Обжаривание - это основная технологическая операция производства натурального жареного кофе.
Способы и стадии обжаривания сырья
Главной операцией по производству натурального жареного кофе является обжаривание сырья: зеленого кофе, цикория и др. При обжаривании сырья нужно иметь в виду, что протекающие в этом случае биохимические и физико-химические процессы в значительной степени активируются водой. Все изменения, которые происходят в составе продукта в связи с оказанием на него термического воздействия, начинаются с изменения состояния и формы связи воды во внутриклеточном пространстве, а также с отрыва молекул воды от твердого тела.
Существуют три способа обжаривания кофе:
- тепловое обжаривание (контактное и конвективное);
- диэлектрическое обжаривание (в поле токов высокой частоты);
- радиационное обжаривание (икс-лучами).
В настоящее время принято выделять три стадии обжаривания сырья для кофе:
- Начальная стадия — сырье при температуре 80-160°С подсушивается, в результате чего удаляется механически связанная (капиллярная) влага, составляющая массу около 5%.
- Средняя стадия — происходит собственно обжаривание.
- Конечная стадия (стадия ароматизации) — обжаренное сырье выдерживается.
Химические превращения при обжаривании сырья
Если в начальной стадии обжаривания из тканей удаляется свободная влага, то на средней и конечной стадиях удаляется связанная влага, которая является адсорбционной и прочно связанной с материалом. Для испарения связанной влаги необходимо еще сильнее повысить температуру (до уровня 200-225°С). В конечном итоге масса уменьшается еще на 20%.
Обжарка сырых зерен кофе проводится в течение 14-60 минут при температуре 160-220°C, пока не будут получены легко разламывающиеся зерна, обладающие коричневым цветом и выраженным кофейным ароматом. Обжарка кофе приводит к тому, что объем зерен значительно (на 30-40%) увеличивается. В то же время уменьшается масса зерна: угар составляет от 20 % и более, причиной чего является испарение воды и потеря образовавшихся летучих веществ.
В кофейных зернах накапливается диоксид углерода, который повышает в них давление до 1,6-2,5 МПа. А в охлажденных зернах давление сохраняется на уровне 0,8-1,2 МПа.
При достижении температуры 185°С наступает период интенсивного обжаривания сырья. А при температуре 185-240°С наступает период усиленного угара. Установлено, что оптимальными параметрами обжаривания сырья является температура в диапазоне 170-200°С и время в диапазоне 13-16 минут.
Под действием высокой температуры в рамках обжаривания происходят сложные пиролитические процессы, которые приводят к превращению белков, углеводов, жиров, органических кислот, дубильных и других веществ. В результате формируется сложный комплекс веществ, которые обусловливают вкус, аромат кофе и цвет кофейных зерен.
В процессе термической обработки сырья для кофе важную роль в превращении тех или иных компонентов играют ферментные системы. В начале обжаривания распадаются и превращаются наиболее лабильные компоненты. Речь идет про свободные аминокислоты, пептиды, моносахариды, тригонеллин и фенольные соединения. Дальнейшее повышение температуры приведет к разложению белков, полисахаридов, липидов и др.
Кофеин характеризуется достаточно высокой термостабильностью. В процессе обжаривания химических превращений с кофеином не происходит, только уменьшается его содержание на 10-15 %.
После разрушения липидов образуются свободные жирные кислоты, которые, в частности, принимают участие в образовании аромата.
Особенно интенсивно, на 60-67 %, разрушаются хлорогеновые кислоты. В случае чрезмерного обжаривания сырья хлорогеновые кислоты разрушаются сильно, в связи с чем у кофе образуется пустой звук.
Продукты термического разложения хлорогеновой кислоты соединяются с белками, в результате чего образуются темноокрашенные соединения. Кроме того, к образованию темноокрашенных веществ приводит уменьшение содержания дубильных веществ до 0,5-1 %.
В окончательном формировании вкуса, цвета и аромата жареного кофе важную роль играют белковые вещества и углеводы. При этом из белковых веществ наиболее значимыми являются аминокислоты, которые после вступления в реакции с моносахарами образуют темноокрашенные соединения.
Углеводы кофе при обжаривании подвергаются глубоким изменениям. 65-70% суммы сахаров приходится на долю сахарозы, которая почти полностью разрушается (иными словами, карамелизуется).
Обжаривание кофе приводит к распаду органических веществ и ферментов, которое приводит к высвобождению минеральных элементов. За счет этого увеличивается их количество.
Одним из следствий обжаривания является образование комплекса веществ (0,05-1,5%), которые обусловливают аромат кофе. При этом количество экстрактивных веществ то уменьшается, то увеличивается, из-за чего изготовителям нужно определить оптимальные режимы и способы обжаривания.
С целью ароматизации обжаренного кофе осуществляют его выдержку. Данная операция проводится внутри обжарочного аппарата с выключенными горелками. При этом температура снижается до 45°С. В этом состоит суть стадии ароматизации.
Ароматобразующие вещества кофе нестабильны даже при герметичном хранении (т.е. без доступа воздуха). Следовательно, из-за нестойкости аромата кофе стараются обжаривать прямо перед реализацией напитка.
Доказанным является факт сравнительно устойчивого сохранения в процессе обжаривания витаминов группы В (B1, B2, B6, B12 и B3), которые содержатся в зеленом (сыром) кофе. Они наряду с витамином PP переходят в напиток.
Таким образом, обжаривание сырья является основной технологической операцией производства натурального жареного кофе, которая предполагает совершение множества различных химических превращений.
