СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОБЖАРЕННЫХ КОФЕПРОДУКТОВ Российский патент 2008 года по МПК A23F5/04 

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и может быть использовано в линиях переработки кофепродуктов, преимущественно цикория и зерен кофе, ячменя, ржи, сои и др.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ обжарки зерен кофе, где в качестве теплоносителя используется перегретый пар атмосферного давления с температурой 280...380°С и скоростью 2,8...3,6 м/с, обработку ведут 4 мин, причем в середине и в конце процесса обжарки зерна кофе увлажняют мелкодиспергированной влагой в течение 10...15 с с доведением после первого увлажнения влажности до 8%, и - до 5...6% после второго [А.с. №1734642 РФ, МКИ⁵ А23F 05/04. Способ обжарки зерен кофе / В.М.Кравченко, А.Н.Остриков (РФ). - №4646955/13. Заявл. 07.02.89. Опубл. 23.05.92. Бюл. №19 // Изобретения. - 1992. - С.16].

Однако известный способ не позволяет осуществлять равномерную и качественную обжарку продукта, что приводит к снижению качества и выхода готовой продукции. В способе не предусматривается поддержание рациональных термовлажностных (влажности и температуры) параметров кофепродуктов в процессе обжарки, которые определяют величину угара. Угар (это смесь испарившейся влаги из кофепродуктов и неконденсирующихся газов - компонентов терморазложения кофепродуктов) при обжарке составляет 12...20% от его общей массы продукта и включает токсичные компоненты, оказывающие отрицательное влияние на здоровье человека. С другой стороны, снижение величины угара уменьшит потери экстрактивных веществ и увеличит выход готовой продукции. В способе не предусматривается отвод газообразных компонентов терморазложения кофепродуктов, которые содержат вредные вещества (например, канцерогенные углеводороды: 3,4-бензопирена, флюрантена и др.).

Известный способ не создает условий для реализации экологически чистой, ресурсосберегающей технологии получения обжаренных кофепродуктов.

Технической задачей изобретения является улучшение качества готовой продукции, увеличение ее выхода и создание экологически чистой технологии производства обжаренных кофепродуктов.

Технический результат заключается в том, что:

- вследствие постоянного отвода газообразных компонентов, образовавшихся в результате терморазложения клеточной системы кофейного сырья и имеющих высокое содержание канцерогенных углеводородов: 3,4-бензопирена, флюрантена и др., повышается качество готового продукта;

- за счет снижения угара благодаря поэтапной обжарке с плавным регулированием термовлажностных (влажности и температуры) параметров продукта увеличивается выход готовой продукции.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства обжаренных кофепродуктов, предусматривающем подготовку сырья, термическую обработку перегретым паром с промежуточным увлажнением продукта, новым является то, что термическую обработку кофепродуктов осуществляют в две стадии, на первой стадии зерна или частицы кофепродуктов обрабатывают воздухом с температурой 150...210°С в псевдоожиженном слое в течение 10...35 мин, затем размалывают до размера частиц 1,0...2,0 мм, после этого увлажняют мелкодиспергированной влагой до влажности 7...8% с последующей отлежкой для равномерного распределения влаги по объему увлажненного продукта, на второй стадии кофепродукты обрабатывают перегретым паром в плотном пересыпающемся слое до достижения влажности 4% и кислотности рН 4,0...5,6, далее обжаренные кофепродукты охлаждают до температуры 35°С, подвергают измельчению до размера 0,2...0,3 мм, просеивают и продукты помола (кофе, цикорий, рожь, ячмень и др.) смешивают.

На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ производства обжаренных кофепродуктов.

Схема содержит производственный бункер 1 для хранения сырых кофепродуктов (кофе, цикорий, ячмень, рожь и др.) с барабанным дозатором 2, вибрационный сепаратор 3, циклон-рагрузитель 4, многосекционный бункер 5, весы 6, гранулятор 7, обжарочный аппарат 8, стабилизатор термовлажностных характеристик кофепродуктов 9, барабанный обжарочный аппарат 13, охладительную чашу 14, дробилку 15, просеиватель 16, смеситель 17 и фасовочный автомат 18. В состав стабилизатора 9 термовлажностных характеристик кофепродуктов входят ленточный транспортер, проходящий через две камеры: камеру увлажнения 11 с форсунками 10 для подачи воды и камеру 12 для отлежки увлажненного продукта.

Способ производства обжаренных кофепродуктов осуществляется следующим образом.

Подготовленное сырье (вымытые и очищенные цикорий, зерна кофе, ржи, ячменя, сои и т.п.) из производственного бункера 1 для хранения сырых кофепродуктов барабанным дозатором 2 подают в вибрационный сепаратор 3, отделяющий примеси путем аспирации, просеивания и пропуска через магнитные уловители. Легкие примеси (пыль) отбираются вентилятором и осаждаются в съемных бочках циклонов. Сепаратор 3 снабжен штампованными металлическими ситами с отверстиями следующих размеров (в мм): ловушка с овальными ячейками 9×16 или 13×16, сортировочное (проходное с ромбическими ячейками) 10×17, сходовое проволочное сито с квадратными ячейками 2×6 или 1,5×20.

Затем очищенный и отсортированный продукт из сепаратора 3 подается через систему пневмоконвейера и транспортируется потоком очищенного воздуха в циклон-рагрузитель 4, из которого направляется в четырех- или шестисекционный бункер 5. Загрузка секций бункера 5 фиксируется датчиком. Перед подачей в сепаратор 3 следующего вида кофепродукта предыдущий вид должен быть полностью загружен в соответствующую секцию. По окончании работы сепаратора 3 убираются отходы из приемников и очищаются магниты.

Затем отвешенная с помощью весов 6 определенная порция продукта подается в обжарочный аппарат 8 для проведения первой стадии обжарки.

Одновременно в обжарочный аппарат 8 подается воздух с температурой 150...210°С со скоростью, обеспечивающий обжарку частиц продукта в псевдоожиженном слое, в течение 10...35 мин. В связи с тем, что частицы продукта (зерна кофе, ячменя, ржи, сои, каштана и т.д.) на этой стадии обжарки не измельчены, т.е. они - цельные, то негативное воздействие кислорода воздуха минимизировано и ограничено только поверхностными слоями.

Обжаривание каждого вида кофепродукта (кофе разных сортов и видов, зерна ячменя, ржи, сои, каштана и т.д.) производят раздельно. Режимы обжаривания кофе, цикория, ячменя и ржи приведены в табл.1.

Таблица 1Режимы обжаривания кофепродуктовСырьеАппаратМасса загружаемого сырья, кгТемпература, °СПродолжительность обжаривания, минКофе «Арабика»«Пробат»240...300180...21014...15Цикорий«Рапидо»240180...21010...12ЯчменьА-9ЖК-А120...150140...16035Рожь«Линдгренц»120...150155...16030

Остановимся более подробно на механизме протекания процесса обжарки кофепродуктов. В связи с тем, что процесс обжарки в зависимости от вида обрабатываемого сырья (кофе, цикория, сои, каштанов и других продуктов) включает две стадии обжарки с промежуточным измельчением и увлажнением, то на каждой стадии подают теплоноситель с необходимыми для этой стадии параметрами. Предварительный нагрев продукта протекает равномерно по всей поверхности, прочность связи влаги с продуктом снижается, что ускоряет последующую обжарку. Плавное повышение температуры сырья на первой стадии обжарки позволяет удалить поверхностную влагу, снизить влажность на 3,1...3,6% и активизировать диффузионную способность капиллярно-пористой структуры продукта для удаления адсорбционно-связанной влаги на второй стадии обжарки [Остриков А.Н., Шевцов А.А., Кравченко В.М., Зотов А.Н. Обжарка кофе перегретым паром / Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2003, - 174 с.].

При этом происходит постепенное увеличение температуры зерен без пересушивания их поверхностных слоев. Обработка в кипящем слое способствует равномерному нагреву зерен по всему объему слоя.

Обжарка кофе является пирогенным процессом (пиролизом), при котором органические вещества нагреваются до высоких температур. В результате проведения обжарки формируются присущие кофе своеобразный вкус и аромат. Кофейные зерна претерпевают значительные физические и химические изменения. Зерна увеличиваются в объеме, масса их уменьшается в результате испарения влаги и разложения сахаров, клетчатки и других органических веществ зерен. Сахар карамелизуется с образованием карамелена, причем его количество, а следовательно, и интенсивность окраски зерен кофе зависят от времени и температуры обжарки.

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 и содержащийся в зернах в количестве 10...13%, изменяется незначительно, образуя акролеин.

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. Поэтому целесообразно обжаривать кофейное сырье на первой стадии обжаривания до содержания влаги 7...8%.

При этом снижается величина угара до 10...12% и, как следствие, уменьшаются потери экстрактивных веществ и увеличивается выход готовой продукции. Продукты терморазложения - канцерогены непрерывно выводят с неконденсированными газами, создавая при этом экологически безопасные условия в технологии производства кофепродуктов высокого качества.

Например, продолжительность обжаривания одной порции кофе «Робуста» (240...300 кг) составляет 13...18 мин при температуре 180...210°С в аппарате типа «Пробат».

Если обжарку на первой стадии проводить воздухом с температурой ниже 150°С в псевдоожиженном слое, например 140°С, то продолжительность обжарки значительно возрастает и не все кофепродукты (кофе, цикорий, каштаны и др.) будут обжарены до нужной кондиции из-за недостаточно высокой температуры.

Если обжарку на первой стадии проводить воздухом с температурой выше 210°С в псевдоожиженном слое, например 220°С, то это приведет к пригоранию кофепродуктов.

Если обжарку на первой стадии проводить менее 10 мин, например 8 мин, то кофепродукты (кофе, цикорий, каштаны и др.) не будут обжарены до нужной кондиции, т.к. за это время их влажность не будет доведена до заданных значений.

Если обжарку на первой стадии проводить в течение более 35 мин, например 40 мин, то это приведет к пригоранию кофепродуктов.

Затем обжаренный кофепродукт направляется в гранулятор 7, который состоит из пяти валков, три из которых предварительно измельчают кофе, а два доводят частицы продукта до 1...2 мм, превращая их в крупку. Частицы именно такого размера (крупка) наиболее оптимальны для последующего насыщения влагой. Если размер частиц менее 1 мм, например 0,4 мм, то при увлажнении мелкодиспергированной влагой они легко слипаются, комкуются и трудно поддаются дальнейшей обработке. Если же размер частиц более 2 мм, например 4 мм, то при увлажнении мелкодиспергированной влагой им требуется значительное время для равномерного распределения влаги по всему объему частиц. Поэтому при дальнейшей переработке (второй стадии обжарки) они пригорают, что приводит к ухудшению их качества.

После размалывания частицы кофепродуктов направляют в стабилизатор термовлажностных характеристик кофепродуктов 9, где они попадают на ленточный транспортер, который последовательно перемещает их через камеру увлажнения 11 и камеру 12 для отлежки увлажненного продукта. Одновременно через форсунки 10, расположенные в камере увлажнения 11, подается мелкодиспергированная вода, которая, распыляясь над слоем продукта, увлажняет частицы (крупку) кофепродуктов до влажности 7...8%. Обжаренный кофепродукт увлажняют до влажности 7...8%, чтобы избежать образования мелких частиц при размоле. Для этого в стабилизатор термовлажностных характеристик кофепродуктов 9 в течение определенного времени подают заданное количество воды и закрывают выход дымовым газом. Это уменьшает дезодорацию кофе и снижает потери ароматических веществ.

Увлажнение кофепродукта после обжаривания преследует цель - повысить влажность продукта для более быстрого охлаждения, предотвращения сгорания мелкой фракции и уменьшения пылевидной фракции при последующем размоле. Если частицы продукта увлажнить до влажности менее 7%, например до 6%, то это будет способствовать образованию мелких частиц при размоле. Если частицы продукта увлажнить до влажности более 8%, например до 9%, то потребуются значительные энергозатраты на второй стадии обжарки для доведения продукта до заданной конечной влажности из-за его переувлажнения.

Затем увлажненные частицы медленно движущимся ленточным транспортером подаются в камеру 12, где происходит распределение влаги по всему объему частиц и подготовка ко второй стадии обжарки.

Из стабилизатора 9 частицы кофепродуктов (крупка) направляются в барабанный обжарочный аппарат 13, в который также подается перегретый пар.

На второй стадии обжарка происходит в плотном пересыпающемся слое до достижения влажности 4% и кислотности рН 4,0...5,6. Ведение процесса обжарки на второй стадии в плотном пересыпающемся слое (а вращающийся барабанный обжарочный аппарат обеспечивает именно этот гидродинамический режим) обусловлено тем, что размер частиц очень мал (1...2 мм) и при обработке в кипящем слое они легко подвержены уносу. Поэтому потребовалось бы дополнительное оборудование: фильтры, циклоны и т.д., что значительно усложнило линию.

В связи с тем, что частицы продукта (зерна кофе, ячменя, ржи, сои и т.д.) на этой стадии обжарки измельчены, а теплоноситель - перегретый пар является инертным, т.к. не содержит кислорода, то создаются наиболее рациональные условия для оптимального протекания второй стадии обжаривания.

Конечная влажность обжаренных частиц кофе 4% обеспечивает наилучшие условия при хранении и последующем приготовлении напитка. Если влажность обжаренных частиц кофе менее 4%, например 3%, то при дальнейшем хранении они легко впитывают влагу (т.к. очень гигроскопичны), что ухудшает их качество. Если же влажность обжаренных частиц кофе более 5%, например 6%, то при дальнейшем хранении в них может активно развиваться микрофлора, что ухудшает их качество. Выбор оптимальной влажности 4% связан с тем, что для большинства кофепродуктов гигроскопическая влажность колеблется в пределах 3,6...4,1%.

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.

Выбор диапазона кислотности рН 4,0...5,6 обжаренных частиц обусловлен тем, что авторами установлено, что при повышении температуры с 30 до 90°С наблюдается выделение легколетучих компонентов с травянистым запахом и малолетучих компонентов, не обладающих выраженным запахом жареного кофе. Начиная с 90°С, в летучих продуктах резко возрастают концентрации малолетучих компонентов. Из хроматографических данных следует, что именно эти компоненты характеризуют запах жареного кофе. Их образование обусловлено, по всей видимости, процессами термической деструкции веществ кофейных зерен и разложения малолетучих компонентов. Образование большого количества летучих веществ, начиная с 168°С, зафиксированное хроматографией, подтверждается и методом дифференциально-термического анализа [Исследование зерен кофе методом дифференциально-термического анализа / Шевцов А.А., Остриков А.Н., Кузнецова И.В., Зотов А.Н. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. - №10. - С.28-29].

Методом парофазного газохроматографического анализа выявлены характерные газообразные фракции, образующиеся при термическом разложении кофе при разных температурах, динамика изменения соотношений которых учтена при оптимизации температурного режима обжарки кофе [А.А.Шевцов, А.Н. Остриков, О.Б.Рудаков, И.В.Кузнецова, А.Н.Зотов. Хроматографический анализ летучих компонентов кофе, образующихся при обжарке. // Известия вузов. Пищевая технология. - 2003. - №1. - С.19-21].

Например, кислотность обжаренного кофе «Робуста» должна составлять 5,2...5,4 рН, а содержание экстрактивных веществ для кофе I сорта не менее 25%, для кофе II сорта - 27,5%.

Затем обжаренный кофе охлаждают в охладительной чаше 14 до температуры 35°С. Если температура охлажденных частиц менее 35°С, например 25°С, то при дальнейшем измельчении они становятся более хрупкими и дробятся с образованием значительного количества мучели, что ухудшает процесс экстрагирования водорастворимых веществ при приготовлении кофейного напитка. Если же температура частиц более 35°С, например 45°С, то при дальнейшем измельчении они становятся пластичными и плохо дробятся. Оптимальное значение температуры 35°С связано с тем, что жир кофе, состоящий в основном из олеиновой кислоты и содержащийся в зернах в количестве 10...13%, имеет температуру плавления 37...39°С. Поэтому нагрев выше этой температуры нецелесообразен.

Охлажденные частицы направляют в дробилку 15, в которой подвергают измельчению до размера 0,2...0,3 мм. Важное значение имеет размер гранул измельченных зерен. Известно, что скорость процесса экстракции обратно пропорциональна размеру частиц, она уменьшается при их увеличении, поэтому выгодно иметь как можно более мелкие частицы продукта, подвергаемого экстракции. Но значительное уменьшение размера частиц приводит к ухудшению смачиваемости и условий фильтрации экстракта.

Частицы размера 0,2...0,3 мм наиболее оптимальны для последующего приготовления кофейного напитка. Если размер частиц менее 0,2 мм, например 0,1 мм, то при заваривании кофе они легко слипаются, комкуются и плохо экстрагируют водорастворимые вещества в напиток. Если же размер частиц более 0,3 мм, например 0,4 мм, то при приготовлении кофейного напитка им требуется значительное время для экстрагирования водорастворимых веществ.

Далее измельченные частицы направляют в просеиватель 16.

Продукты помола кофе, цикория, ячменя и др. смешивают в заданной пропорции в смесителе 17. Смесь фасуется на фасовочном автомате 18.

Пример 1. Технология производства обжаренного цикория.

Поступающие на переработку корни цикория подвергают сначала мойке, в результате которой удаляют посторонние примеси и микроорганизмы. После мойки цикорий поступает на резку, где разрезается на кубики, столбики или пластины размерами соответственно, мм: 10-20×10-20×10-20; 20-60×12-15×5-10; 10-20×15-20×5-7 [Справочник технолога пищеконцентратного и овощесушильного производства / В.Н.Гуляев, Н.В.Дремина, З.А.Кац и др. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, - 488 с., с.341-342].

Подготовленный цикорий из производственного бункера 1 барабанным дозатором 2 подают в вибрационный сепаратор 3, отделяющий примеси путем аспирации, просеивания и пропуска через магнитные уловители.

Затем очищенный и отсортированный цикорий из сепаратора 3 подается в циклон-рагрузитель 4, из которого направляется в четырех- или шестисекционный бункер 5. Загрузка секций бункера 5 фиксируется датчиком.

Затем отвешенная с помощью весов 6 определенная порция цикория подается в обжарочный аппарат 8.

Одновременно в обжарочный аппарат 8 подается воздух с температурой 180...210°С со скоростью, обеспечивающий обжарку частиц продукта в псевдоожиженном слое, в течение 10...12 мин. Режимы обжаривания цикория приведены в табл.1.

Обработка в кипящем слое способствует равномерному нагреву частиц цикория по всему объему слоя. При этом снижается величина угара до 10...12%, и, как следствие, уменьшаются потери экстрактивных веществ, и увеличивается выход готовой продукции.

Если обжарку цикория на первой стадии проводить воздухом с температурой ниже 180°С в псевдоожиженном слое, например 140°С, то продолжительность обжарки значительно возрастает, и цикорий не будет обжарен до нужной кондиции из-за недостаточно высокой температуры.

Если обжарку цикория на первой стадии проводить воздухом с температурой выше 210°С в псевдоожиженном слое, например 220°С, то это приведет к пригоранию цикория.

Если обжарку на первой стадии проводить в течение менее 10 мин, например 9 мин, то цикорий не будет обжарен до нужной кондиции, т.к. за это время их влажность не будет доведена до заданных значений.

Если обжарку на первой стадии проводить в течение более 12 мин, например 20 мин, то это приведет к пригоранию цикория.

Затем обжаренные частицы цикория направляются в гранулятор 7, который измельчает цикорий до 1...2 мм. Частицы цикория именно такого размера наиболее оптимальны для последующего насыщения влагой. Если размер частиц цикория менее 1 мм, например 0,7 мм, то при увлажнении мелкодиспергированной влагой они легко слипаются, комкуются и трудно поддаются дальнейшей обработке. Если же размер частиц цикория более 2 мм, например 3 мм, то при увлажнении мелкодиспергированной влагой им требуется значительное время для равномерного распределения влаги по всему объему частиц. Поэтому при дальнейшей переработке (второй стадии обжарки) они пригорают, что приводит к ухудшению их качества.

После размалывания частицы цикория направляют в стабилизатор термовлажностных характеристик кофепродуктов 9, где они попадают на ленточный транспортер, который последовательно перемещает их через камеру увлажнения 11 и камеру 12 для отлежки увлажненного продукта. Одновременно через форсунки 10 подается мелкодиспергированная вода, которая, распыляясь над слоем продукта, увлажняет частицы цикория до влажности 7...8%, чтобы избежать образования мелких частиц при размоле.

Если частицы цикория увлажнить до влажности менее 7%, например до 6%, то это будет способствовать образованию мелких частиц при размоле.

Если частицы цикория увлажнить до влажности более 8%, например до 9%, то потребуются значительные энергозатраты на второй стадии обжарки для доведения цикория до заданной конечной влажности.

Затем увлажненные частицы цикория медленно движущимся ленточным транспортером подаются в камеру 12, где происходит распределение влаги по всему объему частиц и подготовка ко второй стадии обжарки.

Из стабилизатора 9 частицы цикория направляются в барабанный обжарочный аппарат 13, в который также подается перегретый пар.

На второй стадии обжарка цикория происходит в плотном пересыпающемся слое до достижения влажности 4% и кислотности рН 4,6...4,8. Ведение процесса обжарки на второй стадии в плотном пересыпающемся слое (а вращающийся барабанный обжарочный аппарат обеспечивает именно этот гидродинамический режим) обусловлено тем, что размер частиц очень мал (1...2 мм) и при обработке в кипящем слое они легко подвержены уносу.

Конечная влажность обжаренных частиц цикория 4% обеспечивает наилучшие условия при хранении и последующем приготовлении напитка. Если влажность обжаренных частиц цикория менее 4%, например 3%, то при дальнейшем хранении они легко впитывают влагу, что ухудшает их качество. Если же влажность обжаренных частиц цикория более 5%, например 6%, то при дальнейшем хранении в них может активно развиваться микрофлора, что ухудшает их качество.

Выбор диапазона кислотности рН 4,6...4,8 обжаренных частиц цикория обусловлен тем, что установлено, что при повышении температуры с 40 до 100°С наблюдается выделение легколетучих компонентов с травянистым запахом и малолетучих компонентов, не обладающих выраженным запахом жареного кофе. Начиная с 100°С, в летучих продуктах резко возрастают концентрации малолетучих компонентов.

Затем обжаренный цикорий охлаждают в охладительной чаше 14 до температуры 35°С. Если температура частиц цикория менее 35°С, например 25°С, то при дальнейшем измельчении они становятся более хрупкими и дробятся с образованием значительного количества пылевидной фракции, что ухудшает процесс экстрагирования водорастворимых веществ. Если же температура частиц цикория более 35°С, например 45°С, то при дальнейшем измельчении они становятся пластичными и плохо дробятся.

Охлажденные частицы цикория направляют в дробилку 15, в которой подвергают измельчению до размера 0,2...0,3 мм.

Далее измельченные частицы цикория направляют в просеиватель 16.

Продукты помола кофе, цикория, ячменя и др. смешивают в заданной пропорции в смесителе 17. Смесь фасуется на фасовочном автомате 18.

В табл.2 приведены некоторые показатели обжаренного цикория, полученного по заводской технологии, по известному способу обжарки перегретым паром (А.с. №1734642 РФ) и предлагаемому способу.

Таблица 2Показатели качества обжаренного цикорияПоказателиСвежий цикорийОбжаренный цикорийпо традиционной технологиипо способу (Пат. №2203553)по предлагаемому способуВода73,14,04,04,0Экстрактивные вещества21,474,2...76,077,377,3Инулин16,624,026,527,3Общие сахара4,018,221,223,0Редуцирующие сахара3,3914,115,916,4Зола (общая)1,074,54,54,7рН5,74,54,34,4

Пример 2. Технология производства обжаренных зерен кофе «Арабика». Подготовленный кофе «Арабика» из производственного бункера 1 барабанным дозатором 2 подают в вибрационный сепаратор 3, отделяющий примеси путем аспирации, просеивания и пропуска через магнитные уловители. Далее очищенный и отсортированный кофе «Арабика» из сепаратора 3 подается в циклон-рагрузитель 4, из которого направляется в четырех- или шестисекционный бункер 5.

Затем отвешенная с помощью весов 6 определенная порция кофе «Арабика» подается в обжарочный аппарат 8.

Одновременно в обжарочный аппарат 8 подается воздух с температурой 180...210°С со скоростью, обеспечивающий обжарку частиц продукта в псевдоожиженном слое, в течение 14...15 мин. Режимы обжаривания кофе сорта Арабика приведены в табл.1.

Обработка в кипящем слое способствует равномерному нагреву зерен кофе «Арабика» по всему объему слоя. При этом снижается величина угара до 10...12%, и, как следствие, уменьшаются потери экстрактивных веществ, и увеличивается выход готовой продукции.

Если обжарку зерен кофе «Арабика» на первой стадии проводить воздухом с температурой ниже 150°С в псевдоожиженном слое, например 140°С, то продолжительность обжарки значительно возрастает и зерна кофе не будут обжарены до нужной кондиции из-за недостаточно высокой температуры.

Если обжарку зерен кофе «Арабика» на первой стадии проводить воздухом с температурой выше 210°С в псевдоожиженном слое, например 220°С, то это приведет к пригоранию зерен кофе «Арабика».

Если обжарку зерен кофе «Арабика» на первой стадии проводить в течение менее 10 мин, например 8 мин, то зерна кофе «Арабика» не будут обжарены до нужной кондиции, т.к. за это время их влажность не будет доведена до заданных значений.

Если обжарку зерен кофе «Арабика» на первой стадии проводить в течение более 35 мин, например 40 мин, то это приведет к их пригоранию.

Затем обжаренные зерна кофе «Арабика» направляются в гранулятор 7, который измельчает зерна кофе до 1...2 мм. Частицы кофе «Арабика» именно такого размера наиболее оптимальны для последующего насыщения влагой. Если размер частиц кофе «Арабика» менее 1 мм, например 0,5 мм, то при увлажнении мелкодиспергированной влагой они легко слипаются, комкуются и трудно поддаются дальнейшей обработке. Если же размер частиц кофе «Арабика» более 2 мм, например 3 мм, то при увлажнении мелкодиспергированной влагой им требуется значительное время для равномерного распределения влаги по всему объему частиц. Поэтому при дальнейшей переработке (второй стадии обжарки) они пригорают, что приводит к ухудшению их качества.

После размалывания частицы кофе «Арабика» направляют в стабилизатор термовлажностных характеристик кофепродуктов 9, где они попадают на ленточный транспортер, который последовательно перемещает их через камеру увлажнения 11 и камеру 12 для отлежки увлажненного продукта. Одновременно через форсунки 10 подается мелкодиспергированная вода, которая, распыляясь над слоем продукта, увлажняет частицы кофе «Арабика» до влажности 7...8%, чтобы избежать образования мелких частиц при размоле.

Если частицы кофе «Арабика» увлажнить до влажности менее 7%, например до 6%, то это будет способствовать образованию мелких частиц при размоле.

Если частицы кофе «Арабика» увлажнить до влажности более 8%, например до 9%, то потребуются значительные энергозатраты на второй стадии обжарки для доведения кофе «Арабика» до заданной конечной влажности.

Затем увлажненные частицы кофе «Арабика» медленно движущимся ленточным транспортером подаются в камеру 12, где происходят распределение влаги по всему объему частиц и подготовка ко второй стадии обжарки.

Из стабилизатора 9 частицы кофе «Арабика» направляются в барабанный обжарочный аппарат 13, в который также подается перегретый пар.

На второй стадии обжарка частиц кофе «Арабика» происходит в плотном пересыпающемся слое до достижения влажности 4% и кислотности рН 4,0...5,6. Ведение процесса обжарки на второй стадии в плотном пересыпающемся слое (а вращающийся барабанный обжарочный аппарат обеспечивает именно этот гидродинамический режим) обусловлено тем, что размер частиц кофе «Арабика» очень мал (1...2 мм) и при обработке в кипящем слое они легко подвержены уносу.

Конечная влажность обжаренных частиц кофе «Арабика» 4% обеспечивает наилучшие условия при хранении и последующем приготовлении напитка. Если влажность обжаренных частиц кофе «Арабика» менее 4%, например 3%, то при дальнейшем хранении они легко впитывают влагу, что ухудшает их качество. Если же влажность обжаренных частиц кофе «Арабика» более 4%, например 6%, то при дальнейшем хранении в них может активно развиваться микрофлора, что ухудшает их качество.

Выбор диапазона кислотности рН 4,0...5,6 обжаренных частиц кофе «Арабика» обусловлен тем, что установлено, что при повышении температуры с 40 до 100°С наблюдается выделение легколетучих компонентов с травянистым запахом и малолетучих компонентов, не обладающих выраженным запахом жареного кофе. Начиная с 100°С, в летучих продуктах резко возрастают концентрации малолетучих компонентов.

Затем обжаренный кофе «Арабика» охлаждают в охладительной чаше 14 до температуры 35°С. Если температура частиц кофе «Арабика» менее 35°С, например 30°С, то при дальнейшем измельчении они становятся более хрупкими и дробятся с образованием значительного количества пылевидной фракции, что ухудшает процесс экстрагирования водорастворимых веществ. Если же температура частиц кофе «Арабика» более 35°С, например 40°С, то при дальнейшем измельчении они становятся пластичными и плохо дробятся.

Охлажденные частицы кофе «Арабика» направляют в дробилку 15, в которой подвергают измельчению до размера 0,2...0,3 мм.

Далее измельченные частицы кофе «Арабика» направляют в просеиватель 16. Продукты помола кофе, цикория, ячменя и др. смешивают в заданной пропорции в смесителе 17. Смесь фасуется на фасовочном автомате 18.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

- получение продукта более высокого качества за счет непрерывного вывода несконденсированных газов, содержащих канцерогенные углеводороды: (3,4-бензопирена, флюрантена и др.);

- увеличение выхода готовой продукции за счет снижения массовой доли несконденсированных газов благодаря использованию двухстадийной обработке с промежуточным увлажнением и отлежкой, без чрезмерного воздействия высоких температур с постепенным снижением влажности кофейного сырья;

- разработана экологически чистая, ресурсосберегающая технология производства обжаренных кофепродуктов;

- возможность улучшения качества получаемого продукта за счет снижения угара и увеличения кафеоля до 2,0% вследствие применения более мягких, «щадящих» режимов и равномерной обработки;

- оптимизация процесса обжарки различного исходного сырья за счет «автоматического» поддержания тепловлажностного режима вследствие регулирования величины температуры продукта в зонах обжарки и влажности в зонах увлажнения.

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и может быть использовано в линиях переработки кофепродуктов, преимущественно цикория и зерен кофе, ячменя, ржи, сои и др. В способе производства обжаренных кофепродуктов, предусматривающем подготовку сырья, термическую обработку перегретым паром с промежуточным увлажнением продукта, новым является то, что термическую обработку кофепродуктов осуществляют в две стадии. На первой стадии зерна или частицы кофепродуктов обрабатывают воздухом с температурой 150...210°С в псевдоожиженном слое в течение 10...35 мин, затем размалывают до размера частиц 1,0...2,0 мм. После этого увлажняют мелкодиспергированной влагой до влажности 7...8% с последующей отлежкой для равномерного распределения влаги по объему увлажненного продукта. На второй стадии кофепродукты обрабатывают перегретым паром в плотном пересыпающемся слое до достижения влажности 4% и кислотности рН 4,0...5,6. Далее обжаренные кофепродукты охлаждают до температуры 35°С, подвергают измельчению до размера 0,2...0,3 мм, просеивают и продукты помола (кофе, цикорий, рожь, ячмень и др.) смешивают. Это позволяет улучшить качество готовой продукции, увеличить ее выход и создать экологически чистую технологию производства обжаренных кофепродуктов. 1 ил., 2 табл.

Способ производства обжаренных кофепродуктов, предусматривающий подготовку сырья, термическую обработку перегретым паром с промежуточным увлажнением продукта, отличающийся тем, что термическую обработку кофепродуктов осуществляют в две стадии, на первой стадии зерна или частицы кофепродуктов обрабатывают воздухом с температурой 150÷210°С в псевдоожиженном слое в течение 10÷35 мин, затем размалывают до размера частиц 1,0÷2,0 мм, после этого увлажняют мелкодиспергированной влагой до влажности 7÷8%, на второй стадии кофепродукты обрабатывают перегретым паром в плотном пересыпающемся слое до достижения влажности 4% и кислотности рН 4,0÷5,6, далее обжаренные кофепродукты охлаждают до температуры 35°С, подвергают измельчению до размера 0,2÷0,3 мм, просеивают и продукты помола (кофе, цикорий, рожь, ячмень и др.) смешивают.