CN106615498B - 一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法，是先用沸水浸提咖啡中的有效成分，制成咖啡糖溶液后添加酿酒酵母，密闭发酵；发酵结束后使用错流过滤方法分离发酵液中的酵母，然后将滤液与糖类等辅料调配，最后经包装、灭菌等步骤获得泡沫咖啡饮料。本发明采用酿酒酵母发酵产生的CO2促进咖啡饮料泡沫的形成，使泡沫蓬松细腻，泡持性提高；咖啡糖溶液中可发酵性糖的上限含量为3％，有利于酿酒酵母的增殖、酵母活力的保持与发酵过程的控制，补入相当于错流过滤体积的咖啡溶液继续发酵，可循环发酵多批次，节省了种酵母的使用，缩短了发酵周期。
Description
(一)所属技术领域
本发明涉及一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法。目的在于促进咖啡行业技术进步，增加咖啡产品类型，延长咖啡产业链，促进我国咖啡产业健康发展。属食品加工技术领域。
(二)背景技术
咖啡位居世界三大饮料之首，其全球贸易额仅次于石油，在国际经贸领域的地位举足轻重。目前市面上流通的咖啡制品主要包括焙炒咖啡豆、咖啡粉、咖啡提取液、速溶咖啡、脱咖啡因咖啡和咖啡饮料等；而目前我国的人均咖啡年消费量仅为0.03kg，远低于欧盟(5.6kg)、美国(4.2kg)和全球(1.25kg)的人均咖啡年消费量。令人欣慰的是我国的咖啡消费市场已进入快速增长期，以每年15％以上的速度增长，而发达国家的增长速度仅为2％～3％。目前国内咖啡市场还存在以国外品牌为主导，自主品牌少，处于初级咖啡产品的加工阶段，产品品种少，消费人群不普遍等特点。因此，开发适合国内市场的咖啡饮品，可满足不同消费人群的需求，并有利于推动国内咖啡加工及其产业链的发展。
目前国内外以咖啡为原料进行发酵饮料加工的研究报道较少。前期有报道(申请号：CN200480031804.2；发酵咖啡饮料；公开日：2006.12.06；发明人：C.米洛，P.迪博克)认为，非酒精的和包含含有咖啡香料的发酵咖啡组分可作为咖啡饮料基质，利用酵母或乳酸菌发酵获得的发酵咖啡组分，具有带有因咖啡香料发酵引起的果味和花香。用该香料可与咖啡、合成香精等进一步配制饮料，并可以充入空气、N2或碳酸化后使咖啡产生类似啤酒的泡沫。发酵周期为4～8h。但是该报道对适用于该产品的酵母种属、发酵咖啡固形物的浓度及产品质量要求并没有做出准确详尽的阐述。
酿酒酵母为兼性需氧型微生物，可利用以六碳糖为基本单位的葡萄糖、果糖、蔗糖等小分子糖类(可发酵性糖)。在有氧条件下，酿酒酵母可通过EMP、TCA循环等代谢途径，将可发酵性糖最终转化成水和CO2，并产生用于酵母生长的大量能量与碳架物质；此条件下每1g葡萄糖可生成1.467g的CO2；在厌氧条件下，酿酒酵母则主要通过EMP途径完成糖代谢；此条件下每1g葡萄糖可生成0.489g的CO2。由发酵的CO2具有促进咖啡饮料起泡，稳定咖啡泡沫的作用。本发明利用中性酿酒酵母的生长与发酵作用，利用可发酵性糖产生CO2并保留在最终产品中，来促进并稳定咖啡饮料中的泡沫，生产一种泡沫咖啡发酵饮料。
(三)发明内容
本发明提供了一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法。以焙炒咖啡豆、咖啡粉、咖啡提取液、速溶咖啡或脱咖啡因咖啡等为原料，用沸水浸提其中的有效成分，制成咖啡糖溶液后添加酿酒酵母，密闭发酵；发酵结束后使用错流过滤方法分离发酵液中的酵母，然后将滤液与糖类等辅料调配，最后经包装、灭菌等步骤获得泡沫咖啡饮料。
本方法获得产品的色泽呈焙炒咖啡的典型特征；泡沫细腻蓬松，丰富持久，具有咖啡特有的香气，浓郁、持久、突出；入口绵柔，口味纯正、协调；咖啡饮料中的CO2以细小气泡的形式源源不断地释放，杀口力温和，后味典型且持久。
一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法，具体步骤如下：
1、咖啡糖溶液的制备
用沸水浸提原料咖啡得咖啡溶液，加糖溶解并调整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物浓度不低于1.0％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量不低于2.0％(质量比，m/m)，将得到的咖啡糖溶液冷却至12～25℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数不低于107cell/mL。
2、调配用水的制备
N2或CO2由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至0～3℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO2。
3、发酵
步骤1)获得的咖啡糖溶液于12～25℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO2含量不低于2.0g/L，并收集发酵产生的多余CO2。多余的CO2由发酵罐顶部排出，并用CO2收集器收集；多余的CO2经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)经脱氧冷却处理后的无菌水(0～3℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后取咖啡发酵液总量的1/2～2/3(体积比)，降温至0～3℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余1/2～1/3(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。
4、调整
将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO2的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下按1:1～3比例(体积比)充分混合，并稳定过夜，得不含添加剂的生物法泡沫咖啡饮料。或在滤液与无菌水混合时，根据需要添加辅料(包括食品添加剂、营养强化剂等)进行调配，辅料的添加种类与数量参照食品添加剂使用卫生标准(GB 2760)，在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜。得到符合不同产品质量要求的生物法泡沫咖啡饮料。
混合或调配好的生物法泡沫咖啡饮料的质量指标应符合表1和表2的要求，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。
本发明方法所用原辅料、酿酒酵母均为市售产品。本发明方法的工艺流程详见图1。成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别见表1、表2。
表1咖啡泡沫饮料的感官指标
表2咖啡泡沫饮料的理化指标
本发明的有益效果：
咖啡富含蛋白质、多糖、脂类、类黑素等有利于起泡的物质，酿酒酵母发酵产生的CO2可促进咖啡饮料泡沫的形成，使泡沫蓬松细腻，泡持性提高；CO2挥发时的携带作用使咖啡得香气更浓郁、持久；密闭发酵，发酵环境稳定，有利于CO2在发酵液的溶解，同时也尽可能地保留了咖啡中的多数风味物质，并使整个操作易于控制与实现自动化；咖啡糖溶液中可发酵性糖的上限含量为3％，有利于酿酒酵母的增殖、酵母活力的保持与发酵过程的控制，发酵后酒精含量不超过1.4％，发酵液中CO2含量不低于2.0g/L(因产品要求而异)，多余的CO2经净化后溶于调配用水中，可实现CO2的零排放；成熟发酵液经错流过滤，与等温、等压、等CO2含量的脱氧冷却无菌水混合，制成的生物法泡沫咖啡饮料中酒精含量不超过0.5％(v/v)；接种发酵液中酿酒酵母活性细胞不低于107cell/mL，起发快，有利于抑制杂菌，因酵母接种量高，发酵液含糖低，酵母生长延滞期短、起发快、代谢副产物少，能够较好地保留咖啡的风味特征；1/2～2/3的成熟发酵液用于成品生产，剩余1/3～1/2用做种酵母液留在发酵罐中，补入相当于错流过滤体积的咖啡溶液继续发酵，可循环发酵多批次，节省了种酵母的使用，缩短了发酵周期(2～3天)；错流过滤后得到的酵母也可作为细胞蛋白用于其他产品的加工。
(四)附图说明
图1一种生物法泡沫咖啡饮料的生产工艺流程图
(五)具体实施方式
实施例1
以咖啡粉，白砂糖，酿酒酵母和木糖醇为原料。
1、咖啡糖溶液的制备
用沸水浸提咖啡粉得咖啡溶液，加白砂糖溶解并调整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物浓度不低于1.0％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量为3.0％(质量比，m/m)，将得到的咖啡糖溶液冷却至15℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数为1.9×107cell/mL。
2、调配用水的制备
N2或CO2由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至1℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO2。
3、发酵
步骤1)获得的咖啡糖溶液于15℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO2含量为3.8g/L，并收集发酵产生的多余CO2。多余的CO2由发酵罐顶部排出，并用CO2收集器收集，经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)调配罐内处理好的脱氧冷却无菌水(1℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后，取咖啡发酵液总量的2/3(体积比)，降温至1℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余1/3(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。
4、调整
将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO2的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下充分混合，此时将白砂糖、木糖醇按产品质量要求添加到配料罐中溶解，然后在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。
本实施例制备的成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别列于表3、表4。
实施例2
以速溶咖啡，红糖、白砂糖，酿酒酵母为原料。
1、咖啡糖溶液的制备
用沸水浸提速溶咖啡得咖啡溶液，加红糖溶解并调整至咖啡糖溶液溶液中咖啡固形物浓度不低于2.5％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量为2.0％(质量比，m/v)，将得到的咖啡糖溶液冷却至12℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数不低于1.6×107cell/mL。
2、调配用水的制备
N2或CO2由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至3℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO2。
3、发酵
步骤1)获得的咖啡糖溶液于12℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO2含量为3.0g/L，并收集发酵产生的多余CO2。多余的CO2由发酵罐顶部排出，并用CO2收集器收集，经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)调配罐内处理好的脱氧冷却无菌水(3℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后，取咖啡发酵液总量的1/2(体积比)，降温至3℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余1/2(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。
4、调整
将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO2的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下混合。此时将白砂糖按产品质量要求添加到配料罐中溶解，然后在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。
本实施例制备的成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别列于表3、表4。
实施例3
以脱咖啡因咖啡粉，蔗糖，活性干酿酒酵母为原料。
1、咖啡糖溶液的制备
用沸水浸提脱咖啡因咖啡粉得咖啡溶液，加蔗糖溶解并调整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物浓度不低于2.5％(质量比，m/m)，可发酵性糖含量为3.0％(质量比，m/m)，将得到的咖啡糖溶液冷却至22℃。在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数为1.2×107cell/mL。
2、调配用水的制备
N2或CO2由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层。调配用水经脱氧、杀菌，降温至2℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO2。
3、发酵
步骤1)获得的咖啡糖溶液于22℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO2含量为3.0g/L，并收集发酵产生的多余CO2。多余的CO2由发酵罐顶部排出，并用CO2收集器收集，经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)调配罐内处理好的脱氧冷却无菌水(2℃)中，使发酵罐与调配罐压力一致。待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后，取咖啡发酵液总量的2/5(体积比)，降温至2℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐。将剩余3/5(体积比)的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产。
4、调整
将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO2的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下混合。此时将蔗糖按产品质量要求添加到配料罐中溶解，然后在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜，检验合格后经无菌过滤、灌装、杀菌等步骤，获得生物法泡沫咖啡饮料成品。
本实施例制备的成品生物法泡沫咖啡饮料的感官、理化指标分别列于表3、表4。
表3泡沫咖啡饮料感官指标
表4泡沫咖啡饮料理化指标
Claims (2)
1.一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法，其特征在于步骤如下：
1)咖啡糖溶液的制备
用沸水浸提原料咖啡得咖啡溶液，加糖溶解并调整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物浓度不低于质量比1.0％，可发酵性糖含量不低于质量比2.0％，将得到的咖啡糖溶液冷却至12～25℃；在冷却后的咖啡糖溶液中接种酿酒酵母，接种后溶液中的活细胞数不低于107cell/mL；
2)调配用水的制备
N2或CO2由调配罐底部引入以驱除罐内空气，形成稳定的惰性气体层；调配用水经脱氧、杀菌，降温至0～3℃，由调配罐底部转入罐内以溶解步骤3)中从发酵罐中收集的CO2；
3)发酵
步骤1)获得的咖啡糖溶液于12～25℃在发酵罐中密闭发酵，使发酵液中的CO2含量不低于2.0g/L，并收集发酵产生的多余CO2；多余的CO2由发酵罐顶部排出，并用CO2收集器收集；多余的CO2经除水、无菌过滤后由调配罐底部通入步骤2)经脱氧冷却处理后的无菌水中，使发酵罐与调配罐压力一致；待发酵罐内发酵液中的糖含量达到要求后取咖啡发酵液总量体积比的1/2～2/3，降温至0～3℃，与发酵罐同等压力条件下经错流过滤除去酵母，除去酵母后的滤液由调配罐底部转入调配罐；将剩余体积比1/2～1/3的咖啡发酵液留在发酵罐中作为种酵母发酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡饮料的生产；
4)调整
将步骤3)中转入调配罐中的滤液与调配罐中含CO2的脱氧冷却无菌水在等温等压条件下按体积比1:1～3充分混合，并稳定过夜，得生物法泡沫咖啡饮料。
2.如权利要求1所述的一种生物法泡沫咖啡饮料的制备方法，其特征在于所述步骤4)中滤液与无菌水混合时，根据需要添加辅料进行调配，辅料的添加种类与数量参照食品添加剂使用卫生标准GB 2760；辅料在等温条件下由配料罐转入调配罐，充分混匀后稳定过夜。
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