咖啡伴侣生产配方及工艺研究(选段)

咖啡伴侣生产配方及工艺研究（选段）

2.1基本原理和成分

咖啡伴侣是以植物油脂为主要原料，同时加适量的糖浆、乳蛋白、乳化剂、稳定剂等混合而成，经过乳化均质、喷雾干燥而成的一种柔和细腻、奶香浓郁的粉末制品。作为区别于一般油脂粉末的一种特殊产品，它主要有以三个特点：

1、和咖啡冲调后增白效果好。

2、和咖啡冲调后稳定性好，不能出现析油或蛋白凝聚。

3、口感润滑、细腻，奶香浓郁。

以上三点既是咖啡伴侣的显著特点，也是生产咖啡伴侣的技术难点所在。

2.1.1植物油脂

植物油脂是咖啡伴侣的重要组成部分，目前国内外市场上主要的咖啡伴侣规格为脂肪含量33％，它可改善咖啡伴侣的组成结构，给予细腻、光滑的外观，产生浓郁、厚实的口感，给予咖啡伴侣以优美的香气和滋味。同时，由于脂肪球对光线的散射，起到了增白的作用。一般植物油在常温下大多呈液体状态，由于缺乏硬脂应有的硬度、稠度、凝固性、粘度等必须的特点，不宜作为咖啡伴侣的专用油脂。同时，植物油中大多数含有较高比例的油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸，化学性质较不稳定，氧化作用导致酸败和蛤败变质现象，因此植物油必须进行有目的的改造提炼，通过氢化使液态油变为固态油，通过化学组成的改变来达到物理特性的改变。

油脂经过精炼并氢化后，不饱和脂肪酸达到了适当的饱和程度，从而得到了固态的植物脂，提高了稳定性，改变了油脂原来的性状，成为白色或淡黄色，无嗅无味，其可塑性、乳化性和稠度都较为理想。而且，植物油脂比天然动物脂肪中的胆固醇含量低的多，因此其利用价值更高。

咖啡伴侣使用的植物氢化油熔点一般为33－38℃，最好为36－37℃。要求在室温下为固体，以提高产品的稳定性，而在体温条件下能快速的熔化，改善口感并更好的释放产品风味。并且油脂的熔程较窄为好，在室温条件下硬度较大，而在体温或稍高于体温时能迅速熔化。另外要求油脂的气味和滋味纯正，不能油邪杂味。符合此要求的油脂品种主要有：氢化椰子油、氢化棕榈仁油、氢化红花油、氢化大豆油等，在配方中可以用一种，也可以搭配使用，根据口味不同进行调整。

2.1.2蛋白质

咖啡伴侣中蛋白质的含量并不高，占2－3％，一般为2.5％，蛋白质通常使用酪蛋白酸钠，其营养价值高、稳定性强、增白效果好。酪蛋白酸钠是一种安全无害的食品添加剂，具有较强的增稠、乳化作用。在食品加工中能增进脂肪和水的保留，有助于各成分的均匀分布，进一步改进制品的质地和口感。

酪蛋白酸钠蛋白含量很高，达到90％以上，营养价值很高，咖啡伴侣中加入酪蛋白酸钠，能显著提高和咖啡冲调后的增白效果，由于酪蛋白酸钠有很强的乳化作用，可以大大提高乳状液的乳化效果，在脂肪球表面和乳化剂一起形成保护膜，通过乳液的稳定性，同时由于乳化效果的提高，脂肪球更加细小，不但增加了增白效果，还大大改善了制品的醇厚口感，后香味明显增强。另外，酪蛋白酸钠的热稳定性非常好，这对喷雾干燥生产咖啡伴侣也非常有利。酪蛋白酸钠的质量对咖啡伴侣的影响较大，国产酪蛋白酸钠质量不如进口产品，其溶解性和口感稍差。

此外，也有用植物蛋白来生产咖啡伴侣的，但均达不到酪蛋白酸钠的效果。

2.1.3咖啡伴侣的糖类组成

咖啡伴侣除了植物油脂和酪蛋白酸钠外，还有一个重要成分就是淀粉糖浆，和酪蛋白酸钠一起作为油脂微胶囊的壁材。淀粉糖浆通常用麦芽糊精和麦芽糖浆，有时还可根据需要加入少

量蔗糖。麦芽糊精的DE值以20％左右为最好，低了溶解性差，高了虽然溶解性较好，但甜度、吸湿性增强，作为壁材由于其玻璃化熔点降低导致成膜性变差，使油脂的包埋效果降低，因此也不适合作为咖啡伴侣的原料。而DE值20％左右的麦芽糊精溶解性较好，成膜性良好，甜度较低适合作为咖啡伴侣的原料，为了提高溶解性，增加产品外观密度，协调口感，还可加入麦芽糖浆或蔗糖。另外，糖浆要经过脱色和离子交换进行精制，不能有淀粉或糊精味，这样才能生产出口味纯正的优质产品。

2.1.4乳化剂

生产咖啡伴侣必须使用乳化剂，一般使用单甘酯、单双甘脂、司盘60、硬酯酰乳酸钠等，使用单一的乳化剂一般达不到效果，多采用多个乳化剂复配使用，最好使用亲水性和亲油性的乳化剂复配，以发挥更好的协同增效作用，使产品更加稳定，具体品种及配比需要通过实验确定。

2.1.5稳定剂

为了保持酪蛋白酸钠的稳定性，需要加入具有缓冲作用的磷酸盐类，如三聚磷酸纳、磷酸氢二钠等，调节体系PH值远离酪蛋白的等电点，同时络合钙镁离子，避免酪蛋白凝聚。由于咖啡是酸性的，并且酸的含量较高，因此咖啡伴侣中缓冲盐类用量较大，以保证和咖啡冲调后，仍能维持较高的PH值，避免在酪蛋白的等电点附近，造成酪蛋白凝聚，使乳化体系破坏，蛋白析出，油脂分离。

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2.1.7流动剂

为保证咖啡伴侣流动性良好，便于保装和使用，除了要保证较好的颗粒度外，通常还加入抗结块剂，一般使用食品级的二氧化硅、铝硅酸钠。

2.2生产工艺

咖啡伴侣的原材料选择和配方使生产较高质量产品的关键，特别是油脂品种的选择，如果植物油脂的熔点过高或过低，那么配方再科学，工艺再合理，也不能生产出质量合格的咖啡伴侣。乳化剂的选择和配比以及稳定剂的选择和配比也很重要。当然有了科学的产品配方，还要有合理的生产加工工艺才能生产出高质量的产品。主要工序有配料、乳化、均质和喷雾干燥。

2.2.1配料

咖啡伴侣的配料主要分为水相的制备和油相的制备，水和水溶性的物质制成水相，油和油溶性的物质制成油相。水相物质包括水、麦芽糊精、麦芽糖浆、酪蛋白酸钠、磷酸盐类等，油相包括植物油、乳化剂、油溶性香精，其中高HLB值乳化剂既可以溶于水中，也可以溶于油中，一般也一并溶解于油中。

水相制备：把一定量的净化水加热至75—80℃，水需要用软化水，依次加入三聚磷酸钠等缓冲盐类，搅拌数分钟后加入酪蛋白酸钠，高速搅拌使之充分溶解，时间不少于15分钟，以使酪蛋白酸钠充分溶解、水化。酪蛋白酸钠的充分溶解和水化是水相制备的关键，只有充分的溶解和水化，才能充分发挥酪蛋白酸钠的乳化、增稠、增白等功能性作用。然后和计量好并加热至70℃左右的淀粉糖浆混合，搅拌均匀，制成水相备用。

油相制备：把计量好的植物油脂加入带夹套加热的化油罐，化油罐内严禁有水，加热至75—80℃并完全熔化，然后加入单甘酯等乳化剂，搅拌使其充分溶解，制成油相备用。

2.2.2乳化

乳化是咖啡伴侣生产的关键工序，由于水和油不相溶，必须强加外力使之分散。乳化一般采用高速乳化，转速一般为2800－3600转/分，可以分为间歇乳化和连续乳化。通过高速运转的剪切头把油相迅速剪切、打碎成细小脂肪球，形成均匀稳定的乳状液，脂肪球越细小，乳状液越稳定，乳化效果也越好。为了提高乳化效果，采用先低速乳化一段时间，再高速乳化

至达到要求。一般采用1800转/分乳化5－8分钟，3600转/分乳化14－16分钟。此外，乳化时的料液温度特别重要，温度低了，物质不能充分溶解，达不到最佳乳化效果，温度太高，温度过高，使物料分子和水分子能量增大，分子运动加快，不易稳定结合在一起，因此乳化效果反而下降，并且由于温度高，料液易返黄，影响成品色泽。乳化温度一般保持在70—75℃，时间一般20－25分钟。

2.2.3均质

均质是对乳化后料液的后处理工序。乳化后的料液其脂肪球仍较大，并且粒径大小相差较大，因此其稳定性、增白效果以及口感均达不到要求。通过高压均质机的挤压、剪切和空穴爆破作用，使脂肪球更加细小，并且粒径更均匀，显著提高了产品的稳定性、增白效果，使口感更加细腻，后味更浓郁。均质一般均采用二级均质，均质压力一般为30－40MPa，一级均质20－26MPa ，二级均质10－12MPa。开始均质时由于未达到正常工作压力要进行打回流。压力太低达不到均质效果，太高则增加效果不明显，并且动力消耗大，温度上升幅度也大，影响产品的质量。由于乳化、均质温度均较高，达到了杀菌效果，因此不必要再进行杀菌处理。

2.2.4喷雾干燥

均质后料液打入储罐，进行喷雾干燥。喷雾干燥前，首先要进行烘塔，待排风温度达到110－120℃时开高压泵开始进料，起始压力一般较低，数分钟后根据喷雾情况及排风温度逐渐调整压力至工作压力，进风温度一般150—160℃，排风温度维持在80---85℃。根据下料情况随时调整。喷雾干燥操作对产品质量影响很大，将直接影响产品的颗粒度、流动性、溶解性以及油脂的包埋率等。

2.2.5冷却、筛分、计量、包装

下料进入振动硫化床进行冷却，此时可根据需要加入抗结剂1—1.5千克/吨，然后经振动筛筛分、接粉、计量、包装，每袋25Kg，经检验合格后入库。包装车间要特别注意环境卫生，控制好产品的微生物指标。

2.3目前国内咖啡伴侣存在的质量问题

油脂微胶囊技术作为新兴技术近年来发展很快，植脂奶精在我国生产已有近十年的时间了，生产厂家较多，生产技术水平和产品质量也得到了很大的提高。但咖啡伴侣作为一种特殊的并且质量要求更高的植脂奶精，目前国内除雀巢在广东汕头的工厂生产的咖啡伴侣质量较好外，其它少数几个厂家虽然也能生产，但质量较差，普遍存在下述问题：

1.增白效果差

目前国内生产的咖啡伴侣普遍存在的问题之一就是增白效果差，咖啡伴侣又叫咖啡增白剂，显然和咖啡冲调后的增白效果是其重要指标，出现这种问题的最重要的原因就是乳化效果达不到要求，这不但和乳化设备、乳化工艺及均质有较大关系，更重要的是乳化剂的选择和合理搭配。

2.和咖啡冲调后稳定性差

国内生产的咖啡伴侣和咖啡冲调后出现或多或少的漂浮物，即通常所说的浮白现象，较轻的出现一层细小的白膜，而较严重的则出现较大的颗粒状悬浮物或漂浮物，即使有的冲调后不马上出现这种情况，但过半小时后也出现明显的一层漂浮物。出现这种情况的原因是多方面的，首先是油脂的选择，如果选用的油脂熔点较高，则生产的咖啡伴侣在和咖啡冲调后容易出现漂浮物，特别是冷却后更加明显，其次是乳化剂的选择和配比以及磷酸盐的选择和用量，乳化不好稳定性肯定差，因为咖啡是酸性的，选用一种耐酸性的乳化剂很重要，另外，由于体系中有酪蛋白酸钠，其等电点是PH值4.6，而咖啡伴侣和咖啡冲调后PH值大大降低，容易接近酪蛋白的等电点，造成蛋白凝聚，使乳化体系破坏，产生较多的漂浮物，因此选用缓冲能力较大的磷酸盐以及较适宜的用量是很重要的，使冲调后的PH值远离酪蛋白的等电

点,这样稳定性就显著提高。当然，合理的工艺也是很重要的。

3.口感淡薄，后香味不足

这不单是目前我国咖啡伴侣存在的现象，也是我国植脂奶精普遍存在的问题，作为食品，口感是很重要的。这种情况的产生和植物油脂的选择、产品配方以及加工工艺都有直接的关系。首先是油脂的选择，选择熔点稍低于人体体温是很重要的，因为油脂在液态条件下才能释放其本身风味及添加的其它风味物质的风味，因此采用熔点较高的油脂生产咖啡伴侣是很难达到口感醇厚、后香浓郁的目的的；其次是乳化剂的选择和产品配方，只有采用高效的乳化剂才能达到高效的乳化效果，使脂肪球非常细小，细小的脂肪球比表面积较大，和口腔味蕾的接触面大，因此产生的味感较强以达到良好效果；第三是合理的加工工艺，再科学的配方若没有合理的工艺及高效的设备也是很难达到要求的，只有以上三方面都达到最佳的结合才能达到口感醇厚、后香浓郁的良好效果。

4.滋气味不纯正

我国咖啡伴侣容易出现口感不纯正的问题，这主要是原料的问题。首先是原料的选择和质量，椰子油和氢化棕榈仁油的味是很淡的，而有的油脂本身的味较大，如棕榈油，若精炼不够的话，也会有较大的气味，以致影响产品的口感和滋气味，酪蛋白酸钠的质量也很重要，如国外的酪蛋白酸钠基本无味，而国内的产品则有异味，这也影响咖啡伴侣的滋气味，淀粉糖浆若精制不够，如没经过离交处理，则产品会有较明显的糊精味，这是用户很不愿意接收的。以上问题是我国咖啡伴侣或多或少存在的普遍现象，其实前三个问题是有联系的，主要是配方和加工工艺的问题，其最重要的内在本质就是乳化效果达不到要求，而造成以上三个现象的产生，当然还有其它的原因。而第四个情况则纯粹是原材料选择和原材料的质量问题。总之，优质的原料、科学的配方、合理的工艺和先进的设备是生产高质量咖啡伴侣的条件，四者都要达到最佳才能生产出高质量的咖啡伴侣，显然掌握这么多最佳参数是很困难的。

4.3产品配方及原副材料选择

4.3.1壁材的选择

油脂微胶囊化所需的壁材必须具有在较高的浓度时有良好的流动性，保证在微胶囊化过程中有良好的可操作性能，乳化芯材并能稳定产生的乳化体系，在加工以及贮存过程中能够将芯材完整的包埋在其结构中，同时要具备易干燥，易脱落及良好的溶解性、可食性与经济性等特点。作为微胶囊壁材的物质很多，如一些纤维素类、植物胶类、蛋白质以及糖类等都可以作为油脂微胶囊的壁材，但从溶解性、可食性和经济性考虑，一般选用淀粉糖浆，包括各种DE值的麦芽糊精和高麦芽糖浆。

DE值低表明所含大分子的糖较多，其溶解性差，疏水性较强，DE值高则含小分子糖比较多，溶解性好，亲水性强，但此时产品易吸湿结块。通常选择DE值20左右的麦芽糊精可避免吸潮结块并且使制备的微胶囊产品的乳状液具有较低的粘度，便于操作和保证微胶囊化效果。由于碳水化合物本身成膜性较差，且没有乳化性，因此必须和蛋白质配合使用，一般使用酪蛋白酸钠，因其具有良好的增白、增稠和乳化作用，还能增强口感。当溶液中存在麦芽糊精和酪蛋白时，

蛋白质吸附在油滴表面，而糊精分子分散在分散相中，喷雾干燥时，由于水分子的蒸发，麦芽糊精覆盖在蛋白质的表面，从而增加了微胶囊膜的厚度、强度和密度。由于低DE值的麦芽糊精含有较大分子量的分子，这些分子对蛋白质分子在油滴表面的扩散阻力较大，所以微胶囊化效率较低；而随着DE值的不断升高，小分子糖不断增多，对蛋白质分子的扩散阻力不断减少，使蛋白质较容易定向在油滴表面形成界面膜，从而提高微胶囊化效率；但DE值太大，糖分子过小时，虽然蛋白质界面膜被填充的很好，但由于小分子糖的玻璃态转化温度较低，因此形成的微胶囊膜的强度较低，在干燥时会产生很多裂缝，影响产品的微胶囊化效率。

咖啡伴侣要求有很好的溶解性、流动性及较高的密度，这从客观上要求提高麦芽糊精的DE 值，一般来说，随着DE的升高，溶解性和密度增大，但随着DE值的提高，甜度和吸湿性会增加。近年来，随着人们健康观念的提高，不喜欢甜度较高的食品，为此添加麦芽糖浆是一种很好的选择，因麦芽糖甜味温和，吸湿性也不如葡萄糖高，而玻璃化温度明显高于葡萄糖，这不但对溶解性、流动性、密度有所提高，还能提高微胶囊化效率。另外也有添加蔗糖的，用于增加溶解度和密度，但因蔗糖甜度大，用量有限。

此外，除酪蛋白酸钠外，乳清蛋白成膜性良好，并且对PH值不敏感，但其基本没有增白作用，乳化作用及热稳定性均不如酪蛋白酸钠。

为得出最佳的壁材组合，本实验对DE值20％、DE值29％、以及用DE值20％的麦芽糊精和高麦芽糖浆配制成DE29％的糖浆。通过对产品口感、溶解性、流动性、密度以及吸湿性进行对比分析，得出最佳壁材配比。

4.3.2植物油脂的选择

油脂是咖啡伴侣配方中最重要的一种成分，它提供咖啡伴侣的能量、质地和粘度，在和咖啡冲调后的增白作用主要来自于乳化后的脂肪球对光线散射的结果。另外，咖啡伴侣爽滑的口感和醇厚的香味也主要来自于油脂。

选择油脂的首要指标是熔点，其次是外观和滋气味。如果脂肪作为产品的重要组成部分在食用温度下保持固体状态，是不能发挥其呈味作用的，在品尝时会有一种“油脂过多，似蜡的味道”的缺点，在温度较低的情况下饮用这种缺陷更明显。另外，使用这种油脂生产的咖啡伴侣和咖啡冲调后不稳定，特别时放置后（温度降低）更加明显，明显漂浮一层白色的脂肪凝聚物。当然，熔点低的油脂虽然有利于风味的释放，但贮存在稍高的温度条件下油脂会以液态形式出现，会出现结块现象，流动性也大大降低。熔化温度在36－37℃油脂无疑是最理想的，这类脂肪在贮存温度条件下是结晶态的甘油三酸酯，而在人体温度下迅速变为液态，呈现优美的风味。但符合这个要求的植物油脂品种比较少，氢化椰子油、氢化棕榈仁油基本可以达到要求，并且颜色、气味较淡，有时为降低成本，也有使用精炼棕榈油的，但它的颜色、气味稍重，影响产品色泽和滋气味。

本实验对氢化椰子油、氢化棕榈仁油、精炼棕榈油和起酥油进行对比，找出它们之间的差异，得出最佳的生产咖啡伴侣的油脂品种。

4.2.3乳化剂的选择

虽然酪蛋白酸钠有较强的乳化能力，但为了获得高稳定性的乳状液还必须加入乳化剂。油脂微胶囊可供选择的食品乳化剂很多，主要有分子蒸馏单甘酯、单双酸甘油酯、蔗糖酯系列、司盘系列、吐温系列、硬脂酰乳酸钠、双乙酰酒石酸单双甘酯等。使用单一的乳化剂难以达到乳化效果，一般使用两种或两种以上的乳化剂复配，通常采用亲油性乳化剂和亲水性乳化剂复配，这样可以达到协同增效作用，乳化效果更佳，乳状液也更加稳定。生产一般的油脂微胶囊产品只要乳化效果好就可以了，而生产咖啡伴侣就不同了，咖啡伴侣和咖啡冲调后不稳定最主要的原因在于咖啡的酸性，而咖啡伴侣中含有酪蛋白酸钠，很容易达到酪蛋白的等电点造成酪蛋白凝聚，乳化体系破坏而出现大量漂浮物。因此保护酪蛋白，提高酪蛋白的稳定性是研制咖啡伴侣的关键，也是咖啡伴侣的难点所在，当然还要保证优良的乳化效果、增白作用及醇厚的口感。保护酪蛋白的办法一个是合理选择缓冲盐并适当增加添加量，使冲调后远离酪蛋白的等电点，但仅此一项仍不能解决问题，因为在冲调时，也即在咖啡溶解过程中酸度分别不匀，局部酸度过大，仍可造成蛋白凝聚，出现漂浮，因此仅靠调节PH值还是不够的。另一个办法就是从保护酪蛋白本身出发，选择一种和蛋白结合能力强的乳化剂，这样就可以提高体系对酸性的抵抗能力。符合要求的乳化剂主要有硬脂酰乳酸钠、双乙酰酒石酸单双甘酯，这两种都是亲水性的乳化剂，主要用于面包行业，提高面包弹性，促进膨胀，引入油脂粉末行业也就是近几年的事情，另外，硬脂酰乳酸钠还有增白和增强口感的作用，

而双乙酰酒石酸单双甘酯有较大的酸味，因此亲水性乳化剂选用硬脂酰乳酸钠。

根据我们生产油脂粉末的经验，亲油性的乳化剂选用分子蒸馏单甘酯、单双酸甘油酯、司盘60。通过对上述几种乳化剂进行复配对比，找出最佳的咖啡伴侣乳化剂配方。

4.2.4稳定性盐类的选择