劉鋮珺,黃曉燕,劉麗敏,方 婷,2,*

(1.福建農(nóng)林大學食品科學學院,福建福州 350002; 2.閩臺特色海洋食品加工及營養(yǎng)健康教育部工程研究中心(教育部),福建福州 350002)

咖啡樹是屬茜草科常喬木,原產(chǎn)于非洲埃塞俄比亞西南部高原地區(qū)[1]?？Х葮涔麑嵵械墓式?jīng)過烘培得到的咖啡豆,配合不同的烹煮工具能夠制作出一種深受世界各地消費者喜愛的飲料——咖啡[2],咖啡已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)最為普遍的飲品之一。Ciaramelli等[3]研究發(fā)現(xiàn),有75%的常規(guī)軟飲料消費都來自于咖啡?？Х戎泻写罅烤哂锌寡趸缘幕衔?因此被視為一種功能性食品[4]。Arendash等[5]指出,咖啡中的咖啡因可以有效治療阿爾茲海默癥,Jia等[6]研究證明咖啡中多種成分能夠預防2型糖尿病(type 2 Diabetes Mellitus,T2D),通過合理控制咖啡的攝入量可以有效預防T2D,以及作為飲食干預手段干預肥胖管理?？Х茸鳛槿澜缦M最廣泛的食品產(chǎn)品之一,對生產(chǎn)和出口咖啡的國家的經(jīng)濟至關重要,咖啡產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)產(chǎn)值每年可以達到1000億美元[7]。二十一世紀以來,由于新式產(chǎn)品和飲料配方、新型咖啡機和街道上咖啡店的推動,全球咖啡消費持續(xù)增長[8]。

雀巢基于中國咖啡市場和消費者進行長時間的觀察,對速溶、即飲、實體店等所有細分品類的數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計,2019年中國國內(nèi)咖啡年人均飲用量僅6杯,遠低于歐美、日本年人均300杯[9]。隨著我國人民生活水平的提高以及咖啡文化的日益盛行,將會不斷刺激咖啡消費[10]。隨著時代的變化,為了滿足消費者的需求,咖啡產(chǎn)品的形態(tài)越來越豐富,不只局限于現(xiàn)磨咖啡,市面上出現(xiàn)了瓶裝或者罐裝的即飲咖啡飲料,產(chǎn)生了速溶咖啡如凍干咖啡粉以及冷萃咖啡液,以及需要自行過濾沖泡但風味最貼近現(xiàn)磨咖啡的掛濾咖啡,這些產(chǎn)品的加工方式大有不同。

2018年速溶咖啡仍在中國咖啡市場中占比最大,可以達到68.5%;其次為現(xiàn)磨咖啡,占18.1%;而罐裝或瓶裝即飲咖啡占有10.1%的市場;剩下的市場則是被咖啡豆、膠囊咖啡、掛耳咖啡等小眾的咖啡消費方式所占據(jù)[11]。由此可見,未來中國各式咖啡產(chǎn)品均具有巨大的市場潛力,但速溶咖啡仍然是中國咖啡市場的主導部分[12-13]。而影響速溶咖啡粉品質(zhì)的關鍵是其干燥技術,在干燥階段,存在許多關鍵變量，如干燥時間、溫度、氣流、與顆粒接觸的干燥劑的理化特性、干燥層的厚度等[14],探究速溶咖啡的優(yōu)質(zhì)干燥技術顯得尤為關鍵。且速溶咖啡粉的干燥技術仍處于不斷改進、突破的過程中。

本文通過對現(xiàn)有不同類型的咖啡產(chǎn)品加工技術進行介紹,并對占市場比重最大的速溶咖啡粉干燥技術進行總結,旨在為中國未來的咖啡市場發(fā)展提供借鑒和理論支持。

1 咖啡產(chǎn)品

1.1 掛濾咖啡

掛濾咖啡,也稱掛耳咖啡,是由咖啡豆經(jīng)過烘培與研磨后,被裝入具有孔隙的無紡布或尼龍材質(zhì)的濾袋中,在密封于獨立包裝之前充入氮氣進行保鮮的一種便攜式咖啡產(chǎn)品。在飲用時,將濾袋兩邊的“掛耳”掛在杯子兩邊,勻速加入熱水(90～95 ℃最佳)[15],熱水滲過咖啡粉將咖啡液及香氣提取出來,消費者根據(jù)喜好加入糖包或奶包攪勻即可飲用。

掛濾咖啡使用的無紡布濾袋是可生物降解的,減少了對環(huán)境的污染[16]。充入氮氣的具體操作為對獨立包裝內(nèi)部抽真空,再充入氮氣以達到氣壓平衡?；诘獨鉃槎栊詺怏w、對人體無害的原理,可以有效防止袋外氧氣進入,降低袋內(nèi)氧化作用,杜絕咖啡香氣揮發(fā),起到保鮮作用。

掛濾咖啡在烘焙研磨階段進行的加工與咖啡店現(xiàn)磨現(xiàn)沖咖啡的制作工藝基本一致。由于食用時無需經(jīng)過復雜的加工手段,充氮包裝很大程度上可保持研磨咖啡的香氣,以及便利、環(huán)保型包裝等特點深受消費者喜愛。

1.2 即飲咖啡

即飲咖啡(ready-to-drink coffee,RTD coffee),又稱瓶裝或罐裝咖啡,是現(xiàn)代普遍的咖啡飲料,通常以速溶咖啡或者咖啡濃縮液為基礎,添加牛奶、奶粉、煉乳或者奶精,以及香精等配料灌裝而成。牛奶、奶粉、煉乳抑或是奶精的選擇會對此類咖啡飲料的品質(zhì)、風味、成本造成較大的影響[17]。

罐裝咖啡飲料的制作工藝為:先將烘焙并且研磨好的咖啡粉狀物加入熱水或者冷水萃取(產(chǎn)品風味不同)[18],得到咖啡萃取物通入過濾器,過濾掉咖啡渣等雜質(zhì),再加入牛奶、香精、糖等配料進行調(diào)制以獲得良好的風味,將得到的咖啡飲料轉(zhuǎn)移至容器中,最后經(jīng)過滅菌設備進行殺菌,以避免微生物污染的風險并獲得足夠的貨架期[19]。在即飲咖啡生產(chǎn)中會經(jīng)過超高溫瞬時殺菌和無菌冷灌裝技術,即在2～8 s內(nèi)將咖啡飲料加熱到指定溫度范圍內(nèi)(135～150 ℃),殺死咖啡飲料中的微生物和細菌,再迅速冷卻至30～40 ℃[20]。為避免再次受到污染,工業(yè)上運用無菌冷灌裝技術進行灌裝[21]?；诳Х蕊嬃蠌募訜岬嚼鋮s經(jīng)歷時間短,咖啡飲料中的化學變化小,咖啡飲料能夠保持原有風味。

罐裝咖啡也能夠通過巴氏滅菌法實現(xiàn)滅菌[22]。巴氏滅菌法采用較低的殺菌溫度,能夠保留溶液中微量營養(yǎng)物質(zhì),在殺死致病菌的同時減少咖啡飲料風味的損失。Alongi等[23]使用不同溫度下的巴氏滅菌法發(fā)現(xiàn)蘋果汁中總酚含量隨熱處理強度的增加而增加,而酚類物質(zhì)正是提供咖啡風味的重要物質(zhì)。Matsumiya等[24]發(fā)現(xiàn)乳狀液層中的蛋白量與乳液穩(wěn)定性的成正比,κ-酪蛋白和β-乳球蛋白對乳狀液的穩(wěn)定性起著重要作用,可保持罐裝牛奶或咖啡的穩(wěn)定性。Borland等[25]通過蒸汽攝取研磨后咖啡的香氣,從蒸汽中去除低揮發(fā)性咖啡香氣化合物,回收高揮發(fā)性香氣化合物,再添加到咖啡提取物中。這種方法生產(chǎn)的即飲咖啡可使消費者在打開罐裝拉環(huán)后立刻感受到釋放出的咖啡香氣,而且不會影響咖啡原有的風味。

盡管即飲咖啡被人戲謔稱為咖啡味的糖水,抑或是被重度咖啡愛好者所排斥,也不影響其逐漸擴大的市場潛力。為了提高咖啡飲料的風味以及穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量,會加入食品添加劑如乳化劑、增稠劑等,也開發(fā)了合適的殺菌技術。雖然更新鮮的咖啡被現(xiàn)代所推崇,但不可否認的是,即開即飲的生活方式正在潛移默化地改變我們的生活。

1.3 冷萃咖啡液

冷萃咖啡液是通過將烘焙且研磨好的咖啡粉與水在低溫環(huán)境浸泡12 h以上,再經(jīng)過過濾萃取而成。在48 h內(nèi),浸泡時間越長,味道更醇厚。冷萃有效地抑制了咖啡中的單寧在高溫條件下分解產(chǎn)生的焦梧酸帶來的苦澀感[26],更能體現(xiàn)咖啡自身的風味。對比熱萃咖啡,如現(xiàn)沖咖啡和掛濾咖啡,在85～95 ℃之間經(jīng)5 min以內(nèi)萃取,最快的意式濃縮咖啡只需18～23 s,遠低于冷萃咖啡所花時間[27]。

冷萃咖啡液經(jīng)獨立條型包裝(每條約20 mL),經(jīng)冷鏈運輸售賣,兌水或者加入牛奶即可飲用。在夏天,熱萃咖啡中加入冰塊使之成為冰咖啡,相對于冷萃工藝下的咖啡更加酸澀,研究表明冷萃咖啡中的酸性物質(zhì)會比熱萃咖啡低67%[28-29]。另外,咖啡粉在低溫水中長時間浸泡,只有小分子風味物質(zhì)被萃取,使得冷萃咖啡喝起來口感更順滑、馥郁、層次分明,且回甘明顯[30]。將掛濾咖啡的咖啡包長時間浸泡于冷水得到的萃取液也類似于冷萃咖啡液。獨立包裝的便攜冷萃咖啡液在0～10 ℃下能夠保藏90～180 d,在常溫下能保存48 h,全程低溫萃取和冷鏈運輸可以很好地保證其香氣不因高溫而損失,口感甘甜滑順。

1.4 速溶咖啡粉

速溶咖啡粉,又稱可溶性咖啡粉的工序或凍干咖啡粉,由烘焙并且磨碎的咖啡豆經(jīng)過過濾,產(chǎn)生濃縮的咖啡萃取物。然后將萃取物烘干使其蒸發(fā)多余的水分獲得干燥的咖啡提取物,制成最后的咖啡混合物。速溶咖啡粉具有獨特的口感和咖啡因的刺激作用,因其能迅速溶解于熱水,在儲運過程中更易儲存,所占空間體積小,而受廣大消費者青睞。

速溶咖啡粉通常為罐裝銷售,膠囊咖啡與之相似,但在加工和飲用方面有所不同。膠囊咖啡產(chǎn)品類型為粉狀,使用特殊材質(zhì)的膠囊狀容器包裝并通入惰性氣體保鮮,咖啡膠囊小巧便利,但是需要專用膠囊咖啡機將高壓熱水注入膠囊才能萃取出咖啡濃縮液。膠囊咖啡與膠囊咖啡機需要一定的兼容性,膠囊咖啡成本較高,且膠囊材質(zhì)環(huán)保性較差不利于回收再利用,因此膠囊咖啡具有局限性。本文主要針對罐裝速溶咖啡粉的干燥技術進行討論。

Stokes等[31]通過隨機選擇40名經(jīng)常喝咖啡的受試者,年齡在20～52歲之間(55%的男性,45%的女性),接受速溶咖啡粉與過濾咖啡的感官測試評估,得出結論,偏好過濾咖啡人數(shù)與其整體接受度呈正相關。速溶咖啡粉與新鮮過濾咖啡在質(zhì)量與口感上存在一定差異,又因其缺乏過濾咖啡所具有的獨特風味,整體接受度偏低。影響速溶咖啡粉質(zhì)量的因素很多,除了咖啡品種會帶來顯著差異,還與咖啡豆種植環(huán)境的土壤成分、海拔和氣候條件相關,烘焙和干燥也是決定速溶咖啡粉的感官性能質(zhì)量的關鍵階段。而在干燥階段,干燥時間、溫度、氣流、與顆粒接觸的干燥劑的理化特性、干燥層的厚度等都是關鍵變量[14]。由此可見,速溶咖啡的優(yōu)質(zhì)干燥技術顯得尤為關鍵。目前,在速溶咖啡粉生產(chǎn)中,將咖啡萃取物轉(zhuǎn)化為咖啡粉末有兩種常用的脫水工藝,即噴霧干燥和冷凍干燥。

2 咖啡粉干燥技術

2.1 噴霧干燥技術

噴霧干燥是將液體食品轉(zhuǎn)化為粉末的技術。其原理是使用噴霧霧化器在原料中產(chǎn)生液滴噴霧。這些液滴中包含固體組分,通過加熱的氣流的相互作用,液體組分揮發(fā)留下干燥粒子,再進行慣性分離或過濾步驟將其篩選分離出來[32]。噴霧干燥通常產(chǎn)生近球形團聚體,因此具有良好的流動性[33]。在干燥咖啡液的過程中,流動性隨著液體濃度增加而變差,噴霧過程容易堵塞噴嘴;若濃度過低,粘度變低,表面張力增加,不利于干燥顆粒的形成,所以咖啡液固形物含量應控制在30%～40%[34-35]。

干燥技術已經(jīng)逐漸成熟且被廣泛應用于生產(chǎn)食品粉末,運用噴霧干燥技術干燥橄欖葉提取物,回收率最大可達到70%,粉狀植物提取物相對于液態(tài)提取物,具有穩(wěn)定性好、貯運成本低、能達到較高的濃度等優(yōu)點,干燥所得的提取物可有效作為營養(yǎng)食品的功能性成分[36]。

噴霧干燥技術成本低,可實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn),但基于其嚴格的干燥條件,必須建立干燥工藝優(yōu)化模型。Kalkan等[37]測定噴霧干燥法后的榛子油微膠囊化粉末的經(jīng)濟成本,得出噴霧干燥是最經(jīng)濟的生產(chǎn)微膠囊材料的方法,成本遠小于冷凍干燥(30～50倍)。在操作噴霧干燥機前,需要調(diào)整適當?shù)墓に噮?shù)。針對噴霧干燥技術干燥水果汁和蔬菜汁,Tontul等[38]研究表明要提前對噴霧干燥參數(shù)進行優(yōu)化,才可以獲得生產(chǎn)效率高、品質(zhì)優(yōu)良的粉末。Uscategui等[39]描述了一種用甘蔗汁轉(zhuǎn)化為粉末狀產(chǎn)品的噴霧干燥技術,噴霧干燥條件對粉狀產(chǎn)品的工藝性能和質(zhì)量性能的影響很大,必須建立噴霧干燥工藝的優(yōu)化模型,通過最大限度地提高有效產(chǎn)率、溶解度、容重和粒徑,同時最小化附著在干燥器壁上的固體顆粒、水分含量和水活度,確定最佳條件,保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

運用噴霧干燥技術,干燥過程中的高溫處理會破壞敏感化合物導致產(chǎn)品風味喪失。Alaalvar等[40]描述了基于噴霧干燥技術(進口溫度160 ℃空氣流量600 L/h進料流量8 mL/min)干燥以鼠尾草和椴樹作為原料提取出的酚類物質(zhì),研制速溶冰茶的方法。由于高溫,噴霧干燥過程中提取的萃取物總酚類物質(zhì)含量TPC降低,造成酚類物質(zhì)的損失。

另外,噴霧干燥技術的產(chǎn)品穩(wěn)定性較差。Zotarelli等[41]研究了在不添加麥芽糖糊精的情況下,采用噴霧干燥法和膠帶干燥法生產(chǎn)芒果粉,對比了兩種干燥方法作用下的芒果粉末的水分、顆粒密度、孔隙度等,繪制出狀態(tài)圖表明噴霧干燥法下制備的芒果粉的穩(wěn)定性略低于用膠帶干燥法制備的芒果粉。

噴霧干燥技術已被應用于制藥工業(yè),目前主要應用于制造溶解度低的小分子藥物,也可應用于大型生物分子和生物藥物的加工。雖然噴霧干燥技術存在局限性,但是在食品、制藥以及各種類型的原料方面扮演了一個重要的角色。在干燥過程中,運用噴霧干燥所產(chǎn)生的粉末質(zhì)量不會產(chǎn)生太大的改變,具有很強的可控性[42]。噴霧干燥技術具有適用性廣泛、可節(jié)省時間(干燥過程約10～50 s[43])、成本的優(yōu)點[44]。

然而,噴霧干燥技術生產(chǎn)的咖啡粉通常被認為是質(zhì)量較差的咖啡粉末,高溫處理會導致咖啡揮發(fā)物的損失,失去或減少其特有的風味及品質(zhì)[45]。Bedade等[46]研究發(fā)現(xiàn),在噴霧干燥過程中生成較高含量的丙烯酰胺等對人體有潛在負面影響的物質(zhì)。宋美云[35]提出在生產(chǎn)噴霧干燥咖啡過程中可以添加β-環(huán)糊精等具有包裹能力的物質(zhì),回收干燥過程中咖啡揮發(fā)的香氣、減少其風味損失,證明了可以加入特殊物質(zhì)保證咖啡產(chǎn)品質(zhì)量的可行性。相比之下,用于速溶咖啡粉的另一種干燥方法,即冷凍干燥,基于低溫和升華,可以保留更多咖啡本身的揮發(fā)性香氣。

2.2 冷凍干燥技術

冷凍干燥技術多用于干燥含有熱敏物質(zhì)和易被氧化化合物的食物?；驹硎抢鋬龅氖称樊a(chǎn)品在極低溫度和壓力下通過升華脫水達到干燥的目的。

工業(yè)生產(chǎn)脫水食品的最佳干燥方法是冷凍干燥。冷凍干燥與其他干燥方法相比,可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品,在冷凍干燥過程中由于缺乏液相水,加上真空狀態(tài)下缺氧以及低溫條件,微生物反應減緩,變質(zhì)反應受阻以及減緩,有利于保持最大的生物活性。Araya-Farias等[47]研究了熱風干燥和冷凍干燥方法對沙棘果粉中生物活性化合物的影響,得出沙棘在冷凍干燥工藝下的動力學遠快于普通空氣干燥,生物活性化合物保留率也更高。這要得益于冷凍干燥過程處于缺氧的狀態(tài)(與氧氣接觸少)。

在質(zhì)量方面,冷凍干燥能保持產(chǎn)物的復水性,這得益于冷凍干燥獲得開放微觀結構[48]。在醫(yī)藥制造業(yè),固態(tài)藥物比其液體溶液狀態(tài)時的穩(wěn)定性更高,因此,冷凍干燥法在藥物生產(chǎn)過程中是一個關鍵步驟[49]。制藥領域中,抗生素、疫苗、多肽和蛋白質(zhì)等物質(zhì)因為水的存在而處于不穩(wěn)定的狀態(tài),需要在干燥的條件下儲存[50]。

Shishir等[51]通過比較冷凍干燥技術和噴霧干燥技術對于保存果蔬汁粉末的效果,得出結論,噴霧干燥廣泛應用于食品制造行業(yè),但容易破壞其敏感化合物,且熱效率相對較低,雖然冷凍干燥的是公認的最有效的營養(yǎng)粉產(chǎn)品的保護,噴霧干燥性價比(成本較低,干燥時間較短,可以實現(xiàn)較大規(guī)模的經(jīng)濟生產(chǎn))仍是果蔬汁粉體加工的關鍵技術。

Rajkumar等[52]研究采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜(solid phase microextraction-gas chromatography-mass,SPME-GC-MS)測定比較卷心菜片在熱風干燥和冷凍干燥條件下?lián)]發(fā)性化合物成分以及感官品質(zhì),以及分析樣品顏色、復水率等物理性質(zhì)。結果表明,冷凍干燥對卷心菜的理化性質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)影響較小,很好的保留了花青素的特征并產(chǎn)生積極的感官效果,大眾整體接受度提高。并且,低溫狀態(tài)下的冷凍干燥有助于提高品質(zhì)。但是將冷凍干燥技術用于蔬菜干燥具有成本高、蔬菜產(chǎn)品自身價值低的問題,沒有很好的發(fā)展前景。

冷凍干燥普遍被認為是制造干燥產(chǎn)品較為昂貴的方法。從運行成本和能源消耗來看,這是一個昂貴的操作。冷凍干燥的生產(chǎn)成本是噴霧干燥的4倍,是熱風干燥的8倍,消耗的能量更能達到普通熱風干燥的4～10倍,這種高成本限制了這種技術僅用于高價值產(chǎn)品[53]。目前,冷凍干燥局限于香料草藥、航天食品、軍事或極限運動食品以及咖啡或嬰兒速溶配方等特色食品的生產(chǎn)。對于干燥咖啡、香料等高價值的產(chǎn)品,冷凍干燥技術顯得十分重要。Ghirian等[54]分別對噴霧干燥法和冷凍干燥法得到的咖啡粉進行含水量的測定,凍干咖啡是一種質(zhì)量更高、克服了風味和香氣損失的產(chǎn)品。

使用冷凍干燥技術干燥咖啡,原料通常選用含40%固形物的咖啡濃縮提取物。為了防止芳香類物質(zhì)的揮發(fā)、減少烘干機過載,初級冷凍階段中的咖啡濃縮物處于0～3 ℃的低溫條件。在冷凍階段,咖啡提取液由液體迅速變?yōu)楣腆w。進入破碎和過篩階段,冷凍過程中形成的冰塊首先被破碎成小塊,對顆粒大小進行篩選。冷凍的咖啡顆粒被送入干燥室。冰晶中的水分在所需溫度和真空條件下會升華。在此過程中,冷凝器收集升華的水蒸氣,保持干燥室內(nèi)的恒定真空。最后產(chǎn)生凍干的咖啡顆粒[55]。冷凍干燥破碎階段需要進行機械磨碎得到咖啡粉末,然而研磨過程產(chǎn)生的熱量會對咖啡粉末品質(zhì)造成影響,且得到的顆粒大小不均勻,流動性較差[43]。

近年來,消費者對加工程度低、質(zhì)量高的食品存在較大需求,凍干食品的市場在不斷擴大,并逐漸多元化發(fā)展。隨著人們對咖啡產(chǎn)品需求的日益增長,速溶咖啡市場具有良好前景。Ratti等[56]指出,應對新型市場必須對冷凍干燥技術提出新的需求以及工藝改進創(chuàng)新技術,使產(chǎn)品產(chǎn)生附加值。想要將冷凍干燥技術廣泛應用與咖啡干燥,必須對工藝進行創(chuàng)新,減少成本便于規(guī)?；a(chǎn)。隨著消費者對食品源頭、食品安全、品質(zhì)、天然有機食品市場的關注,冷凍干燥粉末的需求必將在今后不斷提高。

2.3 噴霧冷凍干燥技術

噴霧干燥以低成本提供高生產(chǎn)能力，但因其較高的溫度,最終導致產(chǎn)品的風味不佳。另一方面,冷凍干燥克服了風味和香氣損失、保持良好質(zhì)量的同時消耗更多成本[57]。

噴霧冷凍干燥技術是一種目前在藥物微球制備中廣泛應用的技術,它可以很好的結合噴霧干燥和冷凍干燥的優(yōu)勢。噴霧冷凍干燥技術干燥咖啡液的過程中,將咖啡液(液體固形物含量處理至30～40%[43])經(jīng)由霧化器霧化成細小的霧滴(霧化階段),這些霧滴與容器中經(jīng)過制冷的冷空氣接觸,凝固凍結后經(jīng)最后的升華干燥(冷凍干燥階段[58]),形成流動性良好的多孔球形咖啡粉[59-60]。

Ishwarya等[61]研究了新型噴霧冷凍干燥技術對于可溶性咖啡加工的適用性。這項技術能夠保留咖啡特有的低沸點芳香化合物,保留更多的香氣,使咖啡粉末具有良好的溶解性、流動特性,在包裝儲運方面有積極意義。因此,噴霧冷凍干燥技術證明了投入可溶咖啡的生產(chǎn)的可行性,在改善高價值產(chǎn)品的特性方面具有潛在的應用價值。

Anandharamakrishnan等[62]研究指出噴霧冷凍干燥技術干燥時間約為5～8 h,相對于凍干技術(8～21 h)可以減少大約30%～60%干燥時間。香氣成分的擴散損失的速率隨著升華速率和總干燥時間減小,噴霧冷凍干燥條件下的可溶性咖啡標記化合物的保留率最大,由于這個原因,噴霧冷凍干燥技術處理下的咖啡粉末更能保持香氣。

噴霧冷凍干燥技術過程減少了冷凍干燥產(chǎn)品粉碎的步驟,可以直接產(chǎn)生良好流動性和溶解性粉末的同時節(jié)省干燥時間、保留更多香氣,具有良好的研究前景。然而,噴霧冷凍干燥技術操作復雜、工序繁瑣、能耗高、成本昂貴[55],具有在真空能源密集型操作和批量模式操作導致的額外成本的局限性[63],更適用于干燥高市場價值的藥物產(chǎn)品,這也是噴霧冷凍干燥技術在速溶咖啡粉尚未工業(yè)化的主要原因。

表1 不同干燥技術比較Table 1 Comparison of different drying technology

3 討論

本文介紹幾款除了現(xiàn)沖咖啡以外的咖啡產(chǎn)品及其加工工藝,簡要探討了三種速溶咖啡粉的干燥技術。掛濾咖啡能夠最大程度保持研磨咖啡的香氣;罐裝即飲咖啡口味的多元化能夠保持大多數(shù)消費者的需要;冷萃咖啡液在低溫下萃取,酸澀感減少且口感更馥郁。速溶咖啡粉干燥工藝的選擇在其生產(chǎn)過程中十分關鍵,運用噴霧干燥所產(chǎn)生的粉末質(zhì)量雖具有很強的可控性且能節(jié)省大量時間和成本,但是對于干燥高價值的咖啡粉末來說,高溫處理會導致咖啡揮發(fā)物的損失,影響其特有的風味及品質(zhì),過程中容易發(fā)生美拉德反應,生成較高含量的丙烯酰胺等對人體有潛在負面影響的物質(zhì)。冷凍干燥基于低溫和升華作用,可以保留更多咖啡本身的揮發(fā)性香氣。同時,也因其成本過高有一定局限性,仍須對冷凍干燥技術做出工藝改進、創(chuàng)新技術、降低成本、增大附加價值。噴霧冷凍干燥技術綜合了噴霧干燥和冷凍干燥的優(yōu)點,但是在干燥速溶咖啡方面,技術尚未成熟,且成本過高,存在很大的市場潛力和研究前景。

4 展望

隨著中國咖啡市場的擴大、趨于多元化發(fā)展,人們對咖啡的種類和品質(zhì)有了更高的要求,對目前的咖啡干燥技術進行改進和完善顯得尤為重要。研究咖啡干燥新技術,保證咖啡粉品質(zhì)的同時又能夠降低成本,以保持咖啡市場競爭性。此外,使咖啡粉原有風味最大限度保留是咖啡干燥技術發(fā)展方向之一,對多種干燥技術的集成聯(lián)用可以有效提高咖啡粉的品質(zhì)。