Анализ развития технологического процесса производства молотого кофе

       Химические и физические аспекты обжаривания кофе

     Сырой кофе непригоден для потребления, его  необходимо обжарить. В зависимости  от интенсивности обжаривания кофе температура в обжарочной печи может  достигать 200 - 250С^o. При этой температуре происходят термические изменения в основных ингредиентах. Данный процесс аналогичен обычному обжариванию или запеканию продуктов при ежедневном приготовлении пищи. В случае с кофе происходит следующее:

• Из зерен испаряется влага.
• Углеводы (сахар) и протеин вступают друг с другом в реакцию Мейлларда и образуют меланоиды и летучие ароматические вещества.
• Углеводы (сахар) карамелизируются и ближе к концу процесса обжаривания выделяют большое количество двуокиси углерода.
• Протеины распадаются и придают кофе дополнительные вкусовые качества.

     Остальные ингредиенты кофе также подвергаются изменениям, причем некоторые из них  довольно существенны. Например, в процессе обжаривания цвет зерен значительно  меняется. Первоначально зерна - сине-зеленого цвета, затем цвет изменяется на различные  оттенки желтого и, наконец, переходит  в желаемые оттенки коричневого - от светло-коричневого до темно-коричневого. Незадолго до окончания обжаривания из распадающихся углеводов (сахаров) начинает выделяться большое количество двуокиси углерода, способствуя созданию внутри зерен высокого давления. По мере того как к концу обжаривания межклеточное вещество ткани зерен размягчается, давление внутри них повышается, и зерна начинают разбухать. Вот почему обжаренные зерна кофе приблизительно в два раза больше сырых по размеру. Помимо цвета и размера также происходят изменения и в твердости зерен. Сырые зерна кофе очень эластичны, а обжаренные - твердые, хрупкие и легко размалываются.

                Чтобы не пережарить кофе, сразу после обжаривания зерна охлаждают. Вкус и аромат конечного продукта в значительной степени зависят от интенсивности цвета, степени и скорости обжаривания. Вкус кофе, обжаренного быстро, значительно отличается от вкуса кофе, обжаренного медленно, даже если сам процесс происходил при одинаковой температуре. Происхождение кофе и желаемый вкус определяют оптимальную степень и скорость процесса обжаривания.

     Для обжаривания кофе необходимо воздействовать на зерна большим количеством  тепла по возможности равномерно и за относительно короткий промежуток времени. Каждое отдельное зерно  должно иметь равномерный коричневый цвет, интенсивность которого заранее  определяется программой, и быть без  единого пятнышка, являющегося показателем  того, что зерно пережарено.

     По  завершении обжаривания и охлаждения в кофе все еще остается значительное количество двуокиси углерода, которая  постепенно выделяется из цельных обжаренных зерен в атмосферу в процессе медленной дегазации, длящейся от нескольких дней до нескольких недель.

     В зависимости от интенсивности обжаривания  вес кофе снижается на 12 - 15 процентов. Основная доля потери веса приходится на влагу, содержащуюся в сырых зернах. Вторым фактором является большое содержание летучих веществ, образующихся при термическом разложении и выделяющихся в атмосферу в процессе обжаривания и после него.

     Смешивание  и помол

     Для достижения оптимального, отчетливого  вкуса и аромата необходимы особые условия обжаривания (т.е. интенсивности  и продолжительности) в зависимости  от происхождения каждой разновидности  сырого кофе. Поэтому иногда обжаривают по отдельности все ингредиенты смеси, и только после этого смешивают их. Этот процесс требует больших усилий по сравнению с наиболее распространенным методом, при котором зерна смешивают до обжаривания. Однако при обжаривании смесей не всегда появляется должный аромат.

     Чтобы приготовить чашечку кофе, зерна  необходимо тщательно смолоть. В  прошлом большинство людей измельчало кофе дома, однако сегодня значительная часть кофе поступает в продажу  уже в молотом виде. Для производства молотого кофе используют высокопроизводительные промышленные мельницы, которые равномерно размалывают кофе в течение многоступенчатого процесса. Это предотвращает проникновение внутрь частиц пыли, которые могут явиться источником нежелательных побочных эффектов при определенных способах заваривания, особенно в кофеварках.

     Для сохранения тонкого кофейного аромата  промышленные мельницы охлаждают, что  является гарантией того, что кофе в процессе измельчения не нагревается.

     Упаковка

     Кофе  и его аромат очень чувствительны  к кислороду и влажности. Для  защиты кофе при транспортировке  от предприятий, занимающихся обжариванием, до потребителей его упаковывают  как в мешки из фольги с алюминиевым  покрытием, так и в мешки из алюминиевой фольги с влагоизоляционным покрытием.

     Для молотого кофе используют два типа упаковки: 

        Мягкая упаковка 
При этом методе упаковки молотый кофе засыпают в пакет, из которого предварительно с помощью азота или двуокиси углерода был вытеснен кислород. Во избежание проникновения воздуха упаковку сразу герметично заклеивают специальным сварочным аппаратом. 

      Плотно заполненные брикеты или Вакуумные упаковки 
При этом методе упаковки кислород полностью удаляется под давлением 200 миллибар и продукт сразу же герметично запечатывается. Упаковка на ощупь должна быть твердой, но при открывании и попадании внутрь воздуха она становятся мягкой. Если упаковка мягкая до того, как ее открыли, то это означает, что она была повреждена, и ее необходимо вернуть по месту приобретения.

     Высокочувствительный  к составу атмосферы молотый  кофе будет надежно защищен на всем пути следования до потребителя, если он помещен в мягкую или вакуумную  упаковку, и содержание кислорода  в упаковке будет минимальное. При  сроке хранения в 17 месяцев высокое  качество продукта останется неизменным.

     Для обжаренного кофе используется специальная  упаковка, учитывающая его химические особенности. Двуокись углерода, образующаяся при обжаривании, выделяется из зерен  крайне медленно и может привести к разрыву упаковки, если кофе герметично упаковать сразу после обжаривания. Поэтому цельные зерна кофе можно  упаковать в специальную бумажную или пластиковую фольгу с маленьким  отверстием, которое позволяет кофе "дышать". Двуокись углерода выделяется через поры в бумаге или через  маленькое отверстие в пластиковой  фольге, чтоб предотвращает накопление газов в упаковке. Одновременно кислород проникает внутрь упаковки, что в умеренном количестве не вызывает преждевременную потерю качества кофе. В такой упаковке зерна кофе могут храниться 8 - 12 недель. Это относительно небольшой период времени, означающий, что для сохранения свежести продукт необходимо обработать и отправить как можно быстрее. 

     Другой, более современный, способ упаковки обжаренного кофе - герметично запечатанная упаковка с клапаном. Цельные зерна кофе можно упаковать в воздухонепроницаемый пакет из алюминиевой фольги, снабженный специальным клапаном, который позволяет улетучиваться двуокиси углерода. Конструкция клапана такова, что он снижает чрезмерное давление и одновременно препятствует проникновению кислорода вовнутрь. Срок хранения в такой упаковке - 12 месяцев.   

     Управление  качеством 

     Собственная система контроля качества, разработанная  на предприятиях, обеспечивает соблюдение всех технологических требований на каждом этапе производства. Это гарантирует  потребителям необходимое высокое  качество продуктов. На каждом этапе  проводится тщательный контроль сырья, соответствие его требованиям международных  стандартов, контроль технологических  процессов (время, степень обжаривания, внешний вид зерен), контроль материалов упаковки и содержание кислорода  в упаковке, вес и целостность  упаковки, ее внешний вид, берутся  пробы готовой партии продукта для  лабораторного анализа. Компании также уделяют большое внимание обеспечению высоких стандартов гигиены труда на производстве и предотвращению загрязнения окружающей среды в процессе производства. 
 
 

     Порядок подготовки образцов кофе для определения  органолептических  показателей (ГОСТ Р 51449-99)

       Подготовка образцов кофе для  определения органолептических  показателей заключается в обжаривании  зерен зеленого (сырого) кофе, размалывании  свежеобжаренного кофе и приготовлении  из него напитка.

     Отбор проб производят по ИСО 4072. Обжарочный аппарат нагревают до 200-240°C, предварительно обжаривают две или три любые  пробы зеленого кофе (необязательно  из подготовленных образцов). По согласованию с потребителем может быть использована специально подобранная температура  или меньший диапазон температур.

     Обжаривание. Навеску исследуемого образца зеленого кофе массой 100-300 г помещают в прогретый обжарочный аппарат и обжаривают до различной степени интенсивности в зависимости от контролируемого показателя. Для определения дефектности обжаренных зерен кофе достаточно слабого обжаривания - до светло-коричневого цвета. При появлении характерного треска серебристой оболочки зерна немедленно выгружают из аппарата.

     Для определения других органолептических  показателей напитка (аромата и  цвета) зерна обжаривают до коричневого  цвета. Степень обжаривания в  этом случае постоянно контролируют путем отбора зерен пробником, помещая  их на лист белой бумаги. При достижении требуемой степени обжаривания  кофе немедленно выгружают из аппарата. Свежеобжаренные зерна сразу  охлаждают на перфорированной поверхности  потоком холодного воздуха.

     Размалывание. Навеску обжаренных и охлажденных кофейных зерен массой около 50 г размалывают в лабораторной мельнице. Затем помол сбрасывают, помещают остаток обжаренных зерен в лабораторную мельницу и измельчают до определенной крупности помола (см. таблицу ниже). 

     Приготовление напитка. К приготовлению напитка приступают не позднее чем через 90 мин после окончания размалывания. Навеску молотого кофе в количестве, соответствующем 7±0,1 г кофе на 100 см³ воды, помещают в чашку. Чашки должны быть чистыми, сухими, без посторонннего запаха, не иметь трещин и царапин. Воду доводят до кипения, предварительно нагретым цилиндром отмеряют ее требуемый объем и вливают в чашку с молотым кофе. Сразу же определяют аромат напитка, слегка помешивая содержимое, чтобы добиться оседания частиц молотого кофе на дно чашки. 
 
 
 
 
 
 
 

     Дают  напитку отстояться в течение 5 мин  для оседания большинства крупных  частиц. Частицы, прилипшие к стенкам  чашки, удаляют. Напиток охлаждают  до температуры не более 55°C, после  чего определяют вкус.

     Из  одного и того же испытуемого образца  готовят 2-3- напитка для определения  возможных отклонений.

     В отчете о контроле сырья необходимо отметить температуру и длительность обжаривания сырого кофе, а также  все детали подготовки образца и  приготовления напитка, которые  не предусмотрены рассматриваемым  стандартом, но могли бы повлиять на качество напитка.

Рис. 1.4 Блок-схема технологического процесса производства молотого кофе

1. Ферментация,  просушка, просеивание, классификация. 

2. Смешивание  и обжарка.

3. Помол.    

2. ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ, ОБУСЛОВЛЕННАЯ РАЗВИТИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

     Тж(t) = 5000/(57t² + 7600)                                          (2.1)

     Тп(t) = 0,003t² + 0,4                                                    (2.2)

     1) Определим вариант развития технологического  процесса.

     Для этого по имеющимся зависимостям Тж (t) и Тп (t) построим график изменения затрат живого, прошлого и совокупного труда.

 Рис 2.1 Динамика трудозатрат Тж(t),Тп(t),Тс(t)

   Исходя  из поведения кривых, вариант развития технологического процесса будет являться ограниченным.