咖啡无水绿色初加工创新技术应用与推广

杨永林 ,王永斌 ,陈治华*,蒋快乐 ,杨 婧,曲 鹏,陈舰飞,王晶辉,邓家有

（1.云南农业大学热带作物学院，云南普洱 665000；2.澜沧县茶叶和特色生物产业发展中心，云南澜沧 665600；3.云南富民农业装备有限公司，云南宁洱 665000；4.云南仨得科技有限公司，昆明 678000；5.云南爱伲咖啡有限公司，云南普洱 665000）

云南咖啡产业规模化发展近45 年（1978 年开始），取得突出成绩，2022 年种植面积已达9.32 万hm2，产量14.04 万t。但发展中也面临很多问题，尤其是初加工技术较为传统的现状制约着产业发展。目前，云南咖啡产区的咖啡初加工厂超过1 000 家，大多是作坊式的小加工厂，生产极不规范，咖啡豆质量不稳定，且对环境污染大，治污难度高。针对云南咖啡传统初加工中的痛点、难点问题，一种新型的咖啡无水绿色初加工创新技术已研发成功并投入生产应用。该技术工艺规范，实现标准化生产和污水零排放，且咖啡豆质量稳定，实现提质增效。本文从咖啡初加工问题和技术创新与应用方面详细介绍咖啡无水绿色初加工技术，为咖啡从业技术人员深入掌握和使用该技术提供指导，在确保咖啡豆质量的同时，实现绿色环保生产要求。

1 咖啡传统初加工工艺及主要问题

1.1 工艺类型及特点

咖啡传统初加工方法主要有咖啡湿法（水洗）加工、咖啡半湿法加工和咖啡干法加工等3 种类型。各类型初加工工艺及特点如下：

（1）咖啡干法（日晒豆）加工

工艺：咖啡鲜果→除杂→分级→带果皮干燥→脱壳→分级→咖啡豆。

特点：产品质量稳定性较差，无耗水，干燥时间长，发酵过程很难控制，容易吸湿霉变，豆色差，品质难保障，市场需求量较小。

（2）半湿法处理（半水洗豆）加工

工艺：咖啡鲜果→除杂→分级→脱皮→干燥→脱壳→分选→咖啡豆。

特点：产品质量稳定性较差，耗水较大，干燥速度比干法快，发酵过程不易控制，豆壳发黄，豆色差，市场需求量小。

（3）湿法加工工艺（水洗豆）加工

工艺：咖啡鲜果→除杂→分级→脱皮（胶）→发酵→清洗→干燥→脱壳→分选→咖啡豆。

特点：产品质量稳定性较差，耗水量大，发酵过程不易控制，容易产生发酵馊臭味，市场需求量大，是咖啡传统加工的主要方式。

1.2 传统初加工的主要问题

1）“批次一致性差”问题突出，主要原因有湿法脱胶、日晒干燥过程受天气影响，一致性难以保证；

2）湿法脱胶、洗豆、日晒干燥等环节配套设备不完善，影响到内在品质和一致性；

3）品质不稳定，整体工艺手段落后，影响咖啡内在品质；

4）“散、小、乱”作坊式生产，产品质量参差不一，生产效率低，管理难度大；

5）污染问题严重。例如：采用咖啡湿法（水洗）加工工艺，加工1 t 鲜果平均产生6 t 污水；采用咖啡半湿法加工工艺，加工1 t 鲜果平均产生2 t 污水。咖啡鲜果初加工污水排放量大、成分复杂，废水中含有果皮、果肉、糖类、果胶等，水溶液呈酸性。果胶具有很高的粘性，在废水输送过程中会堵塞管道，环境污染大，治污难度高。

2 咖啡无水绿色初加工创新技术研发情况

咖啡无水绿色初加工技术是通过对咖啡初加工技术创新，在提升咖啡品质和降低加工成本的前提下，将咖啡加工污水做到零排放，彻底解决咖啡初加工排污问题，实现提质增效和节能环保绿色加工。

2.1 研发基本情况

2018 年以来，云南农业大学热带作物学院的咖啡团队与云南富民农业装备有限公司、云南仨得科技有限公司、普洱炮掌山长木咖啡有限公司、普洱奥莱咖啡有限公司、云南爱伲咖啡有限公司等多家单位进行技术创新合作研发咖啡无水绿色初加工技术，进行了大量的生产性试验。试验表明，利用该技术方法加工咖啡鲜果，加工中不产生污水，在实现污水零排放的前提下，提升了咖啡豆品质，且劳动生产率提高，人工成本降低；提高了咖啡豆成品率，机损率降低，效益增加。通过创新研发，在保证咖啡豆品质的前提下，咖啡初加工排放污水的问题得到了根本性的转变，实现咖啡初加工绿色生态可持续发展。该技术已获3 项发明专利、7 项实用新型专利。

2.2 咖啡无水绿色初加工技术工艺及要点

2.2.1 工艺总流程

咖啡鲜果采收→鲜果输入（输送）→鲜果除杂（去除杂质及干瘪果）→带式色选进料（输送）→鲜果带式色选分级技术（青果、瑕疵果分离）→鲜果预处理[预处理方式有两种：中度以上发酵处理加工精品咖啡（可控发酵技术）、中度以下发酵处理加工商品咖啡（可控发酵技术）]→脱皮进料（输送）→机械无水脱皮脱胶技术（脱皮脱胶，皮果分离技术）［1］→湿豆出料（输送）→快速表干进料（输送）→快速表干技术（低温高风量2 小时内完成）→干燥池进料（斗式提升）→咖啡果背压干燥技术（背压式热泵干燥池）→咖啡带壳干豆出料（输送）→咖啡脱壳技术（脱壳分级设备）→重力和粒径分选技术（重力和粒径分选设备）→高分辩率立式色选技术（高分辩率异色豆色选设备）→验质包装→标准咖啡生豆。主要环节如下：

（1）机械脱胶加工或生物发酵处理

采用机械脱胶直接处理，完成优质商品咖啡豆加工，脱胶会产生小量果胶水；采用可控工业微生物厌氧发酵（控温、控压力、控制pH 值），控制时间（24 h 内）发酵，完成精品咖啡豆加工。两种处理的后续工序相同。

（2）咖啡湿豆快速表面预干处理

咖啡湿豆的水分达57%，其中13%附在表层，这些水分用强风脱除，须在2 h 内快速除掉，以确保咖啡湿豆不产生二次发酵。采用大风量热风在预干燥池内完成对咖啡湿豆表面水分去除，除去表面水分的咖啡豆相互无粘接，无结块。每个预干燥池快速表面干燥处理湿豆量≥500 kg/h。为进入下一工序创造条件。

（3）背压干燥处理［2］

利用一定温度、风压、风量及清洁的热空气为载体，对一定厚度的咖啡湿豆进行热风干燥，直至水分降到12%。当咖啡水分降到所需条件时，采用一定时间的热风背压平衡，最后利用热风进一步将咖啡水分降到目标值。这种干燥方法不受天气情况影响，不需要晒场，干燥水分均匀，投资成本低，干燥质量稳定，容易实现自动化控制和规模化生产［3］。

2.2.2 主要技术工艺

（1）无水初加工工艺（主要生产商业豆、优质豆）

1）咖啡脱皮加工工艺：咖啡鲜果→鲜果清洁、分级、厌氧轻度发酵→脱皮胶机无水脱皮→湿豆快速表干处理→背压平衡干燥→脱壳→分级→咖啡生豆。

咖啡风味［4］：和传统水洗法加工差异不大，杯品干净，酸甜平衡、高淳厚度。

2）咖啡脱皮脱胶加工工艺：咖啡鲜果→鲜果清洁、分级、厌氧轻度发酵→脱皮胶机无水脱皮微水脱胶→湿豆快速表干处理→背压平衡干燥→脱壳→分级→咖啡生豆。

咖啡风味：和传统水洗法加工差异不大，杯品干净，酸甜平衡、高淳厚度。

（2）可控单发酵无水加工工艺（主要生产商业豆、优质豆、精品豆）

咖啡鲜果→鲜果清洁、分级→厌氧中（重、超重）度发酵→脱皮胶机无水脱皮脱胶→湿豆快速表干处理→背压平衡干燥→脱壳→分级→咖啡生豆。

咖啡风味：呈草莓、橙子、桂花等风味，酸甜平衡、高淳厚度。因丰富的风味展现可做为手冲单品。

（3）可控多发酵处理加工工艺（主要生产优质豆、精品豆）

咖啡鲜果→鲜果清洁、分级→厌氧轻度发酵→脱皮胶机脱皮部分脱胶→厌氧中（重）度发酵→湿豆快速表干处理→背压平衡干燥→脱壳→分级→咖啡生豆。

咖啡风味：呈草莓、橙子、桂花、热带水果等风味，酸甜平衡、高淳厚度。中深烘焙的咖啡豆通过意式机萃取还能展现更丰富的味道。

2.2.3 主要技术工艺特点

①吨鲜果用水量为0 L；②叶、渣、石等杂质除净率为98%；③干果分净率为96%；④非成熟果与成熟果分净率大于98%；⑤整个生产线实现全自动化、可视化控制，解决了生豆工业生产标准化、一致性的问题。

2.3 咖啡无水绿色初加工技术特点

1）在确保咖啡产品品质的前提下，“无需用水”，可实现污水零排放，达到节能环保要求，从源头上彻底解决咖啡加工中的排污问题；

2）加工过程中各个环节可控制，实现“批次一致性好”，产品一致性得到保障；

3）可通过工艺手段确保咖啡“品质稳定”；

4）可“规模化生产”，集中加工，方便管理，加工效益得到提高；

5）“加工成本低”效益好（相同加工量，仅人工费降低70%以上）；

6）可“定制化生产”以提升咖啡的精品率，为精深加工提供优质原料；

7）实现咖啡初加工工艺的节能环保、绿色可持续性发展。

3 咖啡无水绿色初加工创新技术应用和推广情况

3.1 主要技术指标

对上述咖啡无水绿色初加工创新主要技术生产的咖啡产品进行检测，结果表明，其主要技术指标达到或超过国内外标准，具体如下：脱皮机皮果分离率≥98%，废皮含鲜壳果≤2%；脱皮机破损率≤1%；脱胶率超过70%；干燥咖啡豆之间水分含量差值≤1%。

3.2 推广应用情况

截至 2023 年 3 月 2 日（2022 年咖啡产季），云南已有132 家咖啡企业使用该技术，其中日处理鲜果达50 t 以上规模化鲜果集中处理中心32 家，日处理鲜果50 t 以下鲜果处理中心100 家，咖啡企业或合作社使用该系列技术及设备的日处理咖啡鲜果能力达4 770 t 以上，已覆盖云南咖啡主产区约3.67 万hm2的咖啡园。预计2025 年该技术将覆盖80%以上的咖啡园。咖啡无水绿色初加工创新技术的应用为云南咖啡产业的绿色健康发展提供了技术保障。