[发明专利]酶辅助可溶性咖啡生产

说明书

发明领域

本发明涉及在水解酶辅助下生产可溶性咖啡提取物的方法和涉及通过这个方法获得的咖啡产品。

发明背景

市售的可溶性咖啡通常通过分阶段热加工来生产，这种热加工是润湿、提取和水解阶段的组合，能使大部分的焙炒和磨碎咖啡固形物得到溶解。为实现热水解所要求的非常高的温度，会导致产生杂味，且致使成本和资金费用高。

已报道了使用糖酶酶加工法制造可溶性咖啡以图改进产品质量和工艺经济性的各种尝试。

JP-74012710涉及用含纤维素酶溶液处理咖啡豆进行的速溶咖啡生产。真菌如Rhizopus niveus在发酵液中产生的半纤维素酶混合物用离子交换树脂进行纯化，以分离掉不需要的杂质如蛋白酶和淀粉酶。然后用纯化的半纤维素酶混合物来使干磨焙炒咖啡溶解。

美国专利4,983,408描述了这样的工艺：将焙炒和磨碎咖啡在220℃-250℃下蒸汽处理1-10分钟后快速降压以使咖啡活化，然后用蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、木质素酶、纤维二糖酶和脂肪酶这几类酶中的至少一种酶在30℃-60℃下处理1-6小时。这种“喷蒸汽”活化法众所周知用于木质纤维素生物质进行酶处理前的预处理，在例如美国专利4,133,207和4,461,648中有描述。这个方法会产生热损害副产物，且其得率并非最优，不超过常规热水解技术的得率。

专利SU 1597151描述了制备咖啡提取物的方法，其中将咖啡用90℃-100℃热水在pH 4.7-5.0下提取3-5分钟，产生初级提取物。将该提取物分离，固形物流分进行β-葡聚糖酶和果胶酶复合酶水解，酶添加量为0.1-1％每100g干物质，在43℃-63℃、pH 4.7-5.0下连续搅拌水解0.5-1小时。然后将这样产生的次阶段提取物与第一(初级)咖啡提取物合并。这种方法据称能使可溶性咖啡的质量提高，且值得注意的是能耗降低了。

日本专利申请JP 2005-065558A描述了改进焙炒咖啡粉碎(pulverisation，一种用以降低固体的颗粒大小的方法)的效率的方法，该法目的是获得能容易分散和/或悬浮于热水中以制作口感爽滑的饮料的焙炒和磨碎咖啡颗粒。将焙炒咖啡粗磨至颗粒大小为500-1,000μm，然后调成水基浆液与酶(通常为甘露聚糖酶)接触来减少焙炒和磨碎咖啡水悬浮液的粘度，以便实现更为有效的粉碎或颗粒大小降低。接着将咖啡悬浮液在高达130℃的温度下加热使酶失活，然后再进行粉碎加工。粉碎加工最终使颗粒大小降低至1-10μm。没有使用到膜分离步骤，且杂味如5-羟甲基糠醛的减少在该专利中没有公开说明。

上述各种工艺尽管有其优点，但也有以下一些缺陷：1.它们效率低下的咖啡磨碎物预处理如干磨造成总得率并非最优；2.蒸汽爆破会造成另外的不需要的热降解和伴随产生的杂味；3.酶没有得到从终产品分离或再利用；4.随着反应的进行，有更小的糖类积累，这些糖类会对酶施加“反馈抑制”，降低反应速度和总转化率。

本发明的目标是提供没有上述缺陷的酶辅助可溶性咖啡生产方法。

发明概述

本发明涉及能同时使得率最优和使热降解减少的可溶性咖啡提取物生产方法，该法包括以下步骤：

(i)将焙炒和磨碎咖啡与水结合，

(ii)加入水解酶，

(iii)湿磨至平均颗粒大小为约10至约250μm，其中优选90％的颗粒其大小在150μm以下，

(iv)将该反应混合物暴露于约20℃至约90℃、优选50℃至约60℃范围内的温度，对其进行处理。

(v)使该反应混合物循环通过错流半透膜分离装置，在该装置中可溶性咖啡提取物作为透过液获得。

本发明还涉及通过这个方法获得咖啡产品，该产品以总可溶性咖啡固形物计其5-羟甲基糠醛(5-HMF)含量减少，为约1,000ppm以下，总甘露糖含量超过15％。

发明详述

本发明涉及通过将咖啡豆或磨碎咖啡或预提取咖啡磨碎物与水解酶进行微细湿磨来产生咖啡提取物的方法，所述水解酶优选为糖酶或蛋白酶(例如葡聚糖酶和甘露聚糖酶)或它们的混合物，该混合物优选包含甘露聚糖酶、纤维素酶和蛋白酶，且其中所述酶优选通过使用膜装置保留在反应区中，使得最终提取物基本上不含酶、油或颗粒物，所述酶最后可再使用。这个方法可以以分批方式、连续方式或半连续方式实施，以酶反应和膜分离同时和偶联进行的方式实施，或者以该反应和分离不同时进行的方式实施。