一种高浓度咖啡提取液萃取系统及萃取方法
技术领域
本发明属于咖啡萃取技术领域，具体是一种高浓度咖啡提取液萃取系统及萃取方法。
背景技术
目前随着不断高涨的咖啡消费趋势，咖啡的产量、产值、消费量已在世界三大饮料中居于首位。生咖啡豆无香味，其香气和滋味成分来源于咖啡豆焙炒过程中化学成分的变化。而咖啡香气与口感更好释放是将烘焙后的咖啡豆研磨后进行萃取。
经常推出爆款产品的星巴克于2015年在北美地区上市冷萃冰咖啡，掀起了冷萃咖啡热潮，受其影响近两年国内各大品牌不断推出冷萃咖啡新品。各种即饮冷萃咖啡饮品的出现满足消费者随时随地品尝的需求，也不再局限于坐在门店才能体验。
咖啡提取液作为优质咖啡产品的原料，目前国内传统提取液产品多采用高温萃取工艺，其产品因为萃取工艺的高温而导致最终成品存在不良杂味与异味、尖酸味与青涩感、沉重苦味等风味缺陷。随着市场需求发生变化，需选用口感更佳的咖啡萃取液。而采用低温萃取工艺生产，最大程度保留咖啡精华物质，得到的咖啡萃取液及其制品香气浓郁饱满、酸度低、口感圆润，柔和回甘。因此，本发明提出一种高浓度咖啡提取液萃取系统及萃取方法，以解决现有技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高浓度咖啡提取液萃取系统及萃取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高浓度咖啡提取液萃取系统，该萃取系统包括：粉仓及进料模块、连续式萃取模块、冷凝过滤处理模块、离心模块和杀菌模块；
所述粉仓及进料模块包括储粉仓和进料输送器，所述储粉仓的出料端与进料输送器的进料端固定，所述储粉仓的内部设置有自动称取器，所述进料输送器的内部设有链式输送带，且进料输出器的出料端连接在连续式萃取模块内萃取罐组顶部进料管的管道上；
所述连接式萃取模块包括均质机和萃取罐组，所述萃取罐组由8套管式萃取罐构成，所述萃取罐的顶部设有入水口连通夹套，且在萃取罐顶盖下侧开有出液口，所述萃取罐内部在顶盖与出液口下侧之间设有60目过滤器，所述萃取罐下侧设有进液口，所述进液口通过管道与均质机的输出端口固定连接，所述萃取罐的底部开设有排渣口，且在排渣口连接有排渣管道，所述萃取罐组的出液口经管道连接在冷凝过滤处理模块内冷凝管下端入口上；
所述冷凝过滤处理模块包括冷凝管和收集桶一，所述冷凝管入口下端为冷水入口，冷凝管出口上端为冷水出口，冷凝水由冷凝管的下端入水口进，冷凝管的上端出水口出，实现对萃取罐组导入冷凝管中的提取液在冷凝管的管道内进行热交换，使提取液冷却到0-10℃，再将提取液经冷凝管的上端出口经管道导入100目过滤器，所述100目过滤器的输出端管道连接在收集桶一顶部的进料口上，所述收集桶一的一侧底部开设有出液口，且该出液口经管道连接在离心模块内碟片式离心机的转鼓进料口上；
所述离心模块包括碟片式离心机和收集桶二，所述碟片式离心机的转鼓上端侧边上开设有出液口，且在碟片式离心机的转鼓下端有排渣口，所述碟片式离心机的转鼓上方和排渣口处安装冲洗喷嘴系统，所述碟片式离心机的转鼓侧面的出液口上经管道连接在收集桶二顶部的进料口上，所述收集桶二的一侧底部开设有出液口，且该出液口上经管道连接在杀菌模块内UHT板式杀菌机的进料口上；
所述杀菌模块包括UHT板式杀菌机和灭菌罐，经离心模块离心后的提取液通过管道进入UHT板式杀菌机，提取液在UHT板式杀菌机内通过与已杀菌的高温物料进行热交换，通过蒸汽加热达到杀菌温度，再流经保温管由控制流速来达到有效杀菌时间，从而完成杀菌，并将杀菌后提取液经管道导入灭菌罐中，所述灭菌罐的出液口上设有120目过滤器，从而并得到咖啡高浓度提取液。
作为本发明进一步的方案：所述60目过滤器是没有顶部和顶部的环状过滤器，且60目过滤器与萃取罐的内罐体贴合。
作为本发明再进一步的方案：所述均质机在控制水流流速时并施加2-4MPa的压力，确保当每个罐达到所需温度后，纯水经过均质机后能均速从萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分地萃取咖啡粉中的精华成分。
作为本发明再进一步的方案：所述萃取罐组中的8套管式萃取罐在萃取过程中是将进入1号萃取罐的纯水由下往上萃取罐中的咖啡粉得到初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上萃取罐中的咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，由此类推到直至8号罐萃取结束。
作为本发明再进一步的方案：所述冷凝管由外层、夹套和内管道组成，且冷凝管为管式热交换器。
作为本发明再进一步的方案：所述碟片式离心机的转鼓装在立轴上端，并通过传动装置与电动机的输出端连接，且在转鼓内设有一组互相套叠且留有间隙的碟片，碟片可以缩短固相的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，简便、高效，大大提高离心机的生产能力。
作为本发明再进一步的方案：所述UHT板式杀菌机包括板式换热器、保温管和管壳式换热器。
作为本发明再进一步的方案：一种高浓度咖啡提取液的萃取方法，包括如下步骤：
步骤一：备料
通过储粉仓内的自动称取器接收粉仓系统电脑指令自动称取所需的每管咖啡粉量，即50-100kg，咖啡粉通过进料输送器内部的链式输送带被一一推送到萃取罐组1号萃取罐的顶部并投入；
步骤二：低温萃取
将萃取罐内温度设定到20-40℃，纯水经过均质机施加2-4Mpa控制水流速度在15-25L/min，均速从1号萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分萃取咖啡粉中的精华成分，然后从带有60目过滤器的出液口流出得到初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上逆向萃取罐中咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，按此流程依次流经至8号萃取罐萃取结束，或直至产品浓度符合要求时结束，且每罐萃取时间为15-25min；
步骤三：低温冷却、过滤
咖啡提取液从萃取罐组中出来通过管道流经冷凝管内管道进行热交换，通过快速传热，流通冷水带走高温，提取液便快速冷却到0-10℃，再流经外部的100目过滤器，进入收集桶一内。
步骤四：离心
咖啡提取液从收集桶一通过管道由碟片式离心机进料管进入转鼓内，离心转速控制在6000-10000r/min，提取液流经碟片间隙，在转鼓高速转动引发离心作用下，比液体重的固相沉降到碟片上形成沉渣，沉渣沿碟片表面滑动脱离后积聚在转鼓内直径最大的部位，根据设定时间由排渣口定时排出，且分离出来的轻液从出液口排出，进入收集桶二内。
步骤五：杀菌
离心后的咖啡提取液通过管道进入UHT板式杀菌机的板式换热器，流经换热器左边部分，与通过已杀菌的高温物料进行热交换，初步预热达到40-60℃，再流经换热器右边部分通过蒸汽加热达到杀菌温度，温度控制在95℃以上，再通过控制流速为1300-1700L/h，使流经保温管时间达到杀菌时效，从而达到杀菌效果，再流经管壳式换热器进行换热降温，达到所需出料温度，即10℃以下，进入灭菌罐中，提取液再流经灭菌罐的出液口通过120目过滤器，从而得到所述的高浓度咖啡提取液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的高浓度咖啡提取液工艺流程为备料-低温萃取-低温冷却、过滤-离心-杀菌等步骤；
即在备料过程中粉仓系统电脑接到指令会自动称取设置好重量的目数合格的咖啡粉，通过进料输送器内部的链式输送带推送到萃取罐组的顶部投入，即实现咖啡粉萃取过程中的自动配料，降低了操作人员的劳动强度；
在低温萃取和低温冷却、过滤工艺流程中，通过均质机控制水流流速，并施加2-4MPa压力,使纯水经过均质机后能均速从萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分地萃取咖啡粉中的精华成分，萃取罐组是连续性萃取罐，即进入1号萃取罐的纯水由下往上萃取了罐中的咖啡粉得到的初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上萃取了罐中的咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，由此类推到8号罐萃取结束，经过该连续式叠加萃取系统萃取得到的提取液来实现高浓度需求，使咖啡液的萃取精度更高；
在离心过程中是提取液流经碟片间隙，在转鼓高速转动引发离心作用下，比液体重的固相沉降到碟片上形成沉渣，沉渣沿碟片表面滑动脱离后积聚在转鼓内直径最大的部位，根据设定时间由排渣口定时排出，完成对咖啡废渣的定向收集；
在杀菌过程中提取液在UHT板式杀菌机内通过与已杀菌的高温物料进行热交换，通过蒸汽加热达到杀菌温度，再流经保温管由控制流速来达到有效杀菌时间，从而完成杀菌，保证了产品风味稳定性和食用安全性；
使得到的咖啡萃取液及其制品香气浓郁饱满、酸度低、口感圆润，柔和回甘。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为萃取系统的流程图。
图2为萃取系统中萃取装置的结构示意图。
图中：储粉仓101、进料输送器102、均质机201、萃取罐组202、冷凝管301、收集桶一302、碟片式离心机401、收集桶二402、UHT板式杀菌机501、灭菌罐502。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种高浓度咖啡提取液萃取系统，该萃取系统包括：粉仓及进料模块、连续式萃取模块、冷凝过滤处理模块、离心模块和杀菌模块；
所述粉仓及进料模块包括储粉仓101和进料输送器102，所述储粉仓101的出料端与进料输送器102的进料端固定，所述储粉仓101的内部设置有自动称取器，所述进料输送器102的内部设有链式输送带，且进料输出器102的出料端连接在连续式萃取模块内萃取罐组202顶部进料管的管道上，粉仓系统电脑接到指令会自动称取设置好重量的目数合格的咖啡粉，通过进料输送器102内部的链式输送带推送到萃取罐组201的顶部投入；
所述连接式萃取模块包括均质机201和萃取罐组202，所述萃取罐组202由8套管式萃取罐构成，所述萃取罐的顶部设有入水口连通夹套，且在萃取罐顶盖下侧开有出液口，所述萃取罐内部在顶盖与出液口下侧之间设有60目过滤器，所述萃取罐下侧设有进液口，所述进液口通过管道与均质机201的输出端口固定连接，所述萃取罐的底部开设有排渣口，且在排渣口连接有排渣管道，所述萃取罐组202的出液口经管道连接在冷凝过滤处理模块内冷凝管301下端入口上，均质机201控制水流流速，并施加2-4MPa压力,确保当每个萃取罐达到所需温度后，纯水经过均质机201后能均速从萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分地萃取咖啡粉中的精华成分，萃取罐组是连续性萃取罐，即进入1号萃取罐的纯水由下往上萃取了罐中的咖啡粉得到的初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上萃取了罐中的咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，由此类推到8号罐萃取结束，经过该连续式叠加萃取系统萃取得到的提取液来实现高浓度需求；
所述冷凝过滤处理模块包括冷凝管301和收集桶一302，所述冷凝管301入口下端为冷水入口，冷凝管301出口上端为冷水出口，冷凝水由冷凝管301的下端入水口进，冷凝管301的上端出水口出，实现对萃取罐组202导入冷凝管301中的提取液在冷凝管301的管道内进行热交换，使提取液冷却到0-10℃，再将提取液经冷凝管301的上端出口经管道导入100目过滤器，所述100目过滤器的输出端管道连接在收集桶一302顶部的进料口上，所述收集桶一302的一侧底部开设有出液口，且该出液口经管道连接在离心模块内碟片式离心机401的转鼓进料口上；
所述离心模块包括碟片式离心机401和收集桶二402，所述碟片式离心机401的转鼓上端侧边上开设有出液口，且在碟片式离心机401的转鼓下端有排渣口，所述碟片式离心机401的转鼓上方和排渣口处安装冲洗喷嘴系统，所述碟片式离心机401的转鼓侧面的出液口上经管道连接在收集桶二402顶部的进料口上，所述收集桶二402的一侧底部开设有出液口，且该出液口上经管道连接在杀菌模块内UHT板式杀菌机501的进料口上，即提取液从收集桶一302通过管道进入碟片式离心机401的转鼓内，流经碟片间隙，在转鼓高速转动引发离心作用下，比液体重的固相沉降到碟片上形成沉渣，沉渣沿碟片表面滑动脱离后积聚在转鼓内直径最大的部位，根据设定时间由排渣口定时排出，分离后的液体从出液口排出，进入收集桶二402内
所述杀菌模块包括UHT板式杀菌机501和灭菌罐502，经离心模块离心后的提取液通过管道进入UHT板式杀菌机501，提取液在UHT板式杀菌机501内通过与已杀菌的高温物料进行热交换，通过蒸汽加热达到杀菌温度，再流经保温管由控制流速来达到有效杀菌时间，从而完成杀菌，并将杀菌后提取液经管道导入灭菌罐502中，所述灭菌罐502的出液口上设有120目过滤器，从而并得到咖啡高浓度提取液。
所述60目过滤器是没有顶部和顶部的环状过滤器，且60目过滤器与萃取罐的内罐体贴合。
所述均质机201在控制水流流速时并施加2-4MPa的压力，确保当每个罐达到所需温度后，纯水经过均质机后能均速从萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分地萃取咖啡粉中的精华成分。
所述萃取罐组202中的8套管式萃取罐在萃取过程中是将进入1号萃取罐的纯水由下往上萃取罐中的咖啡粉得到初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上萃取罐中的咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，由此类推到直至8号罐萃取结束。
所述冷凝管301由外层、夹套和内管道组成，且冷凝管301为管式热交换器。
所述碟片式离心机401的转鼓装在立轴上端，并通过传动装置与电动机的输出端连接，且在转鼓内设有一组互相套叠且留有间隙的碟片，碟片可以缩短固相的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，简便、高效，大大提高离心机的生产能力。
所述UHT板式杀菌机501包括板式换热器、保温管和管壳式换热器。
实施例一
一种高浓度咖啡提取液的萃取方法，包括以下步骤：
步骤一：备料
通过储粉仓101内的自动称取器接收粉仓系统电脑指令自动称取所需的每管咖啡粉量80kg，咖啡粉通过进料输送器102内部的链式输送带被一一推送到萃取罐组21号萃取罐的顶部并投入；
步骤二：低温萃取
将萃取罐内温度设定到30℃，纯水经过均质机201施加2-4Mpa控制水流速度在20L/min，均速从1号萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分萃取咖啡粉中的精华成分，然后从带有60目过滤器的出液口流出得到初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上逆向萃取罐中咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，按此流程依次流经至8号萃取罐萃取结束，或直至产品浓度符合要求时结束，且每罐萃取时间为20min；
步骤三：低温冷却、过滤
咖啡提取液从萃取罐组202中出来通过管道流经冷凝管301内管道进行热交换，通过快速传热，流通冷水带走高温，提取液便快速冷却到5-8℃，再流经外部的100目过滤器，进入收集桶一302内。
步骤四：离心
咖啡提取液从收集桶一302通过管道由碟片式离心机401进料管进入转鼓内，离心转速控制在8000r/min，提取液流经碟片间隙，在转鼓高速转动引发离心作用下，比液体重的固相沉降到碟片上形成沉渣，沉渣沿碟片表面滑动脱离后积聚在转鼓内直径最大的部位，根据设定时间由排渣口定时排出，且分离出来的轻液从出液口排出，进入收集桶二402内。
步骤五：杀菌
离心后的咖啡提取液通过管道进入UHT板式杀菌机501的板式换热器，流经换热器左边部分，与通过已杀菌的高温物料进行热交换，初步预热达到50℃，再流经换热器右边部分通过蒸汽加热达到杀菌温度，温度控制在110℃，再通过控制流速为1500L/h，使流经保温管时间达到杀菌时效，从而达到杀菌效果，再流经管壳式换热器进行换热降温，达到所需出料温度，即5-8℃，进入灭菌罐502中，提取液再流经灭菌罐502的出液口通过120目过滤器，从而得到所述的高浓度咖啡提取液。
实施例二
一种高浓度咖啡提取液的萃取方法，包括如下步骤：
步骤一：备料
通过储粉仓101内的自动称取器接收粉仓系统电脑指令自动称取所需的每管咖啡粉量50kg，咖啡粉通过进料输送器102内部的链式输送带被一一推送到萃取罐组21号萃取罐的顶部并投入；
步骤二：低温萃取
将萃取罐内温度设定到30℃，纯水经过均质机201施加2-4Mpa控制水流速度在15L/min，均速从1号萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分萃取咖啡粉中的精华成分，然后从带有60目过滤器的出液口流出得到初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上逆向萃取罐中咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，按此流程依次流经至8号萃取罐萃取结束，或直至产品浓度符合要求时结束，且每罐萃取时间为15min；
步骤三：低温冷却、过滤
咖啡提取液从萃取罐组202中出来通过管道流经冷凝管301内管道进行热交换，通过快速传热，流通冷水带走高温，提取液便快速冷却到0-5℃，再流经外部的100目过滤器，进入收集桶一302内。
步骤四：离心
咖啡提取液从收集桶一302通过管道由碟片式离心机401进料管进入转鼓内，离心转速控制在6000r/min，提取液流经碟片间隙，在转鼓高速转动引发离心作用下，比液体重的固相沉降到碟片上形成沉渣，沉渣沿碟片表面滑动脱离后积聚在转鼓内直径最大的部位，根据设定时间由排渣口定时排出，且分离出来的轻液从出液口排出，进入收集桶二402内。
步骤五：杀菌
离心后的咖啡提取液通过管道进入UHT板式杀菌机501的板式换热器，流经换热器左边部分，与通过已杀菌的高温物料进行热交换，初步预热达到40-60℃，再流经换热器右边部分通过蒸汽加热达到杀菌温度，温度控制在100℃，再通过控制流速为1300L/h，使流经保温管时间达到杀菌时效，从而达到杀菌效果，再流经管壳式换热器进行换热降温，达到所需出料温度，即0-5℃，进入灭菌罐502中，提取液再流经灭菌罐502的出液口通过120目过滤器，从而得到所述的高浓度咖啡提取液。
实施例三
一种高浓度咖啡提取液的萃取方法，包括如下步骤：
步骤一：备料
通过储粉仓101内的自动称取器接收粉仓系统电脑指令自动称取所需的每管咖啡粉量100kg，咖啡粉通过进料输送器102内部的链式输送带被一一推送到萃取罐组21号萃取罐的顶部并投入；
步骤二：低温萃取
将萃取罐内温度设定到40℃，纯水经过均质机201施加2-4Mpa控制水流速度在25L/min，均速从1号萃取罐下侧进入，由下往上逆向且充分萃取咖啡粉中的精华成分，然后从带有60目过滤器的出液口流出得到初步过滤提取液，再经管道进入2号萃取罐由下往上逆向萃取罐中咖啡粉得到浓度增加的初步过滤提取液，按此流程依次流经至8号萃取罐萃取结束，或直至产品浓度符合要求时结束，且每罐萃取时间为25min；
步骤三：低温冷却、过滤
咖啡提取液从萃取罐组202中出来通过管道流经冷凝管301内管道进行热交换，通过快速传热，流通冷水带走高温，提取液便快速冷却到8-10℃，再流经外部的100目过滤器，进入收集桶一302内。
步骤四：离心
咖啡提取液从收集桶一302通过管道由碟片式离心机401进料管进入转鼓内，离心转速控制在10000r/min，提取液流经碟片间隙，在转鼓高速转动引发离心作用下，比液体重的固相沉降到碟片上形成沉渣，沉渣沿碟片表面滑动脱离后积聚在转鼓内直径最大的部位，根据设定时间由排渣口定时排出，且分离出来的轻液从出液口排出，进入收集桶二402内。
步骤五：杀菌
离心后的咖啡提取液通过管道进入UHT板式杀菌机501的板式换热器，流经换热器左边部分，与通过已杀菌的高温物料进行热交换，初步预热达到60℃，再流经换热器右边部分通过蒸汽加热达到杀菌温度，温度控制在120℃，再通过控制流速为1700L/h，使流经保温管时间达到杀菌时效，从而达到杀菌效果，再流经管壳式换热器进行换热降温，达到所需出料温度，即8-10℃，进入灭菌罐502中，提取液再流经灭菌罐502的出液口通过120目过滤器，从而得到所述的高浓度咖啡提取液。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
