3. Основные физико-химические процессы, происходящие при обжарке кофе.

Обжарка кофе является пирогенетическим процессом, в результате которого одни вещества разрушаются, другие создаются вновь. В кофейных зернах происходят значительные химические изменения. Зерна увеличиваются в объеме, масса их уменьшается в результате испарения влаги и разложения сахаров, клетчатки и других органических веществ зерен вследствие высокой температуры обжарки. Сахар, карамелизуясь, образует карамелен — вещество, придающее зернам кофе коричневую окраску. От степени обжаривания зависит количественное накопление карамелена, а следовательно, и интенсивность окраски зерен.

Клетчатка в результате высокой температуры подвергается сухой перегонке с образованием уксусной и других органических кислот и ацетона.

Разложению подвергаются и пентозаны, содержание их в кофе достигает 6...7 %. Разлагаясь, они образуют фурфурол и фурфуроловый спирт.

Жир кофе, состоящий в основном из олеиновой кислоты, которого содержится в зернах 10... 13 %, при обжаривании изменяется мало; количество его несколько уменьшается из-за частичного разложения с образованием акролеина.

Белковые вещества кофе, которых содержится 9... 11 %, под действием высокой температуры обжаривания также претерпевают изменения, образуя аммиак, амины, пиррол и т. п. Все вещества, выделяющиеся из сложных органических соединений кофейных зерен, под воздействием высокой температуры вступают между собой в реакции, образуя новые соединения, которые и обусловливают аромат ценного кофе. Этот комплекс соединений носит общее название кафеоль.

Равномерное обжаривание сырья является важным фактором получения продукта с хорошим вкусом, цветом и ароматом. Режимы обжаривания регулируют, и оптимальную степень обжаренного полуфабриката устанавливают по достижению обжаренным кофе рН 4,0...5,6, цикорием — 4,6...4,8.

Незадолго до окончания обжаривания кофе увлажняют до 4 %, для чего внутри барабана специальным устройством распыляется вода. Количество воды для увлажнения кофе составляет 8... 10 % от массы загружаемого сырья.

Увлажнение кофе после обжаривания непосредственно в обжарочном барабане, осуществляемое также автоматически по заданной программе, преследует цель — повысить влажность продукта для более быстрого охлаждения, предотвращения сгорания мелкой фракции и уменьшения пылевидной фракции при последующем размоле.

4. Устройство и принцип работы обжарочных аппаратов.

Обжаривание и охлаждение кофе проводят в аппаратах различных конструкций при постоянном перемешивании. Для этих целей могут быть использованы аппараты типов «Ленгреиц», «Прбат», «Рапидо».

Режимы обжаривания устанавливаю опытным путем для каждого вида продукта, учитываю конструкцию обжарочного аппарата и вида топлива. В аппаратах «Ленгреиц» обжаривание ведется в барабанах с вращающимся барабаном, помещенным в нагретую среду – топочные газы.

Длительность обжаривание, включает загрузку и выгрузку сырья, для кофейных зерен 45-60 мин. Производительность аппарата 180-200 кг/час.

В настоящее время широко использую аппарат типа «Пробат». Он состоит из корпуса с вращающимся барабаном, охлаждающей чаши с мешалкой, камнеотборника, пульта управления и циклона-охладителя. В корпусе имеются люки для наблюдения за работой горелок и проветривания топочного пространства после окончания работ. В верхней части корпуса находится вентилятор для отвода газов из барабана.

Отдельные виды зеленого кофе подают из бункера и отвешивают в соответствии с принятой рецептурой порциями,составляющимим380 кг на одну загрузку. Взвешивание производится на автоматических весах с записывающим устройством. Обжаривание ведут в барабане при скорости вращения его 45 об/мин. Температуру обжарки регистрируют с помощью датчика и электронного потенциометра.

Загрузку барабана осуществляют после нагревания его до температуры 215 – 220 С. Обжарка зерен продолжается 20-30 минут при постоянном перемешивании.

Обжаренный кофе увлажняют непосредственно в барабане до влажности 6-7% в целях уменьшения распыла при последующей грануляции.

Затем кофе охлаждают при перемешивании в охладительной чаше.

Образуемая при обжаривании лузга улавливается в циклоне.

Охладительная чаша оборудована дном из перфорированной стали, это обеспечивает хорошую обработку охлаждаемых зерен воздухом. Кофе охлаждается до 40-45 С за 15 минут. Выгрузка производится через заслонку автоматически.

Обжаренный кофе транспортируется пневмотранспортом в бункер с попутным аспирационным отделением камней в камнеотборнике и поступает в бункер для хранения обжаренного кофе.

В последнее время на предприятиях также используют аппарат «Рапидо» с единовременной загрузкой 250 кг, при этом производительность будет составлять 1500 кг/час.

В качестве теплоносителя используется смесь воздуха с продуктами горения жидкого или газообразного топлива, которую получают в специальной смесительной камере. Горячая газо -воздушная смесь просеивается через обжариваемый кофе. Отработанные газы отсасываются через циклон.

Обжаренные зерна охлаждаются в охладительной чаше в течение 10 мин. Все операции осуществляются автоматически.

За 10 мин до окончания процесса обжаривания кофе увлажняют до 4%, для чего внутри барабана спец-ым устройством распыляется вода.