Товароведная характеристика и экспертиза качества кофе

     Из  алкалоидов наибольшим изменениям подвергается тригонеллин, который разрушается с образованием никотиновой кислоты и ряда продуктов (29 соединений), участвующих в образовании аромата жареного кофе. Кофеин достаточно термостабилен, теряется на 10-15% без химических превращений.

     Состав  липидов изменяется вследствие их разрушения и образования свободных жирных кислот, главным образом ненасыщенных высокомолекулярных и низкомолекулярных алифатических, участвующих в образовании аромата.

     Особенно  интенсивно на 60-67% разрушаются хлорогеновые кислоты, вследствие их декарбоксилирования образуются кофейная и хинная кислоты, при разложении образуются ее изомеры. При сильном разрушении хлорогеновых кислот (при чрезмерном обжаривании) образуется пустой вкус. Продукты термического разложения хлорогеновой кислоты, соединяясь с белками, образуют темноокрашенные соединения. Содержание дубильных веществ уменьшается до 0,5-1% на счет ферментативного окисления на первой стадии и не ферментативных превращений на последующих, что приводит к образованию темноокрашенных веществ.[1]

     Превращения органических кислот влияют на изменение кислотности и величины рН, которые происходят на первой и второй стадиях обжарки, когда формируются вкус и аромат продукта, В начале обжаривания величина рН снижается, достигает минимума (5,0-5,1) при 200-215 °С, а затем увеличивается.

     Белковые  вещества и углеводы играют важную роль в окончательном формировании вкуса, цвета и аромата жареного кофе. Из белковых веществ наибольшее значение имеют аминокислоты, которые вступают в реакции с моносахарами, образуя темноокрашенные соединения (меланоидины). Свободные аминокислоты зеленого кофе почти исчезают. Содержание связанных в белках аминокислот снижается на 11%.

     При обжаривании глубоким изменениям подвергаются углеводы кофе. Сахароза, на долю которой приходится 65-70% суммы Сахаров, почти полностью разрушается (карамелизуется). Содержание редуцирующих Сахаров вначале уменьшается за счет пиролиза и образования продуктов с низкой молекулярной массой: карбонильных соединений, алифатических кислот, участвующих в образовании аромата, а также за счет карамелизации и меланоидинообразования, а затем увеличивается за счет гидролиза клетчатки и других полисахаридов; из пентозанов образуется фурфурол, участвующий в образовании аромата.

     Количество  минеральных элементов при обжаривании кофе увеличивается за счет высвобождения их при распаде органических веществ и ферментов. В результате обжаривания образуется комплекс веществ (0,05-1,5%), обусловливающих аромат кофе. Количество экстрактивных веществ на первой стадии обжаривания снижается, а затем увеличивается и снова уменьшается при повышении температуры, поэтому одной из задач кофеперерабатывающей промышленности является изыскание оптимальных режимов и способов обжаривания.

     Производство  натурального растворимого кофе

     Производство  кофе натурального растворимого состоит  из следующих основных процессов: приемки, сепарации и обжаривания сырья, измельчения и экстрагирования  обжаренного полуфабриката, сушки  экстракта и фасовки готовой  продукции.[1]

     Кофе  принимают по видам и сортам раздельно. После сепарации кофе обжаривают. Процесс ведут при режимах, обеспечивающих максимальное накопление водорастворимых экстрактивных веществ. Это достигается при условии полного разрушения клеток и тканей зерен кофе и минимального сгорания органических веществ. Установлено, что оптимальным режимом обжаривания является температура 200-210 °С и продолжительность 13-16 мин с увлажнением кофе в конце процесса обжаривания до 5-7% для уменьшения образования пыли при последующем измельчении кофе. В конце обжаривания в барабан подают воду для более быстрого охлаждения кофе, уменьшения образования мелкой фракции при последующем измельчении и остановки пиролиза составных веществ кофе. Расход воды на 240-300 кг кофе составляет 50-55 л.

     Обжаренный  полуфабрикат охлаждают до температуры 35-40 ^ОС в охладительной чаше после «ароматизации» (выдержке в обжарочном аппарате с выключенными горелками).

     В процессе обжаривания контролируют влажность, рН, экстрактивность и потерю массы.

     После завершения обжаривания полуфабрикат поступает в гранулятор на измельчение.

     Установлено, что один и тот же сорт кофе при разной степени измельчения может содержать различное количество экстрактивных веществ. При измельчении кофе (грануляции) необходимо, чтобы количество частиц размером более 1,5 мм составляло большую часть всей массы частиц, а размером 0,5-0,6 мм - около 3%. Измельченный кофе порциями загружают в экстракторы.

     Экстракционные  батареи состоят из 6-8 колонн, соединенных последовательно. Для экстрагирования применяют воду, очищенную от солей кальция и магния, жесткостью не более 0,35 мг-экв/дм³. Подготовленная вода подается под давлением 1,5 М Па в автоматический регулятор, контролирующий скорость ее потока, и через главный подогреватель поступает в экстракционные батареи, экстракцию проводят горячей водой при постепенном повышении температуры от 75 до 180 °С. Подача горячей воды осуществляется через колонну с наиболее истощенным кофе. Вода абсорбирует оставшиеся в нем растворимые вещества, последовательно проходит через колонны в направлении от более высоких температур к низким, в сторону менее истощенного кофе, и наконец, экстракт, насыщенный растворимыми веществами свежезагруженного кофе, выходит из колонны.[1]

     В выходящем из колонны экстракте содержание растворимых веществ 20-26% в зависимости от температуры экстрагирования, от вида и сорта кофе. При использовании смеси кофе нескольких сортов (особенно 2-го сорта) содержание растворимых веществ в экстракте при температуре 95-100 °С может достичь 27-28%.

     При температуре около 170-180 °С - последняя  стадия процесса экстракции - гидролиз, когда при соответствующем давлении насыщенного пара происходит разложение нерастворимых в воде высокомолекулярных углеводов и образование растворимых в воде редуцирующих Сахаров, пентоз и других углеводов, а также переход белковых веществ в растворимые формы. При этом благодаря гидролизу гемицеллюлозы, клетчатки и других нерастворимых в воде веществ выход водорастворимых экстрактивных веществ достигает максимального уровня — 40-45%. Выходящий из колонны экстракт фильтруют, охлаждают и подают на сушку.

     Сушка — это термический процесс  удаления влаги вследствие ее испарения и диффузии. Для отвода испаряемой влаги с поверхности экстракта главным сушильным агентом является нагретый воздух, который поглощает ее и уносит из сушилки.

     Распылительная  сушка. Наиболее широкое применение, обоснованное технически и экономически, имеет метод сушки экстракта кофе на распылительных сушилках.

     Процесс сушки осуществляется в цилиндрической части сушильной башни, где происходит влаго- и массообмен между материалом и горячим воздухом.

     Механизм  сушки экстракта в распылительной сушилке состоит в распылении жидкого или пастообразного материала в теплоносителе, т. е. получении аэрозоля для максимального увеличения площади поверхности высушиваемого материала. Сушат экстракт горячим воздухом, температура которого на входе в сушильную башню 230-280 ^оС, а на выходе из сушильной башни 90-120 ^оС (при высоте башни 28 м), скорость воздуха внутри башни — 0,3-1 м/с.

     Сухой порошок собирается под конусом сушильной башни, его влажность 4-4,6%, объемная масса 170-250 г/дм³, его просеивают, охлаждают и подают на фасовку.[1]

     Следует отметить, что вследствие жестких режимов экстракции и сушки кофе растворимый теряет до 80% аромата. В связи с этим разработаны технологические приемы (параметры), позволяющие максимально сохранить аромат, свойственный жареному кофе, например сублимационная сушка.

     Сублимационная сушка. При сублимационной сушке составные компоненты экстракта кофе не подвергаются существенным изменениям благодаря низкой температуре и вакууму. Особенно благоприятны условия для сохранения летучих ароматических веществ кофе.

     Представляет  интерес применение метода вспенивания экстракта перед сублимационной сушкой. Так, для получения порошка с объемной массой 200-250 г/дм³ предусматривается частичное замораживание экстракта, содержащего 20-40% сухих веществ, до кашицеобразного состояния и вспенивание его путем добавления газообразного СО₂ или какого-нибудь другого инертного газа (закиси азота, аргона). Вспененный экстракт полностью замораживают при -45 ^оС в течение 2 ч, а затем измельчают и фракционируют. Гранулы размером 0,5-2,5 мм подвергают сублимационной сушке, гранулы меньшего размера после оттаивания добавляют к жидкому экстракту, а большего размера — повторно измельчают. Предварительное замораживание кофейного экстракта и последующая сублимационная сушка его способствуют получению частиц красивой формы и цвета и однородных размеров.[1]

     Растворимый кофе сублимационной сушки — сыпучий агломерированный порошок с частицами размером 1,5-2,5 мм светло-коричневого цвета со стабильным ароматом натурального кофе.

     Во  всех европейских и других зарубежных странах производят декофеинизированный кофе, он продается дороже обычного, считается вечерним, имеет наклейку красного или синего цвета. У нас в стране такой кофе не выпускают.

     Дефекты жареного кофе

     Они могут быть обусловлены низким качеством  исходного сырья (сырого кофе) или нарушениями режимов технологических процессов:

• Кислый запах и вкус – из-за самосогревания сырых зерен кофе или обжаривания заплесневелых;
• Обугленные зерна кофе (напиток приобретает запах обугленного дерева и неприятный привкус) - образуется вследствие присутствия в сыром кофе зерен-чернушек (зерно долго лежало на земле, плохая сушка), зерен ломаных (ушки, раковины) и механически поврежденных (давленных при переработке, поврежденных вредителями (короедом, кофейным буравчиком и др.)), а также при нарушении режима обжарки (высокая температура или передержание);
• Неравномерно обжаренные зерна - при недостаточной сушке сырых зерен, наличии сырых зерен в роговой и пергаментной оболочке;
• Белесые зерна бывают из-за присутствия в сырье недозрелых, засохших еще на дереве сырых зерен (зеленого или вишневого цвета);
• Недожаренные зерна - появляются из-за обжаривания зерен в оболочках, оставшихся при плохой очистке;
• Неодинакового размера гранулы в растворимом кофе - бывают при нарушении технологии грануляции (недостаточного увлажнения перед грануляцией);
• Запах и вкус прогорклого жира - формируются при длительном хранении кофе и протекании в нем окислительных процессов.
• Зерна неправильной формы (дефект развития плода);
• Зерна с изменившимся цветом (янтарные, темно-коричневые, вишневые, пятнистые и др.) - повреждение оболочки зерна.[1]

Не допустимые дефекты

• Заплесневелое зерно, - нарушение условий транспортирования и хранения;
• Зерно, зараженное насекомыми;
• Зерно с неприятным запахом – нарушение ферментации.

     Фальсификация кофе. При фальсификации кофе заменяют более дешевыми продуктами. Чтобы различить фальсификацию кофе по ассортиментной принадлежности, необходимо знать ассортимент кофе и его заменители.[1] Обобщение разных способов фальсификации дает следующую картину: сырой кофе и жареный в зернах подделывается путем изготовления искусственных зерен из глины, крахмала и даже пластмассы. Их подкрашивают различными красителями (анилиновыми, индиго, медным купоросом и др.). Искусственные зерна добавляют к натуральным или полностью их заменяют.

      Еще больше способов подделки наблюдается в молотом  кофе, когда натуральный продукт  целиком или частично заменяется размолотыми зернами ржи, риса, гороха, фасоли, поджаренной морковью и орехами каштанов, желудей и даже махоркой. Указанные способы фальсификации достаточно легко обнаружить.

      Гораздо труднее  обнаружить примесь или полную замену натурального кофе цикорием или кофейной гущей, выпущенной после однократного заваривания кофе и поджаренной. В этом случае необходимы лабораторные исследования на содержание кофеина или микроскопия тканей.

      Ряд фальсификации  связан с подменой одного вида высококачественных зерен другими — низкокачественными, причем этот вид фальсификации можно обнаружить только в зернах и трудно в молотом виде. Другой вид фальсификации обусловлен также ухудшением качества за счет нарушения технологического режима обжарки. Пережаренный кофе не должен выпускаться для реализации потребителю и подлежит утилизации, Он не имеет свойственного натуральному кофе аромата, а цвет его чрезмерно черный, без оттенков коричневого.[1]

      При неправильном хранении кофе может испортиться (заплесневеть, почернеть и т. п.). Для исправления  товарного вида применяют подкрашивание зерен, иногда дополнительную обжарку на масле.

      Растворимый кофе также фальсифицируют путем добавления высушенного кофейного экстракта из зерновых культур или желудей.

      Для оценки качества продукта упаковка вскрывается и  осматривается внешний вид продукта. Кофе в зернах должен иметь равномерно обжаренные зерна коричневого цвета с матовой или блестящей поверхностью и остатками оболочек кофейных зерен. Зерна высшего сорта отличаются от первого наличием светлой бороздки посередине. Молотый кофе с добавлениями и без них имеет одинаковый внешний вид: порошок коричневого цвета с включениями оболочки кофейных зерен.