Процессы, происходящие в кофе при обжаривании

Нельзя приготовить кофейный напиток из сырых зерен кофе, поэтому его предварительно обжаривают при определенных условиях. В процессе обжарки, являющейся основной операцией переработки сырых кофейных зерен, формируются специфические вкус и аромат кофе.

Общая схема промышленной переработки сырого кофе включает следующие операции: подготовку сырья, заключающуюся в отделении от зерен посторонних примесей; обжарку сырых зерен при температуре 160—220°С в течение 14—60 мин до получения легкоразмалывающихся зерен коричневого цвета с выраженным кофейным ароматом; охлаждение зерен в охладительных чанах и колонках до температуры 40—50°С; размол обжаренного кофе на вальцевых станках или мельничных жерновах с последующим просеиванием; развес и упаковку.

Присущие кофе цвет, вкус и аромат кофейные зерна приобретают при обжарке в результате пиролитических (крекинговых) превращений веществ, главным образом углеводов, дубильных веществ и органических кислот. Обжарка кофе сопровождается незначительным (на 30—40%) увеличением объема зерен. При обжарке в результате пиролитических процессов в кофейных зернах накапливается углекислый газ, в результате чего давление в них повышается до 1,6—2,5 МПа, и даже при охлаждении зерен оно снижается лишь до 0,8— 1,2 МПа. Чем меньше размеры и объем сырых зерен, тем больше они увеличиваются в объеме. Поэтому в кофейных зернах, больших по размеру, формируется и большее давление.

В зависимости от размера зерна, при одной и той же температуре, крекинговые процессы протекают при различных давлениях. Поэтому пиролиз разных соединений протекает до различных стадий разрушений. Это и позволяет получать жареный кофе с различными вкусоароматическими показателями.

Изменения основных компонентов состава кофейных зерен в процессе обжарки показаны в табл. 10.

Примечание. Для получения сопоставимых величин данные химического состава жареного кофе пересчитаны на исходную массу сырых.

Как видно из данных табл. 10, в процессе обжарки общее количество содержащихся в кофе растворимых веществ заметно снижается в основном за счет Сахаров, карамелизующихся при высокой температуре и вступающих в соединение с аминокислотами при образовании меланои-динов, которые совместно с карамеленом и обусловливают коричневую окраску жареных зерен. Снижается и содержание нерастворимых полисахаридов, в том числе гемицеллюлоз.

Из клетчатки в результате пиролитических процессов образуются кислоты, ацетон и другие соединения. Гемицеллюлозы разлагаются на простые сахара и в дальнейшем происходит образование фурфурола и фурфуроловото спирта, которые участвуют наряду с другими летучими соединениями в создании аромата готового кофе. Новообразование декстринов происходит в результате гидролиза полисахаридов.

Суммарное количество азотистых веществ изменяется незначительно, но при этом некоторая часть белковых веществ разлагается до аммиака, аминов, пиролла, а аминокислоты используются в реакциях меланоидинообразования.

Жиры частично разлагаются с образованием свободных жирных кислот и акролеина, но общее содержание липидов при этом далее возрастает.

При высокотемпературной обжарке происходит незначительная сублимация кофеина, однако его процентное содержание в жареных зернах становится даже несколько выше, чем в сырых, из-за снижения влажности и увеличения доли сухих веществ.

Как свободная, так и входящая в состав кофедубильной кислоты хлорогеновая кислота распадается на хинную и кофейную кислоты. Кроме того, из хлорогеновой кислоты образуются фенолы (гваякол, n-винилгваякол, п-винилкатехол), неохлорогеновая и изохлорогеновая кислоты.

В формировании аромата жареного кофе большую роль играет пиридин и его производные, которые образуются в результате пиролиза алкалоида тригонеллина, находящегося в сырых зернах. Тригонеллин, кроме того, при обжарке кофе частично превращается в никотиновую кислоту (витамин РР), повышая тем самым физиологическую ценность зерен и напитка из них. Установлено, что содержащиеся в сыром кофе витамины группы В (В₁₍ В₂, В₆, В₁₂ и пантотеновая кислота) в процессе обжарки зерен сравнительно устойчиво сохраняются и переходят в напиток.

Для формирования вкуса кофе из всех компонентов его состава наибольшее значение имеют дубильные вещества, кислоты, особенно хлорогеновая и продукты ее расщепления, а также продукты карамелизации.

Многие компоненты химического состава кофе, содержащиеся в исходном сырье и вновь образующиеся при термической обработке, реагируя между собой, дают сложный комплекс соединений (в основном летучих), обусловливающих неповторимый аромат жареного кофе. В составе ароматических веществ жареного кофе в настоящее время идентифицировано более 700 соединений, из которых наиболее важны следующие (перечень составлен с учетом количественного содержания компонентов — от большего к меньшему): уксусная кислота, фурфурол, анетол (оксиацетон), пиридин, летучие кислоты, пиразиновые основания, ацетон, фенолы, 5-метилфурфурол, фурфурол, ацетальдегид, метилэтилацетальдегид, метилмер-каптан, фурфурилмеркаптан, метанол, мальтол, ацетил-фуран и др.

Общее содержание ароматических веществ в жареном кофе колеблется от 0,055 до 1,5% и зависит от вида сырья, режимов обжарки и охлаждения, времени, прошедшего с момента термической обработки, способа упаковки и условий хранения. Жареный кофе со временем теряет свой аромат. Некоторые объясняют это следующим. При обжарке в кофейных зернах накапливается углекислый газ, в результате чего давление в них повышается до 1,6—2,5 МПа, и даже при охлаждении зерен оно снижается лишь до 0,8— 1,2 МПа. После помола кофе углекислый газ быстро выделяется из частиц вместе с ароматическими веществами. Масса зерен при этом уменьшается (дает угар) на 13—21%, что обусловлено испарением воды и пиролизом органических соединений с образованием легколетучих веществ.

Выделенный путем дистилляции в виде маслянистой жидкости, или сконденсированный в жидком азоте, комплекс ароматических веществ является очень нестабильным, и даже во время хранения без доступа воздуха при низкой температуре он изменяется. Поэтому кофе, из-за нестойкости его ароматических веществ, обжаривают непосредственно перед реализацией или употреблением.

В настоящее время разработана автором, а также профессором Б. В. Артемьевым технология получения ароматических веществ кофе из другого сырья — чайной пыли, дубовых стружек. Для этого создают условия пиролиза растительного сырья — такие же, которые формируются при обжарке кофе.