咖啡油提取及精炼工艺研究

□ 李晓娇 张 洁 保山学院资源环境学院

咖啡渣是速溶咖啡加工的副产品，约占干咖啡豆重量的2/3。也就是说，每生产1吨速溶咖啡就要排放2吨咖啡渣。咖啡渣富含油脂、糖和蛋白质，其中咖啡油含量超过14%。咖啡油是从咖啡渣中提取的一种有价值的天然香料油。它可以用作食品的调味剂或增香剂，也可以用于制作咖啡香精等香水。随着咖啡豆产量的增加和加工后剩余的咖啡渣数量的增加，咖啡渣的综合利用越来越受到重视。目前，巴西是世界上唯一一个从咖啡渣中提取咖啡油的国家，但其提取工艺和炼油工艺尚未报道。从咖啡渣中提取未精炼的油称为咖啡原油。目前，咖啡原油直接用作肥皂生产原料，但其用途和经济价值有限，咖啡精油用作食品和化妆品的香料，使其具有咖啡特有的香味，利用前景广阔，经济价值提高。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：咖啡渣。试剂：无水乙醇、乙醚、石油醚等为AR级，饱和食盐水，3g∕L KOH溶液，固体KOH，硅藻土。

1.2 仪器

分析天平、RE- 52C型旋转蒸发器、电热恒温水浴锅、GF-2 型鼓风电热恒温干燥箱、低速离心机。

1.3 方法

1.3.1 咖啡油的提取

称取咖啡渣20 g，加入料液比为5∶28 g/mL的溶剂（乙醇、石油醚、丙酮），索氏提取器加热提取，加热的温度以每秒回流2滴溶剂，每小时回流7 次以上为度，然后分别提取4、6、8、10 h，减压蒸馏，回收溶剂，即得咖啡粗油。

1.3.2 咖啡油的精炼

（1）高温水化脱胶。搅拌加热毛油，分别在油温为35、55、75、95 ℃时，量取温度与油温相近，且为油重30%的热水均匀地泼洒到油中，观察油的变化，当油中有颗粒产生时，减慢搅拌，10 min后，停止搅拌，恒温静置，待油水完全分层，分出上层油，即得脱胶油。

（2）高温淡碱脱酸。将脱胶油搅拌加热，配制5%的碱液，待油温分别升至50、60、70、90 ℃左右，将碱液均匀迅速地泼洒到油中，降低搅拌速度，当油中产生颗粒，并出现油水分离线，停止搅拌，保温静置，待皂脚沉淀完全，分出上层脱酸油（按GB 5530-85 植物油脂检验酸价测定法测定，但是因咖啡油色泽较深而难以判断滴定终点，所以在测定时加入饱和氯化钠溶液，以食盐水溶液层的颜色变化来确定终点）。加碱量=0.714×酸价×油重×（1+超碱量%）／碱液浓度×1000。

（3）脱色剂吸附脱色。本实验采用硅藻土、活性炭、硅藻土与活性炭化合物3种脱色剂对脱胶脱酸的咖啡油吸附脱色，以去除油脂中的微量金属离子、皂脚、磷脂及某些臭味物质和芳香烃。

2 结果与分析

2.1 不同提取剂对提取率的影响

当固定料液比为5∶28 g/mL，提取时间都为8 h，咖啡油的提取率分别为乙醇28.68%＞丙酮12.31%＞石油醚15.7%。可能是由于溶剂的极性为乙醇＞丙酮＞石油醚，所以溶剂的极性越大所能萃取出来的咖啡油也越多。

2.2 不同时间对咖啡油提取率的影响

固定料液比为5∶28g/mL，提取剂无水乙醇，提取时间为4、6、8、10 h时，提取率分别为20.4%、21%、28.68%、18.2%，随着提取时间的增加，油得率明显增加，溶剂回收率也明显减少并达到8小时时，得油率最佳。

2.3 咖啡油的精炼

2.3.1 不同脱胶温度对脱胶率的影响

脱胶温度为35、55 ℃两个温度的脱胶率均在40%以下，没有达到充分脱胶的目的。当脱胶温度达到75、95℃时，脱胶率可达78%以上，达到脱胶目的，因此选择75 ℃为脱胶温度。

2.3.2 不同脱酸温度对脱酸率的影响

脱酸温度为50、60 ℃时，脱酸率均75%以下没有达到脱酸的要求，当脱酸温度为70、90 ℃时，脱酸率均在85%以上，到达脱酸要求，而70、90℃的脱酸率分别为85.6%和86.1%，差异不显著，因此选择70 ℃进行脱酸，并以此温度进行加碱量实验。

2.3.3 用碱量对脱羧率的影响

在加碱量实验中，选择理论加碱量、超碱量20%和超碱量40%进行加碱量实验，超20%和超40%的加碱量之间没有显著差异，但理论加碱量的脱酸率相对较低，因此采用超碱量20%，为脱酸加碱量。

2.3.4 脱色剂对脱色率的影响

在90 ℃下，3种脱色剂的脱色率均在80%以上，活性炭81%与活硅藻土活性炭的混合脱色剂81.6%之间没有显著差异，脱色油的过氧化值显著下降，但酸值均显著上升。因此可采用活性炭或活性炭与硅藻土的混合脱色剂。

3 结论

油脂精炼工艺复杂，通常需要脱胶、脱酸、脱色、脱臭、脱蜡五个步骤，不同的步骤又涉及温度、时间、脱色剂、用量等条件的影响。本研究以咖啡渣为原料提取咖啡粗油，通过脱胶、脱酸、脱色对粗油进行纯化和精炼，得到最佳精炼工艺为：以乙醇为提取剂，料液比为5∶28g/mL，索氏提取8 h，在75 ℃下脱胶，70 ℃和超碱量20%进行脱酸，90 ℃下，采用活性炭或活性炭与硅藻土的混合脱色。最终纯化率为29.8%。