Особенности технологии производства кофе

товароведный кофе ассортимент фальсификация Производство сырого кофе представляет собой процесс получения плодов, их первичную обработку, сортировку и хранение.

Качество кофе и его товарный вид в значительной степени зависят от первичной обработки кофейных плодов, которая производится сразу после сбора кофе на плантациях и состоит из двух операций: отделение семян от плодовой мякоти и оболочек и сушки. Очистка кофе от плодовой оболочки осуществляется сухим или мокрым способами.

При мокром способе обработки плоды кофе помещают в специальные вращающиеся с различной скоростью терочные барабаны, куда под давлением подается вода, которая смывает снятую плодовую мякоть. Сушат мытые зерна естественным или искусственным путем до влажности 12%. Процесс сушки существенно влияет на интенсивность протекания биохимических процессов, которые определяют качество готового напитка.

Сухой способ обработки состоит из сушки плодов в естественном состоянии или в сушилках с последующим механическим освобождением от оболочек при помощи специальных обдирочных машин. Кофе мокрой обработки при прочих равных условиях ценится на мировом рынке выше.

Сырой кофе в местах производства хранят от одного до десяти лет. В процессе хранения в результате ферментативных процессов происходит изменение состава и органолептических свойств кофе, выражающееся в исчезновении травянистого вкуса, повышении экстрактивности напитка, усилении кофейного аромата. Оптимальный срок хранения сырого кофе определяется его сортовыми особенностями.

При длительном хранении и транспортировании (особенно при трансконтинентальных перевозках) кофе необходимо поддерживать оптимальные условия — температурно-влажностный режим и вентилирование. Оптимальными условиями являются: температура в пределах 10—15 °С и относительная влажность воздуха на уровне 70%. Это обеспечивает стабильную равновесную влажность зерен на уровне 12%. При повышении влажности до 15% начинается развитие микробиологических процессов, следствием которых является приобретение затхлого, плесневелого запаха, не исчезающего и после обжаривания. Еще большую опасность представляет образование афлои микотоксинов, содержание которых должно жестко контролироваться при оценке качества сырого кофе перед обжаркой. 18, с. 148].

Производство кофе натурального жареного в зернах и молотого состоит из следующих операций: приемка, сепарация, обжаривание, фасовка (для кофе жареного в зернах), размол, просеивание обжаренного полуфабриката, смешивание компонентов и фасовка молотого порошка. 4, c. 283].

Поступающее сырье принимают по его фактической массе по видам и сортам в соответствии с рецептурой вырабатываемой продукции. Сырье засыпают в завальную яму, откуда оно поступает на сепарацию. Сепарирование представляет собой отделение примесей путем аспирации, просеивания и магнитоулавливания. Данная процедура не приводит к каким-либо механическим повреждениям тканей зерна, температура, влажность и количество сухих веществ также остаются без изменений.

Обжарку сырых зерен кофе осуществляют при температуре 160−220 °С в течение 14−60 мин до получения легкоразламывающихся зерен коричневого цвета с выраженным кофейным ароматом. Влажность обжаренного кофе не более 4%. При обжаривании образуется сложный комплекс веществ, обусловливающих вкус, аромат кофе и цвет кофейных зерен.

На стадии ароматизации обжаренного кофе его выдерживают внутри обжарочного аппарата с выключенными горелками. При этом температура снижается до 45 °C. Затем кофе доохлаждают при перемешивании в чаше и подают на фасовку. Ароматообразующие вещества кофе нестабильны даже при хранении без доступа воздуха. Из-за нестойкости аромата кофе стараются обжаривать непосредственно перед реализацией либо на размол.

Степень обжарки кофе может быть различной, от чего во многом зависят цвет, аромат и вкус напитка. За границей принята обжарка от слабой (английский способ), придающей кисловатый вкус напитку, до высшей степени (французский, испанский) и экспрессо (итальянский, индийский) — на грани обугливания зерен, придающий приятный «паленый» оттенок напитку.

При производстве кофе молотого с добавлением цикория размолотые, просеянные и очищенные от металлопримесей зерна и цикорий загружают в смесительный аппарат, медленно перемешивают в течение 3−5 мин и направляют на фасовку. Рекомендуется упаковывать жареный кофе как в зернах, так и молотый прежде всего в водои кислородонепроницаемую тару с герметически сваренными швами. Такая упаковка гарантирует полное сохранение аромата кофе в течение 6 мес. Еще лучший эффект дает заполнение вакуума внутри тары азотом или другими инертными газами. Однако малейшее нарушение вакуума вызывает изменение состава продукта. 4, с. 287].

Растворимый кофе — это экстракт натурального кофе. В последнее время он приобрел широкую популярность. По-разному можно относиться к напиткам на его основе, однако, бесспорно, у него есть свои приверженцы. При изготовлении растворимого кофе решающее значение имеет качество используемых сортов. Используются преимущественно букеты из бразильских, центрально-американских и африканских сортов.

Прежде всего тщательно обжариваются зерна, при режимах, обеспечивающих максимальное накопление водорастворимых экстрактивных веществ. Это достигается при условии полного разрушения клеток и тканей зерен кофе и минимального сгорания органических веществ. Оптимальным режимом обжаривания являются температура 200−210 ⁰С и продолжительность 13−16 мин. при более длительном обжаривании вместо продукта с хорошим ароматом и интенсивным настоем получается кофе с низким содержанием экстрактивных веществ и высокой потерей массы. [19, с.98] Кофе обжаривают в аппаратах различных конструкций. Зерна засыпают в барабан при достижении в нем температуры 185−225 ⁰С. В конце обжаривания в барабан подают воду для более быстрого охлаждения кофе и уменьшения образования мелкой фракции при последующем измельчении. Для сохранения аромата обжаренный кофе выдерживают в барабане с выключенными горелками.

Обжаренные полуфабрикаты охлаждают до температуры 35−40 0С потоком холодного воздуха при перемешивании в охладительной чаше. Затем пневмотранспортом подают в бункер с попутным аспирационным отделением камней в камнеотборнике, взвешивают на весах и по пневмопроводу направляют через циклон-загрузитель в бункер. При достижении необходимой степени обжарки зерна из бункеров поступают в гранулятор на измельчение. Измельченный кофе транспортируют в подвесной промежуточный бункер-весы и оттуда порциями загружают в экстракторы, где из порошка кофе извлекают растворимые компоненты. Для этого за основу берут процесс, аналогичный процессу приготовления кофе в домашних условиях, т. е. кофе заливается горячей водой. Последний этап приготовления растворимого кофе — извлечение кофейного концентрата. Для этого существует два способа: метод выпаривания и криогенный.

Выпаривание экстракта кофе. В этом случае экстракт кофе извлекается в стальной многосекционной башне под потоком горячего воздуха. При этом вода испаряется, а жидкий кофе превращается в порошок и охлаждается. В нижней секции башни остается готовый растворимый кофе.

Замораживание экстракта кофе (криогенный метод). Жидкий экстракт кофе быстро замораживается при температуре около — 40 ⁰С. Подаваемый на поверхность металлической чаши или металлического барабана экстракт превращается в ледяной слой, отделяется и крошится. Затем лед засыпается в чаши и вводится в камеру сушки. Здесь кристаллы льда исчезают: лед испаряется без перехода в жидкое состояние. Весь процесс происходит в вакууме и с соблюдением специальной процедуры нагрева, режимы которого поддерживаются автоматически и с высочайшей точностью. В последнее время появились новые методы производства растворимого кофе.

Еще в 1943 году фирмой «Нестле» (Швейцария) был запатентован способ проведения гидролиза при экстрагировании кофе в условиях высоких температуры (160−175 °С) и давления с выходом растворимых веществ до 27%.

В Германии разработан способ сохранения аромата кофе, предусматривающий предварительное экстрагирование ароматических веществ обжаренного измельченного кофе с помощью СО₂. Затем сырье экстрагируют водой, смешивают с водным экстрактом ароматических веществ и сушат смесь методом сублимации.

Для стабилизации процесса экстрагирования кофе и качества получаемого кофейного экстракта в США предложено заполнять инертным материалом незаполненные пространства экстракционной батареи (примерно до 35%) после загрузки в нее обжаренного измельченного кофе.

При непрерывной обработке в противотоке молотого обжаренного кофе для производства быстрорастворимого напитка осуществляют подачу воды в нижнюю часть емкости для обработки и молотого обжаренного кофе. При этом происходит образование слоя частиц кофе, взвешенного в жидкости. Изменение направления вращения слоя частиц кофе обеспечивает удаление газов, адсорбированных на их поверхности, и образование динамических вертикальных каналов через слой частиц для прохождения газов. Высоту слоя кофе регулируют путем непрерывного удаления определенного количества частиц кофе из нижней части слоя. Жидкость, вытекающую через верхний край емкости, собирают.

Разработан способ получения концентрата кофе при невысокой температуре без тепловой пастеризации, хранящегося при температуре 20 ⁰С. Для этого молотые обжаренные зерна кофе загружают в емкость и добавляют воду температурой 23,9−32,2 °С в количестве 3,74−4,9 кг на 1 кг кофе в зависимости от его сорта и степени помола. Периодически перемешивают массу через заданные интервалы времени для обеспечения Контакта молотого кофе с водой в течение 24−48 ч. Температуру смеси поддерживают в пределах 23−32,2 ⁰С. Далее концентрат удаляют из емкости и пропускают через поперечно-поточное фильтрующее устройство с отверстиями диаметром 0,2 мкм для отделения клеток бактерий и получения стерильного концентрата. Концентрат разливают в емкости на линии асептического розлива при вытеснении кислорода из емкостей газообразным азотом. Укупорка емкостей с продуктом — завершающий этап.

Известен способ производства консервированного кофейного напитка с хорошим цветом и сохраняющим аромат свежезаваренного напитка. Вначале проводят экстрагирование зерен кофе горячей водой. Горячий экстракт быстро охлаждают до температуры 10−20 ⁰С. В экстракт добавляют 0,1−0,01% антиоксиданта из группы эриторбовой и аскорбиновой кислот и их водорастворимых солей. Холодный экстракт разливают в жестяные банки, смешанным газом производят вытеснение воздуха верхнего свободного пространства банки. Наполненные банки герметично закатывают и стерилизуют.

Довольно широко распространен процесс обезвоживания экстракта кофе замораживанием с последующей сушкой под давлением в 2−4 раза выше, чем при обычной сублимационной сушке. Экстракт кофе (35−45% сухих веществ) взбалтывают до пены (450−750 г/л), замораживают в виде кусочков (диаметр 4−7 мм, высота 2,5−3,5 мм) на ленточном устройстве и подвергают сушке под давлением 0,8−1,5 кПа. Получают гранулы кофе, насыпная масса которого 150−300 г/л. 9, с. 43].

Способ получения растворимого кофепродукта, который характеризуется невысокой насыпной плотностью, повышенной прочностью частиц и улучшенной растворимостью по сравнению с кофепродуктом сублимационной сушки, предусматривает следующее. Готовят термопластичный расплав из смеси, содержащей 85−97% сухих растворимых веществ-кофе, 3−15% воды и ароматических летучих веществ кофе. Из расплава формируют отвержденную продолговатую листовую структуру и вводят в нелетучие ароматические соединения кофе. Увеличение объема отвержденной структуры регулируют. Сушку пористой основы ведут до содержания влаги менее 7%. После гранулирования получают частицы размерами 360−420 мкм.

Для изготовления порошка кофе распылительной сушкой предложено впрыскивать кофейный концентрат в сушильную камеру под давлением 0,29−0,58 МПа. В зависимости от величины давления получается порошок различной величины. Концентрат кофе перед впрыскиванием насосом подают в смесительную камеру, где к нему подмешивают пенообразователь. Затем эта смесь с потоком распыляющего газа впрыскивается в сушильную камеру. Давление в камере должно быть значительно меньше, чем давление распыляющего газа. Горячий воздух подают в сушильную камеру снизу. Отработанный воздух уходит из камеры через фильтры верхней части камеры, а сухой порошок кофе постепенно выгружается через наклонное трубчатое устройство в нижней части сушилки с противоположной подаче концентрата стороны. Величина частиц готового порошка кофе 250−500 мкм, масса 1 л порошка до 180 г.

Производство растворимого гранулированного кофе предусматривает разделение замороженного кофейного экстракта после сублимационной сушит на фракцию крупных частиц с размерами более 1,1 мм, мелких с размерами менее 0,87 мм и фракцию частиц среднего размера. Далее среднюю фракцию разделяют на основную и побочную части и соединяют первую с фракцией мелких частиц. Объединенную фракцию подвергают паровой обработке, при которой частицы темнеют; сушат и соединяют с сублимированными частицами побочной части средней фракции.

Кофейный экстракт можно получить с помощью центрифуги с боковыми отверстиями, в камеру которой подают кипяченую воду температурой 90−100 °С. Экстракцию проводят по ступенчатому режиму: первый период — при частоте вращения центрифуги 3−6 с^-1; выдержка без вращения в течение 30 — 60 с; окончательная экстракция при вращении. Рассмотрим еще один процесс получения быстрорастворимого кофе. Он состоит из двух основных операций: получения концентрата и обезвоживания концентрированного экстракта. Водный экстракт примерно 25%-ной концентрации получают в условиях, обеспечивающих сохранение летучих компонентов кофе. На второй стадии экстракт обезвоживают до влажности 2−5%. Обезвоживание проводят обычно в распылительных сушилках типа Niro или установках сублимационной сушки типа Atlas. Распылительная сушка дешевле и производительнее, но сублимационная обеспечивает более высокое качество продукта, так как обезвоживание экстракта проходит в более мягких условиях. Порошок может быть дополнительно агломерирован или гранулирован для удобства дозирования при потреблении.

Конечный продукт представляет собой порошок, в котором максимально сохраняются ароматические и вкусовые вещества кофе. Для заваривания чашки кофе (170 мл) берут 2−3 г быстрорастворимого порошка и получают душистый напиток плотностью 18−25 г/см³.

Ф. Г. Нахмедовым разработан следующий способ производства растворимого кофе. Кофе обжаривают, измельчают. Проводят экстрагирование в две стадии. Перед началом второй стадии в кофе вводят ферментный препарат ксилоглюканофоетидин в количестве 0,3−0,5% массы сырья и воду в соотношении 1: (2−4). Смесь выдерживают при 40−60 °С в течение 2−5 ч, затем экстрагируют при 165−175 ⁰С в течение 2,5−3,5 ч, полученный экстракт смешивают с ароматной фракцией первой стадии экстрагирования в соотношении (40:60) — (50: 50).

Торбен Бринк Ларсен запатентовал способ экстрагирования жареного и молотого кофе в экстракторе, в соответствии с которым кофе предварительно увлажняют перед его подачей в экстрактор. Кофе увлажняют путем перемешивания с водой при 20−100 ⁰С для получения содержания воды 20−50 мас. %, а увлажненный кофе подают в удлиненный экстрактор. Газы и водяной пар удаляют из экстрактора для получения давления в пределах между 6 кПа и давлении, соответствующем давлению пара воды. Жидкость подают на один конец откаченного экстрактора для его заполнения и экстрагирование проводят при температуре бол 100 °C. Водный экстракт, содержащий как летучие ароматические, так и нелетучие кофейные компоненты, удаляется через другой конец экстрактора. [13, с. 123].

Растворимый кофе выпускают в 3 видах — в зависимости от технологии производства: порошковый (спрей), гранулированный (агломерат) и сублимированный («фриз-драйд»).

Самый дешевый способ производства растворимого кофе — это производство порошка. Сырой кофе проходит очистку, после чего его обжаривают. Затем зерна дробят до частиц размером 1,5−2 мм. Следующая технологическая операция — извлечение растворимых веществ горячей водой под давлением. Для этого мелко размолотый кофе обрабатывают 3−4 часа горячей водой под давлением 15 атмосфер. После охлаждения полученный экстракт фильтруют, удаляют нерастворимые и смолистые вещества и сушат горячим воздухом. Затем полученную порошкообразную массу охлаждают.

Агломерация (от латинского agglomero — «присоединяю, накопляю») — этот термин из области металлургии означает способ окусковывания мелких металлов спеканием для улучшения их металлургических свойств. Гранулированный кофе — это уже не порошок, который налипает на ложку, а кофе, сбитый в мелкие комочки паром. Производственный цикл почти не отличается от производства порошка. Разница только в последнем этапе, когда порошок сбивают в гранулы паром. Следует заметить, что интенсивное давление изменяет молекулярную структуру зерна и оказывает вредное влияние на аромат и вкус кофе.

И, наконец последний — сублимированный кофе. Сублимация (от латинского sublimatio — «возвышение, вознесение») — обезвоживание, высушивание замороженных продуктов под вакуумом при низком давлении. Сублимационная сушка сохраняет основные биологические качества материала, т.к. при этом кислород воздуха не окисляется и не изменяется объем продукта. Сублимация позволяет получать продукты высокого качества, приближающиеся по органолептическим показателям к свежим. Это самый новый метод производства растворимого кофе. Он самый дорогой, но позволяет максимально сохранять все исходные свойства натурального кофе.

Суть его производства заключается в том, что кофейный отвар замораживают при очень низких температурах. В результате образуются ледяные кристаллы. Эти кристаллы обезвоживают под вакуумом — именно благодаря этому в кофе сохраняются натуральные полезные вещества. Такой кофе обладает более тонким вкусом и ароматом. Обезвоженную массу разбивают — в результате получают кристаллы неровной формы, которые мы и видим в кофейных баночках.

Технология «фриз-драйд» произвела революцию в производстве и повышении потребления растворимого кофе. Она открыла новое качество продукта для потребителя и изменила рынок кофе в целом.

Отличительной особенностью этого процесса изготовления растворимого кофе является сохранение в сублимированном — высушенном — продукте большинства его исходных характеристик. Прежде всего сохраняется его естественный аромат, а также вкусовые отличия и цвет. Эта технология позволяет в максимальной степени сохранить и передать вкусовые особенности натурального кофе. Сушка замораживанием — процесс «фриз-драйд» представляет собой удаление замороженной влаги из глубоко замороженного продукта. Это происходит в условиях высокого вакуума и при температуре значительно ниже точки замерзания. 9, с. 45].

Процесс производства кофе под названием «сушка замораживанием», или «фриз-драйд», состоит из следующих этапов. Сначала концентрированный экстракт кофе охлаждают и вспенивают в соответствии с требованиями по плотности и цвету конечного продукта. Затем охлажденный и вспененный экстракт замораживают — он превращается в твердый целиковый лед — на специальной транспортерной ленте. Замораживание обеспечивается прогоном воздуха низких температур. За этим следует грануляция — лед проходит процесс гранулирования (дробления). Размер гранул регулируют в зависимости от требований к конечному продукту. Гранулы помещают на специальные подносы.

Следующий этап — «фриз-драйинг» — холодная сушка. Подносы с гранулами замороженного экстракта подают в емкость, где обеспечивают вакуум. Емкость представляет собой горизонтально расположенный цилиндр со встроенными испарительными конденсаторами.

Внутри цилиндра размещают транспортер для подносов и систему нагревательных элементов. Система нагревательных элементов может быть радиационного типа — тепло передается продукту путем излучения). Второй тип — контактный. В системе контактного типа тепло от нагревательных элементов передается при непосредственном контакте с продуктом.

На последнем этапе готовый продукт — растворимый кофе — выводят из вакуумной камеры путем опорожнения подносов. «Фриз-драйд» кофе через воронку поступает в специальный бункер для кратковременного хранения. После этого кофе готов к расфасовке в банки.