專利名稱：生咖啡豆的加工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生咖啡豆的處理，以備將其提取成飲料。
處理生咖啡豆以備提取得到飲料的方法，通常包括將生咖啡豆用熱氣加熱焙烤以趕走豆中的游離水與結(jié)合水這一步驟。加熱誘發(fā)并引起了熱解反應(yīng)，這對于形成焙烤與磨過的咖啡所具有的香氣、風(fēng)味及顏色特點(diǎn)是必不可少的。但是，若是焙烤條件未加適當(dāng)控制，可能會使咖啡豆炭化或燒焦，形成具有不受歡迎的香氣和風(fēng)味特點(diǎn)的咖啡豆。在利用消費(fèi)者可使用的裝置用水提取時，在提取出的飲料中可溶解的咖啡固體的產(chǎn)率約為焙烤過的咖啡豆重量的20%至25%。
因為希望有較高的飲料產(chǎn)率，曾提出各種方法以提高用以提取配制飲料的咖啡的產(chǎn)率，包括使咖啡豆經(jīng)受水解反應(yīng)。
另外，一般認(rèn)為某些種類的咖啡所得到的提取物的特點(diǎn)限制了該咖啡的用途。這些咖啡中包括象“羅巴斯塔”咖啡(Robustas)，它在用熱氣流焙烤時，得到的提取物通常被描敘成“泥土味”(“earthy”)、“木質(zhì)的”(“Woody”)和/或“橡膠似的”(“rubbery”)。更重要的是，這些咖啡“辛澀”，還有“苦味”。
正如在工藝上是顯而易見的那樣，使咖啡豆經(jīng)受水解反應(yīng)不僅增加飲料產(chǎn)率，而且還改變或調(diào)整了不那末優(yōu)良的或所謂低等咖啡豆種類的至少某些不太受歡迎的品質(zhì)。通常認(rèn)為，水解是一種涉及水與熱使化合物裂解的反應(yīng)。但是，水解反應(yīng)使咖啡豆所形成的飲料的酸性比從只用熱氣焙烤的咖啡豆提取的飲料要強(qiáng)得多。不過，用熱氣焙烤水解過的咖啡豆會中和提高了的酸性，這使得由它們得到的提取物更可口，但這一焙烤步驟同時也會使水解反應(yīng)所提高的產(chǎn)率降低。
美國專利2，278，473號公開了一種方法，據(jù)說能制得比先前的常規(guī)焙烤產(chǎn)品更具風(fēng)味和強(qiáng)度的產(chǎn)品。在該方法中，將生咖啡豆置于容器中，用高溫高壓的蒸汽噴射。在蒸汽處理之后，迅速撤除壓力使咖啡豆爆裂，得到細(xì)胞破壞的結(jié)構(gòu)。處理過的豆再在爐中加熱焙烤。結(jié)果表明蒸汽處理過的咖啡豆中水含量應(yīng)低于20%至25%，以便能發(fā)生所要求的爆裂。
美國專利2，712，501號介紹了另一種方法，用以增加從生咖啡豆得到制取可溶咖啡的提取物的產(chǎn)率。在密閉容器中使生咖啡豆經(jīng)受飽和蒸汽處理之后，緩慢降壓以使處理過的咖啡豆不致爆裂或崩解。然后對咖啡豆進(jìn)行提取，但在脫水制備可熔咖啡之前，先將提取物的酸性中和。
美國專利3，572，235號公開了一種提高某些咖啡的風(fēng)味與香氣的方法。生咖啡豆先在壓力下與基本上不氧化的條件下與蒸汽接觸，將豆的水分含量增加到大約12%至18%(重量)，以便發(fā)生水解反應(yīng)和完成部分焙烤。在完成蒸汽處理之后，撤除壓力使咖啡豆突然脹大或膨化。處理過的豆再在基本上氧化條件下用熱焙烤氣處理。
美國專利3，640，726號公開了一種方法，將生的羅巴斯塔咖啡豆置于壓力容器中，最好然后利用抽真空將容器中的空氣排空。隨后將咖啡豆用飽和蒸汽在為使咖啡豆達(dá)到15%至35%(重量)水含量和成部分焙烤所必需的條件下進(jìn)行處理。蒸汽處理之后，迅速撤除增高的壓力。然后將處理過的豆用至少約190℃溫度下的循環(huán)空氣焙烤。
美國專利3，088，825和3，106，470號提出了增加咖啡中可溶固體產(chǎn)率的其它方法。據(jù)稱，與常規(guī)的焙烤咖啡相比，其可溶固體產(chǎn)率可提高約10%至50%。這些方法還改善了咖啡的酸性與風(fēng)味特點(diǎn)。
3，088，825號專利介紹了一個兩步操作過程，包括先用熱氣流將生豆預(yù)熱，這減少了豆中的水含量，然后將預(yù)熱過的豆在密閉容器中用蒸汽加壓處理，爾后突然撤除壓力，以實(shí)現(xiàn)膨化與脹大。3，106，470號專利介紹了一個三步操作過程，與3，088，825號專利一樣，包括一個預(yù)熱步驟和汽蒸與膨脹步驟，然后還有一個步驟是用熱空氣焙烤少許時間，據(jù)說這可以減少酸性并改善風(fēng)味。每件專利中都建議用過熱蒸汽以使處理過的豆中的水含量保持最低，例如象3，088，825號專利指出的低于8%(重量)。
與3，088，825號及3，106，470號專利的受讓人有關(guān)的發(fā)明人所提出的其它用以改善咖啡品種(例如羅巴斯塔咖啡)的風(fēng)味和香氣的方法，公開或引用在美國專利3，767，418，4，540，591和4，671，964號中。
在3，767，418號專利中，是將水與生咖啡豆混合，然后在一個封閉壓力容器中，在大約115℃至177℃的高溫和從至少約3.5千克/平方厘米至低于9.8千克/平方厘米的較高蒸汽壓力下用蒸汽汽蒸，以使處理過的豆的含水量按處理過的濕豆重量計約為35%至55%，最好是40%至50%。從壓力容器中排放出處理過的咖啡豆，排放方式應(yīng)使咖啡豆不經(jīng)受明顯的膨化或脹大，然后用熱空氣焙烤，但在焙烤之前最將豆空氣干燥至水分含量低于15%(重量)。
4，540，591號專利提供了一種焙烤羅巴斯塔咖啡并將它與高級咖啡相摻合的方法，在該方法中將生咖啡豆放在壓力容器中，使其有多余空間以供加壓汽蒸時膨脹。在加工時從容器中泄放走氣體與冷凝蒸汽，以除去據(jù)說是不希望有的氣體，盡可能減小可溶固體的損失，并降低處理過的豆中的酸及發(fā)酸的味道。在蒸汽處理之后，處理過的豆用熱氣或用上述3，088，825號專利中的方法焙烤。
4，671，964號專利參考了3，767，418號及4，540，591號專利，試圖提供一種提高低級咖啡豆質(zhì)量的“有效方法”。將生豆用蒸汽處理以便預(yù)熱到約115℃至154℃，0.5至3分鐘。除了預(yù)熱之外，這還使豆的水含量上升。預(yù)處理過的豆再用預(yù)熱過的水增濕，將水含量增加到約35%至45%(重量)，然后將增加了水分的豆在大約115℃至154℃的溫度及約1.4千克/平方厘米至4.9千克/平方厘米的壓力下汽蒸。隨后按通常方法焙烤豆，最好是在經(jīng)過干燥降低了水分含量之后。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于，將包含在正壓的、基本上是惰性氣氛下的生咖啡豆的水含量增加到至少為水分增加后總豆重的約25%，將包含在基本上為惰性氣氛中的增中了水分的豆加熱，其溫度和加熱時間足以使豆水解和熱解，但基本上避免了豆的焦化，水解并熱解了的豆再干燥至穩(wěn)定的水含量，避免走味變質(zhì)。
雖然在增加了水分的豆水解與熱解時其周圍的惰性氣氛最初可以為正壓，但是，豆周圍的基本上惰性的氣氛最初(也即加熱進(jìn)行熱處理時)最好是大體上為大氣壓力。至少在水解與熱解步驟期間，豆應(yīng)該攪動，這里說的攪動是指豆處在這樣一種動態(tài)條件下，所處理的咖啡豆彼此相對運(yùn)動，使得它們經(jīng)受到大體上相同的處理條件。在熱處理階段可以方便地用蒸汽處理增加了水份的豆，將它們加熱。
本發(fā)明的方法制得的咖啡豆無需用熱氣焙烤。處理過的豆子為深褐色，而且滲入豆的內(nèi)部，通體皆為此色。在用家用裝置進(jìn)行提取時，處理過的豆的可溶固體提取率超過所提取豆的干重約30%，很容易得到38%至42%可溶固體的飲料提取率。因此，就調(diào)制飲料而言，處理過的豆與用熱循環(huán)氣焙烤的類似的豆相比，它能提供高得多的提取率。這樣處理的豆與水解后用熱循環(huán)氣焙烤過的豆相比，其產(chǎn)率也高，因為焙烤步驟減少了水解反應(yīng)所提高的產(chǎn)率中的一大部分。同樣應(yīng)該指出，如果將本發(fā)明的處理過的咖啡豆進(jìn)行這種焙烤處理，飲料提取率將降低。
此外，本發(fā)明的方法改善了咖啡豆，使其配制的飲料具有與用熱氣焙烤或不按本發(fā)明的方式蒸汽焙烤的類似的咖啡豆明顯不同的香氣和風(fēng)味特征，據(jù)信這特別是由于在加工中使用了惰性氣體氣氛。即使從處理過的豆得到的提取物具有明顯的酸性，這一特點(diǎn)也被有利地用于處理所謂低級咖啡，雖然本發(fā)明的方法并不僅限于用來處理這種咖啡。特別是，因為從處理過的豆得到的提取物具有高的酸性，這些處理過的豆很便于用來制備混合咖啡，處理過的豆在其中提供或增強(qiáng)了“辛辣”(“bite”)與(“raspiness”)及中度的“有活力”(“snap”)和有“葡萄酒香味”(“Wineyness”)的感覺，這些通常是與高級咖啡聯(lián)系的，普通所認(rèn)為的低級或次等的咖啡不具有這些特色。
因此，特別是在處理所謂低級豆的情形，本發(fā)明的方法擴(kuò)大了這些豆的用途。所處理過的咖啡豆不僅具有高的產(chǎn)率，而且賦于它的香氣和風(fēng)味特色不但能與高級咖啡相近，甚至還增強(qiáng)了高級咖啡的令人滿意的那些特點(diǎn)。例如，對于羅巴斯塔咖啡豆，典型的羅巴斯塔咖啡味道大大降低，處理過的咖啡豆得到的提取物增加了許多特色，構(gòu)成了一個錯綜復(fù)雜的器官感覺范圍，這對于配制特殊的摻合物以適合各種各樣消費(fèi)者的口味十分有利。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)在于三個基本環(huán)節(jié)。第一個重要環(huán)節(jié)是將欲熱處理的生豆的水含量增加到至少為增加水量后總豆重的約25%。第二個重要環(huán)節(jié)是在基本上為惰性氣氛的正壓下使豆增加水分含量。第三個重要環(huán)節(jié)是將增水后的豆在基本上為惰性氣體的氣氛中加熱，加熱的時間和溫度足以產(chǎn)生和進(jìn)行水解與熱解反應(yīng)，而又不致焦化。據(jù)信這些環(huán)節(jié)的結(jié)合，會使熱解反應(yīng)進(jìn)行到某種程度，同時基本上避免了焦化，這就能免除通常必需的焙烤(即用熱氣體加熱)步驟，從而實(shí)現(xiàn)高的提取飲料產(chǎn)率和香氣與風(fēng)味特色。
就本公開和權(quán)利要求而言，“正壓”是指壓力高于大氣壓，更具體地說，是指正的表壓力。
對本公開和權(quán)利要求來說，“焦化”一詞是指咖啡豆發(fā)生了化學(xué)分解，這是技術(shù)人員所熟悉的。如果發(fā)生焦化，豆的顏色由于形成了碳質(zhì)而接近炭至黑色，同時豆有糊味和/或燒焦的氣味。
為了客觀評價是否基本上避免了焦化，對于本公開來說，使用在咖啡調(diào)制研究所第53號出版物(也見“食品工藝學(xué)”，第14卷11期P，597，1980)中所描敘的步驟和設(shè)備確定樣品的顏色，用“Gn”表示，它將指示焦化。Gn低于約1.8的樣品被認(rèn)為是焦化了。因此，按照本發(fā)明制備的基本上避免了焦化的樣品，其Gn約為1.8或更高。按本發(fā)明制備的產(chǎn)品的Gn會合乎要求地處在2到3.5的范圍。但是，合格的焙烤色其Gn可以高達(dá)5左右。
通常，熱處理的增水豆的水含量至少應(yīng)為30%(重量)左右較好，從30%至45%(重量)更好，最好是從35%至45%，因為水含量高時水解與熱解反應(yīng)更易控制。一般說來，豆的水含量越低，所施用的反應(yīng)條件應(yīng)當(dāng)更柔合，這不僅是從質(zhì)量考慮，而特別是為了安全，因為反應(yīng)有可能變成放熱反應(yīng)，這不僅可能造成焦化，而且升高的溫度會使熱處理容器內(nèi)的壓力增大。
根據(jù)本發(fā)明，向裝有咖啡豆的容器內(nèi)的豆周圍引入惰性氣體以清除豆周圍的大氣，于是在豆進(jìn)行增加水含量處理之時，豆的周圍基本上為惰性氣氛。也就是說，容器內(nèi)的氣氛中非惰性氣的氣體，尤其是氧，基本上被排除。在清除之后使容器隔絕大氣，然后通過引入惰性氣將容器內(nèi)的惰性氣氛加壓至正壓以進(jìn)行增加水份步驟。雖然可以使用任何正壓下的惰性氣并且都會得到按照本發(fā)明處理過的咖啡豆所獨(dú)具的那些特點(diǎn)，本研究似乎表明，當(dāng)壓力最初至室溫下測量的正表壓約為1.4千克/平方厘米或更高時，按本發(fā)明的步驟處理的咖啡的香氣與風(fēng)味開始出現(xiàn)明顯變化。
在咖啡豆增加水份后，可以維持惰性氣氛的正壓，按著公開于共同轉(zhuǎn)讓的美國申請?zhí)枺哳}目為“生咖啡的處理”的SaeedAhmadHuasini的發(fā)明進(jìn)行處理。但是，在熱處理步驟中對增加了水份的豆加熱之前，最好是撤除惰性氣氛的正壓，以便在增了水分的豆的周圍形成一個大體上為一大氣壓的惰性氣體覆蓋層，這使得水解與熱解反應(yīng)能在較低的操作壓力下進(jìn)行。
最終產(chǎn)物的特點(diǎn)還與為發(fā)生水解和熱解反應(yīng)而對增了水分的豆加熱的溫度和時間有關(guān)。即，水解和熱解增加了提取產(chǎn)率并增進(jìn)了處理過的咖啡豆的香氣與風(fēng)味特點(diǎn)和色彩，而水解和熱解的程度與熱處理步中的加熱溫度和時間有關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)水解與熱解而基本上避免焦化，在應(yīng)用上面指出的水分含量時，雖然對增了水分的豆可以施用從約130℃至195℃、甚至高于195℃的熱處理溫度，但是選用溫度范圍從150℃至190℃較好，從180℃至190℃則更好。需要加熱的時間通常與施用的溫度具有相反的關(guān)系，一般約為5至30分鐘。即，通常咖啡豆的處理溫度越高，加熱時間就越短，反之亦然。
在對增了水分的豆作熱處理之后，可以用常規(guī)手段干燥水解及熱解過的咖啡豆，例如使用能在水解與熱解過的豆堆積床上和穿過其中通入熱風(fēng)的干燥機(jī)。
下面的關(guān)于本發(fā)明與實(shí)例的詳細(xì)描敘將使這些和其它的特色與優(yōu)點(diǎn)變得更為明顯。
在基本上為惰性氣氛的正壓下將生咖啡豆的水含量增加到至少25%(重量)的操作，可以方便地在任何合適的密閉壓力容器內(nèi)最好用將豆浸泡在水或其它水基介質(zhì)中的方式來完成，最好是在浸泡時伴以攪抖并加熱，這會有助于水分含量增加的均勻性并且縮短咖啡豆吸收水分所需的時間。攪抖應(yīng)當(dāng)柔和，以使豆不致碎裂或破壞。在增水步驟中將豆加熱到從60℃至125℃左右會有好處，最好是從85℃至120℃。
可以方便地用蒸汽與浸泡的豆接觸，這主要是用來對豆加熱。雖然可以只用蒸汽來增加豆的水含量，但這是行不通的，因為增加水含量所需的時間比用浸泡及加熱(包括用蒸汔加熱)方法時要長，尤其是當(dāng)希望水含量超過約30%至35%時，蒸汽實(shí)際上不能有效與充分地凝結(jié)，以達(dá)到這樣高的水含量。
對咖啡豆進(jìn)行增水和熱處理的設(shè)備可以結(jié)構(gòu)簡單，包括各種類型的容器，但要當(dāng)心容器應(yīng)能維持和經(jīng)得起在容器內(nèi)充入的正壓和產(chǎn)生的壓力。容器最好能使豆運(yùn)動，維持其動態(tài)條件，以有助于得到均一的處理條件。特別是在間歇式系統(tǒng)中，雖然可以使用機(jī)械攪拌裝置，但是翻滾作用看來最適于保證增水操作的均一性，因此被優(yōu)先選用。在連續(xù)式操作中，具有常用的傳動螺桿裝置的容器可以方便地提供攪動的動態(tài)運(yùn)動。當(dāng)翻滾時，容器可以以每分鐘一轉(zhuǎn)至十轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動。若使用帶螺桿的容器時，容器結(jié)構(gòu)與螺桿的轉(zhuǎn)速由為使豆通過容器進(jìn)行處理所要求的停留時間而定。
最好是用能夠用蒸汽或其它熱源對容器的內(nèi)壁表面進(jìn)行加熱的夾套式容器。為測定豆的溫度，可以在容器內(nèi)安裝一個與豆接觸的探測器。供應(yīng)為建立正壓的惰性氣氛所需的惰性氣，可以用眾所周知的方法來完成。
除了只用水進(jìn)行生咖啡豆的增加水含量處理之外，也可以象Husaini的發(fā)明中那樣，使用生的或焙烤過的咖啡豆的水基提取液和水基冷凝物，例如由蒸發(fā)咖啡提取液可以收集到的冷凝物，以及水基提取物和冷凝液的混合物，它們都可以方便地用于增加豆的水含量，因為這些液體含有能改善處理過的最終產(chǎn)物的嗅覺與味覺性質(zhì)的揮發(fā)性物質(zhì)及酸。在使用提取液的場合，提取液中可溶固體的含量最好較低。固體含量最多達(dá)10%至15%(重量)左右的水基提取液或冷凝液都可以方便地使用。固體含量達(dá)20%至25%左右(重量)或更高的提取液也可以用，但是固體含量越高，越不容易和豆混合，而且由于混合效率降低，可能引起固體損失。
對豆進(jìn)行增加水分處理所需的水量容易如下確定，使水的重量等于欲處理的生咖啡豆重，因為一般認(rèn)為，生咖啡豆能夠含有大體上相等重量的水和干物質(zhì)。當(dāng)然，正如專業(yè)人員會理解的那樣，吸收的水量將受生咖啡豆的起始水含量的影響，而且并非所有的咖啡豆都遵守一般規(guī)律。因此，有可能某些咖啡豆當(dāng)水含量占增加水分后豆總重的45%左右時就基本飽和，而另一些豆可以吸收水使水含量高達(dá)增加水分后的豆總重量的60%左右。再有，即使是同一種咖啡豆，就豆能吸收和包含的水量而言，各批之間也有不同。因此，為使結(jié)果一致，技術(shù)人員會希望檢驗欲處理之豆，以確定其吸收和包含水分的能力。
當(dāng)按本發(fā)明的實(shí)施方案操作時，如果在增加水含量步驟和水一起還用蒸汽，而且用蒸汽作為熱處理步驟的加熱手段，則處理過的豆所增加的水量將隨加工溫度和蒸汽的質(zhì)量(例中蒸汽是過飽和的還是飽和的)而變化。在這樣的程序中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)蒸汽一般賦予熱處理過的水解與熱解豆中總水量的10%至20%(重量)左右。
實(shí)際上，在間歇式系統(tǒng)中，生咖啡豆最好是與預(yù)先確定數(shù)量的增水介質(zhì)一起置于增水容器中，該介質(zhì)可以是水、最好是去離子水，或是冷凝液、或提取液、或它們的混合物。容器內(nèi)咖啡豆周圍的大氣先用在容器內(nèi)豆的周圍引入惰性氣來清除。在清除之后，將容器與大氣隔絕，并引入惰性氣以建立正壓下的惰性氣氛。容器應(yīng)充氣至表壓為1.4千克/平方厘米至7千克/平方厘米左右，增至壓力從1.4千克/平方厘米至5千克/平方厘米更好，最好是3.5千克/平方厘米左右。7千克/平方厘米以上的壓力雖然也可以用，便本研究看來未表明用這樣高的壓力會有明顯的質(zhì)量改進(jìn)或其它好處。
任何惰性氣體都可使用，包括二氧化碳、氮、氦、氬等，以及它們的混合物。二氧化碳最好。
雖然不是必須，但咖啡豆最好是處于動態(tài)的柔合攪拌的狀態(tài)，例如利用翻滾，而且最好對處在加壓的惰性氣氛中的豆加熱，將豆的溫度升至約60℃至125℃，以縮短豆吸收水份所需的時間。
在間歇式系統(tǒng)中完成了豆的增加水含量處理之后，最好是將裝有增加了水分的豆的容器排氣，以便把惰性氣體的壓力降至大體上為大氣壓。然后將容器與大氣隔絕，在容器內(nèi)咖啡豆的周圍形成惰性氣體覆蓋層與基本上為惰性氣體的氣氛。在這一加工步驟中，咖啡豆最好繼續(xù)保持在動態(tài)狀態(tài)。
在容器與大氣隔絕之后，雖然可以用各種手段加熱咖啡豆，包括(但不限于)只用套式容器的夾套加熱，但比較方便地是用蒸汽與豆接觸，最好是與套式容器的夾套提供的熱量一起，使豆的溫度升至所要求的熱處理溫度，在約150℃至195℃的范圍內(nèi)較好，最好是從180℃至190℃，以便發(fā)生水解和熱解反應(yīng)。象在增加水含量處理步驟中一樣，豆的溫度可用象容器內(nèi)與豆接觸的那種探測器測定。雖然不是必須，最好對咖啡豆施以一定的攪動，以避免豆局部受熱。正如所指出的，雖然可以使用攪拌方法，但在間歇式系統(tǒng)中翻滾作用最為有利。
一旦完成了熱處理步驟，最好將容器內(nèi)的現(xiàn)存壓力逐漸降低以避免水解與熱解過的咖啡豆破裂。除了在得到準(zhǔn)備干燥的豆以前最好是緩慢地減小加熱容器的壓力之外，對于熱處理過的豆無需采取特殊的防護(hù)措施，當(dāng)然最好是不要讓豆在大氣中保留過長的時間。
在按連續(xù)方式實(shí)施本發(fā)明方法的一個有利的實(shí)施方案中，在增水含量的步驟里生咖啡豆是加到一個在壓力栓之前具有一個調(diào)壓裝置(例如一根管)的系統(tǒng)中。將生豆加到調(diào)壓裝置中，導(dǎo)入惰性氣體清除空氣并覆蓋住咖啡豆，在豆周圍形成一個基本上為惰性氣體的氣氛。一定量的豆間歇地由調(diào)壓裝置加到基本上處于惰性氣氛的壓力栓中。在豆封團(tuán)在栓中的同時，用惰性氣將壓力栓加壓到上面指出的壓力，然后將豆從壓力栓中加到一個容器中，最好是采用重力方式，該容器最好有夾套，有螺旋桿，并且其中基本上為惰性氣氛，其壓力與壓力栓中的大體相同。增加水含量用的介質(zhì)最好是由靠近豆的入口處注入帶螺桿的容器中，以接觸咖啡豆使其水含量增加。增加水分后的豆在帶螺旋桿的容器中，以接觸咖啡豆使其水含量增加。增加水分后的豆在帶螺旋桿的容器中利用夾套和/或內(nèi)噴蒸汽或其它的合適手段所提供的熱量加熱到上面指出的溫度，同進(jìn)用螺桿使豆移動通過容器。
在這種連續(xù)式實(shí)施方案中，增加水分后的豆由增水用螺桿容器經(jīng)過一個調(diào)壓裝置加一以第二個壓力栓中，該壓力栓處于大體上與螺桿容器壓力相同的基本上為惰性的氣氛中。當(dāng)增加了水分的豆到了壓力栓中時，將栓關(guān)閉。從壓力栓中排放出圍繞增水后咖啡豆的加壓惰性氣，以使圍繞增水豆的惰性覆蓋氣的壓力與大氣壓大體相同，然后將壓力栓與大氣隔絕以保持增水豆的惰性氣覆蓋層，于是增水過的豆是保持在基本上為惰性氣的氣氛中。
因為在熱處理步驟中蒸汽可方便地用作為加熱手段，將蒸汽引入壓力栓中使壓力增至與在熱處理步驟中所用壓力大體相同。經(jīng)過蒸汽加壓過的豆然后經(jīng)過一個調(diào)壓裝置加到另一容器中，最好是采用重力方式加料，該容器最好有夾套，并且有螺桿以攪抖咖啡豆并使其通過容器。將夾套加熱并將蒸汽注入容器中，最好是由靠近豆的入口處注入，以使容器中豆的溫度足以使當(dāng)豆在螺桿作用下穿過容器時發(fā)生上面討論過的水解和熱解。在增過水的豆于螺桿容器中已停留的時間與所處的溫度都足以使其水解和熱解而不焦化之后，將它們由熱處理用桿螺容器中經(jīng)過一個調(diào)壓裝置加到一個壓力栓中，該栓內(nèi)的壓力與螺桿容器的壓力基本相同。與上面討論的間歇式系統(tǒng)一樣，在從連續(xù)式系統(tǒng)中排放出進(jìn)行干燥之前，最后一個壓力栓中的現(xiàn)存壓力最好在卸放處理過的豆之前先逐漸降壓。
無論是閃歇式或是連續(xù)式系統(tǒng)，特別是在加熱與攪動時為使生咖啡豆的水含量增加到從至少約25%到大約45%至50%(重量)所需的時間，通常為大約7到12分鐘。另外，無論是在間歇式或連續(xù)式系統(tǒng)中，若咖啡豆已在約60℃至125℃的溫度下進(jìn)行了增加水含量處理，則一般需要4到7分鐘使咖啡豆達(dá)到熱處理溫度。
在達(dá)到了熱處理溫度之后，熱處理的時間約為5至30爭鐘，最好是采用7至15分鐘。在溫度為約175℃至190℃時，熱處理時間最好采用約9至12分鐘。一般說來，若所用的溫度高于約195℃，則因為增加了焦化的可能性，建議加熱時間最好采用5分鐘或更短。雖然效率較低，但也可以采用約130℃至150℃的溫度，不過一般說來，在這樣低的溫度下加熱時間要在30分鐘以上才能實(shí)現(xiàn)所要求的反應(yīng)。
在間歇式系統(tǒng)的熱處理容器或是連續(xù)式系統(tǒng)的壓力栓中的壓力降低之后，收集水解和熱解了的咖啡豆，干燥至水含量為一穩(wěn)定值，這大約為最多達(dá)3%至5%(重量)。各種常規(guī)方法可用于干燥。如上面所指出的，使用鼓風(fēng)干燥機(jī)可以方便地在例如約65℃至150℃的溫度將熱處理過的豆干燥。干燥的主要標(biāo)準(zhǔn)是，干燥的熱處理水解與熱解豆被干燥到穩(wěn)定的水含量，使得它在消費(fèi)之前的貯存期間不致走味變質(zhì)。
在本發(fā)明所推薦的實(shí)施方案中，在熱處理步驟之后咖啡豆并未被水分完全飽和，而且雖然在咖啡豆上會發(fā)生一些冷凝作用(尤其是在熱處理階段)并且有可能從豆中提取或浸出某些可容的固體，但是處理過的豆往往會吸收冷凝的水分并且吸附提取和浸出的固體。
但是，如果豆已完全飽和，而且在水解和熱解步驟之后有液體存在，則液體應(yīng)回到豆中以避免過度的固體損失和損害本發(fā)明增加產(chǎn)率的優(yōu)點(diǎn)。因此，若在豆的熱處理之后有液體、即水和可溶固體存在，就象在Husaini發(fā)明中那樣，則用常規(guī)方法，例如用篩粗過濾，將處理過的豆與液體分開。在處理過的豆與液體分離之后，將水解與熱解了的豆干燥，把液體與干燥的處理過的豆相混，令豆吸收水與吸附可溶的固體，從而使液體并入干燥的處理過的豆中。如果有大量多余的液體而且可溶固體的含量最高達(dá)15%至20%(重量)左右，則最好是將其濃縮至固體含量約為35%至45%(重量)，然后將濃縮物與處理過的干豆相混以便吸收水和吸附可溶的固體。將液體混入處理過的干豆最好是在封閉的容器內(nèi)進(jìn)行，以避免揮發(fā)性物質(zhì)損失，同時要柔和地攪動以免損傷咖啡豆，溫度最好是從60℃至70℃左右。處理過的豆含有吸收了的液體與吸附的可溶性固體，用上面介紹的步驟將其干燥。
按上面公開的實(shí)施方案處理過的豆可以研磨與提取，無需作進(jìn)一步的產(chǎn)品處理。處理過的咖啡豆通常不單獨(dú)用于配制飲料，而是與用熱氣焙烤這類方式加工過的其它的咖啡相摻合。雖然并非必須，也不見得最好，但是處理過的豆可以再經(jīng)焙烤，例如用熱氣。這可以使它更具濃郁的或完全烤透的特色，但正如已指出的，產(chǎn)率會降低。
下面的實(shí)例用于說明本發(fā)明。除非另外指明，份數(shù)和百分?jǐn)?shù)均指重量。在確定“提取產(chǎn)率”時，飲料中的固體干重用來計算按所提取的咖啡的干重計的提取產(chǎn)率。
實(shí)例Ⅰ大約11.4千克的種羅巴斯塔生咖啡豆混合物與大約6.8千克的去離子水一起置于帶夾套的滾筒容器中。引入二氧化碳清洗容器內(nèi)的大氣，然后將容器與大氣隔絕。使容器以大約每分鐘5次的速度滾動，引入二氧化碳使表壓為約3.5千克/平方厘米。將豆在翻滾的容器內(nèi)保持約10分鐘，同時將蒸汽引入夾套并注入容器中與豆接觸，使得容器內(nèi)與翻動的豆接觸的探測器指示溫度為82℃左右。然后在繼續(xù)翻滾的同時，將容器排氣以使惰性氣體的正壓降低至約為大氣壓，隨后停止排氣。然后將壓力為9.5千克/平方厘米的蒸汽通入夾套并注入容器中與豆接觸，以使豆溫達(dá)到180℃左右，探測器的讀數(shù)表明在大約4分鐘內(nèi)豆的溫度達(dá)到約177℃至182℃。熱處理與翻滾再繼續(xù)約12分鐘。
在熱處理之后，將容器內(nèi)的壓力緩和地減小。容器內(nèi)無多余液體存在。豆為深褐色，在FITZPATRICK鼓風(fēng)干燥機(jī)中于約107℃干燥約1小時。干燥過的豆的水含量約為4.6%(重量)。
將處理過的干豆研磨，其Gn值為3.6左右。磨過的豆用自動滲漏咖啡壺提取。提取產(chǎn)率約為41.7%。
實(shí)例Ⅱ使用與例1中同種的生咖啡豆。本例中豆與水的量及處理條件與例1的相同，只是為增加豆的水含量處理過程中所用的二氧化碳惰性氣氛的壓力是增壓至表示約7千克/平方厘米。將壓力排空。在加熱處理時在7分鐘左右達(dá)到約177℃，再繼續(xù)處理12分鐘。磨碎處理過的咖啡豆，其Gn為3.8左右。象例1一樣提取磨過的豆，提取產(chǎn)率約為40.5%。
對比實(shí)例Ⅰ使用與例Ⅰ和例Ⅱ中同樣種類的生咖啡豆。這些實(shí)例中的設(shè)備及豆和水的量均相同。在增加水含量步驟中用空氣將容器內(nèi)的壓力增至3.5千克/平方厘米。在進(jìn)行翻滾的同時，將蒸汽導(dǎo)入夾套并注入到容器內(nèi)與豆接觸約10分鐘，這使豆的溫度升至約82℃。在大約10分鐘后，不減低壓力，將蒸汽注入容器中使溫度達(dá)到約177℃。在達(dá)到此溫度后，將豆在此溫度維持10分鐘左右。緩和地減低壓力，檢查時發(fā)現(xiàn)無多余液體存在，此時豆為深褐色。
將處理過的咖啡豆磨碎，象例Ⅰ和例Ⅱ一樣提取。提取產(chǎn)率為37%。
將一種焙烤并磨碎的商品咖啡與實(shí)列Ⅱ中磨過的咖啡配制成混合物。又將該商品咖啡與本例中的磨過的咖啡配成混合物。每種混合物按其總重計含78%的商品咖啡和22%的樣品咖啡。
用這些混合物進(jìn)行兩次三角品嘗試驗。用實(shí)例Ⅱ的處理過的咖啡配制的混合物為奇數(shù)杯。
在第一次品嘗試驗中，6個品嘗者中的6人選擇奇數(shù)杯，統(tǒng)計顯著性為99.86%。平均的優(yōu)先選擇表明對奇數(shù)杯更有好感，而平均的感官定級有利于用按實(shí)列Ⅱ處理的豆配制的混合物。
在第二次試驗中，10名品嘗中的7人選擇奇數(shù)杯，統(tǒng)計顯著性為98.03%。
對比實(shí)例Ⅱ大約11.6千克的羅巴斯塔咖啡豆混合物的樣品在夾套容器中用約4.5千克的水進(jìn)行增加水含量處理。容器用二氧化碳吹洗，增壓至約3.5千克/平方厘米，在翻滾的同時將蒸汽導(dǎo)入夾套中并注入容器內(nèi)與豆接觸約10分鐘，豆溫達(dá)到82℃左右。將容器排氣至大氣壓，隔約大氣，然后在大約10千克/平方厘米的壓力下將蒸汽注入夾套和容器中與豆接觸，使豆溫在2分鐘左右達(dá)到約177℃。溫度上升略高于179℃，在6分鐘后稍有下降，直至在約12分鐘時于177℃左右的溫度停止汽蒸。然后慢慢地將容器排氣，取出咖啡豆。
得到約16千克的處理過的咖啡豆，呈深褐色。將豆干燥，稱其為樣品A。
將第二份11.6千克同樣的羅巴斯塔咖啡豆混合物樣品按與頭一份樣品一樣方法處理，只是在使豆增加水分含量操作進(jìn)行10分鐘之后不排空壓力。然后在10.2千克/平方厘米的壓力下將蒸汽注入夾套和容器內(nèi)約3分鐘，這使豆溫達(dá)到約154℃。蒸汽壓力增至約12.7千克/平方厘米，供應(yīng)約13分鐘。在約7分鐘時豆溫約為173℃，在約13分鐘時豆溫約為177℃。
得到15.2千克深褐色的咖啡豆。將豆干燥，稱其為樣品B。
第三份約11.6千克的同樣的羅巴斯塔咖啡混合物用大約4.5千克的水作增加水分處理，但是容器用空氣增壓至約3.5千克/平方厘米。與前面一樣，將蒸汽注入夾套與容器內(nèi)約10分鐘，得到約82℃的溫度。把容器的壓力排空，關(guān)緊，然后在大約10.2千克/平方厘米的壓力下將蒸汽注入夾套與容器內(nèi)與豆接觸，溫度在約4分鐘內(nèi)達(dá)到177℃。在繼續(xù)注入蒸汽并翻滾的條件下再保溫12分鐘，豆溫達(dá)到約179℃。將容器放氣冷卻。
得到約21.4千克深褐色的處理過的豆。將豆干燥，稱其為樣品C。
把每種樣品磨碎并象前面例子中一樣提取，樣品A、B、C的提取飲料產(chǎn)率分別約為37.6%，39.8%和35.8%。
提取磨碎的樣品A與C，對每種都作品嘗試驗，以樣品C為奇數(shù)杯，11名品嘗者中8人選擇奇數(shù)杯，統(tǒng)計顯著性為99.12%。
磨碎的樣品A和B也經(jīng)提取，對每種進(jìn)行品嘗，以樣品B為奇數(shù)杯。9名品嘗者中9名選拔奇數(shù)杯，統(tǒng)計顯著性99.99%。喜好性定級比較相似，樣品A的感官定級比樣品B高。
磨碎的樣品A與C各10克與35克商品的焙烤并磨碎的咖啡相混合，作為一組9名品嘗者的樣品。用樣品C咖啡配制的樣品為奇數(shù)杯。
9名品嘗者中8名選擇奇數(shù)杯，統(tǒng)計顯著性99.90%。喜好性分配得相對均等，感官定級比較相近，樣品A較高。
實(shí)例Ⅲ在一個連續(xù)式系統(tǒng)中處理羅巴斯塔咖啡豆，將生咖啡豆由料斗加到一個位于壓力栓之前的調(diào)壓管中。引入二氧化碳清洗調(diào)壓管中豆周圍的氣氛。壓力栓中同樣含有二氧化碳并且周期性地開啟以接受具有惰性氣覆蓋層的咖啡豆。在關(guān)閉壓力栓時，往壓力栓中注入二氧化碳以得到約3.7千克/平方厘米的正壓。加壓后將豆由壓力栓中泄放入一個調(diào)壓管中，該管與帶螺桿的夾套容器的入口相連，容器內(nèi)的二氧化碳?xì)夥赵鰤褐良s3.7千克/平方厘米。通過夾套使豆熱至約88℃。螺桿驅(qū)動豆穿過容器，使豆在容器內(nèi)的停留時間約為10分鐘。在靠近豆進(jìn)入螺桿容器的入口處連續(xù)往容器內(nèi)注入水，其數(shù)量應(yīng)足以使豆的水含量約為35%(按離開螺桿時增過水的豆的總重量計)。
在一個調(diào)壓管中收集從增加水含量的容器中出來的咖啡豆，收集的豆定期地加到一個壓力栓中，栓內(nèi)用蒸汽增壓至約3.7千克/平方厘米。當(dāng)豆在壓力栓中時，將壓力排空至約為大氣壓力，然后關(guān)閉。在豆的周圍保留著約為大氣壓力的二氧化碳覆蓋層。然后用蒸汽將壓力栓加壓至約11.6千克/平方厘米。一旦達(dá)到此壓力，將豆泄放到與帶有螺桿的另一夾套容器的入口相連的一個調(diào)壓管中，調(diào)壓管和螺桿容都處于約11.6千克/平方厘米的壓力。螺桿驅(qū)動豆穿過容器，使豆在容器內(nèi)的停留時間約為20分鐘。容器的夾套熱至約187℃，由靠近豆進(jìn)入螺桿容器的入口處向容器內(nèi)注入蒸汽，保持壓力約為11.6千克/平方厘米。離開螺桿進(jìn)入一個調(diào)壓管的豆溫度約為184℃。然后由此管將處理過的豆周期性地加到壓力維持在11.6千克/平方厘米的壓力栓中。在關(guān)閉此壓力栓后，慢慢排空栓內(nèi)的壓力至大氣壓左右，然后從栓內(nèi)排放出咖啡豆。
處理過的豆在FITZPATRICK流化床式干燥機(jī)中于約108℃下干燥至水含量約為2.3%(重量)。
將豆磨碎，其Gn約為2.3，提取產(chǎn)率約為33%。
根據(jù)上述，對于普通的技術(shù)人員，顯然可以用各種設(shè)備、條件和參數(shù)來實(shí)施本發(fā)明而不脫離由以下權(quán)利要求確定的本發(fā)明的要旨與范圍。
權(quán)利要求
1.一種處理咖啡豆的方法，包括在基本上為惰性氣體的正壓氣氛下將生咖啡豆的水含量增加，使增加了水分的豆的含水量按增水后豆總重計至少為25%左右；將在基本上為惰性氣體的氣氛中的增加過水份的豆加熱，加熱的溫度和時間足以使增加了水分的豆水解并熱解，同時避免焦化；然后將水解并熱解了的豆干燥至穩(wěn)定的水分含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其中用以使生咖啡豆在其中增加水含量的惰性氣氛最初增壓到至少約1.4千克/平方厘米的正壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其中用以使增加了水分的豆在其中受熱以使之水解與熱解的惰性氣氛最初基本上為大氣壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其中在生咖啡豆增加水分時以及增加了水分的豆受熱時，二氧化碳構(gòu)成了基本上惰性的氣氛。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其中使蒸汽與增過水分的豆相接觸，以便對其加熱，使其發(fā)生水解與熱解，同時避免焦化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其中通過將生咖啡豆浸在液體中的方法增加生豆中的水含量，該液體選自水、咖啡的水提取液，從咖啡提取中得到的水基冷凝液，以及提取液與冷凝液的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其中，按增加水分后豆重量計，生咖啡豆的水分含量被增加到30%至45%左右。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，它還包括為使增加了水分的咖啡豆發(fā)生水解和熱解而又避免焦化而進(jìn)行加熱的同時，對它們進(jìn)行攪拌。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其中咖啡豆在約60℃至125℃的溫度下進(jìn)行增加水含量處理，以及增加了水分的豆在約150℃至195℃的溫度下加熱5分鐘至30分鐘左右以使其發(fā)生水解和熱解而又不致焦化。
10.權(quán)利要求1、2或4的方法的產(chǎn)品。
全文摘要
在基本上為惰性氣體的氣氛中于正壓下將生咖啡的水含量增加到至少25％左右(按增加水分后豆的重量計)。在增加水分之后，將增水后的豆在基本上為惰性氣體的氣氛中加熱，加熱的溫度與時間足以使豆水解與熱解而又不致焦化。然后將處理過的豆干燥。
文檔編號A23F5/02GK1042288SQ8910825
公開日1990年5月23日 申請日期1989年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月31日
發(fā)明者戴維·L·貝爾維爾, 唐納德·韋瑟里爾特, 詹姆斯·愛德華·溫默斯 申請人:雀巢制品公司