2021年3月4日 星期四

即溶咖啡、研磨咖啡和咖啡豆的質地分析與流動性

咖啡是世界上交易量最大的農產品之一。根據Statista的資料,2020年全球咖啡市場收入將達到448億美元,預計到2025年將以每年5%的速度增長。

它以多種不同的形式到消費者手中,從咖啡店裡的拿鐵到即溶咖啡。但在超市貨架上以咖啡豆、研磨咖啡和即溶咖啡三種形式為主。本次文章介紹了製造商用於尋找最佳沖煮過程中使用的質地分析技術。

即溶咖啡

即溶咖啡有顆粒狀和粉末狀兩種,儘管其味道永遠無法與傳統咖啡相媲美,與咖啡豆和研磨咖啡相比還是具有部份優勢。例如沖泡快速又乾淨(無需清理)、減輕運輸重量和體積並具有較長的保存期限。

大多消費者偏愛的即溶咖啡特性為溶解速度快、流動性高、沒有結塊,並且顆粒在運輸過程中保持其形狀,避免罐子底部有較多破碎顆粒和細粉而被認為品質較低。

如今,消費者對健康、功能性食品的需求正在迅速增長,因為每天有數百萬人飲用咖啡。札格雷布大學(Zagreb University)發表這項研究的目的是配製濃縮即溶咖啡粉,並評估儲存時間、功能成分和包裝材料對混合物的物理及感官特性的影響。

他們使用Powder Flow AnalyserPFA)評估得到包裝材料的變化對咖啡的內聚性有明顯的影響,這將影響消費者對產品滿意度和購買意願。

PFA也可以用於測量即溶咖啡結塊性和速度的相關性,它是食品工業所有領域很受歡迎的配件,因為它可以準確又客觀地測試添加劑、混合物和成品,來幫助製造商避免典型的問題,例如添加劑的批次和來源變化、存儲過程中的結塊性、料斗中產生的架橋以及生產過程中的黏連性。

即溶咖啡的新配方正在不斷研發。在Symrise發佈的一項專利中使用一種新方法來製造具有較大粒徑且無粉塵的穩定乾燥粉塊,能夠保有活性成分和調味劑,即溶咖啡被指定為此方法的一個例子,並以作者定義的等級測量即溶咖啡的流動性。

另外克羅埃西亞的一個研究小組使用PFA來測量卡布奇諾咖啡粉在儲存期間的物理性質,在卡布奇諾咖啡粉中咖啡粉與糖、奶粉以及不同的乳化劑和抗結塊劑混合,並將樣品儲存4個月,每月進行一次粉末流動分析。內聚性與結塊強度之間呈正相關關係(內聚性上升使結塊強度上升)。

華盛頓州立大學(Washington State University)的研究人員使用另一種方法來測量即溶咖啡的特性,壓縮測試已被證明不僅是表徵磨損特性的有效方法,而且可以很好的描述粉末流動性,這項研究的目的是探討顆粒大小和水分活度對附聚粉末(包括即溶咖啡)壓縮特性的影響。

將每個樣品置於圓柱壓縮容器中,並使用SMS質地分析儀和圓柱型探頭進行壓縮,發現粒徑在壓縮測試中具有明顯的影響,因為粒徑越大粉塵空隙越大更容易被壓縮,低水分活度的樣品更容易被壓縮,但是在所有測試中改變水分活度不會顯著影響壓縮特性。

研磨咖啡

為了製備咖啡飲品,將烘焙過咖啡豆中的成分萃取分散到水中。因此,在控制萃取和分散過程中降低咖啡豆的細微性非常重要,咖啡研磨的粗細度會直接影響萃取時間長短以及萃取率高低。如咖啡磨得愈細,粉塵愈密實,有較多的咖啡粉粒與熱水接觸,萃取阻力加大,愈易延長萃取時間,並拉升萃取率,很容易萃取過度。反之,咖啡磨得愈粗,粉塵空隙愈大,有較少的咖啡粉粒與熱水接觸,萃取阻力轉弱,愈不易延長萃取時間,而降低萃取率,很容易萃取不足。因此,咖啡磨得愈細,會延長萃取時間並拉升萃取率,咖啡磨得愈細,會縮短萃取時間並壓低萃取率。

因此埃爾吉耶斯大學(Erciyes University)發佈一項研究咖啡粉的烘焙程度和顆粒大小與流動特性的關係。

由於顆粒(粉末)在灌裝過程中容易出現結塊而堵塞的狀況,因此確保研磨咖啡到達客戶手中時具有良好的流動性是非常重要的。

考慮到影響流動性的原因,他們使用PFA來表徵其咖啡樣品的流動行為,如評估內聚性、結塊強度和粉末流動速度相關性(PFSD)資料。結果中表明研磨中、粗的顆粒咖啡樣品不易結塊,而細磨的樣品則容易結塊。在這些樣品中,只有粒徑較大的咖啡才具有穩定的流動性。

咖啡豆

烘焙是咖啡加工中最重要的步驟,會引起明顯的化學、物理、結構和感官變化。在此過程中,根據最終產品所需特性,將咖啡豆在240°C下進行不同時間的烘焙,在烘焙過程中使它們失去強度和韌性變得更易碎。研磨過程必須具有一定程度的脆性,然而研磨咖啡的均勻性部分取決於咖啡豆的脆性,這會影響最終沖煮咖啡中可溶性固形物的萃取。

烏迪內大學(Udine University)進行的研究,目的是評估在170°C200°C和高產量條件下,影響烘焙咖啡豆力學特性的因素(例如密度和水分),為了區分烘焙(密度和水分都發生變化)與單獨除水帶來的影響,還對咖啡豆樣品在複水溫度(90-105°C)下進行了熱處理。

對單個豆子進行壓縮試驗,並根據力-距離圖測量斷裂力、斷裂應變和斷裂功。結果表明,烘焙高產咖啡豆的脆性與水分流失、組織結構變化和密度降低有關。

 

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