1.3.3 Влияние технологии производства растворимого натурального кофе на качество готового продукта

Семена кофейного дерева находятся в сочной мякоти плодов-костянок, которые сходны по внешнему виду, размеру и окраске с крупноплодной вишней. Два плоско-выпуклых семени, прижатых друг к другу плоскими боками, размещаются в плодовой мякоти. При этом каждое семя одето в роговидную желтоватую оболочку, называемую пергаментной или роговой, под которой находится семенная оболочка – серебристая кожица. Вдоль всего семени по плоской стороне пролегает бороздка-желобок. Состоит семя из эндосперма и небольшого зародыша. В составе кофейных плодов в среднем на долю семени приходится 26%, на долю оболочек – 6, на долю плодовой мякоти – 68%.

Иногда в плоде развивается лишь одно круглое зерно, а другое остаётся в зачаточном состоянии. Такие зерна собирают отдельно и продают как особо ценный сорт под названием «перл-кофе».

Начинают сбор созревших плодов спустя 6-7 мес. после цветения, когда окраска их становится темно-малиновой. С 5 – 6-летнего возраста кофейные деревья в течение 50-70 лет дают урожай от 0,5 до 3 кг сырого кофе. Урожайность кофе, в зависимости от вида, места и погодных условий, колеблется от 30 до 20 000 кг с 1 га.

В значительной мере от первичной обработки кофейных плодов, которая производится непосредственно на плантациях и состоит из двух основных операций – отделения семян от плодовой мякоти и оболочек и сушки, зависит качество готового продукта.

Для освобождения семян от мякоти и оболочек существуют сухой и мокрый способы. Сухой метод состоит в том, что плоды кофе высушивают на солнце или в сушилке вместе с мякотью, а затем снимают мякоть и пергаментную оболочку на специальных обдирочных машинах.

При мокром способе мякоть удаляют на специальных машинах – пульперах, представляющих собой вращающиеся с различной скоростью терочные цилиндры. На цилиндры непрерывно подают воду, которая смывает с цилиндров снятую мякоть. После обработки на обдирочных цилиндрах на зернах остается часть мякоти. Для облегчения удаления остатков мякоти плоды складывают на несколько часов в кучи, чаны или цементные бассейны, в которых масса подвергается брожению. В процессе брожения мякоть размягчается и затем легко удаляется путем промывания в проточной воде в желобах, лозовых корзинах или на машинах.

Сушат промытые семена на солнце по 3-4 часа в сутки на грунтовых утрамбованных или бетонированных площадках при непрерывном помешивании. Сушка кофе – это одна из важнейших операций для получения продукта высокого качества. Быстрая сушка препятствует ферментации кофе, а медленная удлиняет ферментативные процессы. Соблюдение правил сушки обуславливает характер биохимических процессов, формирующих качество готового кофе.

В местах производства сухие зерна обычно хранят в джутовых мешках по 60 кг и такой же упаковкой экспортируют. Иногда используют также двойные полиэтиленовые мешки, многослойные бумажные мешки с прослойкой из полиэтилена и джутовые мешки с полиэтиленовым вкладышем. В условиях высокой влажности применяют бестарное хранение кофе в ларях на складах с кондиционированным воздухом, а также в герметичных изотермических бункерах из бетона, железа и алюминия.

В местах производства сырой кофе хранят от одного до 10 лет. Известно, что аравийский кофе из Йемена приобретает наиболее высокое качество после трех лет хранения, а бразильский – после 8-10. В процессе хранения происходят биохимические процессы дозревания зерен, выражающиеся в исчезновении неприятного травянистого вкуса, повышения экстрактивности готового кофе, усилении кофейного аромата и появлении жёлто-коричневых оттенков. Исследованиями установлено, что в улучшении товарных свойств сырого кофе при хранении, помимо клеточных ферментов, большую роль играют микроорганизмы, в частности, Aspergillus Wenitii.

С целью ускоренного дозревания сырого кофе вместо длительной выдержки применяют специальную химическую обработку семян в течение 5-6 дней [3].

Для производства растворимого натурального кофе, как уже говорилось выше, в основном используют низкосортные виды кофе, особенно дешевый кофе вида типа африканского робуста, дающий максимальный выход экстракта – 36%. Растворимый кофе могут вырабатывать из арабики, но низкий выход экстрактивных веществ существенно увеличивает себестоимость производства и более высокую рыночную цену.

Технологическая схема производства мелкопорошкового растворимого натурального кофе включает следующие процессы:

• очистку зерен сырого кофе на сепараторе и магнитных уловителях;

• обжаривание в барабанах при постепенно повышающейся температуре от 100 до 220 ⁰С с увлажнением зерен до 6-7% в конце обжаривания во избежание образования кофейной пыли при последующем измельчении;

• грануляцию (измельчение) - дробление зерен на крупинки-гранулы (размером 1,5-2 мм) с минимальным количеством пыли, которая затрудняет процесс экстракции;

• водную противоточную экстракцию гранулированного жареного кофе при возрастающей температуре от 90 до 150 ⁰С и давлении до 5 атм в течение 3-4 ч до содержания в экстракте 28% и более сухих веществ;

• фильтрование экстракта для отделения смол и нерастворимых частиц с последующим охлаждением до 90-95 ⁰С;

• подачу экстракта в распылительную сушилку под давлением 0,6 МПа, распыление экстракта и высушивание в воздушном противотоке с температурой выше 130 ⁰С внизу и 90 ⁰С в верхней части сушилки;

• охлаждение сухого экстракта в потоке кондиционированного воздуха при температуре 20 ⁰С и относительной влажности 40% и расфасовка в герметичную тару [3].

Есть два способа производства растворимого кофе из высушенной жидкости. Первый – так называемая распылительная сушка. Жидкость распыляется в потоке горячего воздуха в верхней части высокого цилиндра. Образовавшиеся капли, падая, высыхают и превращаются в тонко молотый порошок. Второй способ – сублимационная сушка. Жидкость замораживается приблизительно до -40 ⁰С, пока не образует тонкий слой. Этот слой размельчается на мелкие кусочки и затем обрабатывается в условиях высокого вакуума. Вакуум снижает температуру кипения воды, так что вода не испаряется даже при таких низких температурах. Это позволяет получить качественный растворимый кофе, не испортив при этом его вкус и аромат [4].

Поскольку при последующем растворении в воде мелкопорошковый кофе поверхность частиц быстро увлажняется, и они создают слизистую оболочку, не позволяющую воде проникать вовнутрь, возникают проблемы с растворением данного продукта. Его приходится растирать по стенкам. Поэтому большинство фирм выпускает гранулированный (инстантный) кофе.

Получают гранулированный кофе в инстайттайзерах. Сущность получения сводится к увлажнению сухого порошка кофе до 10% (при такой влажности наблюдается агломерирование, соединение мелких частиц в более крупные – агломераты) и последующей повторной сушке полученного продукта. Вследствие агломерации образуются пористые скопления, пронизанные сетью достаточно крупных капилляров, по которым влага легко проникает к глубинным частицам, что приводит к очень быстрому растворению сухого продукта.

В исходном кофейном сырье при производстве растворимого кофе может предварительно удаляться натуральный кофеин. Поэтому в полученный продукт из такого сырья после сушки дополнительно вводят синтетически полученный кофеин [3].