小粒咖啡微波烘焙工艺研究及理化指标分析

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:mongming8125
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微波加热技术因其加热快速、节能环保的优势,其应用在近年来一直备受国内外研究学者的关注,但尚未涉及咖啡烘焙应用。本研究立足于云南的咖啡产业现状,提出以微波加热技术来实现咖啡烘焙,以云南小粒咖啡为试验对象,通过试验优化微波烘焙的工艺参数,并在优化工艺的基础上对微波烘焙咖啡豆的各项理化指标进行了系统化研究分析。通过预试验以及对烘焙装置进一步的改良完善,首先探索微波烘焙工艺的可行性;以咖啡豆的堆积密度、烘焙色度值为评价指标,微波功率密度、烘焙时间、滚筒转速和风速等为影响因素,进行单因素试验并分析了微波烘焙的咖啡豆相关指标在影响因素作用下的变化趋势及其原因;通过4因素4水平的正交试验对工艺进行进一步的优化。结果表明:影响微波烘焙的因素主次为微波功率密度(29)烘焙时间(29)风速(29)滚轴转速,咖啡微波烘焙的最佳工艺参数为微波功率密度8W/g、烘焙时间12min、滚轴转速75r/min、风速1.5m/s,对最佳工艺参数的验证结果为咖啡豆堆积密度0.286g/mL,烘焙色度值32.1,烘焙程度为深焙。试验结果的色度、膨化度、均匀性等优于其他参数的烘焙结果,且避免了局部焦黑的质损现象,验证了该工艺参数的合理性,且比传统电热烘焙省去了预热时间,同时提高了烘焙量,降低了烘焙能耗和时间,提高了烘焙效率。在优化工艺的基础上,对微波烘焙咖啡豆的各项理化指标进行了系统化研究分析。首先,对不同烘焙程度下的微波烘焙咖啡豆进行压缩试验,获得了其压力—变形曲线,并以破裂力F为因变量,烘焙色度值C、堆积密度?((7)为自变量,利用SPSS软件建立咖啡豆的破裂力预测模型来对其破裂力变化规律进行分析,结果表明该模型拟合系数R2=0.988,方程各项系数均达到极显著((27)0.01)水平,以此模型可合理地对其破裂力值进行分析预测,在运输、贮藏及研磨加工中多方面保障咖啡豆产品的品质需求。其次,通过DPPH自由基清除活性、铁离子还原能力等体外抗氧化体系对生豆、浅焙、中焙和深焙等不同烘焙程度下的微波烘焙咖啡豆的抗氧化性能进行测定,并换算得到其抗氧化能力相应的VC当量,结果表明DPPH自由基清除率在浅焙至深焙保持在8789%之间,铁离子还原能力维持在0.050.10 mg/mL的VC当量水平,具有良好的DPPH自由基清除活性和铁离子还原能力,即微波烘焙能较好地保留咖啡豆的抗氧化性能。再者,通过高效液相色谱(HPLC)法对生豆、浅焙、中焙和深焙等烘焙程度下的咖啡豆中绿原酸、咖啡因、葫芦巴碱和咖啡酸等活性成分含量进行测定,通过含量值、减损率、贡献率、变异系数、与电热烘焙对比等多方位数据分析活性成分在微波烘焙中的变化规律。结果表明:在微波烘焙过程中,除咖啡酸含量由4.71 mg/100g减损至接近0以外,具有抗氧化性的绿原酸、咖啡因、葫芦巴碱等活性成分经烘焙后含量均被较好地保留在76.711119.81 mg/100g、1102.111042.49 mg/100g、586.14965.99 mg/100g,含量随烘焙程度加深而降低。在深度烘焙时微波烘焙豆保留的活性成分总相对含量比电热烘焙豆高2.67%,其中咖啡苦味特征风味物质绿原酸、葫芦巴碱,在微波烘焙豆中的相对含量分别比电热烘焙豆高1.15%和3.89%,而咖啡酸含量却减损到极低,是以造成了微波咖啡较电热烘焙咖啡苦味更重且无明显的酸性风味;除四种主要活性成分之外,HPLC图谱在微波烘焙过程中出现了其他的峰形响应值,说明在微波烘焙过程中还有其他新化合物产生,可为后续研究提供参考。
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