本發(fā)明屬于食品加工領(lǐng)域，具體涉及一種咖啡的多級壓力萃取方法。

背景技術(shù)：

在意式咖啡的萃取過程中，大多使用熱水對研磨后的咖啡粉進(jìn)行萃取，但是在常壓下，僅通過熱水萃取出的咖啡溶液通常無法達(dá)到意式咖啡的濃度要求。此外咖啡粉中還包含咖啡脂(crema)，咖啡脂通常由植物油、蛋白質(zhì)以及糖類所構(gòu)成；咖啡脂會(huì)大大提高咖啡的口感和味道，但是咖啡脂通常無法在常壓下通過熱水進(jìn)行有效萃取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種咖啡的多級壓力萃取方法，該咖啡的多級壓力萃取方法通過多級加壓萃取可以萃取出咖啡中難以萃取出的成分。

本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種咖啡的多級壓力萃取方法，其特征在于包括以下步驟：通過一具有若干網(wǎng)孔的濾板將萃取杯分隔為一級萃取倉和二級萃取倉；將所述一級萃取倉內(nèi)部的咖啡粉擠壓成咖啡粉餅，使所述一級萃取倉和所述二級萃取倉形成封閉空間；向所述一級萃取倉高壓注入熱水，熱水將咖啡粉餅浸潤；當(dāng)所述一級萃取倉內(nèi)的壓力大于所述濾板上的一級萃取閾值時(shí)，熱水穿過咖啡粉餅形成萃取液，萃取液穿過所述濾板流入所述二級萃取倉；當(dāng)所述二級萃取倉內(nèi)的壓力大于所述二級萃取倉出液口的背壓閥的二級萃取閾值時(shí)，所述背壓閥在壓力作用下打開，萃取液從所述背壓閥排出。

所述一級萃取倉頂部的開口活動(dòng)插設(shè)有壓粉頭，所述壓粉頭的側(cè)壁面和所述一級萃取倉的內(nèi)壁之間構(gòu)成密封配合。

所述壓粉頭連接有豎向驅(qū)動(dòng)組件；所述豎向驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)所述壓粉頭擠壓所述咖啡粉成咖啡粉餅后鎖止；所述壓粉頭包括一個(gè)補(bǔ)償彈簧，所述壓粉頭通過所述補(bǔ)償彈簧連接所述豎向驅(qū)動(dòng)組件。

在一級萃取以及二級萃取過程中，使用所述壓粉頭向所述一級萃取倉高壓注入熱水；所述壓粉頭的底部具有開口向下的槽體，所述槽體底部的開口處安裝有多孔的分水板，所述分水板與所述槽體共同圍合構(gòu)成封閉腔體；所述封閉腔體通過管路與外部的熱水供給組件相連通。

在一級萃取以及二級萃取過程中，所述壓粉頭向所述一級萃取倉注入熱水的流量為1.0g/s-2.0g/s，熱水的水溫為95℃-98℃。

所述背壓閥包括筒形殼體，所述筒形殼體的一端為進(jìn)水口并與所述二級萃取倉連接，所述筒形殼體的另一端為出水口；所述進(jìn)水口設(shè)置有錐形閥芯以及復(fù)位彈簧，所述復(fù)位彈簧用于頂撐所述錐形閥芯與所述進(jìn)水口構(gòu)成密封配合。

所述網(wǎng)孔的直徑為0.3-0.5mm之間，所述濾板上分布的所述網(wǎng)孔的數(shù)目為300-100孔之間。

在二級萃取過程中所述一級萃取倉內(nèi)的壓力大于所述一級萃取過程中所述一級萃取倉內(nèi)的壓力。

所述萃取杯內(nèi)的壓力總和在12bar-15bar之間。

所述熱水是通過所述壓粉頭高壓注入所述一級萃取倉中的，所述壓粉頭經(jīng)一泄壓回氣閥與外部的高壓熱水供給組件相連接；所述泄壓回氣閥為一筒形殼體，其上各端口分別為進(jìn)水口、泄壓回氣口以及出水口，所述進(jìn)水口連接所述高壓熱水供給組件，所述出水口與所述壓粉頭內(nèi)部相連通，所述泄壓回氣口與一廢水槽相連通；在所述筒形殼體中具有一根據(jù)所述高壓熱水組件是否供水控制各端口啟閉的閥芯。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，（1）通過壓粉頭對咖啡粉進(jìn)行擠壓成型，使得咖啡粉形成致密的咖啡粉餅，這樣可以增加熱水流過咖啡粉餅時(shí)的阻力以便減緩熱水的流速同時(shí)增加熱水與咖啡粉的接觸時(shí)間，便于熱水對咖啡粉進(jìn)行充分萃??；（2）對咖啡粉進(jìn)行多級加壓深度萃取，可以萃取出常壓作用下難以萃取的有效成分，提升咖啡的味道和口感。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的咖啡的多級壓力萃取方法中壓粉頭處于升起狀態(tài)時(shí)的剖視圖；

圖2為本發(fā)明的咖啡的多級壓力萃取方法中壓粉頭擠壓并萃取咖啡粉時(shí)的剖視圖；

圖3為本發(fā)明的圖1中A處的局部放大圖；

圖4為本發(fā)明中的背壓閥的出水口的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中的泄壓回氣閥的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：

如圖1-5，圖中標(biāo)記1-23分別為：萃取杯1、壓粉頭2、濾板3、一級萃取倉4、二級萃取倉5、背壓閥6、豎向驅(qū)動(dòng)組件7、補(bǔ)償彈簧8、分水板9、封閉腔體10、筒形殼體11、出水口12、錐形閥芯13、復(fù)位彈簧14、彈簧支座15、泄壓回氣閥16、筒形殼體17、進(jìn)水口18、泄壓回氣口19、出水口20、閥芯21、恢復(fù)彈簧22、密封橡膠塞23。

實(shí)施例：如圖1和圖2所示，本實(shí)施例具體涉及一種咖啡的多級壓力萃取方法，該方法使用萃取杯1以及與之配合的壓粉頭2對研磨后的咖啡進(jìn)行萃?。惠腿”?中設(shè)置有開設(shè)有若干網(wǎng)孔的濾板3；濾板3將萃取杯1分隔為位于上方的一級萃取倉4和位于下方的二級萃取倉5，一級萃取倉4內(nèi)的液體可以穿過濾板3上的網(wǎng)孔進(jìn)入二級萃取倉5中。壓粉頭2活動(dòng)插設(shè)于一級萃取倉4頂部的開口，壓粉頭2的側(cè)壁面和一級萃取倉4的內(nèi)壁之間構(gòu)成密封配合使之成為能夠形成高壓的倉體，防止萃取過程中水汽從壓粉頭2和一級萃取倉4的結(jié)合處泄露。壓粉頭2還連接有豎向驅(qū)動(dòng)組件7以及高壓熱水供給組件，豎向驅(qū)動(dòng)組件。

本實(shí)施例中咖啡的多級壓力萃取方法具體包括以下步驟：

1）向一級萃取倉4內(nèi)裝填咖啡粉，并使用壓粉頭2將一級萃取倉4內(nèi)部的咖啡粉擠壓成咖啡粉餅；如圖1和圖2所示，在裝填咖啡粉的過程中，使用豎向驅(qū)動(dòng)組件7向上提升壓粉頭2，裝填咖啡粉的重量在8g-10g之間，咖啡粉裝填完成后使用豎向驅(qū)動(dòng)組件7向下驅(qū)動(dòng)壓粉頭2；壓粉頭2可以將一級萃取倉4內(nèi)的咖啡粉擠壓成致密的咖啡粉餅；為了使得壓粉頭2在擠壓過程中可以適應(yīng)不同體積的咖啡粉，所述壓粉頭2還包括一個(gè)補(bǔ)償彈簧8，壓粉頭2通過補(bǔ)償彈簧8連接豎向驅(qū)動(dòng)組件7。

在壓粉頭2向下擠壓的過程中，首先壓粉頭2底部的分水板9接觸咖啡粉末之后，補(bǔ)償彈簧8開始收縮；隨后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)把手13使得補(bǔ)償彈簧8繼續(xù)收縮，對咖啡粉末提供足夠的壓力使之形成咖啡粉餅；補(bǔ)償彈簧8的設(shè)置使得壓粉頭2可以為不同體積的的咖啡粉提供足夠的補(bǔ)償壓力。

通過擠壓成型，咖啡粉形成致密的咖啡粉餅，這樣可以增加熱水流過咖啡粉餅時(shí)的阻力以便減緩熱水的流速，同時(shí)增加熱水與咖啡粉的接觸時(shí)間，便于熱水對咖啡粉進(jìn)行充分萃取。

2）使壓粉頭2保持鎖止?fàn)顟B(tài)，從而使壓粉頭2與萃取杯1之間形成封閉空間，也就是說，一級萃取倉4和二級萃取倉5此時(shí)形成封閉空間，在這一封閉空間中可產(chǎn)生高壓；向一級萃取倉4內(nèi)部高壓注入熱水，使得熱水浸潤一級萃取倉4內(nèi)部經(jīng)過擠壓成型的咖啡粉餅；在浸潤過程中，壓粉頭2保持對咖啡粉餅的擠壓狀態(tài)，并向一級萃取倉4內(nèi)部高壓注入熱水，使得咖啡粉餅浸潤?？Х确墼诮櫤髸?huì)因膨脹變得更加致密，使得熱水流過咖啡粉餅受到的阻力進(jìn)一步增大，便于熱水對咖啡進(jìn)行萃取。

壓粉頭2除了用于壓縮一級萃取倉4內(nèi)部的咖啡粉之外，還用于向一級萃取倉4內(nèi)部的咖啡粉提供高壓熱水以便萃取咖啡；壓粉頭2的底部具有開口向下的槽體，槽體底部的開口處安裝有多孔的分水板9；在本實(shí)施例中，分水板9通過螺栓固定安裝至壓粉頭2；分水板9與槽體共同圍合構(gòu)成封閉腔體10；封閉腔體10通過管路與外部的熱水供給組件相連通?？Х确勰D壓完成后即可利用壓粉頭2向咖啡粉餅高壓加注熱水，以便萃取咖啡粉餅。外部提供的高壓熱水通過管路輸送至壓粉頭2底部的封閉腔體10內(nèi)部，熱水經(jīng)過多孔的分水板9導(dǎo)流之后均勻的流向咖啡粉餅。

需要說明的是，壓粉頭2經(jīng)泄壓回氣閥16同外部的高壓熱水供給組件相連通，泄壓回氣閥16包括筒形殼體17，筒形殼體17的第一端為進(jìn)水口18，筒形殼體17的第二端為泄壓回氣口19，筒形殼體17的側(cè)面開設(shè)有出水口20；其中，進(jìn)水口18通過管路連接高壓熱水供給組件，出水口20與壓粉頭2上的槽體相連通，泄壓回氣口19接廢水槽。進(jìn)水口18與泄壓回氣口19之間具有一同軸通道，同軸通道內(nèi)設(shè)置有一與其內(nèi)壁相配合的閥芯21。閥芯21上具有驅(qū)動(dòng)其指向進(jìn)水口18復(fù)位的恢復(fù)彈簧22，閥芯21朝向泄壓回氣口19的端面上具有密封橡膠塞23；閥芯21與同軸通道的內(nèi)壁之間具有供水體從進(jìn)水口18流向出水口19的間隙。在本步驟中，高壓熱水流經(jīng)泄壓回氣閥16時(shí)，閥芯21在來自進(jìn)水口18的水壓作用下向泄壓回氣口19的方向移動(dòng)；同時(shí)恢復(fù)彈簧22處于壓縮狀態(tài)，密封橡膠塞23將泄壓回氣口完全堵塞，熱水從進(jìn)水口18經(jīng)由閥芯21與同軸通道的內(nèi)壁之間的空隙流向出水口20從而進(jìn)入壓粉頭2。

3）對咖啡粉餅進(jìn)行一級萃?。粔悍垲^2持續(xù)向一級萃取倉4內(nèi)部注入熱水，封閉的一級萃取倉4中的壓力不斷增大，當(dāng)一級萃取倉4內(nèi)的壓力大于濾板3的一級萃取閾值時(shí)，熱水穿過咖啡粉餅形成萃取液，萃取液穿過所述濾板流入二級萃取倉5。

濾板3的一級萃取閾值由濾板3的網(wǎng)孔的數(shù)目和直徑?jīng)Q定。本實(shí)施例中，濾板3上的網(wǎng)孔的直徑為0.3-0.5mm之間；濾板3上分布的所述網(wǎng)孔的數(shù)目為300-100孔之間。小直徑的網(wǎng)孔不僅起到過濾咖啡粉的作用，還會(huì)增加將萃取液流過濾板3時(shí)受到的阻力以及一級萃取倉4內(nèi)部的壓力，一級萃取倉4內(nèi)部壓力的增加使得熱水可以更加充分的對咖啡粉餅進(jìn)行萃取。

在一級萃取過程中，二級萃取倉5內(nèi)的萃取液不斷積累，導(dǎo)致二級萃取倉5內(nèi)部的壓力不斷上升；位于二級萃取倉5底部的出液口連接有背壓閥6；當(dāng)二級萃取倉5內(nèi)部的壓力大于二級萃取閾值時(shí)，背壓閥6才會(huì)打開；在一級萃取過程中二級萃取倉5內(nèi)部的壓力不斷上升，當(dāng)二級萃取倉5內(nèi)部的壓力大于二級萃取閾值時(shí)，背壓閥6開啟，萃取過程進(jìn)入二級萃取階段。

4）對咖啡粉餅進(jìn)行二級萃??；如圖1至圖4所示，在二級萃取過程中，二級萃取倉5內(nèi)部的壓力大于二級萃取閾值，背壓閥6在壓力的作用下開啟；二級萃取倉5內(nèi)匯集的萃取液通過背壓閥6從二級萃取倉5內(nèi)部排出。此時(shí)壓粉頭2持續(xù)向一級萃取倉4內(nèi)部注入熱水；由于水流需要維持二級萃取倉5內(nèi)部的壓力大于二級萃取閾值，二級萃取過程中一級萃取倉4內(nèi)的壓力大于一級萃取過程中一級萃取倉4內(nèi)的壓力。更大的壓力使得流過咖啡粉餅的熱水可以對咖啡粉實(shí)現(xiàn)深度萃??；在深度萃取過程中，咖啡粉餅中的油脂（crema）以及其他在低壓條件下溶解度較低的有效物質(zhì)可以在巨大的水壓作用下溶解在熱水中進(jìn)入二級萃取倉5。

如圖1至圖4所示，背壓閥6用于在二級萃取倉5內(nèi)的壓力大于預(yù)定值時(shí)打開；背壓閥6包括筒形殼體11，筒形殼體11的一端為進(jìn)水口，進(jìn)水口與二級萃取倉連接5，筒形殼體11的另一端為出水口12；進(jìn)水口設(shè)置有錐形閥芯13以及復(fù)位彈簧14，復(fù)位彈簧14用于頂撐錐形閥芯13與進(jìn)水口構(gòu)成密封配合。錐形閥芯13的尖端朝向進(jìn)水口，復(fù)位彈簧14的一端頂撐錐形閥芯13，復(fù)位彈簧14的另一端支承在設(shè)置于出水口12的彈簧支座15；彈簧支座15為連接在出水口12的鏤空板；如圖4所示，在本實(shí)施例中，彈簧支座15為十字形鏤空板；筒形殼體11中的液體從彈簧支座15的鏤空處排出筒形殼體11的外側(cè)。

如圖1和圖3所示，二級萃取倉5內(nèi)的壓力小于預(yù)設(shè)值時(shí)，錐形閥芯13在復(fù)位彈簧14的頂撐下插入背壓閥6的進(jìn)水口并將進(jìn)水口阻塞，此時(shí)背壓閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，二級萃取倉5內(nèi)的液體無法從背壓閥6流出；當(dāng)二級萃取倉5內(nèi)部大于預(yù)設(shè)值時(shí)，在二級萃取倉5內(nèi)的液體或氣體的推動(dòng)下，錐形閥芯13向出水口12方向運(yùn)動(dòng)，復(fù)位彈簧逐漸壓縮，背壓閥6進(jìn)入打開狀態(tài)；處于打開狀態(tài)時(shí)二級萃取倉5內(nèi)的液體或氣體經(jīng)由背壓閥6的筒形殼體11從背壓閥6的出水口流出；開啟背壓閥6的壓力由復(fù)位彈簧14決定，通過換裝具有不同彈性模量的復(fù)位彈簧14，可以調(diào)整開啟背壓閥6的壓力。

在上述一級萃取和二級萃取過程中，萃取杯1內(nèi)的壓力總和在12bar-15bar之間，高壓熱水的溫度在95℃-98°之間，萃取時(shí)間為15s-25s，整個(gè)萃取過程中熱水供給組件供應(yīng)水量為30ml-45ml,從背壓閥中流出的咖啡溶液的體積可達(dá)25ml-35ml；在本實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)供水組件的供水流量從而調(diào)節(jié)咖啡粉餅承受的水壓，在本實(shí)施例中，供水組件的供水流量穩(wěn)定在1.0g/s-2.0g/s。

（5）待完成萃取后，高壓熱水供給組件中的水泵停止泵水，由于水泵具有單向結(jié)構(gòu)性，因此一級萃取倉4和二級萃取倉5中的壓力不會(huì)通過高壓熱水組件得到釋放；當(dāng)高壓熱水供給組件停止泵水后，水壓作用消失，恢復(fù)彈簧22將閥芯21向進(jìn)水的方向推動(dòng)，此時(shí)泄壓回氣閥16工作在復(fù)位狀態(tài)；處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，一級萃取倉4和二級萃取倉5中所具有的超過10bar壓力的殘余水汽通過分水板9、出水口20、閥芯21與同軸通道的內(nèi)壁之間的空隙以及泄壓回氣口19排到廢水槽內(nèi)，從而達(dá)到泄壓的目的，其中，分水板9能夠阻擋咖啡粉向出水口20方向的流動(dòng)。

本實(shí)施例的有益技術(shù)效果為：（1）通過壓粉頭2對咖啡粉進(jìn)行擠壓成型，使得咖啡粉形成致密的咖啡粉餅，這樣可以增加熱水流過咖啡粉餅時(shí)的阻力以便減緩熱水的流速同時(shí)增加熱水與咖啡粉的接觸時(shí)間，便于熱水對咖啡粉進(jìn)行充分萃??；（2）對咖啡粉進(jìn)行多級加壓深度萃取，可以萃取出常壓作用下難以萃取的有效成分，提升咖啡的味道和口感。