Технологія виробництва натуральної смаженої кави

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Виробництво харчових концентратів виникло в Радянському Союзі на початку 30-х років і вперше ж десятиріччя перетворилося в самостійну галузь промисловості. У роки Великої Вітчизняної війни розвиток промисловості харчових концентратів посилився.

У повоєнний час харчоконцентратні підприємства були технічно переозброєні, значно розширився асортимент продукції, вдосконалювалася технологія виробництва.

В даний час в результаті робіт науково-дослідних інститутів і лабораторій промисловості створені рецептури харчових концентратів різноманітного асортименту. Одних тільки концентратів обідніх страв налічується близько 200.

Харчові концентрати відрізняються один від одного не тільки рецептурними наборами, але і технологічними особливостями виробництва.

Технологічні схеми виробництва харчових концентратів обідніх страв, дитячих поживних сумішей, сухих сніданків істотно розрізняються як за технологією, так і за устаткуванням.

Харчові концентрати виробляються згідно ГОСТ 50366-92 «Концентрати харчові. Напівфабрикати борошняних виробів. Загальні технічні умови», ГОСТ 51181-98 «Концентрати харчові дитячого та дієтичного харчування», ГОСТ 18488-2000 «Концентрати харчові солодких страв. Загальні технічні умови».

Розроблення раціональних технологій нових харчових продуктів поліпшеної харчової та енергетичної цінності з високими органолептичними показниками - одна з основних задач харчової промисловості. В цьому напрямку перспективним є використання високотемпературної екструзії, яка забезпечує суттєву інтенсифікацію перероблення сільськогосподарської сировини в готові вироби.

Проблема створення нової конкурентноздатної екструзійної продукції з підвищеною харчовою та біологічною цінністю, призначеної для повсякденного та спеціального дієто-профілактичного харчування, з подовженим терміном зберігання згідно основних принципів нутриціології, реології, кваліметрії, хімічної кінетики, теорії систем і математичного моделювання шляхом розроблення науково обгрунтованих раціональних технологій, які забезпечують ефективне використання традиційної і нетрадиційної сировини та інтенсифікацію технологічних процесів.



1 ВИХІДНІ ДАНІ

Кава натуральна смажена - це продукт, що отримують обсмажування сирих кавових зерен.

Кава являє собою насіння (зерна) плодів вічнозеленого кавового дерева, багатого алкалоїдом кофеїном, ароматичними речовинами і хлорогеновою кислотою.

Каву вирощують більше 50 країн світу. У кожній з них природні умови, клімат і ґрунти абсолютно різні, тому один і той же сорт кави в різних місцях сильно відрізняється по своєму хімічному складу, а значить, і на смак, і за ароматом, і по іншим властивостям.

Тонізуюча дія кави залежить від особливих речовин - алкалоїдів, що знаходяться в зернах кавового дерева. Невелика доза алкалоїдів кави швидко порушує діяльність нервової системи, підсилює роботу серця, завдяки чому і відновлюється працездатність.

Дубильні речовини, що знаходяться в каві, роблять позитивний вплив на процес травлення і обмін речовин в організмі. Особливо цінний кофеїн, який впливає на судинну систему, підсилює серцеву діяльність.

Каву натуральна смажена готують за рецептурою наведеною в таблиці 1.1

Таблиця 1.1- Рецептура кави натуральної смаженої.

Компонент	Кількість, %
Зерна кави сирі	100

Якість натуральної смаженої кави регламентується стандартом ГОСТ 6805-97, згідно якого розрізняють каву вищого і першого сорту.

Натуральну смажену каву в зернах вищого сорту виробляють з натуральних кавових зерен вищого сорту ботанічного виду Арабіка (Coffea Arabica Linney) одного з торгових найменувань зеленої кави: Індійська

Плантейшн, Колумбійська, Мексиканська, Нікарагуанська, Перуанська, Ефіопська та інших, рівноцінних їм.

Натуральну смажену каву в зернах першого сорту виробляють з натуральних кавових зерен першого сорту ботанічних видів Арабіка (Coffea Arabica Linney) або Робуста (Coffea Canephora Pierre) одного з торгових найменувань зеленої кави: Бразильська Сантос, В'єтнамська Арабіка, Індійська Арабіка Черрі, Індійська Робуста Черрі та інших, рівноцінних їм.

Органолептичні показники якості кави згідно стандарту приведені в таблиці 1.2. натуральний кава технологія хімічний

Таблиця 1.2 - Органолептичні показники якості кави натуральної смаженої

Сорт	Характеристика кави
Вищий Перший	ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД Рівномірно обсмажені зерна коричневого кольору з матовою або блискучою поверхнею, зі світлою борозною посередині і залишками оболонки кавових зерен Обсмажені зерна коричневого кольору з різними відтінками, з матовою або блискучою поверхнею і залишками оболонки кавових зерен
Вищий Перший	СМАК І АРОМАТ Смак приємний з різними відтінками (кислуватий, гіркувато-в'язкий та ін. ) Аромат тонкий і яскраво виражений. Не допускаються сторонній присмак і запах Добре виражений смак, слабко виражений аромат Не допускаються сторонні присмак і запах

За фізико-хімічними показниками натуральна смажена кава повинна відповідати нормам приведеним в таблиці 1.3

Таблиця 1.3 - Фізико-хімічні показники якості натуральної смаженої кави

Найменування показника	Норма для кави
Масова частка вологи, %, не більше: - при виготовленні - протягом терміну зберігання Масова частка мінеральних речовин, %, не більше Масова частка мінеральних речовин, не розчинних в хлоридній кислоті, % не більше Масова часка екстрактивних речовин, % Масова частка кофеїну, %, не менше Масова частка металомагнітних домішок (частинок не більше 0,3 мм в найбільшому лінійному вимірюванні), % не більше Сторонні домішки і шкідники	4,0 7,0 5,0 0,2 20-30 0,7 5·10-4 Не допускаються

2 ВИМОГИ НОРМАТИВНИХ ДОКУМЕНТІВ ДО ЯКОСТІ СИРОВИНИ

В складі сухих речовин кави 32-36% припадає на екстрактивні речовини, 0,7-2,5% - на кофеїн, 3,5-7,7 - дубильні речовини, 9-19,2% - білки, 9,4-18% - жири, 4,2-11,8% - сахарозу, 5,5-10,9% - хлорогенову кислоту [4, 5].

Завдяки кофеїну кава сприятливо діє на організм людини, тобто підвищує її загальний тонус і працездатність. Основна частка кофеїну в сирих зернах знаходиться в зв'язаному стані у вигляді кофеїн - хлорогеновокислого калію.

Дубильні речовини зумовлюють гіркість кавового напою. Основою дубильних речовин є хлорогенова кислота, яка зумовлює своєрідний слабо кислий і злегка терпкий смак.

Існує ботанічна класифікація кави та комерційна. За ботанічною класифікацією кава поділяється на Аравійську (Арабіка), Робусту та Ліберику.

Помологічні сорти аравійського кавового дерева складають майже 90% всіх насаджень.

Плід кави - ягода червоного кольору з різними відтінками кулеподібної або овальної форми, що нагадує вишню і має під шкіркою сочну солодку м'якоть. У м'якоті плодів знаходяться дві зернини, розмішені одна до одної плоскими боками. Інколи в плодах розвивається замість двох зернин одна велика, що має назву "перл-кава", її цінують значно вище за звичайну. Кожна зернина вкрита жовтуватою рогоподібною пергаментною оболонкою, під якою є ще тонка оболонка, яка зветься "ребристою". Залежно від помологічного сорту колір зерен може бути жовто-сірим, зелено-сірим, синьо-сірим. Довжина зернини коливається від 6 до 15 мм, її ширина - від 5 до 10, а товщина - від 3 до 6 мм.

Сорти ліберійського кавового дерева і робусти в насадженнях займають незначне місце. Ліберійське кавове дерево, в основному, вирощують на західному узбережжі Африки - в Ліберії, Конго, Анголі, Гані. Робусту, в основному, культивують на Цейлоні, півдні Китаю, в Індонезії.

Ліберійська кавова зернина за зовнішніми ознаками схожа за аравійською, але дає настій кави більш грубий, з більш різкими смаковими й ароматичними властивостями.

Робуста має багато різновидів, тому якість кави цього виду варіює в значних межах - від "низької" до "хорошої".

Плоди кави збирають до трьох разів за рік з досягненням ними необхідної зрілості, яка збігається з розвитком максимальної величини зернини. Врожайність одного дерева досягає 10 кг (до З кг сирих зернин).

Всі сорти кави, що експортуються на світовий ринок, можна розподілити на три групи: американські, азійські, африканські.

Кожний сорт кави носить назву місцевості, країни чи порту, через який відбувається його експортування в інші країни.

Американські сорти кави складають майже 70% від світового експорту.

До групи цих сортів відносяться бразильський, колумбійський, гватемальський, мексиканський, кубинський, коста-рікський, сальвадорський, болівійський і кава з о. Мартиніка.

Бразильська кава за назвами портів, через які вона вивозиться, поділяється на Сантос, Ріо, Мінас, Парана, Вікторія, Бахіа. Широко відомий сорт Сантос, який має декілька різновидів, серед яких найбільш цінним є Бурбон Сантос з маленькими зернинами від світло-солом'яного до темно-зеленого кольору. Виготовлений з нього напій характеризується досить приємним смаком і ароматом.

Колумбійські і венесуельські сорти кави мають зернини різної величини від світло-зеленого до темно-зеленого забарвлення. Вищі сорти цієї кави оцінюються як кращі в світі і значно перевершують за якістю бразильський сорт Сантос. Вони дають міцний, екстрактивний настій з приємним кислуватим смаком і сильним, тонким, кавовим ароматом. До кращих сортів колумбійських кавових зернин можна віднести сорти Медельїн, Арменія і Манікалес.

Кава південної частини Центральної Америки (Мексика, Гватемала, Коста-Ріка тощо) характеризується великим розміром зернин з забарвленням від зеленувато-жовтого до зеленувато-синього, високою екстрактивністю і приємним смаком напою. Особливо високо ціняться Гватемальські і Костарікські (Пасіфік, Атлантик) сорти кави, які дають напій м'якого смаку і ніжного аромату. У нас ці сорти кави відносять до вищих сортів.

До групи азійських сортів кави відносяться, в основному, аравійський, індійський, індонезійський.

Одним з кращих є аравійський - кава Мокко. Кавові зерна цього сорту, вирощені в гірській місцевості Ємену, неправильної яйцеподібної форми, дрібні і дуже тверді. Забарвлення їх коливається від блідо-жовтого до сіро-зеленого кольору. Напій, виготовлений з Мокко, відрізняється (відзначається) високою екстрактивністю, ніжним винним ароматом і м'яким приємним смаком. Цей вид кави дуже рідко завозиться на європейський ринок [9].

Кращими сортами індійської кави вважаються Малабар, Леслабор, Мадрас, Робуста. Зерна цієї кави різноманітного кольору синьо-зеленуватого з різними відтінками. Настій вищих за якістю сортів характеризується густим забарвленням, високою екстрактивністю і сильним ароматом.

Індонезійські сорти кави відносяться до середніх за якістю. Найбільш розповсюдженими сортами є Паданг, Анкола, Айєр-банджі і Робуста. Зернини у них, як правило, порівняно значних розмірів, мають забарвлення від світло-жовтого до темно - синього. Настій смаженої зернини кави гідний, високо екстрактивний, з достатньо ніжним смаком і ароматом.

Африканські сорти кави використовуються переважно для місцевого споживання, виняток - абіссінська кава, яка в значних кількостях надходить на зовнішній ринок. Найбільш відомий сорт кави Харарі, який має високі смакові й ароматичні властивості.

3 ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБІВ ВИРОБНИЦТВА КАВИ НУТУРАЛЬНОЇ СМАЖЕНОЇ

Зерна сирої кави очищають на вібраційному сепараторі, просіюючи на ситах, пропускаючи через аспіраційну систему і магнітні загородження.

Сита на сепараторі встановлюють з урахуванням виду і розміру зерен. Зазвичай використовують штамповані сита з отворами діаметром 8-12 мм

При переробці дрібних зерен (сорти Мадрас, Ходейда і подібні їм) використовують сортувальне сито з отворами діаметром 6 мм.

Зерна кави зазвичай бувають забруднені мінеральною (пил, камінчики) та органічною (гілки, стебла рослин, трісочки) домішкою. При нормальній роботі сепаратора ці домішки майже повністю (крім рівних за величиною зерну) видаляються.

Кожен вид і сорт кави сепарують окремо. Очищені на вібраційному сепараторі зерна транспортуються повітрям в бункер для сирої кави, в якому проводиться додаткове уловлювання пилу. Бункер має три секції, повне завантаження кожної секції фіксується датчиком. Перед сепарацією наступного виду кави попередній вид повинен бути повністю завантажений у відповідну секцію.

Роботу сепаратора необхідно контролювати механічним відбором проб зерен, узятих після очищення і визначення в них сторонніх домішок.

Пiд час обсмажування пiд впливом високої температури у кавових зернах перебiгають складнi хiмiчнi процеси, секрети яких до кiнця ще не розкритi. Деякi хiмiчнi речовини руйнуються, на змiну їм з'являються новi. Коричневими зерна стають внаслiдок карамелiзування цукру, але надмiрне обсмажування приводить до карбонiзацiї, тобто обвуглювання. Найбiльша кислотнiсть кави спостерiгається при слабому обсмажуваннi, внаслiдок виникнення оксидiв, якi руйнуються при пiдвищеннi температури.

Вiд обсмажування об'єм кавового зерна збiльшується майже на 50%, а маса його (переважно через втрату вологи) стає приблизно на 18% меншою.

У 1864 р. Джебс Бернi запатентував машину для обсмажування кави - складну систему, в якiй кава рiвномiрно перемiшувалася у цилiндрi i вивантажувалась без його зупинки. На початку XX ст. на змiну вугiллю, як джерело тепла, прийшов газ. Цилiндри для обсмажування удосконалили таким чином, що тепло до зерна пiдводилося гарячим газом, а не металом цилiндра. Усувалися причини обпiкання зерен, час обсмажування скоротився до 18 хв., однак заважало холодне повiтря всерединi цилiндра. У 1914 р. при обсмажуваннi було використано внутрiшнє газове нагрiвання, а в 1935 р. процес обсмажування було вдосконалено таким чином, що кiлькiсть тепла, яке пiдводиться до зерна збiльшилася, а загальна температура знизилася. Досягалося це збільшенням об'єму гарячого повiтря, котре продували з високою швидкiстю через цилiндр. У наш час на фабриках найчастiше використовують саме цей метод, запровадивши обсмажування безперервним способом.

Єдиної класифікації кави, а також документів що регламентують вимоги, пропоновані до обжарюванні кави, на даний момент не існує, проте існують досить впливові організації що популяризують культуру виробництва та продажу кави в світі. Такими організаціями є: заснована в 1963 році під егідою Організації Об'єднаних Націй «International Coffee Organization» (ICO), заснована в 1982 році в США групою цінителів кави «Specialty coffee association of America» (ДАЦА), створена в 1992 році Європейська Асоціація «Specialty Coffee Association of Europe» (SCAE), створений в 1990 році, у Великобританії, Інститут наукової інформації з кави «Institute for Scientific Information on Coffee» (ISIC), та інші.

З загальноприйнятих термінів що описують ступені обсмажування кави, найчастіше користуються такими поняттями, як легке, середнє і сильне обсмажування. Цінителі кави виділяють більше ступенів обсмажування. Звук є гарним показником температури зерен під час обсмажування. Можна почути два температурні пороги, які називають "crack" (тріщина, тріск).

При температурі близько 205-207°C зерно буде видавати тріск так само, як це робить попкорн, тільки набагато тихіше. Ця точка називається "перший крак" і є кордоном між легким і середнім обсмажуванням кавових зерен. Зерно при температурі приблизно 224-227°C трісне вдруге - "другий крак". Це точка поділу між середнім і сильним обсмажуванням.

Легке обсмажування.

Слабке обсмажування дозволяє повністю проявитися тонкому смаку і аромату. Рекомендується для кави, що п'ють за сніданком, тому що така кава добре поєднується з молоком.

Коричне обсмажування.

Застосовується тільки для високоякісних ніжних сортів арабіки, вирощеної у високогір'ї. Після обсмажування виходять сухі зерна світло - коричневого кольору. Іноді каву такої міри обсмажування називають коричним, через схожість з корою цієї пряної рослини. Така кава трохи кислить, має легку насиченість смаку, слабкий аромат з хлібним запахом. Відсутнє масло на поверхні зерна. При обсмажуванні кави виділення пари змушує боб розширюватися, втрата ваги складає 13,0 %.

Новоанглійське обсмажування.

Помірний світло - коричневий колір зерна, все ще кислить, але хлібний аромат відсутній. Таке обсмажування є традиційним для північного сходу США.

Середнє обсмажування.

Смак - багатий і трохи солодкий. Пити таку каву можна в будь-який час дня, з молоком чи без. Таке обсмажування традиційно популярне у німців, голландців, австрійців, а також в Україні та Росії.

Американське обсмажування.

Зерна помірного світло - коричневого кольору, з сухою поверхнею, вміст кислоти вище, ніж цукру, збережені відмінності між зернами, властиві зеленим бобам. При обсмажуванні кави, зерна збільшуються в розмірі, втрата ваги складає 14,0%.

Міське обсмажування «City», «Full City»

Зерна коричневого кольору середньої насиченості, в основному, з сухою поверхнею, місцями з'являються сліди масла при обсмажуванні «Full City». Досягнутий баланс між кислотністю і цукром при повній насиченості смаку. При обсмажуванні зерна сильно збільшуються в розмірі, втрата ваги складає 15,0 - 16,5 %.

Віденське обсмажування.

Зерна кави, яскравого коричневого кольору, злегка темніше, ніж при середньому ступеню обсмаження. На поверхні зерен помітно поява крапель олії. У каві присутні солодкувато - гіркі тони смаку. Помітна приглушена кислотність і сильна насиченість. При обсмажуванні зерна втрачають більшу частину газу, втрата ваги складає 17,0 %.

Сильне обсмажування.

Призначено, в основному, для приготування еспрессо. Цей спосіб приготування напою найбільш яскраво розкриває всі смакові і ароматичні якості кави.

«Espresso» обсмажування.

Зерна кави з темною блискучою поверхнею і плямами масла. Солодкувато - гіркий смак домінує. Кислотність і аромат приглушені, настає карамелізація цукру. Втрата ваги при обсмажуванні становить 18,0%

Французький спосіб обсмажування.

Зерна мають колір чорного гіркого шоколаду і покриті маслом. Присутній запах горілого масла. Відмінності, характерні для зеленої кави, повністю приглушені, а солодко-гіркий смак домінує. Помітно радикальне зменшення кислотності, цукор карамелізований. Втрата ваги при обсмажуванні кави становить 19,0 %.

Італійський спосіб обсмажування.

В Італії кави смажать до самого темного відтінку, зерно має чорну, суху блискучу поверхню. Домінує гіркий, трохи палений приємний смак. Втрата ваги при обсмажуванні становить 20,0 %

Режими і ступені обсмажування кави приведені на рисунку 3.1

Рис 3.1- Режими і ступені обсмажування кави

4 ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА КАВИ НАТУРАЛЬНОЇ СМАЖЕНОЇ

Обсмажування зерен кави - відповідальна операція процесу його переробки, при її проведенні формуються властиві каві, своєрідні, смак і аромат.

Недостатньо кваліфіковано проведене обсмажування може звести нанівець ті позитивні якості кави, які виявляються тільки при термічній обробці.

Обсмажування кави є пірогенетичним процесом, в результаті якого одні речовини руйнуються, інші створюються знову. У кавових зернах відбуваються значні хімічні зміни. Зерна збільшуються в об'ємі , маса їх зменшується в результаті випаровування вологи і розкладання цукрів, клітковини та інших органічних речовин внаслідок високої температури обсмажування.

Показники збільшення об'єму різних видів зерен кави при обсмажуванні наведено в таблиці 4.4

Таблиця 4.1 - Показники збільшення об'єму різних видів зерен кави при обсмажуванні

Найменування кави	Кількість зерен в 1 дл кави
	сирої	смаженої
Колумбійська Маделін Американська Гватемала Американська Коста-Ріка Індійська Арабіка Єменська Ходейда Африканська Робуста Гвінейська Робуста В'єтнамська Арабіка Індійська Планштейн А	432 420 394 468 630 530 480 410 420	362 285 260 300 450 333 255 340 314

Цукор, карамелізуючись, утворює карамель - речовину, що надає зернам кави коричневе забарвлення. Від ступеня обсмаження залежить кількісне накопичення карамелі, і відповідно, інтенсивність забарвлення зерен.

Розкладання сахарози можна простежити за наступною схемою: при 160°С сахароза, віддаючи частинку води, утворює глюкозан і левулезан

С₁₂Н₂₂О₁₁ - Н₂О >С₆Н₁₀О₅ + С₆Н₁₀О₅

При підвищенні температури (185-190°С) з первинних продуктів розпаду сахарози виникає ізосахарозан:

С₆Н₁₀О₅ + С₆Н₁₀О₅>С₁₂Н₂₀О₁₀

з якого при подальшому підвищенні температури утворюється спочатку карамелан:

2С₁₂Н₂₀О₁₀- Н₂О > С₂₄Н₃₆О₁₈

а потім карамелен:

С₁₂Н₂₀О₁₀ + С₂₄Н₃₆О₁₈- 3Н₂О > С₃₆Н₅₀О₂₅

У обсмаженому зерні кави містяться всі проміжні продукти розкладання сахарози.

Клітковина в результаті високої температури піддається сухій перегонці з утворенням оцтової та інших органічних кислот і ацетону. Кількість її в зв'язку з цим зменшується.

Розкладанню піддаються і пентозани, їх кількість в каві досягає 6-7%. Розкладаючись, вони утворюють фурфурол і фурфуроловий спирт.

Жир кави, що складається, в основному з олеїнової кислоти, якого міститься в зернах 10-13%, при обсмажуванні змінюється мало; кількість його дещо зменшується через часткове розкладання з утворенням акролеїну.

Білкові речовини кави, яких міститься 9-11%, під дією високої температури обсмажування також змінюються, утворюючи аміак, аміни, пірол та ін. Всі речовини, що виділяються з складних органічних сполук кавових зерен, під впливом високої температури вступають між собою в реакції, утворюючи нові сполуки, які і обумовлюють аромат обсмаженої кави. Цей комплекс з'єднань носить загальну назву кафеоль.

Кафеоль не є якоюсь хімічно відокремленою речовиною. У його складі знайдені метилфурфурол, фурфуролмеркаптан, метилпіридин, фурфуролвінілпірідін, ацетон, ацетальдегід та ін. Загальний вміст кафеоля в обсмаженій каві може сягати до 1,5%.

За даними Ф.В. Церевітінова, в склад кафеоля входять наступні речовини (в г на 100 кг обсмаженої кави:

- Вода - 16000,00

- Оцтова кислота - 170,00

- Ацетальдегід - 1,00

- Ацетон - 3,00

- Метилетилацетальдегід - 0,90

- Ацетол - 10,00

- Фурфурол - 1,30

- 5-Метилфурфурол - 1,50

- Фурфуроловий спирт - 18,00

- Пірідин - 4,80

- Паразінові основи - 4,00

- Метилмеркаптан - 0,07

- Фурфулилмеркаптан - 0,07

- Кислоти інші - 2,00

В результаті численних досліджень у складі летких ароматичних речовин кави (ЛАР), що утворюють кафеоль, найдені та інші сполуки.

Смак обсмаженої кави обумовлюється наявністю в ньому кавової і хінної кислот, що утворюються при розкладанні хлорогенової кислоти, якої в каві міститься до 8%.

Реакція розкладання хлорогенової кислоти йде за схемою приведеною на рисунку 4.2.

Рис 4.1 - Реакція розкладання хлорогенової кислоти

Важливим моментом є утворення в обсмажених зернах з трігонелліна нікотинової кислоти (вітаміну РР). Тригонеллін відноситься до групи бетаїн, одержуваних у результаті метилювання амінокислот (в даному випадку триптофану). Цікаво, що в організмі нікотинова кислота, піддаючись метилуванню, перетворюється на трігонеллін, у вигляді якого виводиться. Ці перетворення йдуть за схемою приведеною на рисунку 4.3.

Рис 4.2 - Реакція розкладання нікотинової кислоти

Кофеїн при обсмажуванні розкладається незначно, і його вміст у каві зменшується дуже мало (а в перерахунку на суху речовину навіть збільшується).

Схема хімічних перетворень, представлена вище, далеко не розкриває всього хімізму обсмаження. Процеси, що при цьому протікають, мало вивчені, однак те, що вже відомо про них, дає можливість правильно будувати технологічний процес і отримувати хороший за ароматичними і смаковими якостями продукт.

5 ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ АПАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ

Для обсмажування кави використовують обсмажувальний апарат «Пробат». Апарат складається з корпусу з обертовим усередині барабаном, охолоджуючої чаші діаметром 2,5 м з мішалкою, камнезбірника і пульта управління.

У корпусі є люки для спостереження за роботою пальників і провітрювання топкового простору після закінчення роботи.

У верхній частині корпусу знаходиться вентилятор для відведення газів з барабана. На корпусі на кронштейні встановлений бак для води з регулюючим пристроєм. У топочному просторі всередині корпусу розташований газовий пальник, що має три зони згоряння газу, залежно від його кількості.

Обсмажувальний барабан має частоту обертання 45 об/хв. Привід працює від електродвигуна потужністю 4 кВт.

Усередині барабана закріплені лопаті, розташовані по гвинтовій лінії, що слугують мішалкою, а по осі барабана проходить порожниста труба для подачі води всередину барабана.

З одного боку барабан обладнаний глухою стінкою з вікном, в якій змонтований пробник для відбору проби обсмаженої кави і знаходиться термометр, що показує температуру димових газів. З іншого боку барабана стінка сітчаста. Обсмажена каву вивантажується з барабана в охолоджуючу чашу автоматично через щілину, що утворюється між барабаном і торцевої кришкою. Чаша має дно з перфорованої сталі і мішалки. Кава охолоджується повітрям, яке протягується вентилятором через шар зерен. Зверху на каву подається вентилятором холодне повітря через лійку.

Кава охолоджується до 40-45°С за 15 хв . З охолоджуючої чаші кава вивантажується через управляючу заслінку автоматично.

Каменевідбірник встановлений в пневмотрубопроводі. У трубі є висувна сітка, а збоку зроблені щілини, які регулюються вручну заслінкою. При закритих щілинах камінці не відділяються. Відрегульований розмір щілини зменшує потік повітря через сітчасте дно, захоплюються тільки зерна кави, а камінці залишаються на сітці. Сітчасте дно періодично виймають для очищення від каменів.

Парусність обсмаженої кави значно більше, ніж сирої, у зв'язку зі збільшенням обсягу зерен і одночасним зменшенням маси. Тому камені краще відбирати від обсмажених зерен.

Робота обсмажуючого апарату відбувається наступним чином. Очищені зерна кави або суміш різних сортів - 240 кг - надходять в попередньо розігрітий до 215-220°С обсмажуючий барабан, при цьому температура спочатку різко знижується, а потім поступово підвищується до заданої.

Обсмажування зерен кави триває 20-23 хв. У цей час кава інтенсивно перемішується. До кінця обсмажування в барабан протягом 50 с подають воду для зволоження зерен кави, після чого кава перемішується в середовищі димових газів і водяної пари, так як вихід їх з барабана закривається. Це зменшує дезодорацію кави і втрати ароматичних речовин.

Нормальний режим роботи обсмажувального апарату автоматично забезпечується взаємодією систем вентиляції, пневматики і обігріву.

Вентиляційна система обладнана одним припливним і двома витяжними вентиляторами.

Стиснене повітря для пневматики подається від компресора продуктивністю 250 л в хвилину при робочому тиску 1 МПа. Потужність електродвигуна компресора 1,5 кВт. Стиснуте повітря витрачається через ресивер, обсяг якого 0,2 м³.

Управління процесами обсмажування, охолодження і видалення каменів зосереджено на пульті. Автоматично, за заданою програмою, вмикаються і вимикаються двигуни пристроїв апарата і вентиляторів, відкриваються і закриваються пневмоприводом заслінки, регулюється подача води для зволоження зерен. Подача газу регулюється залежно від температури обсмажування, яка реєструється самозаписувальним приладом,

Повітряна і опалювальна системи апарату управляються автоматично відповідно із заданим режимом роботи. Таким чином, наявність центрального управління дозволяє задавати і автоматично підтримувати технологічний режим обсмажування зерен кави.

Продуктивність обсмажувального апарату при тривалості обсмажування 20 хв і одноразового завантаження сирої кави 240 кг становить 640-645 кг обсмаженої або 720 кг сирої кави на годину.

У обсмажувальному апараті передбачені необхідні пристрої для безпечної роботи. Газ запалюється від електроіскри, при цьому запальник зблокований з фотоелементом. При відкритому запальнику і відсутності іскри подача газу в пальник неможлива.

Під час вивантаження кави з обсмажувального барабана або при порожньому барабані горить тільки запальник.

Огорожа охолоджуючої чаші зблокована з електродвигуном, при сильному натисканні мішалка зупиняється. Після звільнення огорожі мішалку включити можна тільки вручну.

Каву обсмажують до появи сильного аромату, без стороннього запаху, зокрема запаху підгорілого продукту.

Колір зерен в процесі обсмажування змінюється від зеленого з різними відтінками до темно-коричневого. Зерна різних видів кави мають після обсмажування різний зовнішній вигляд. Так, наприклад, кава Колумбія дає рівномірно обсмажені зерна з матовою поверхнею. У борозді зерна спостерігаються залишки сріблястої оболонки. У кави Єменської (Мокко) бувають строкаті, тьмяні, нерівномірно обсмажені зерна, у Бразильської кави Сантос зерна рівномірно обсмажені.

Втрати при обсмажуванні зерен кави залежать від виду кави і його вологості до і після обробки. Вони коливаються в межах 13-20% від маси перероблюваної партії.

У виробництві при переробці нових партій каву слід проводити контрольні обсмажування, замірюючи втрати, і на підставі вимірів встановлювати норму витрат сировини.

При розробці норм слід мати на увазі, що вміст вологи в свіжеобсмаженій каві, не обробленій під час обсмажування водою - 1,2-1,5%. Така кава дуже гігроскопічна і при зберіганні і подальшій технологічній обробці зволожується за рахунок вологи, що знаходиться у повітрі (до 3,5-4,0%).

Зерна кави після обсмажування та охолодження повинні піддаватися інспекції для відбору дефектних зерен і обробку на магнітних установках. Особливо це необхідно при реалізації кави в нерозмеленому вигляді, так як дефекти псують товарний вигляд продукту.

При помелі частина дефектів надає продукту невластивий йому і часто неприємний присмак і запах.

Пошкоджені самозігріванням зерна кави мають світло-коричневий колір. При обсмажуванні у них з'являється «білястий» відтінок. Ці зерна володіють неприємним запахом і смаком. Недозрілі зерна, також набувають білястий відтінок.

Чорнушки, що погіршують смак і запах готового продукту, при обсмажуванні не змінюють кольору і легко відрізняються від нормально обсмажених зерен. При інспекції обсмаженої кави слід добиватися найбільш повного видалення всіх дефектних зерен, які впливають на смак і запах продукту (недозрілі, пошкоджені самозігріванням, чорнушок).

При проведенні інспекційного очищення кави застосовують спеціальні фотосортувальні машини, наприклад «Сортекс». Ці машини випускаються з різною продуктивністю. Принцип їх дії полягає в пропусканні через промінь фотоелемента кави по одному зерну. Різні за забарвленням зерна по-різному діють на фотоелемент, в результаті чого останній дає команду про направлення зерна в той чи інший канал. Так як дефектні зерна, що впливають на смак і запах кави, за кольором сильно відрізняються від нормальних обсмажених зерен, фотосортувальна машина працює досить ефективно.

6 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА КАВИ НАТУРАЛЬНОЇ СМАЖЕНОЇ

Зерна сирої завантажуються в приймальну лійку пневмотранспортера (3), повітря в який нагнітається повітредувкою (2), подаються в лійку (4) зернового сепаратора (5), де їх очищають від сторонніх домішок, пилу і металодомішок (продуктивність - 3000 кг/год); при цьому каву обробляють окремо за видами та сортами. Потім зерна пневмотранспортером через циклон-розвантажувач (1) направляють в бункер (6) (з чотирма роздільними відсіками для зберігання різних видів і сортів кави). Звідти зерна кави надходять на ваги (7) і далі транспортуються в обсмажувальний барабан (9), через циклон-розвантажувач (8). Тут каву обсмажують, охолоджують в охолоджувальній чаші (10) і через пневмотранспортер високого тиску направляють з розвантаженням в циклоні-розвантажувачі (1) в бункер (6), призначений для зберігання смаженої кави. Партія кави призначеної для пакування зважують на вагах (7) і транспортують у приймальну лійку пакувального автомату (11) і запаковують визначену масу у пакувальну полімерну тару

Упаковують каву смажену в пачки з картону марки А або типу хром-ерзац з внутрішнім полімерним покриттям, у пакети з паперу і комбінованих термозварюваних матеріалів на основі алюмінієвої фольги або металізованої плівки, банки металеві і комбіновані, скляні, а також із полімерних матеріалів. Найкращою для кави вважають газонепроникну герметичну упаковку під вакуумом і в атмосфері інертного газу. Транспортною тарою фасованої кави слугують ящики з гофрованого картону, дерев'яні й інвентарні. Гранична маса нетто в цій тарі становить 20 і 25-30 кг. Коробки, пакети і банки з кавою складають у сухі, чисті фанерні або дощані ящики, застелені обгортковим папером, а також у коробки з гофрованого картону місткістю 25 кг.

Маркування на етикетці містить назву і місце розташування виробника, товарний знак, назву продукта і його склад, номер стандарта, сорт, масу нетто, спосіб використання, термін зберігання до (дата), інформацію "Зберігати в сухому прохолодному місці". Додатково можуть наносити інформаційні дані про вміст кофеїну і ботанічний вид, а на транспортній тарі - дату виготовлення.

Зберігати каву потрібно на добре вентильованих складах за відносної вологості повітря не вище 75%. Треба дотримуватися товарного сусідства, особливо щодо продуктів з характерним ароматом. У цих умовах кава в зерні смажена упакована в мішки паперові чотирилисткові, мішки і пакети поліетиленові, пакети з паперу мішкового, банки комбіновані можуть зберігатися 6 міс. У пакетах із паперу з полімерним покриттям терміни зберігання становлять 9 міс. У пачках із картону з внутрішнім полімерним покриттям із термозварювальних матеріалів терміни зберігання становлять 10міс; у пакетах із термозварювальних плівкових матеріалів - 12 міс. У пакетах із комбінованих термозварювальних матеріалів на основі алюмінієвої фольги або металізованої плівки, у банках металевих, скляних і полімерних термін зберігання передбачено 18 міс. Деякі підприємства гарантують збереження споживних властивостей кави смаженої в зерні впродовж 18 міс.



7 РОЗРАХУНОК НОРМИ ВИТРАТ СИРОВИНИ НА ВИРОБНИЦТВО 1 Т КАВИ НАТУРАЛЬНОЇ СМАЖЕНОЇ

Вихідні дані для розрахунків приведені в таблиці 7.5

Таблиця 7.1- Вихідні дані

Компонент	Рецептура, %	Вміст сухих речовин, %	Відходи та втрати при переробці сировини, %
		в сировині	в напівфабрикаті	сепарація	обсмажування	подрібнення	фасування
Зерна кави сирі	100,0	89,0	96,0	0,1	14,0	-	0,2

Розрахунок норми витрат сировини для виробництва смаженої кави здійснюємо за формулою (7.1), кг:

Н=1000· (7.1)

де Н - норми витрат сировини на 1 т напівфабрикату або готового продукту, кг;

W_сир.- масова частка вологи в сировині, %

W_н.ф.- масова частка вологи в напівфабрикаті, %

ВЗ - втрати і затрати рецептурного компонента, визначені дослідним шляхом, %;

Н=1000·

Для виробництва 1 т кави натуральної смаженої з урахування втрат необхідно 1257,7 кг зерен кави сирої.



СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Бачурская, Л.Д. Пищевые концентраты / Л.Д. Бачурская, В.Н. Гуляев. - М.: Пищевая пром-сть, 1976. - 362 с.

2. Исупов, В.П. Пищевые добавки и пряности. История, состав и преминения. - СПб: ГИОРД, 2000. - 176 с.

3. Кава натуральна розчинна. Загальні технічні умови : ДСТУ 4394:2005. --[Чинний від 01.01.2006]. -- К. : Держспоживстандарт України, 2007. -- 10 с. (Національний стандарт України).

4. Кофе натуральный жареный : ГОСТ 6805-97. - [Введен в действие с 01.01.1998]. - М.: Издательство стандартов, 2005. - 5с. - (Межгосударственный стандарт).

5. Калашников, Г.В. Ресурсосберегающие технологии пищевых концентратов : монография / Г.В. Калашников, А.Н. Остриков. -- Воронеж: Воронеж. гос. ун-т, 2001. -- 356 с.

6. Касьянов, Г.И. Технология производства сухих завтраков / Г.И. Касьянов, А.В. Бурцев, В.А. Грицких. ? Ростов-на-Дону: Издат. центр «МарТ», 2002. - 96 с.

7. Нахмедов Ф.Г. Характеристика основных видов сортов сырого кофе.//Дом кофе - 18.11.2007;

8. Поздняковский, В.М. Экспертиза пищевых концентратов: учеб.-справ. пособие / В.М. Поздняковский, И.Ю. Резниченко, А.М. Попов - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. - 226 с.

9. Рудавська, Г.Б. Харчові концентрати : підручник / Г.Б. Рудавська, Є.В. Тищенко. - К.: Київ. нац. торг.-екон. ун-т, 2001. - 320 с.

Размещено на Allbest.ru