Разработка технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе
- На правах рукописи
- АРКАТОВА Анастасия Сергеевна
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НАТУРАЛЬНОГО АРОМАТИЗИРОВАННОГО МОЛОТОГО КОФЕ
05.18.05 – Технология сахара и сахаристых продуктов,
чая, табака и субтропических культур
- АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет»
(ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Татарченко Ирина Игоревна,
Официальные оппоненты: Касьянов Геннадий Иванович,
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой мясных и
рыбных продуктов ФГБОУ ВПО
«Кубанский государственный
технологический университет»
Миргородская Алла Гайкасовна,
кандидат технических наук,
заведующая лабораторией технологии
производства табачных изделий
ГНУ «Всероссийский НИИ табака,
махорки и табачных изделий»
Россельхозакадемии
Ведущая организация: НИИ «Биотехнологии и сертификации
пищевой продукции» ФГБОУ ВПО
«Кубанский государственный
аграрный университет» (г. Краснодар).
Защита состоится 13 февраля 2014 г. в 15.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. А-248.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».
Автореферат разослан 13 января 2014 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Рынок кофе включает несколько сегментов: кофе натуральный жареный (зерновой и молотый), натуральный растворимый (сублимированный, гранулированный и порошкообразный) и кофейные смеси. Основная доля производства натурального кофе распределяется между растворимым и жареным кофе. Быстрый рост объемов производства натурального растворимого кофе, который наблюдался в России с 2006 г., обусловлен запуском в производство России новых кофейных фабрик компаний «Нестле» и «Крафт Фудс». В период с 2002 по 2012 год темпы прироста розничных продаж кофе в России в стоимостном выражении составляли порядка 15-20% в год. В 2012 году в Россию было ввезено около 50 тыс. т зеленого кофе. Всего в 2012 году в России было произведено 40 тыс. т. готового продукта, из которых 15 тыс. тонн пришлось на натуральный кофе в зернах и молотый и 25 тыс. тонн - на натуральный растворимый кофе.
В настоящее время российские потребители отдают предпочтение натуральному жареному кофе в зернах и молотому. Разработаны различные технологии производства жареного кофе, а также ароматизированного кофе в зернах и молотого. Существующие способы производства ароматизированного кофе предполагают нанесение ароматизатора на уже размолотый кофе, обжаривание зерен кофе с добавлением ароматических масел, а также механическое смешивание молотого кофе с ароматизатором. Напитки, приготовленные из кофе, произведенного данными способами, обладают слабым ароматом и посредственным вкусом из-за несовершенства применяемых технологий и потери ароматических веществ в процессе технологической обработки и хранения кофе. При ароматизации кофе путем смешивания обжаренных зерен с ароматизатором, аромат и вкус внесенного ароматизатора в готовом напитке «забивает», а не усиливает аромат, вызываемый нативными ароматическими веществами кофе, из-за которых он употребляется.
Поэтому разработка эффективной технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе является актуальной.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака КубГТУ «Совершенствование и разработка технологий производства пищевкусовых продуктов (чая, кофе, табака), направленных на обеспечение их качества» (2011-2015 гг.) (№ госрегистрации 1.10.1.11-15).
1.2 Цель и задачи исследований. Целью исследований явилась разработка технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе, позволяющей получить продукт высокого качества благодаря сохранению нативных ароматических веществ кофе и внесению ароматизаторов.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Изучить и проанализировать научно-техническую литературу и патентную информацию по теме исследований.
2. Исследовать особенности ароматических веществ и возможности применения СО2-экстрактов, полученных из растительного ароматического сырья (плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного и зеленого чая).
3. Разработать технологию получения натурального ароматизированного молотого кофе путем ароматизации зерен жареного кофе водным экстрактом и молотого кофе СО2-экстрактом выбранного растительного ароматического сырья.
4. Исследовать изменение органолептических свойств натурального молотого кофе с внесенными в него экстрактами растительного ароматического сырья.
5. Определить изменение физико-химических свойств натурального молотого кофе, ароматизированного различными экстрактами.
6. Установить влияние вносимых ароматических веществ на химический состав натурального молотого кофе и вкусовые качества приготавливаемого кофейного напитка.
7. Исследовать влияние сорта кофе и степени обжарки на содержание в нем фракций фенольных соединений. Выявить влияние интенсивности тепловой обработки при обжарке зеленого кофе на антиоксидантную активность приготавливаемого из него кофейного напитка.
8. Выявить возможность и целесообразность использования натурального ароматизированного молотого кофе в качестве добавки к растворимому кофе.
9. Провести опытно-промышленную апробацию разработанной технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе в производственной лаборатории предприятия ООО «Кофе ОМНИ» (г. Краснодар).
10. Расчет ожидаемого экономического эффекта использования предлагаемой технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе.
1.3 Научная новизна. Научная новизна исследований заключается в теоретическом обосновании разработки технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе путем ароматизации зерен жареного кофе водным экстрактом и молотого кофе СО2-экстрактом выбранного растительного ароматического сырья.
Впервые исследовано влияние сорта кофе и степени обжарки на антиоксидантные свойства приготавливаемого кофейного напитка. Теоретически и экспериментально обоснованна целесообразность и эффективность применения натуральных ароматизаторов, полученных из растительного ароматического сырья.
Исследовано влияние способов обжарки кофе на его физические и химические показатели. Впервые практически подтверждена возможность использования натурального ароматизированного молотого кофе в качестве добавки к растворимому кофе.
Впервые проведено измельчение ароматизированного кофе в среде сжиженного СО2 с целью получения продукта высокого качества. На основе результатов органолептической оценки и физико-химических исследований установлено улучшение качества полученного по разработанной технологии натурального молотого кофе, ароматизированного СО2-экстрактами плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного и зеленого чая; органолептические показатели имели более высокие дегустационные оценки (9-10 баллов) по сравнению с контрольными образцами. Содержание экстрактивных веществ в образцах кофе, полученных по разработанной технологии, увеличивается на (0,1-0,5%), что служит подтверждением улучшения качества приготавливаемого кофейного напитка.
Новизна технологических решений подтверждена пятью патентами РФ на изобретение и одним патентом РФ на полезную модель.
1.4 Практическая значимость. Разработана технология получения натурального ароматизированного молото кофе. Разработано 5 новых видов натурального ароматизированного молотого кофе с использованием в качестве ароматизаторов СО2-экстрактов из плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного и зеленого чая.
Проведены производственные испытания и получены акты о внедрении разработанной технологии на предприятии ООО «Кофе ОМНИ» (г. Краснодар). Разработаны способы производства ароматизированного молотого кофе (патенты на изобретения РФ №№ 2364180, 2365182, 2363224, 2366256, 2364185), которые рекомендованы к внедрению в производство. Ожидаемый расчетный экономический эффект от внедрения и реализации предлагаемых новых видов кофе составит свыше 10 тыс. руб. на 1 т готовой продукции за счет снижения ее себестоимости и получения конечного продукта высокого качества, реализуемого по конкурентоспособной цене. При среднегодовом объеме производства молотого кофе на кофейной фабрике производственной мощностью в 5000 т экономический эффект составит 50 млн. руб.
1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на международных и всероссийских научно-практических конференциях: «Управление качеством в современной организации» (г. Пенза, 2008 г.), «Здоровое питание – основа жизнедеятельности человека» (г. Красноярск, 2008 г.), «Новое в технике и технологии пищевых производств» (г. Воронеж, 2010 г.), «Научное обеспечение производства сельскохозяйственной и пищевой продукции высокого качества и повышенной безопасности» (г. Краснодар, 2011 г.), «Современная торговля: теория, практика, перспективы развития» (г. Москва, 2012 г.) и «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2011, 2012, 2013 гг.).
1.6 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 8 статей в сборниках материалов международных и всероссийских научно-практических конференций, статья в сборнике трудов ВНИИТТИ, получено 5 патентов РФ на изобретения и патент РФ на полезную модель.
1.7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора патентно-информационной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 137 страницах, включает 20 таблиц и 18 рисунков. Список литературных источников включает 117 наименований, в том числе 91- зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. Объектами исследования служили образцы кофе натурального(зернового и молотого) сортов премиум, высшего, первого и второго. Были взяты четыре моно-сорта Арабика, четыре смеси различных сортов Арабика. Исследуемые образцы кофе ароматизировали водными эмульсиями на основе СО2-экстрактов, полученных из плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного и зеленого чая. Натуральные ароматизаторы получали путем экстракции растительного ароматического сырья сжиженным СО2 по методике, разработанной Г.И.Касьяновым.
2.2 Методы исследований. При проведении исследований использовали стандартные методы анализа, применяемые в кофейной отрасли. Оценку органолептических, физико-химических свойств образцов кофе и показателей безопасности осуществляли по действующим ГОСТам.
Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики с использованием компьютерной программы "Microsoft Excel" и Statgraf. Результаты считали статистически достоверными при Р<0,05.
Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.
| Блок 1 Аналитический | Аналитический обзор патентно-информационной литературы по проблеме разработки технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе с глубиной поиска 15 лет | ||||||||||
| Влияние способов производства кофе на готовый продукт | Использование различных ароматизаторов | Пути сохранения ароматических веществ | Задачи исследований | ||||||||
| Блок 2 Теоретический | Научное обоснование разработки новых видов натурального ароматизированного молотого кофе | ||||||||||
| Выбор растительного ароматического сырья, получение СО2-экстрактов из выбранного сырья | Исследование изменения физических свойств кофе при различных технологических параметрах | Оценка влияния ароматизаторов на химический состав кофе и вкусовые качества кофейного напитка | Предложения по разработке технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе | ||||||||
| Блок 3 Эксперимента- льный | Контроль органолептических и физических показателей кофе и технологии производства новых видов кофе | ||||||||||
| Отработка способов органолептической оценки кофе натурального ароматизированного | Определение влияния технологических параметров производства кофе на его физико-химические свойства | Разработка технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе | |||||||||
| Блок 4 Прикладной | Обоснование технологических решений разработки получения натурального ароматизированного молотого кофе | ||||||||||
| Создание экспериментальной технологической линии по производству кофе на ООО «Кофе ОМНИ» | Производственная апробация новых видов натурального ароматизированного кофе в зернах и молотого | Экономическая эффективность разработанной технологии | |||||||||
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Обоснование целесообразности применения СО2-экстрактов из растительного сырья. На основе проанализированной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования с глубиной поиска 15 лет теоретически и экспериментально обоснован выбор и возможность применения в качестве ароматизаторов СО2-экстрактов растительного сырья. В качестве растительного ароматического сырья выбрали плоды миндаля, перца душистого, сухую персиковую выжимку, черный и зеленый чай, которые позволили придать готовому продукту антиоксидантные свойства. Миндаль содержит 0,5—0,8 % эфирного масла, определяющего его запах, и следы гликозида амигдалина. Аромат сухой персиковой выжимки обусловлен эфирами муравьиной, уксусной, валериановой и каприловой кислот, а также горького миндального масла и амигдалина в косточке. Душистый перец имеет пряный запах и жгучий вкус, содержит 3-4,5% эфирных масел. В чайном листе выделено около 700 видов ароматических веществ, которые принадлежат главным образом к эфирным маслам. В химическом составе исследованных СО2-экстрактов сочетается содержание токоферолов и широкого спектра моно-, ди-, три- и тетратерпенов. При этом отмечается следующая закономерность: большое содержание терпеноидов фенольного типа способствует увеличению антиокислительной способности. Так, содержание терпеноидов в СО2-экстрактах миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного и зеленого чая, в сочетании с токоферолами, позволяет им полностью ингибировать процесс окисления.
3.2 Разработка технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе. Для разработки технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе предварительно по традиционной технологии получали СО2-экстракт ароматического сырья. Для этого растительное ароматическое сырье очищали и дробили и направляли на загрузку в экстракторы. После герметизации в экстракторах устанавливалось рабочее давление насыщенных паров сжиженного СО2 при температуре конденсации. В экстрактор подавали сжиженный газ, который при температуре равной 20 0С и давлении 6,5 МПа находился в сверхкритичном состоянии. В результате одноступенчатой экстракции извлекали все ароматические вещества с получением концентрированного запаха миндаля. После экстрагирования отделяли образующуюся мисцеллу, которую в дальнейшем использовали в технологической схеме по ароматизации натурального кофе. Технологическая схема производства натурального ароматизированного молотого кофе приведена на примере использования экстракта из миндаля на рисунке 2.
Рисунок 2 – Технологическая схема производства натурального ароматизированного молотого кофе
Обжарку кофе проводили по известной технологии. Для этого зерна сырого кофе очищали на вибрационном сепараторе. Сита на сепараторах штампованные металлические с отверстиями следующих диаметров (в мм): приемное 13*16 или 9*16; сортировочное 10*17; подсевное проволочное сито с 1,5*20 или 1,2*25. Сырой кофе, прошедший через подсевное сито, поступал в бункер или секцию.
Очищенный кофе поступал в обжарочный барабан. Подачу зеленого кофе осуществляли через автоматические весы по достижению в барабане температуры 215 - 220 0С. Процесс длился 14- 15мин. По окончании процесса обжарки в обжарочный барабан подавали воду объёмом 85-90 дм3, кофе остывал до температуры 90°- 100 °С. Затем обжаренный кофе подавали в охладитель, в котором кофе продували воздухом, благодаря чему он остывал до температуры 35°-40 °С. Охлаждался кофе 3 мин. Обжаренный кофе из бункера проходил дестонер.
Обжаренный кофе загружали в барабан мельницы и заливали отделённой мисцеллой. Давление в барабане автоматически повышали до значения 6,5 МПа, что соответствовало давлению насыщенных паров сжиженного СО2 при температуре мисцеллы 20 °С. Полученную смесь выдерживали 15 секунд для пропитки кофе. При этом происходило впитывание СО2 и насыщение кофе содержащимися в мисцелле экстрактивными веществами, обеспечивающими придание кофе дополнительного аромата. После завершения пропитки давление в барабане резко сбрасывали до атмосферного, что обеспечивало испарение сжиженного газа и замораживание кофе, после чего осуществляли его измельчение в среде выделившегося СО2 с получением ароматизированного молотого кофе. Измельчение кофе в среде сжиженного газа обеспечивает минимизацию потерь нативных ароматических веществ кофе. При этом внесение ароматических веществ в составе мисцеллы до измельчения кофе обеспечивает их диффузию внутрь зерен, что обеспечивает сокращение их потерь по сравнению с нанесением ароматизатора на молотый кофе.
3.3 Разработка технологической линии по производству натурального ароматизированного молотого кофе. Технологическая линия (рисунок 3) работает следующим образом.
Взвешенное кофе-сырье нагнетают пневмотранспортером низкого давления в вибрационный сепаратор (1), отделяющий примеси путем аспирации, просеивания и пропуска через магниты. Легкие примеси (пыль) отбираются вентилятором и осаждаются в съемных бочках циклонов. Вибрационный сепаратор (1) снабжен штампованными металлическими ситами с отверстиями следующих размеров (в мм): ловушка с овальными ячейками 9x16 или 13 х х16, сортировочное (проходное с ромбическими ячейками) 10 х 17, сходовое проволочное сито с квадратными ячейками 2x6 или 1,5 х 20.
Сырой кофе из вибрационного сепаратора (1) поступает в систему пневмоконвейера высокого давления и транспортируется потоком очищенного воздуха через распределитель в четырех- или шестисекционный бункер (2).
По окончании работы вибрационного сепаратора (1) убираются отходы из приемников и очищаются магниты.
Очищенные зерна кофе обжаривают в барабане обжарочного аппарата (3) (процесс длится 14-15мин при температуре от 210°С до 220°С) и охлаждают в охлаждающих чашах (4), дно которых выполнено перфорированным. Холодный воздух протягивается вентилятором снизу через слой кофе, который благодаря перемешивающим лопаткам и потоку воздуха находится в псевдоожиженном состоянии, охлаждаясь в течение 10 мин.
Увлажнение кофе после обжаривания непосредственно в обжарочном аппарате (3), 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 загружаются в бункере (5) по секциям в зависимости от сорта и вида. Зерна кофе в целом виде фасуют в пакеты или жестяные банки на фасовочном автомате (6).
Рисунок 3 – Технологическая линия производства натурального ароматизированного молотого кофе
1 – вибрационный сепаратор ; 2, 5 – бункер; 3 – обжарочный аппарат; 4 – охлаждающие чаши; 6 – фасовочный автомат; 7, 9 – камера ароматизации; 8 – гранулятор; 10 – ленточный транспортер; 12 – рассев; 13 – фасовочный автомат; 14 – упаковочная машина
Кофе направляется в первую камеру ароматизации (7), где происходит его ароматизация с помощью основного ароматизатора на водной основе. После завершения процесса ароматизации ароматизированный кофе направляют для размалывания на гранулятор (8), который состоит из пяти валков, три из которых предварительно измельчают кофе, а два доводят частицы продукта до требуемых размеров. Далее уже измельченный кофе направляют во вторую камеру ароматизации (9), где происходит его ароматизация с помощью дополнительного ароматизатора на спиртовой основе и выдерживание для закрепления ароматических веществ.
Далее кофе инспектируют на ленточном транспортере (10) и рассеивают на рассеве (12). Готовый ароматизированный молотый кофе направляют на фасовочный автомат (13). Фасованный в пачки или банки кофе упаковывают в коробки на упаковочной машине (14).
Установленная в схеме первая камера ароматизации позволяет ароматизировать кофе в зернах путем обработки зерен основным ароматизатором на водной основе. Во время дальнейшей технологической обработки частицы ароматических веществ частично улетучиваются, поэтому после размола кофе при поступлении во вторую камеру ароматизации подвергается ароматизации дополнительным ароматизатором на спиртовой основе. Это обеспечивает закрепление частиц ароматизатора на поверхности частиц кофе, повышение степени его ароматизации и получение натурального ароматизированного молотого кофе высокого качества.
3.4 Органолептическая оценка полученных экспериментальных образцов кофе. Из готовых производственных смесей по разработанной технологии получили экспериментальные образцы кофе натурального ароматизированного. Провели ароматизацию образцов № 1-12 СО2 - экстрактами плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного чая, зеленого чая с помощью лабораторной установки КНИИХП для экстракции растительного сырья сжиженными газами.
Каждую характеристику вкуса оценивали от 0 до 5 по следующей шкале: 0 – не чувствуется; 1 – чувствуется слабо; 2 – чувствуется умеренно; 3 – слегка подчеркнутая; 4 – умеренно подчеркнутая; 5 – сильно подчеркнутая. Профиль вкуса кофе оценивали по сумме баллов по двум позициям: букет (комплексность) и настой (баланс). В таблице 1 указаны результаты органолептической оценки экспериментальных образцов кофе, ароматизированных СО2-экстрактами плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного чая, зеленого чая, и дано их сравнение с контрольными образцами производственных марок кофе.
Таблица 1–Комплексная оценка органолептических показателей разработан- ного натурального ароматизированного молотого кофе
| № образца | Производственная марка кофе | Контр. обра-зец | Профиль вкуса ароматизированного кофе СО2-экстрактами, баллы | ||||
| мин-даль | перец душис-тый | сухая персиковая выжимка | черный чай | зеленый чай | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | Эфиопия Сидамо | 7 9 8 8 | 8 8 9 9 | 8 10 10 9 | 9 9 9 8 | 8 9 10 9 | 8 9 9 8 |
| 2 | Колумбия Супрэмо | ||||||
| 3 | Гватемала Клауд Форэст | ||||||
| 4 | Суматра Мандхэпинг | ||||||
| 5 | Континентал | 9 10 10 9 | 9 10 9 9 | 9 10 9 10 | 10 10 9 9 | 8 10 10 9 | 8 10 10 10 |
| 6 | Десерт Кап | ||||||
| 7 | Олл Дэй Лонг | ||||||
| 8 | Эспрессо Стиль ди Милано | ||||||
| 9 | Кофе Италиано | 8 7 7 7 | 7 6 7 9 | 7 7 8 8 | 7 8 7 9 | 6 6 7 9 | 8 7 8 8 |
| 10 | По-восточному | ||||||
| 11 | Классический | ||||||
| 12 | Традиционный | ||||||
Как видно из таблицы 1, профиль вкуса ароматизированного кофе имеет выше балльную оценку, чем контрольные образцы. При этом максимальные оценки в 9-10 баллов имеет ароматизированный кофе Гурмэ (образцы №№ 5-8, соответствующие сорту Премиум); оценки в 8-9 баллов имеет ароматизированный кофе Спешиалти (образцы №№ 1-4, соответствующие высшему сорту); оценки в 7-8 баллов имеет ароматизированный кофе (образцы №№ 9-12, соответствующие первому сорту).
3.5 Исследование физических показателей экспериментальных образцов кофе. Комплексная оценка физико-химических показателей кофе натурального молотого, ароматизированного СО2-экстрактами плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного чая, зеленого чая, приведена в таблице 2.
Таблица 2 – Комплексная оценка физико-химических показателей разработан- ного натурального ароматизированного молотого кофе
| № образца | Производственная марка кофе | Показатель качества (ароматизированный образец / контрольный образец) | ||||
| влага, % | кофеин, % | зола, % | экстрактив-ные вещества, % | степень помола, % | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | Эфиопия Сидамо | 3,9/3,7 4,2/4,1 4,6/4,4 4,9/4,9 | 0,80/0,80 0,74/0,74 0,77/0,74 0,71/0,71 | 4,9/4,9 5,3/5,3 5,7/5,7 5,9/5,9 | 28,0/28,0 31,3/31,1 27,0/26,9 30,5/30,2 | 85,3/85,3 82,4/82,4 81,4/81,4 82,3/82,3 |
| 2 | Колумбия Супрэмо | |||||
| 3 | Гватемала Клауд Форэст | |||||
| 4 | Суматра Мандхэпинг | |||||
| 5 | Континентал | 4,0/3,8 4,0/3,8 | 0,83/0,83 0,85/0,85 | 5,9/5,9 5,8/5,8 | 32,5/32,0 25,2/25,0 | 81,3/81,3 83,4/83,4 |
| 6 | Десерт Кап | |||||
| 7 | Олл Дэй Лонг | 3,5/3,5 4,5/4,4 | 0,81/0,81 0,79/0,79 | 5,1/5,1 4,8/4,8 | 34,5/34,3 29,0/29,0 | 83,9/83,9 84,3/84,3 |
| 8 | Эспрессо Стиль ди Милано | |||||
| 9 | Кофе Италиано | 3,9/3,8 4,7/4,6 4,9/4,7 4,0/4,0 | 0,75/0,75 0,75/0,75 0,72/0,72 0,81/0,81 | 5,4/5,4 4,9/4,9 5,7/5,7 5,0/5,0 | 22,5/22,4 22,2/22,2 23,5/23,3 24,0/23,9 | 88,3/88,3 83,4/83,4 86,3/86,3 86,4/86,4 |
| 10 | По-восточному | |||||
| 11 | Классический | |||||
| 12 | Традиционный | |||||
Из таблицы 2 видно, что такие физико-химические показатели кофе натурального молотого (ароматизированного СО2-экстрактами миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного чая, зеленого чая) как массовая доля кофеина, массовая доля общей золы и степень помола остаются неизменными по сравнению с контрольными образцами, не обработанными ароматизаторами. Массовая доля влаги и массовая доля экстрактивных веществ увеличивается, что служит подтверждением улучшения качества кофейного напитка.
3.6 Исследование влияния сорта кофе и степени обжарки на содержание соединений фенольных фракций. Наиболее важными изменениями, происходящими с кофейными зернами во время обжарки, является потеря веса, уменьшение плотности и изменение цвета. Последнее изменение обусловлено реакциями неферментативного потемнения (побурения), например, реакцией Майяра и карамелизацией.
Цвет является наиболее широко используемым параметром для описания уровней обжарки кофе, которые подразделяются на светлый, средний и темный в зависимости от степени интенсивности цвета. Образцы были классифицированы согласно различным уровням обжарки на основе значений L*, при этом индекс цвета L* тестировался как временно-температурный индикатор общего теплового эффекта.
Обнаружена корреляция второго порядка между параметром L* и временем обжарки (рисунок 4).
Константы уровня побурения (Кв) вычислялись на основе линейной регрессии из среднего значения температур. Затем натуральный логарифм Кв скоррелирован с обратной величиной средней температуры (К-1) для получения уравнения Аррениуса (ln Кв= -7235 Т-1 + 11; R2= 0,962). Далее с помощью коэффициента тепловой зависимости из уравнения Аррениуса вычислено значение zв, которое оказалось равным 56оС, и на основе этого значения вычислено значение тепловой обработки СzТref.
Рисунок 4 – Динамика побурения кофейной смеси при трех различных значениях температуры в зависимости от обратного значения степени интенсивности цвета (L* по сравнению со временем обжарки)
Значение тепловой обработки, вычисленное для различных типов кофе, полученных при обжарке с использованием различных временно-температурных комбинаций, графически представлено в сравнении со значениями L* (рисунок 5). Пунктирная линия соответствует нелинейной регрессии, примененной ко всем данным, непрерывная линия соответствует линейной регрессии, примененной к коммерческим образцам (средняя и темная обжарка).
Обнаружена существенная корреляция между значениями СzТref и L*. В коммерческих образцах (кофе средней и темной обжарки) значение L* линейно скоррелировано со значением СzТref (r= -0,962; р0,01); поэтому значение L* рассматривалось непосредственно в качестве индекса общего теплового эффекта.
Тест 2 позволил определить возможность прогнозирования с использованием линейной модели, которая оказалась эффективной при значении уровня р0,001.
Рисунок 5 – Регрессия между теоретическим значением тепловой обработки и индексом степени интенсивности цвета (L* для всех образцов)
На основе классификации, определенной ранее, образцы кофе светлой обжарки были получены в результате обжарки при значении СzТref 4 мин, образцы кофе средней обжарки получены в результате обжарки при значении 4 СzТref 7, и образцы кофе темной обжарки – в результате процессов обжарки при значении СzТref 7 мин.
3.7 Получение новых видов кофе на основе натурального ароматизированного молотого кофе. При правильном заваривании напитков величина выхода экстрактивных веществ составляет соответственно 1,4%, 11,4% и 0,8% для Фильтр-кофе, эспрессо и Американо. Эти процентные соотношения определяют уровень крепости кофе, рассчитанный на объем чашки напитка. Эспрессо характеризуется как наиболее крепкий. Фильтр-кофе мягче эспрессо, но крепче Американо. Главным аспектом в определении «хорошей чашки» является баланс между крепостью напитка (1-1,5%) и правильной экстракцией, т.е. выходом экстрактивных веществ в диапазоне от 18 до 22% от кофейного зерна.
Проведена комплексная оценка органолептических показателей кофе натурального молотого, ароматизированного различными СО2-экстрактами.
На рисунке 6 показаны результаты оценки органолептических показателей кофе натурального молотого, ароматизированного СО2-экстрактами из миндаля, сухой персиковой выжимки и зеленого чая, показавшими наиболее высокие дегустационные показатели при оценке кофе.
Рисунок 6 – Органолептическая оценка натурального молотого кофе, ароматизированного СО2-экстрактами, полученными из плодов миндаля, сухой персиковой выжимки и зеленого чая
Как следует из рисунка 6, наиболее высокие показатели получили Американо, Лунго и Фильтр-кофе, ароматизированные СО2-экстрактами из миндаля, сухой персиковой выжимки и зеленого чая.
На основании теоретического анализа и комплекса технологических исследований определена возможность сокращения потерь внесенных ароматизаторов и нативных ароматических веществ кофе, разработана технология получения натурального ароматизированного молотого кофе путем использования ароматизации зерен жареного кофе водным экстрактом и молотого кофе спиртовым экстрактом и реализована в производственных условиях.
К растворимому кофе добавляли 5, 10 и 15% молотого кофе (рисунок 7). Экспериментально подтверждена целесообразность получения новых видов кофе с добавлением натурального ароматизированного молотого кофе. Выявлена возможность использования натурального ароматизированного молотого кофе (10%) в качестве добавки к растворимому кофе (наименьшие значения влаги(3,5-4%) и общей золы (2,5-3%), наибольшие – экстрактивных веществ (30-31,5%) и кофеина (0,75-0,87%).
Рисунок 7 – Физико-химические показатели смеси растворимого кофе с 10%-ой добавкой натурального молотого кофе
Предложенная технология и полученные образцы кофе апробированы в производственных условиях в лаборатории предприятия ООО «Кофе ОМНИ» (г. Краснодар), получены акты внедрения разработанной технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе. Расчетный экономический эффект от внедрения и реализации предлагаемых новых видов кофе составляет 10535 руб. на 1 т готовой продукции.
ВЫВОДЫ
1. На основе проанализированной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования с глубиной поиска 15 лет теоретически и экспериментально обоснован выбор и возможность применения в качестве ароматизаторов СО2-экстрактов растительного сырья.
2. Выбранное растительное сырье (миндаль, перец душистый, сухая персиковая выжимка, черный и зеленый чай) благодаря высокому содержанию токоферолов фенольного типа (1-2 %) способствовало повышению антиоксидантных свойств готового продукта.
3. На основании комплекса технологических исследований разработана технология получения натурального ароматизированного молотого кофе путем использования ароматизации зерен жареного кофе водным экстрактом выбранного растительного сырья и молотого кофе СО2- экстрактом выбранного растительного сырья и реализована в производственных условиях.
4. Органолептические показатели у образцов натурального молотого кофе с внесенными в него ароматизаторами имеют более высокие дегустационные показатели. По внешнему виду и цвету, аромату и вкусу образцы кофе, полученные по разработанной технологии, имеют более высокую балльную оценку (9-10 баллов), чем контрольные образцы(7-8 баллов).
5. Установлены физико-химические показатели кофе натурального молотого, ароматизированного СО2-экстрактами миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного и зеленого чая. Неизменными по сравнению с контрольными образцами, не обработанными ароматизаторами, остаются такие показатели как массовая доля влаги (3,1-4,9%), массовая доля общей золы (4,0-5,9%) и золы, нерастворимой в соляной кислоте (0,06-0,1%).
6. Содержание экстрактивных веществ в образцах кофе, полученных по разработанной технологии, больше, чем в контрольных образцах - увеличивается на (0,1-0,5%), что служит подтверждением улучшения качества кофейного напитка. Содержание кофеина также больше – увеличивается на 0,07-0,08%.
7. Установлено преимущество использования таких натуральных ароматизаторов как СО2-экстракты плодов миндаля, перца душистого, сухой персиковой выжимки, черного чая и зеленого чая при исследовании влияния сорта кофе и степени обжарки на содержание фракций фенольных соединений. Показано, что на антиоксидантную активность в напитках из средне и сильно прожаренного кофе отрицательно влияет интенсивность тепловой обработки (средний относительный вклад NPF в общие операции очистки напитков, сваренных из сильно прожаренных образцов кофе, составил 19,3±4,9%).
8. Экспериментально подтверждена целесообразность получения новых видов кофе с добавлением натурального ароматизированного молотого кофе. Выявлена возможность использования натурального ароматизированного молотого кофе (10%) в качестве добавки к растворимому кофе.
9. Предложенная технология опробована в производственных условиях и внедрена в производственной лаборатории предприятия ООО «Кофе ОМНИ» (г. Краснодар), получены акты внедрения разработанной технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе.
10. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе достигается за счет снижения себестоимости. Освоение новой технологии в условиях кофейной фабрики позволит получить от внедрения и реализации предлагаемых новых видов кофе прибыль в 10535 руб. на 1 т готовой продукции.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Аркатова А.С., Степанов Д.Е., Татарченко И.И., Половченя А.А. Способы сохранения и восстановления ароматических веществ кофе: Сб. матер. III межд. науч.-практич. конф. «Управление качеством в современной организации». – Пенза, 2008. – С. 62-64.
2. Аркатова А.С., Степанов Д.Е., Татарченко И.И., Половченя А.А. Направления совершенствования растворимых кофейных напитков: Сб. матер. Всеросс. науч.-практич. конф. «Здоровое питание – основа жизнедеятельности человека». – Красноярск, 2008. – С. 319-325.
3. Аркатова А.С., Воробьева Л.Н., Татарченко И.И., Половченя А.А. Совершенствование технологии производства натурального ароматизированного кофе // Техника и технология пищевых производств. – Кемерово, 2010. – № 2. – С. 13-16.
4. Аркатова А.С., Воробьева Л.Н., Татарченко И.И., Половченя А.А. Определение показателей качества натурального ароматизированного кофе: Сб. матер. II межд. науч.-технич. конф. «Новое в технике и технологии пищевых производств». – Воронеж, 2010. – С. 72-73.
5. Аркатова А.С., Татарченко И.И. Способы повышения качественных характеристик декофеинизированного кофе: Сб. матер. VIII межд. науч.-технич. конф. «Техника и технология пищевых производств». – Могилев, 2011. – 91c.
6. Аркатова А.С., Татарченко И.И. Способы повышения качества ароматизированного кофе и кофейных продуктов: Сб. матер. науч.-практич. конф. «Научное обеспечение производства сельскохозяйственной и пищевой продукции высокого качества и повышенной безопасности». – Краснодар, 2011. – С. 220-226.
7. Аркатова А.С., Татарченко И.А., Татарченко И.И. Влияние технологии переработки кофе на его качественные показатели: Сб. матер. VIII межд. науч. конф. «Техника и технология пищевых производств». – Могилев, 2012. – 78c.
8. Аркатова А.С., Татарченко И.А., Татарченко И.И. Оценка органолептических характеристик качества кофе: Сб. матер. I межд. инновационной науч.-практич. конф. «Современная торговля: теория, практика, перспективы развития». – Москва, 2012. – С.683-689.
9. Аркатова А.С., Татарченко И.А., Татарченко И.И. Особенности разработки технологии ароматизированных кофе и кофейных продуктов // Известия вузов. Пищевая технология. – Краснодар, 2012. – № 4. – С. 69-71.
10. Аркатова А.С., Татарченко И.А., Татарченко И.И. Дегустационная оценка качества кофе и кофейных продуктов: Сб. науч. трудов ВНИИТТИ. –Краснодар, 2012, выпуск 180. – С. 104-112.
11. Аркатова А.С., Татарченко И.А., Татарченко И.И. Совершенствование технологии получения натурального ароматизированного молотого кофе // Известия вузов. Пищевая технология. – Краснодар, 2013. – № 1. – С. 55-57.
12. Аркатова А.С., Татарченко И.А., Татарченко И.И. Технология натурального ароматизированного молотого кофе: Сб. матер. VIII межд. науч. конф. «Техника и технология пищевых производств». – Могилев, 2013. – 40c.
13. Пат. РФ 2363224. Способ получения ароматизированного молотого кофе / А.С. Аркатова, О.И. Квасенков, И.И. Татарченко. Заявка № 2008110866; Заявл. 24.03.2008; Опубл. 10.08.2009; Бюл. № 22.
14. Пат. РФ 2364180. Способ выработки ароматизированного молотого кофе / А.С. Аркатова, О.И. Квасенков, И.И. Татарченко. Заявка № 2008110864; Заявл. 24.03.2008; Опубл. 20.08.2009; Бюл. № 23.
15. Пат. РФ 2364185. Способ приготовления ароматизированного молотого кофе / А.С. Аркатова, О.И. Квасенков, И.И. Татарченко. Заявка № 2008110863; Заявл. 24.03.2008; Опубл. 20.08.2009; Бюл. № 23.
16. Пат. РФ 2365182. Способ изготовления ароматизированного молотого кофе / А.С. Аркатова, О.И. Квасенков, И.И. Татарченко. Заявка № 2008110865; Заявл. 24.03.2008; Опубл. 27.08.2009; Бюл. № 24.
17. Пат. РФ 2366256. Способ производства ароматизированного молотого кофе / А.С. Аркатова, О.И. Квасенков, И.И. Татарченко. Заявка № 2008110867; Заявл. 24.03.2008; Опубл. 10.09.2009; Бюл. № 25.
18. Пат. РФ 125432. Технологическая линия по производству натурального ароматизированного молотого кофе / А.С. Аркатова, И.А. Татарченко, И.И. Татарченко. Заявка № 2012128279; Заявл. 03.07.2012; Опубл. 10.03.13; Бюл.
№ 7.
