处理气体快速从高压释放到低压，水分就会蒸发扩散。
此外，通过选择适当的上述铸模的形状，能够得到期望形状的成型处理物。除这些装置之外，只要能够实现本发明的上述条件，任何装置都可以使用。
本发明的咖啡豆加工品，作为咖啡饮料的咖啡原料之一，可以与焙煎咖啡豆、速溶咖啡、液体咖啡提取物等共同使用，也可以根据通常方法，在咖啡饮料制造工场生产。
例如，以制造易拉罐装咖啡饮料的制造工序为例，可以经过“粉碎”、“提取”、“调配”、“过滤”、“灌装”、“封口”、“杀菌”、“冷却”、“装箱”的工序制造。或者也可使用焙煎咖啡豆，调制成速溶咖啡或液体咖啡提取物等。
实施例
以下根据实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
在设置有流体入口配管和出口配管的压力容器内，加入咖啡生豆(Arabica种)，从流体入口配管通入水蒸气，当容器内压力为1.3MPa(190℃)时，关闭出口配管的阀门，保持1～10分钟。之后，打开出口配管的阀门，慢慢开放压力，得到焙煎度(L值)为18～23的咖啡豆加工品(发明品1～3)。
使用一般的电焙煎器(热风式焙煎器)处理咖啡生豆(Arabica种)，热风焙煎7～15分钟，得到L值为18～23的焙煎咖啡豆(对照品1～3)。
测定本发明品1～3和对照品1～3咖啡豆中绿原酸类物质的含量(绿原酸类物质测定程序)。
分别用研磨机将供试品粉碎，各取0.2g，用100ml的80％的甲醇作提取溶剂进行3个小时的索格利特式提取，使用这种热的甲醇提取液，采用HPLC对绿原酸类物质进行定量分析。
通过HPLC(检测器UV280nm)检测到了绿原酸类物质，因为咖啡所含的绿原酸类物质大部分是5-咖啡酰奎尼酸，所以用5-咖啡酰奎尼酸作为标准品制作标准曲线，对绿原酸类物质进行定量分析。
[表1]
| 供试品 | 咖啡生豆 | 发明品1 | 发明品2 | 发明品3 | 对照品1 | 对照品2 | 对照品3 |
| L值 | 58 | 23 | 21 | 18 | 23 | 21 | 18 |
| 绿原酸类物质量(mg/g) | 60.5 | 13.0 | 12.2 | 11.8 | 9.9 | 9.0 | 4.8 |
从该结果可以看出，发明品咖啡豆中的绿原酸类物质的含量都等于或大于10mg/g，与对照品咖啡豆相比，其绿原酸类物质的含量明显增多。因此认为能够抑制因高温高压处理(焙煎处理)引起的绿原酸类物质的损失。
实施例2
以具有相同L值(18)的本发明品3和对照品3作为供试品，分别取30g用研磨机进行粉碎，使用一般的市售的滴落式咖啡机，用450g热水进行提取，得到咖啡提取液(咖啡饮料)，采用HPLC测定该绿原酸类物质的含量。并分别由专业评委对其进行感官评价。
[表2]
| 供试品 | 发明品3 | 对照品3 |
| 咖啡豆加工品的L值 | 18 | 18 |
| 咖啡饮料中的绿原酸类物质量(ppm) | 502 | 258 |
| 香 | 强烈感觉到同时具有浓郁的烘焙香和纯正的豆香 | 感觉到具有与发明品3同等的烘焙香，同时有稍微烤焦后的香味 |
| 味 | 果香能够抑制酸味，有浓浓的后味 | 口味清爽、酸味大 |
| 色 | 略带红色的茶褐色 | 茶褐色 |
从该结果可以看出，发明品的咖啡饮料，与对照品饮料同样具有浓郁的烘焙香，呈茶褐色，且用果香能够抑制酸味具有浓浓的后味，可以说具有个性特征。此外，与对照品相比，发明品的咖啡饮料因含有大量的绿原酸类物质，没有感觉到生涩味或收敛味。
因此，认为发明品的咖啡豆加工品，具有与以往的焙煎咖啡豆不同的质量。本发明能够在将咖啡生豆焙煎处理制备焙煎咖啡豆的咖啡豆加工方法中应用。
Claims (8)
1.咖啡豆加工方法，其为将咖啡生豆焙煎处理制备焙煎咖啡豆的咖啡豆加工方法，其中使高温高压流体与所述咖啡生豆接触实施所述焙煎处理。
2.如权利要求1所述的咖啡豆加工方法，其中在100℃～230℃实施所述焙煎处理。
3.如权利要求2所述的咖啡豆加工方法，其中在170℃～210℃实施所述焙煎处理。
4.如权利要求1～3中任一项所述的咖啡豆加工方法，其中在表压0.1MPa～3.0MPa下实施所述焙煎处理。
5.如权利要求1～4中任一项所述的咖啡豆加工方法，其中所述流体是饱和水蒸气。
6.咖啡豆加工品，其为根据权利要求1～5中任一项所述的咖啡豆加工方法进行加工的咖啡豆加工品。
7.咖啡饮料，其为以权利要求6所述的咖啡豆加工品为原料的咖啡饮料。
8.焙煎咖啡豆，其焙煎度为L18～L23，且每1g焙煎咖啡豆含有10mg～13mg的绿原酸类物质。
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Owner name: SUNTORY BEVERAGE + FOOD LIMITED Free format text: FORMER OWNER: SUNTORY HOLDINGS LIMITED. Effective date: 20140219 |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140219 Address after: Tokyo, Japan Applicant after: Suntory Holdings Ltd Address before: Osaka Japan Applicant before: Suntory Holdings Limited |
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20060809 |