СПОСОБ ФЕРМЕНТАЦИИ КОФЕЙНЫХ ЗЁРЕН Российский патент 2019 года по МПК A23F5/02 C12N1/18 

Предлагаемое изобретение относится к медицине и фармакологии и может быть использовано для устранения дефицита пищевых волокон в питании и ассоциированной с ним патологии, представляет собой фармацевтическое средство, содержащее натуральные комплексы ферментированных винными дрожжами пищевых волокон из кофейных зерен и короткоцепочечных жирных кислот, способствует профилактике ассоциированной с ним патологических состояний.

В мировой практике производства сырых зерен кофе известно 2 способа первичной обработки плодов: сухой и влажный.

1. Сухой способ

Это самый древний способ очистки зерен кофе от плодовой мякоти и оболочек. Включает следующие Этапы: 1. Сбор плодов кофе. 2. Классификацию. 3. Сушка. 4. Лущение. 5. Калибровка, сортировка и очистка от посторонних примесей (полирование).

Плоды кофе разделяются на крупные и мелкие по внешнему виду - их классифицируют, одновременно удаляя прогнившие плоды и посторонние примеси (ветки и грозди плодов). Плоды кофе сушат в целом виде. Одним из простых способов является солнечная сушка, непосредственно на плантациях. Такая сушка длится 2-3 недели. Применяется также тепловая сушка в сушильных агрегатах. Сушка горячим воздухом, паром или электричеством - длительностью 12-24 часа. После того как плоды подсушены до влажности 12-14% их очищают на кофелущильных машинах, снимая пергаментные оболочки. Эти машины работают по принципу трения плодов между вращающимися внутренними цилиндрами. Оставшаяся серебристая семенная оболочка снимается при полировании зерен. Полирование проводят для придания зернам блеска.

Затем зерна поступают на сортировку и калибрование, которые производятся на сортировочных аппаратах.

Недостатком сухого способа обработки кофе является неравномерное удаление влаги из всех частей плода, что может стать причиной развития микроорганизмов и порчи зерен при хранении.

2. Влажный (ферментативный) способ обработки плодов кофе

Включает следующие операции: сбор плодов кофе, классификация, протирание плодов, ферментация мезги, выдерживание в воде (мойка) сушка, лущение, калибрование, сортировка, очистка от посторонних примесей(полирование).

Плоды кофе после классификации по сорту, величине, цвету и степени зрелости пропускают через протирочные машины, на которых они протираются. В результате этого наружная оболочка разрывается и плодовая мякоть освобождается. Затем путем мягкого выжимания зерна отделяются от плодовой мякоти и выдавливаются наружу. Однако учитывая, что эти машины оставляют слизистый слой и серебристо семенную оболочку на зернах, протертую мезгу направляют на ферментацию (выдержка при высокой влажности и температуре). Процесс ферментации протекает в течение 24-36 часов. Температура ферментации 18-30°С.

После ферментации кофейная мезга (пульпа) подвергается мойке в аппаратах непрерывного действия и направляется на сушку.

В процессе сушки зерна кофе не только доводятся до необходимой 12% влажности, но и пергаментная оболочка их подготавливается для последующего отделения на лущильных установках. Сушку зерен производят в естественных условиях (солнечная сушка) или в сушилках при температуре 40-60°С. Наилучший эффект (по кислотности, полноте вкуса, аромата и настоя напитка) получают при температуре 45°С. Продолжительность сушки 6-12 часов. Высушенный кофе подвергается лущению от серебристо семенных оболочек. Удаление остатков пергаментных оболочек завершается на полировальных машинах.

После этого кофейные зерна калибруют и сортируют по размеру и цвету. Обычно используется для этого калибровочные машины, где сначала кофе калибруют по ширине зерна, затем по толщине и после этого по длине.

При ферментативной обработке в общей массе сырья появляются поврежденные зерна. Их удаляют вручную по мере движения зерен по конвейеру на упаковку в мешки. В настоящее время для заметы тяжелой ручной работы используются УФ-спекторы.

Производство жареного кофе.

Натуральный жареный кофе в зависимости от степени обжаривания вырабатывают: светлообжаренный, среднеобжаренный, темнообжаренный и высшей степени обжаривания

Процесс обжаривания кофе является главной операцией при производстве всех видов кофе продуктов. В процессе обжарки формируется специфические вкус и аромат кофе.

Общая схема выработки жареного кофе включает следующие операции:

Подготовка сырья заключается в отделении зерен от посторонних примесей.

Обжарка сырых зерен при температуре 160-220°С в течение 14-60 минут, до получения легко размалывающихся зерен коричневого цвета с выраженным кофейным ароматом. Обжаривание кофе проводят тремя способами: тепловым (контактным или конвективным), электрическим (в поле токов высокой или сверх высокой частоты), радиационным (инфракрасными лучами). Наиболее широко применяется тепловое обжаривание.

Охлаждение зерен в охладительных чанах или колонках до температуры 40-50°С.

Для молотого кофе- размол обжаренного кофе на вальцевых станках или мельничных станках с последующим просеиванием.

Развес и упаковка.

Присущие кофе цвет, вкус и аромат, кофейные зерна приобретают при обжаривании в результате пирогенетических превращений веществ, главным образом углеводов, дубильных и азотистых веществ. Обжаривание кофе сопровождается значительным (на 30-40%) увеличением объема зерен. Масса при этом уменьшается (дает угар) на 13-21%, что обусловлено испарением воды и расщеплением органических соединений с образованием легколетучих веществ (см.: https://studfiles.net/preview/2101539/page:3/)

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ферментации пищевых волокон кофейных зерен с помощью микробиоты толстого кишечника различных млекопитающих (мусанги, слоны) (см.: https://ru.wikipedia.org/wiki/Копи-лувак).

Недостатки данного метода: невозможность контроля процесса ферментации, высокая стоимость готового продукта.

Технический результат - создание продукта, на основе кофейных зерен, содержащего ферментированные пищевые волокна и продукты их ферментации - короткоцепочечные жирные кислоты, в процессе контролируемой ферментации, обеспечение глубокой ферментации.

Поставленный технический результат достигается тем, что обработку кофейных зерен с последующей подсушкой зерен и их обжариванием проводят любым штаммом дрожжевой культуры Saccharamyces cerevisae (vini), полученным из коллекции промышленных микроорганизмов ГНИИгенетика, со следующей культурно-морфологической характеристикой: размеры клеток 5×3,5 мкм, форма клеток эллипсоидальная, овальная, округлая, ферментацию проводят в термостатных помещениях при температуре 18-20°С в течение 24-28 часов при влажности до 100%, после чего кофейные зерна подсушивают при температуре 120-140°С в термостате, а затем обжаривают в аппарате для обжарке кофе при температуре 160-220°С в течение 14-60 минут.

Предлагаемая обработка кофейных зерен осуществляется следующим образом.

Обработку проводят любым штаммом дрожжевой культуры Saccharamyces cerevisae (vini), полученным из коллекции промышленных микроорганизмов ГНИИгенетика, со следующей культурно-морфологической характеристикой: размеры клеток 5×3,5 мкм, форма клеток эллипсоидальная, овальная, округлая, ферментацию проводят в термостатных помещениях при температуре 18-20°С в течение 24-28 часов при влажности до 100%, после чего кофейные зерна подсушивают при температуре 120-140°С в термостате, а затем обжаривают в аппарате для обжарке кофе при температуре 160-220°С в течение 14-60 минут.

Определение количества короткоцепочечных жирных кислот проведено в трех сериях препарата, с использованием газожидкостной хроматографии. Произведено измерение содержания короткоцепочечных жирных кислот в кофейных зернах до и после процесса обработки.

Пример 1.

Проба 1. При исследовании на содержание короткоцепочечных жирных кислот с использованием метода газожидкостной хроматографии в интактных кофейных зернах получены следующие результаты:

Уксусная кислота - 1,921 мг/г; пропионовая 0,569 мг/г; масляная 0,992 мг/г.Общее содержание короткоцепочечных жирных кислот (С2+С6) - 3,687 мг/г.

Пример 2.

Проба 2. При исследовании на содержание короткоцепочечных жирных кислот с использованием метода газожидкостной хроматографии в кофейных зернах после процесса ферментации получены следующие результаты:

Уксусная кислота - 0,344 мг/г; пропионовая 0,093 мг/г; масляная 0,283 мг/г.Общее содержание короткоцепочечных жирных кислот (С2+С6) - 0,99 мг/г.

Пример 3.

Проба 3. При исследовании на содержание короткоцепочечных жирных кислот с использованием метода газожидкостной хроматографии в кофейных зернах после процесса ферментации получены следующие результаты:

Уксусная кислота - 1,6 мг/г; пропионовая 0,18 мг/г; масляная 0,184 мг/г.Общее содержание короткоцепочечных жирных кислот (С2+С6) - 1,977 мг/г.

В ходе исследования было установлено наличие в интактных кофейных волокон короткоцепочечных жирных кислот, в концентрациях, не превышающих содержание в толстом кишечнике. В процессе обработки отмечено снижение содержания уровня КЦЖК за счет концентрации уксусной кислоты, что свидетельствует о потреблении данного метаболита в качестве энергетического субстрата в процессе ферментации интактных пищевых волокон Saccharamyces cerevisae (vini) с образованием ферментированных пищевых волокон.

Создание продукта, на основе кофейных зерен, содержащего ферментированные пищевые волокна и продукты их ферментации - короткоцепочечные жирные кислоты, в процессе контролируемой ферментации, обеспечение глубокой ферментации является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к кофейной промышленности и биотехнологии. Ферментируют кофейные зерна в термостатных помещениях при температуре 18-20°С в течение 24-28 ч при влажности до 100% штаммом дрожжевой культуры Saccharamyces cerevisae (vini), полученным из коллекции промышленных микроорганизмов ГНИИгенетика, со следующей культурно-морфологической характеристикой: размеры клеток 5×3,5 мкм, форма клеток эллипсоидальная, овальная, округлая. Кофейные зерна подсушивают при температуре 120-140°С в термостате и обжаривают в аппарате для обжарки кофе при температуре 160-220°С в течение 14-60 минут. Изобретение обеспечивает создание продукта на основе кофейных зерен, содержащий ферментированные пищевые волокна и продукты их ферментации - короткоцепочечные жирные кислоты, в процессе контролируемой ферментации, обеспечение глубокой ферментации. 3 пр.

Способ обработки кофейных зерен с последующей подсушкой зерен и их обжариванием отличающийся тем, что обработку проводят любым штаммом дрожжевой культуры Saccharamyces cerevisae (vini), полученным из коллекции промышленных микроорганизмов ГНИИгенетика, со следующей культурно-морфологической характеристикой: размеры клеток 5×3,5 мкм, форма клеток эллипсоидальная, овальная, округлая, ферментацию проводят в термостатных помещениях при температуре 18-20°С в течение 24-28 ч при влажности до 100%, после чего кофейные зерна подсушивают при температуре 120-140°С в термостате, а затем обжаривают в аппарате для обжарке кофе при температуре 160-220°С в течение 14-60 мин.