«

»

Сен 22

Технологическая линия производства жареного и растворимого кофе

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Кроме кофе для приготовления кофейных напитков используют следующие виды сырья: цикорий сушеный, ячмень продовольственный и кормовой, рожь продовольственная, овес продовольственный и кормовой, соя, желуди дубовые сушеные и каштаны, орехи арахис, буковые и кедровые, шиповник, ванилин, корица, яблоки, груши сушеные и др.

Кофепродукты делят на четыре основные группы: кофе натуральный жареный, кофе натуральный растворимый, кофейные напитки нерастворимые, кофейные напитки растворимые.

Кофе жареный представляет собой продукт, полученный обжариванием кофейных зерен. Такая обжарка перед применением кофе в пищу оправдывает себя, так как в свежеобжаренном кофе полнее выражен аромат. Аромат кофе обусловлен комплексом эфирных масел и других летучих соединений, образующихся во время обжаривания.

Основным сырьем для производства кофе являются в основном два вида, получивших наибольшее распространение: Аравийский (С. Arabica) и Робуста (Canephora). Они представляют собой зерна средние по размеру, неоднородные по величине и окраске, несколько удлиненные и слегка вздутые, плоской и округлой формы. Их цвет может быть различен: от светло-желтого с зеленоватым оттенком до синевато-зеленого с серым оттенком.

Растворимый кофе представляет собой продукт, полученный из кофейных зерен в результате их обжаривания, дробления, экстрагирования водой и сушки полученного экстракта.

Особенности производства и потребления готового продукта. Кофе натуральный жареный и растворимый получают по непрерывной поточной технологической схеме. Одной из важнейших технологических операций при производстве жареного натурального кофе является обжарка, от режима проведения которой зависят качественные показатели готовой продукции, являющиеся результатом биохимических, физических и коллоидно-химических изменений.

Важными технологическими операциями при производстве растворимого натурального кофе являются экстракция и сушка экстракта, от режима проведения которых зависят качественные показатели готовой продукции.

Стадии технологического процесса. Производство жареного натурального кофе состоит из следующих основных операций:

– приемка, очистка и сепарирование сырья;

– обжаривание зерен;

– размол зерен (при изготовлении молотого кофе);

– просеивание обжаренного полуфабриката;

– смешивание компонентов;

– упаковывание.

Производство растворимого натурального кофе состоит из следующих основных операций:

– приемка, очистка и сепарирование сырья;

– обжаривание зерен;

– гранулирование обжаренных зерен кофе;

– экстрагирование водорастворимых веществ;

– сушка экстракта;

– упаковывание и маркирование.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса производства кофепродуктов выполняются с помощью комплексов оборудования для хранения, транспортирования и подготовки к производству кофе.

Для хранения сырого кофе используют бункеры. На небольших предприятиях для транспортирования зерен кофе применяют погрузчики, нории, цепные и винтовые конвейеры. На крупных предприятиях используют системы пневматического транспорта крупы.

Подготовку сырья осуществляют с помощью просеивателей, сепараторов, магнитных уловителей и вспомогательного оборудования.

Ведущий комплекс линии состоит из обжарочных аппаратов, испарительных чаш, грануляторов и просеивателей.

Завершающий комплекс оборудования линии включает смесительно-дозировочные станции для дозирования и смешивания рецептурных компонентов, фасовочные машины и оборудование экспедиций и складов готовой продукции.

Кофе жареный вырабатывают по технологической схеме, представленной на рис. 2.12,а.

Устройство и принцип действия линии. Каждый вид кофе-сырья отдельно засыпают из мешков в бункер, подают ковшом элеватором на автоматические весы, взвешивают и нагнетают пневмотранспортером низкого давления в вибрационный сепаратор 1, отделяющий примеси путем аспирации, просеивания и пропуска через магнитные уловители. Легкие примеси (пыль) отбираются вентилятором и осаждаются в съемных бочках циклонов. Сепаратор 1 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.

Сырой кофе из сепаратора поступает в систему пневмоконвейера высокого давления и транспортируется потоком очищенного воздуха через распределитель в четырех- или шестисекционный бункер 2. Загрузка секций бункера фиксируется датчиком.

1

Рис. 2.12,а. Машинно-аппаратурная схема линии производства жареного кофе

 

 

Перед подачей в сепаратор следующего вида кофе предыдущий вид должен быть полностью загружен в соответствующую секцию. По окончании работы сепаратора убираются отходы из приемников и очищаются магниты.

Очищенные зерна кофе обжаривают в обжарочном барабане 3 и охлаждают в охладительных чашах 4.

Обжаривание каждого вида кофе, а также цикория производят раздельно. Режимы обжаривания кофе и цикория приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Режимы обжаривания кофе и цикория

Сырье Аппарат Масса загружаемого
сырья, кг
Температура, °С Продолжительность
обжаривания, мин
Кофе

натуральный

«Пробат» 240…300 180…215 14…20
«Рапидо» 240 180…210 8…10
Цикорий А-9ЖК-А 120…150 140…160 35…40
«Линдгренц» 120…150 155…160 30…40

 

Обжарка кофе является пирогенным процессом (пиролизом), при котором органические вещества нагреваются до высоких температур без доступа воздуха. В кофейных зернах происходят значительные химические изменения. Зерна увеличиваются в объеме, масса их уменьшается в результате испарения влаги и разложения сахаров, клетчатки и других органических веществ зерен. Сахар, карамелизуясь, образует карамелен – вещество, придающее зернам кофе коричневую окраску. От степени обжаривания зависит количественное накопление карамелена, а следовательно, и интенсивность окраски зерен.

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

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

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

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

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

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

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

Охлажденные зерна кофе собирают в бункере 5 по секциям в зависимости от сорта и вида.

Зерна кофе в целом виде фасуют в пакеты или жестяные банки на машинах 6. Для изготовления молотого кофе обжаренные зерна размалывают на грануляторе 7 по видам кофе или в виде смесей, дозированных по рецептурам.

Гранулятор 7 состоит из пяти валков, три из которых предварительно измельчают кофе, а два доводят частицы продукта до требуемых размеров.

Поступающий в производство сушеный цикорий инспектируют и обжаривают в обжарочных аппаратах 8, охлаждая в охлаждающих барабанах этих же аппаратов, затем инспектируют на ленточном конвейере 9, размалывают на вальцовом станке 10 и просеивают на рассеве 11. Продукты помола кофе и цикория смешивают в соотношении 4 : 1 в смесителе 12. Смесь фасуется на машине 13. Если выпускают кофе без цикория, его после гранулятора сразу направляют на фасовочную машину 13. Фасованный в пачки или банки кофе упаковывают в ящики на машине 14.

Машинно-аппаратурная схема линии производства растворимого кофе представлена на рис. 2.12,б.

Устройство и принцип действия линии. Каждая партия сырых зерен кофе взвешивается на автоматических весах порциями по 20 кг и пневмотранспортером 1 низкого давления подается в вибрационный сепаратор 2, отделяющий посторонние примеси путем аспирации, просеивания и пропусканием через магнитные уловители, при этом кофе обрабатывают отдельно по видам и сортам. Затем зерна пневмотранспортом 3 высокого давления через циклон-разгрузитель 4 направляют в четырех- и шестисекционный бункер 5 для хранения различных видов и сортов кофе. Оттуда зерна кофе поступают на весы 6, которые могут отвешивать кофе, поступающий из разных секций бункера, и далее – в обжарочный барабан 7.

Продолжительность обжаривания одной порции кофе (240…300 кг) составляет 13…18 мин при температуре 180…215 °С в аппарате типа «Пробат». Обжаренный кофе увлажняют непосредственно в обжарочном барабане, доводя влажность до 5…7 %, чтобы избежать образования мелких частиц при размоле. Для этого к концу обжаривания в барабан в течение 50 с подают 20 л воды и закрывают выход дымовым газом. Это уменьшает дезодорацию кофе и снижает потери ароматических веществ. Кислотность обжаренного кофе 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 8 и через камнеотборник 9 и весы 10 пневмотранспортером высокого давления 11 направляют с разгрузкой в циклоне-осадителе 12 в бункер 13, предназначенный для хранения жареного кофе. Отсюда обжаренные зерна поступают на гранулятор 14, где их дробят, превращая в крупку.

1

Рис. 2.12,б. Машинно-аппаратурная схема линии производства растворимого кофе

 

 

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. Оптимальный размер частиц измельченных зерен зависит от типа экстракционного оборудования. При работе на экстракционных батареях фирмы «Ниро Атомайзер» принят размер гранул 1…2 мм.

Крупку (гранулированный кофе) ковшовым элеватором 15 загружают в бункер 16, а оттуда вибротранспортером 17 через передвижные  весы 18 в экстракторы экстракционной батареи 19, где с целью получения экстракта кофе обрабатывают горячей водой, предварительно умягченной на установке 20, которая состоит из ионизирующего бака и сатуратора. Для очистки воду обрабатывают поваренной солью. Жесткость воды после обработки солью не должна быть более 0,35 мг-экв/л. Экстракционная установка 19 представляет собой агрегат, состоящий из шести экстракторов со съемными трубчатыми фильтрами, имеющими отверстия диаметром 1,0…1,5 мм, шести промежуточных теплообменников со змеевиками, в которых проходит экстракт, обогреваемый снаружи паром, одного водонагревателя для нагрева воды, поступающей в батареи. Полный цикл экстракции длится 7…8 ч. За это время через каждый экстрактор проходит 3500…4000 л воды. В экстракторы закладывают по 165 кг гранулированного кофе. Соотношение кофе и воды в экстракторе таким образом составляет 1 : 20…1 : 25, что является оптимальным. Температура и давление экстракции указаны в табл. 2.5.

Экстракт из батареи отбирают с содержанием 27…28 % сухих веществ. Полученный экстракт через пластинчатые фильтр 21 и охладитель 22 перекачивают в смесительный бак 23, где смешивают с порошком растворимого кофе, доводя содержание сухих веществ в продукте до 30 %. Из бака насосом 24 перекачивают экстракт кофе в сборник-весы 25, а оттуда насосом 26 в танк-накопитель 27.

Далее экстракт профильтровывают через фильтр 28 и питательным насосом 29 высокого давления через ресивер 30 подают в сушильную башню 31. Кофейный экстракт сушат на распылительной сушилке с форсуночным распылением продукта. Распыляемый в виде мельчайших капелек экстракт встречается с потоком горячего воздуха, подаваемого вверх вентилятором, и мгновенно высыхает. Температура воздуха на входе в сушильную башню 230…280 °С, на выходе из сушильной башни – не более 105…115 °С.

Полученный сухой экстракт кофе из сушильной башни выгружают на вибросито 32 и с него через виброохладитель 33 – в контейнер 34. Контейнеры взвешивают на весах 35. Контейнеры с порошком растворимого кофе подъемником подают к загрузочному бункеру 36 фасовочной машины 37. Готовый продукт фасуется по 100 или 50 г в жестяные банки. Для закатывания донышек у банок используют машину 38.

Таблица 2.5. Режим экстракции растворимого кофе

Показатель Число работающих экстракторов
Первый экстрактор:           Разгр.-загр.
температура, оС 70…80 105…110 120…140 150…160 170…180  
давление, МПа 0 0,3 0,6 0,9 1,2…1,5  
Второй экстрактор: Загрузка          
температура, оС   70…80 105…110 120…140 150…160 170…180
давление, МПа   0 0,3 0,6 0,9 1,2…1,5
Третий экстрактор:   Загрузка        
температура, оС     70…80 105…110 120…140 150…160
давление, МПа     0 0,3 0,6 0,9
Четвертый экстрактор:     Загрузка      
температура, оС       70…80 105…110 120…140
давление, МПа       0 0,3 0,6
Пятый экстрактор:       Загрузка    
температура, оС         70…80 105…110
давление, МПа         0 0,3
Шестой экстрактор:         Загрузка  
температура, оС           70…80
давление, МПа           0

Добавить комментарий