一種生物法泡沫咖啡飲料的制備方法與流程
本發明涉及一種生物法泡沫咖啡飲料的制備方法。目的在于促進咖啡行業技術進步，增加咖啡產品類型，延長咖啡產業鏈，促進我國咖啡產業健康發展。屬食品加工技術領域。
(二)
背景技術：
咖啡位居世界三大飲料之首，其全球貿易額僅次于石油，在國際經貿領域的地位舉足輕重。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、脫咖啡因咖啡和咖啡飲料等；而目前我國的人均咖啡年消費量僅為0.03kg，遠低于歐盟(5.6kg)、美國(4.2kg)和全球(1.25kg)的人均咖啡年消費量。令人欣慰的是我國的咖啡消費市場已進入快速增長期，以每年15％以上的速度增長，而發達國家的增長速度僅為2％～3％。目前國內咖啡市場還存在以國外品牌為主導，自主品牌少，處于初級咖啡產品的加工階段，產品品種少，消費人群不普遍等特點。因此，開發適合國內市場的咖啡飲品，可滿足不同消費人群的需求，并有利于推動國內咖啡加工及其產業鏈的發展。
目前國內外以咖啡為原料進行發酵飲料加工的研究報道較少。前期有報道(申請號：CN200480031804.2；發酵咖啡飲料；公開日：2006.12.06；發明人：C.米洛，P.迪博克)認為，非酒精的和包含含有咖啡香料的發酵咖啡組分可作為咖啡飲料基質，利用酵母或乳酸菌發酵獲得的發酵咖啡組分，具有帶有因咖啡香料發酵引起的果味和花香。用該香料可與咖啡、合成香精等進一步配制飲料，并可以充入空氣、N2或碳酸化后使咖啡產生類似啤酒的泡沫。發酵周期為4～8h。但是該報道對適用于該產品的酵母種屬、發酵咖啡固形物的濃度及產品質量要求并沒有做出準確詳盡的闡述。
釀酒酵母為兼性需氧型微生物，可利用以六碳糖為基本單位的葡萄糖、果糖、蔗糖等小分子糖類(可發酵性糖)。在有氧條件下，釀酒酵母可通過EMP、TCA循環等代謝途徑，將可發酵性糖最終轉化成水和CO2，并產生用于酵母生長的大量能量與碳架物質；此條件下每1g葡萄糖可生成1.467g的CO2；在厭氧條件下，釀酒酵母則主要通過EMP途徑完成糖代謝；此條件下每1g葡萄糖可生成0.489g的CO2。由發酵的CO2具有促進咖啡飲料起泡，穩定咖啡泡沫的作用。本發明利用中性釀酒酵母的生長與發酵作用，利用可發酵性糖產生CO2并保留在最終產品中，來促進并穩定咖啡飲料中的泡沫，生產一種泡沫咖啡發酵飲料。
(三)
技術實現要素：
本發明提供了一種生物法泡沫咖啡飲料的制備方法。以焙炒咖啡豆、咖啡粉、咖啡提取液、速溶咖啡或脫咖啡因咖啡等為原料，用沸水浸提其中的有效成分，制成咖啡糖溶液后添加釀酒酵母，密閉發酵；發酵結束后使用錯流過濾方法分離發酵液中的酵母，然后將濾液與糖類等輔料調配，最后經包裝、滅菌等步驟獲得泡沫咖啡飲料。
本方法獲得產品的色澤呈焙炒咖啡的典型特征；泡沫細膩蓬松，豐富持久，具有咖啡特有的香氣，濃郁、持久、突出；入口綿柔，口味純正、協調；咖啡飲料中的CO2以細小氣泡的形式源源不斷地釋放，殺口力溫和，后味典型且持久。
一種生物法泡沫咖啡飲料的制備方法，具體步驟如下：
1、咖啡糖溶液的制備
用沸水浸提原料咖啡得咖啡溶液，加糖溶解并調整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物濃度不低于1.0％(質量比，m/m)，可發酵性糖含量不低于2.0％(質量比，m/m)，將得到的咖啡糖溶液冷卻至12～25℃。在冷卻后的咖啡糖溶液中接種釀酒酵母，接種后溶液中的活細胞數不低于107cell/mL。
2、調配用水的制備
N2或CO2由調配罐底部引入以驅除罐內空氣，形成穩定的惰性氣體層。調配用水經脫氧、殺菌，降溫至0～3℃，由調配罐底部轉入罐內以溶解步驟3)中從發酵罐中收集的CO2。
3、發酵
步驟1)獲得的咖啡糖溶液于12～25℃在發酵罐中密閉發酵，使發酵液中的CO2含量不低于2.0g/L，并收集發酵產生的多余CO2。多余的CO2由發酵罐頂部排出，并用CO2收集器收集；多余的CO2經除水、無菌過濾后由調配罐底部通入步驟2)經脫氧冷卻處理后的無菌水(0～3℃)中，使發酵罐與調配罐壓力一致。待發酵罐內發酵液中的糖含量達到要求后取咖啡發酵液總量的1/2～2/3(體積比)，降溫至0～3℃，與發酵罐同等壓力條件下經錯流過濾除去酵母，除去酵母后的濾液由調配罐底部轉入調配罐。將剩余1/2～1/3(體積比)的咖啡發酵液留在發酵罐中作為種酵母發酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡飲料的生產。
4、調整
將步驟3)中轉入調配罐中的濾液與調配罐中含CO2的脫氧冷卻無菌水在等溫等壓條件下按1:1～3比例(體積比)充分混合，并穩定過夜，得不含添加劑的生物法泡沫咖啡飲料。或在濾液與無菌水混合時，根據需要添加輔料(包括食品添加劑、營養強化劑等)進行調配，輔料的添加種類與數量參照食品添加劑使用衛生標準(GB 2760)，在等溫條件下由配料罐轉入調配罐，充分混勻后穩定過夜。得到符合不同產品質量要求的生物法泡沫咖啡飲料。
混合或調配好的生物法泡沫咖啡飲料的質量指標應符合表1和表2的要求，檢驗合格后經無菌過濾、灌裝、殺菌等步驟，獲得生物法泡沫咖啡飲料成品。
本發明方法所用原輔料、釀酒酵母均為市售產品。本發明方法的工藝流程詳見圖1。成品生物法泡沫咖啡飲料的感官、理化指標分別見表1、表2。
表1咖啡泡沫飲料的感官指標
表2咖啡泡沫飲料的理化指標
本發明的有益效果：
咖啡富含蛋白質、多糖、脂類、類黑素等有利于起泡的物質，釀酒酵母發酵產生的CO2可促進咖啡飲料泡沫的形成，使泡沫蓬松細膩，泡持性提高；CO2揮發時的攜帶作用使咖啡得香氣更濃郁、持久；密閉發酵，發酵環境穩定，有利于CO2在發酵液的溶解，同時也盡可能地保留了咖啡中的多數風味物質，并使整個操作易于控制與實現自動化；咖啡糖溶液中可發酵性糖的上限含量為3％，有利于釀酒酵母的增殖、酵母活力的保持與發酵過程的控制，發酵后酒精含量不超過1.4％，發酵液中CO2含量不低于2.0g/L(因產品要求而異)，多余的CO2經凈化后溶于調配用水中，可實現CO2的零排放；成熟發酵液經錯流過濾，與等溫、等壓、等CO2含量的脫氧冷卻無菌水混合，制成的生物法泡沫咖啡飲料中酒精含量不超過0.5％(v/v)；接種發酵液中釀酒酵母活性細胞不低于107cell/mL，起發快，有利于抑制雜菌，因酵母接種量高，發酵液含糖低，酵母生長延滯期短、起發快、代謝副產物少，能夠較好地保留咖啡的風味特征；1/2～2/3的成熟發酵液用于成品生產，剩余1/3～1/2用做種酵母液留在發酵罐中，補入相當于錯流過濾體積的咖啡溶液繼續發酵，可循環發酵多批次，節省了種酵母的使用，縮短了發酵周期(2～3天)；錯流過濾后得到的酵母也可作為細胞蛋白用于其他產品的加工。
(四)附圖說明
圖1一種生物法泡沫咖啡飲料的生產工藝流程圖
(五)具體實施方式
實施例1
以咖啡粉，白砂糖，釀酒酵母和木糖醇為原料。
1、咖啡糖溶液的制備
用沸水浸提咖啡粉得咖啡溶液，加白砂糖溶解并調整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物濃度不低于1.0％(質量比，m/m)，可發酵性糖含量為3.0％(質量比，m/m)，將得到的咖啡糖溶液冷卻至15℃。在冷卻后的咖啡糖溶液中接種釀酒酵母，接種后溶液中的活細胞數為1.9×107cell/mL。
2、調配用水的制備
N2或CO2由調配罐底部引入以驅除罐內空氣，形成穩定的惰性氣體層。調配用水經脫氧、殺菌，降溫至1℃，由調配罐底部轉入罐內以溶解步驟3)中從發酵罐中收集的CO2。
3、發酵
步驟1)獲得的咖啡糖溶液于15℃在發酵罐中密閉發酵，使發酵液中的CO2含量為3.8g/L，并收集發酵產生的多余CO2。多余的CO2由發酵罐頂部排出，并用CO2收集器收集，經除水、無菌過濾后由調配罐底部通入步驟2)調配罐內處理好的脫氧冷卻無菌水(1℃)中，使發酵罐與調配罐壓力一致。待發酵罐內發酵液中的糖含量達到要求后，取咖啡發酵液總量的2/3(體積比)，降溫至1℃，與發酵罐同等壓力條件下經錯流過濾除去酵母，除去酵母后的濾液由調配罐底部轉入調配罐。將剩余1/3(體積比)的咖啡發酵液留在發酵罐中作為種酵母發酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡飲料的生產。
4、調整
將步驟3)中轉入調配罐中的濾液與調配罐中含CO2的脫氧冷卻無菌水在等溫等壓條件下充分混合，此時將白砂糖、木糖醇按產品質量要求添加到配料罐中溶解，然后在等溫條件下由配料罐轉入調配罐，充分混勻后穩定過夜，檢驗合格后經無菌過濾、灌裝、殺菌等步驟，獲得生物法泡沫咖啡飲料成品。
本實施例制備的成品生物法泡沫咖啡飲料的感官、理化指標分別列于表3、表4。
實施例2
以速溶咖啡，紅糖、白砂糖，釀酒酵母為原料。
1、咖啡糖溶液的制備
用沸水浸提速溶咖啡得咖啡溶液，加紅糖溶解并調整至咖啡糖溶液溶液中咖啡固形物濃度不低于2.5％(質量比，m/m)，可發酵性糖含量為2.0％(質量比，m/v)，將得到的咖啡糖溶液冷卻至12℃。在冷卻后的咖啡糖溶液中接種釀酒酵母，接種后溶液中的活細胞數不低于1.6×107cell/mL。
2、調配用水的制備
N2或CO2由調配罐底部引入以驅除罐內空氣，形成穩定的惰性氣體層。調配用水經脫氧、殺菌，降溫至3℃，由調配罐底部轉入罐內以溶解步驟3)中從發酵罐中收集的CO2。
3、發酵
步驟1)獲得的咖啡糖溶液于12℃在發酵罐中密閉發酵，使發酵液中的CO2含量為3.0g/L，并收集發酵產生的多余CO2。多余的CO2由發酵罐頂部排出，并用CO2收集器收集，經除水、無菌過濾后由調配罐底部通入步驟2)調配罐內處理好的脫氧冷卻無菌水(3℃)中，使發酵罐與調配罐壓力一致。待發酵罐內發酵液中的糖含量達到要求后，取咖啡發酵液總量的1/2(體積比)，降溫至3℃，與發酵罐同等壓力條件下經錯流過濾除去酵母，除去酵母后的濾液由調配罐底部轉入調配罐。將剩余1/2(體積比)的咖啡發酵液留在發酵罐中作為種酵母發酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡飲料的生產。
4、調整
將步驟3)中轉入調配罐中的濾液與調配罐中含CO2的脫氧冷卻無菌水在等溫等壓條件下混合。此時將白砂糖按產品質量要求添加到配料罐中溶解，然后在等溫條件下由配料罐轉入調配罐，充分混勻后穩定過夜，檢驗合格后經無菌過濾、灌裝、殺菌等步驟，獲得生物法泡沫咖啡飲料成品。
本實施例制備的成品生物法泡沫咖啡飲料的感官、理化指標分別列于表3、表4。
實施例3
以脫咖啡因咖啡粉，蔗糖，活性干釀酒酵母為原料。
1、咖啡糖溶液的制備
用沸水浸提脫咖啡因咖啡粉得咖啡溶液，加蔗糖溶解并調整至咖啡糖溶液中的咖啡固形物濃度不低于2.5％(質量比，m/m)，可發酵性糖含量為3.0％(質量比，m/m)，將得到的咖啡糖溶液冷卻至22℃。在冷卻后的咖啡糖溶液中接種釀酒酵母，接種后溶液中的活細胞數為1.2×107cell/mL。
2、調配用水的制備
N2或CO2由調配罐底部引入以驅除罐內空氣，形成穩定的惰性氣體層。調配用水經脫氧、殺菌，降溫至2℃，由調配罐底部轉入罐內以溶解步驟3)中從發酵罐中收集的CO2。
3、發酵
步驟1)獲得的咖啡糖溶液于22℃在發酵罐中密閉發酵，使發酵液中的CO2含量為3.0g/L，并收集發酵產生的多余CO2。多余的CO2由發酵罐頂部排出，并用CO2收集器收集，經除水、無菌過濾后由調配罐底部通入步驟2)調配罐內處理好的脫氧冷卻無菌水(2℃)中，使發酵罐與調配罐壓力一致。待發酵罐內發酵液中的糖含量達到要求后，取咖啡發酵液總量的2/5(體積比)，降溫至2℃，與發酵罐同等壓力條件下經錯流過濾除去酵母，除去酵母后的濾液由調配罐底部轉入調配罐。將剩余3/5(體積比)的咖啡發酵液留在發酵罐中作為種酵母發酵液，用于下一批次生物法泡沫咖啡飲料的生產。
4、調整
將步驟3)中轉入調配罐中的濾液與調配罐中含CO2的脫氧冷卻無菌水在等溫等壓條件下混合。此時將蔗糖按產品質量要求添加到配料罐中溶解，然后在等溫條件下由配料罐轉入調配罐，充分混勻后穩定過夜，檢驗合格后經無菌過濾、灌裝、殺菌等步驟，獲得生物法泡沫咖啡飲料成品。
本實施例制備的成品生物法泡沫咖啡飲料的感官、理化指標分別列于表3、表4。
表3泡沫咖啡飲料感官指標
表4泡沫咖啡飲料理化指標
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