冷萃罐、咖啡冷萃系统及咖啡冷萃方法

技术领域

本申请涉及咖啡萃取技术领域，特别是涉及一种冷萃罐、咖啡冷萃系统及咖啡冷萃方法。

背景技术

冷萃咖啡因口感好深受人们喜爱，目前行业内工业化咖啡冷萃取主要方法有浸泡式、滴漏式(含冰滴式)两种。浸泡式冷萃取是指在萃取容器中倒入研磨好的咖啡粉并与冷水充分混合，静置或间歇搅动一段时间后再对咖啡渣与浸出液作分离以提取萃取液；滴漏式冷萃取是指将研磨好的咖啡粉倒入底部带有滤网的萃取容器，在咖啡粉表面一边注入水，一边在底部经由滤网滤出浸出液的萃取；冰滴式冷萃取是指冰融化后的水，一滴一滴落在咖啡粉平面，以低温的方式慢萃取。

但浸泡式萃取在相同萃取条件下(如萃取水温、咖啡粉粒径等)，若要得到相同萃取液固形物及抽出率，萃取所耗费时间长，效率低下，萃取设备利用率低；滴漏式(冰滴式)萃取：因为水滴大小不易控制，水滴集中无法接触更多咖啡粉，会造成萃取不完全，收率低，限制了工业化生产。

针对这一问题，公开号为CN208821643U的专利文献公开了一种全自动咖啡冰滴萃取设备，包括RO水制冷装置、泵浦装置、冰滴萃取装置和收集装置，RO水制冷装置具有缓冲桶和制冷机，制冷机具有一定位套设于缓冲桶外壁上的制冷夹套，以对置于缓冲桶中的RO高温水进行制冷；泵浦装置具有隔膜泵，隔膜泵的进水口与缓冲桶上的RO冰水出口连接且连通；冰滴萃取装置具有萃取罐，萃取罐的内腔中布设有一供咖啡粉或咖啡预溶液放置的萃取腔室，在萃取腔室的内部上方可拆卸地定位设置有喷淋器，喷淋器还与隔膜泵的出水口连接且连通；收集装置具有收集罐，收集罐的进液口与萃取罐上的萃取液出口连接且连通。

上述申请能够实现咖啡萃取工艺的自动、连续化生产，但萃取效率较低。

发明内容

本申请提供一种冷萃罐，解决了现有技术中咖啡萃取效率较低的问题。

冷萃罐，包括罐体，所述罐体的顶部设置有进料口，底部设置有出料口，所述罐体内设置有：

水平设置的用于承载待萃取粉体的滤网；

喷球，设置于滤网上方，用于向罐体内喷水以浸润待萃取粉体；

雾化喷嘴，设置于滤网上方，用于向浸润的待萃取粉体的表面喷洒雾化的萃取剂。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述喷球还可以用于清洗罐体。

可选的，包括搅拌器，所述搅拌器用于搅拌待萃取粉体，使待萃取粉体与水充分混合、浸润，并使得待萃取粉体表面平整。

可选的，所述雾化喷嘴环绕所述搅拌器均匀分布。

可选的，所述喷球高于所述雾化喷嘴。

本申请还提供一种咖啡冷萃系统，包括：

储液罐，用于存储萃取剂；

热交换器，对所述萃取剂进行冷却；

增压泵，将经冷却的萃取剂加压泵入冷萃罐；

上述冷萃罐，其内部的雾化喷嘴通过管路与增压泵连接。

可选的，所述增压泵通过回液管与储液罐连接，所述回液管上设置有背压阀。

本申请还提供一种咖啡冷萃方法，包括以下步骤：

将咖啡粉铺在滤网上；

往咖啡粉中添加水，搅拌混合均匀，使其充分浸润，并使粉体表面平整；

将RO水雾化后喷洒在咖啡粉的表面，在滤网下方收集咖啡冷萃液。

可选的，所述咖啡粉的厚度为18-38cm。

可选的，浸润咖啡粉所用水的水温为25-40℃。

可选的，所述RO水的流量为14-36mL/min·kg。

可选的，所述RO水雾化液滴VMD为20-40μm。

本申请使用喷球将罐体内的粉体浸润，再通过雾化喷嘴，制造饱含小水滴的水雾，使水能均匀、柔和的洒在粉体表面，保护粉体表面平整，使受水均匀，萃取充分，提高了萃取效率。

附图说明

图1为本申请冷萃罐的结构示意图；

图2为本申请咖啡冷萃系统的工作原理图；

图3为本申请咖啡萃取方法的流程图。

图中附图标记说明如下：

10、冷萃罐；101、罐体；102、进料口；103、出料口；104、滤网；105、喷球；106、雾化喷嘴；107、搅拌器；

20、储液罐；30、热交换器；301、温度传感器；302、比例调节阀；40、增压泵；401、回液管；50、背压阀；501、压力传感器；60、离心泵；70、流量计。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本申请提供一种冷萃罐10，包括罐体101，罐体101的顶部设置有进料口102，底部设置有出料口103，罐体101内设置有滤网104、喷球105以及雾化喷嘴106。

其中，进料口102的顶部设置有一盖体，使用时打开盖体，咖啡粉通过进料口102进入罐体101，加料结束后，合上盖体，防止罐体101内的咖啡粉受到污染；为了尽可能方便地取出萃取液，本实施例中，罐体101底部向下突出，且出料口103处还设置有一气动蝶阀。

滤网104为水平设置，用于承载咖啡粉，为了每次尽可能使用较多的粉体进行萃取，滤网104靠近罐体101底部设置。

喷球105设置于滤网104上方，用于向罐体101内喷水以浸润咖啡粉以及清洗罐体101。喷球105一端通过气动蝶阀与CIP相连，使用时，打开气动蝶阀，喷球105在一定流量/压力下，将水喷洒至粉体或罐体101内壁。

雾化喷嘴106设置于滤网104上方，用于向浸润的咖啡粉的表面喷洒雾化的萃取剂，确保水与粉更佳均匀融合。本实施例中，雾化喷嘴106可采用现有技术，例如空气雾化喷嘴106，材质可根据实际需求设置，可采用不锈钢、塑料等，喷雾液滴VMD＝20～40μm。

在一实施例中，冷萃罐包括搅拌器107，搅拌器107用于搅拌咖啡粉，使咖啡粉与水充分混合、浸润，并使得咖啡粉表面平整。搅拌器107位于罐体101中心，且设置于滤网104上方，在罐体101内其剖面大致为倒T型，罐体101外设置有连接剖面为倒T型轴向旋转的旋转部。需要旋转时，驱动旋转部，使其搅拌器107轴向旋转，将粉体与水充分混合，均匀浸润。

在一实施例中，为了使萃取剂尽可能的喷洒在咖啡粉的表面，雾化喷嘴106环绕搅拌器107均匀分布，雾化喷嘴106的数量可根据实际需求设置，本实施例中的数量为4个。

在一实施例中，为了避免喷雾受到干涉，喷球105高于雾化喷嘴106设置。在本实施例中，喷球105的数量为2个，且为对称布置。

本申请冷萃罐10，使用时从进料口102放入所需的粉体后，通过喷球105以及搅拌器107一同工作使其充分润湿，表面平整，再使用雾化喷嘴106向润湿的粉体喷洒萃取剂，最后在罐体101底部的出料口103收集萃取液。

如图2所示，本申请还提供一种咖啡冷萃系统，包括储液罐20、热交换器30、增压泵40。

储液罐20用于存储萃取剂，萃取剂可根据实际需求设置，本实施例中为RO水。

热交换器30的一输入端连接储液罐20，另一端通过比例调节阀302连接有冰水输入端，通过冰水调节萃取剂的温度，使其快速冷却。为了更好地控制萃取剂的温度，热交换器30的输出端还设置有一温度传感器301，温度传感器301的输出端与比例调节阀302相连，比例调节阀302用于调节冰水的流速，使其精准控制萃取剂的输出温度。当温度传感器301实际温度大于设定温度时，比例调节阀302增大冰水端的流量，使萃取剂快速降温；当温度传感器301实际温度小于设定温度时，比例调节阀302减少冰水端的流量，使萃取剂升温。其中，储液罐20与热交换器30之间还设置有离心泵60。

热交换器30的输出端与温度传感器301之间设置有一增压泵40，增压泵40将经冷却的萃取剂加压泵入冷萃罐10，冷萃罐10内部的雾化喷嘴106通过管路与增压泵40连接，为了控制萃取剂进入冷萃罐10的具体流量，增压泵40与冷萃罐之间还设置有用于读取具体流量的流量计70以及控制萃取剂进入的气动蝶阀。

在一实施例中，增压泵40通过回液管401与储液罐20连接，为了使整个系统能够保持恒压，回液管401上设置有背压阀50，背压阀50的两端之间还设置有一压力传感器501。当压力传感器501上显示的系统压力小于设定压力时，背压阀50的膜片在弹簧弹力的作用下堵塞回液管401；当压力传感器501上显示的系统压力大于设定压力时，背压阀50的膜片压缩弹簧，使回液管401正常接通，萃取剂通过背压阀50流向储液罐20。

本申请咖啡冷萃系统具有如下的有益效果：

(1)由增压泵40配合背压阀50、回液管401及流量计70精准控制萃取剂流量，从而达到精准控制粉水比、萃取时间的需求；

(2)通过高压水进入雾化喷嘴106，制造饱含小水滴的水雾，使水能均匀、柔和的洒在咖啡粉表面，从而使咖啡粉表面平整，确保其受水均匀一致，避免现有滴漏式、浸泡式萃取造成的表面坑洼，咖啡粉受水不均匀的现象；

(3)咖啡粉受水均匀，萃取充分，提高萃取效率。

本申请还提供一种咖啡冷萃方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤S100：将咖啡粉铺在滤网104上；通过罐体101的进料口102将咖啡粉倒入冷萃罐10内的滤网104上。

步骤S200：往咖啡粉中添加水，搅拌混合均匀，使其充分浸润，并使粉体表面平整；喷球105喷出水，将干燥的咖啡粉与水混合，再使用搅拌器107将未充分湿润的混合物与水继续搅拌均匀直至混合物充分浸润。

步骤S300：将RO水雾化后喷洒在咖啡粉的表面，在滤网104下方收集咖啡冷萃液；使用雾化喷嘴106将RO水雾化后均匀地喷洒在咖啡粉的表面，确保表面受水一致，使得与浸润的咖啡粉萃取充分，萃取后的水即为冷萃液，经滤网104向下滴落并进行收集。

实施例1

使用巴西咖啡豆研磨成粉，雾化喷嘴106距离咖啡粉的高度为20cm，水温为8-10℃，固定萃取水流速为35ml/min，仅改变咖啡粉量，如表1所示：

表1

以上均以瞬时萃取液Brix＝0.5作为萃取终点，豆水比保持在1:9左右；底部萃取液出料速度快，收率也较稳定。

本实施例中，最佳的咖啡粉的厚度为25cm，此时收率和每厘米的萃取量为最高。

实施例2

使用巴西咖啡豆研磨成粉，雾化喷嘴106距离咖啡粉的高度相同，仅改变浸润水温，如表2所示：

表2

浸润水温升高，滤出萃取液总量降低，瞬时萃取液Brix升高，即温度升高，咖啡粉的吸水性增加，萃取速度更快。而浸润水温越低，表层咖啡粉由于水下沉，越易结块，与咖啡粉融合更慢，导致混合不均匀，需增加搅拌使其提升萃取效果。

本实施例中，最佳的浸润水温为40℃，此时咖啡粉的吸水性最强，且Brix和收率为最高。

实施例3

使用巴西咖啡豆研磨成粉，控制雾化喷嘴106距离咖啡粉的高度为20cm，水温为8-10℃，咖啡粉量为2.5kg，粉厚为32cm，浸润水量为5.0kg，仅改变萃取水流量，即RO水，如表3所示：

表3

以上均以瞬时萃取液Brix＝0.5作为萃取终点，豆水比＝1:9～1:10；收率较稳定。

本实施例中，最佳的萃取水流量为60ml/min，即24ml/min·kg。此时收率最高，且萃取时间也相对较少，提高了整体的萃取效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。