【BEANBOOK 咖啡科学实验室】出品， 从科学的角度认识咖啡！
常规的速溶咖啡生产技术有两种：喷雾干燥(SD)与冷冻干燥(FD)。
喷雾干燥(SD)咖啡粉
冷冻干燥(FD)咖啡粉
今天给大家介绍的是一项新型高效的速溶咖啡生产技术：喷雾冷冻干燥(SFD)。
喷雾冷冻干燥(SFD)生产的咖啡粉颗粒均匀、在水中溶解速度快；
喷雾冷冻干燥(SFD)生产咖啡所需的时间更短；
喷雾冷冻干燥(SFD)生产的咖啡更香醇。
SFD是一项什么样的技术？
简单来说，喷雾冷冻干燥(SFD)是将喷雾干燥(SD)与冷冻干燥(FD)结合起来的一项干燥技术。
咖啡液经过加压泵输送到密封舱上方的喷头，喷头将咖啡液雾化成小液滴。喷头下方是零下196℃的液氮，小液滴进入液氮后，快速冻结成为小冰粒。将小冰粒收集，放入常规的真空冷冻干燥机或者气体流化床进行干燥。干燥完毕，即可得到咖啡粉。
SFD有哪些技术优势？
01、 11秒迅速溶解
要了解咖啡颗粒的溶解速度，我们先来看一下它们在电子显微镜下的形态。
喷雾冷冻干燥(SFD)咖啡颗粒呈表面多孔粗糙的球形；喷雾干燥(SD)咖啡颗粒呈表面光滑的球形；冷冻干燥(FD)咖啡颗粒呈片状结构。
喷雾冷冻干燥(SFD)加工过程中，咖啡液雾化、快速冻结后产生的小冰晶在后续干燥过程中水分升华，使咖啡颗粒形成了多孔的结构。在冲泡时，多孔结构会促进水分的快速吸收（这种现场被称为“毛细现象”）。所以喷雾冷冻干燥(SFD)咖啡粉在水中的溶解速度非常快。
咖啡在冷冻干燥(FD)加工之后是块状的，需要进一步研磨成粉，所以，冷冻干燥(FD)咖啡颗粒大小分布不均匀（如上图所示）。相比而言，喷雾冷冻干燥(SFD)咖啡颗粒大小更均匀，更易溶解。
实验发现：2.5克咖啡粉加150ml热水。喷雾冷冻干燥(SFD)咖啡粉溶解时间为11秒，冷冻干燥(FD)咖啡粉溶解时间为22秒。
02、 1.75小时超短加工时间
冷冻干燥(FD)技术是将咖啡液在零下40℃冻结成块之后进行真空干燥，而喷雾冷冻干燥(SFD)技术在干燥之前已经分散成了很小的小冰粒。小冰粒和大冰块，显而易见，前者水分更容易升华。
研究发现：对咖啡进行常规的冷冻干燥(FD)需要大约24小时，而喷雾冷冻干燥(SFD)技术可以将干燥时间缩短到1.75小时。
03、 高达93%的芳香物质保留率
香气，作为咖啡品质最重要的评价指标之一，在处理过程中是否能够尽可能多的保留，是产品品质的关键所在。高温会让香气挥发加快，所以冷冻干燥(FD)和喷雾冷冻干燥(SFD)技术生产的咖啡要比喷雾干燥(SD)技术生产的咖啡香气保留率高得多。与冷冻干燥(FD)相比，喷雾冷冻干燥(SFD)技术大幅度缩短了干燥时间，从而减少了香气的损失。
通过气质联用法(GC-MS)分析发现：
喷雾冷冻干燥(SFD)技术可以使咖啡中挥发性物质保留率达到93%，冷冻干燥(FD)为77%，喷雾干燥(SD)为57%。
目前，喷雾冷冻干燥(SFD)技术的研究集中在药物制备领域，食品领域由于利润率偏低，研究并不多。但是，随着精品咖啡浪潮兴起和人们消费水平的提高，运用新兴技术制备的高品质速溶咖啡，可能会有非常广阔的市场前景。
【参考文献】
1、S.P.Ishwarya, C.A, A.G.F.Stapley, Spray-freeze drying: A novel process for the dryingof foods and bioproducts,2015.
2、S.P.Ishwarya， C.A, Spray-Freeze-Drying approach for soluble coffee processing and its effect on quality characteristics，2015.
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项目负责人：王一 13033515890（电话/微信）
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