ПРОИЗВОДСТВО РАСТВОРИМОГО КОФЕ

Приготовление экстракта в производстве растворимого кофе

Дробленый в гранулы кофе обрабатывают для получения экстракта умягченной (освобожденной от солей магния и кальция) водой. Эту операцию проводят в специальной экстракционной установке непрерывного действия. Установка представляет собой агрегат, состоящий из шести экстракторов со съемными трубчатыми фильтрами, имеющими отверстия диаметром 1 —1,5 мм, шести промежуточных теплообменников со змеевиками, в которых проходит экстракт, обогреваемый снаружи паром, одного водонагревателя для нагрева воды, поступающей в батареи. Все оборудование установки, соприкасающееся с продуктом, сделано из нержавеющей стали. На рис. 95 показана часть экстракционной установки (4 экстрактора 1—4).

Установка для умягчения воды состоит из ионизирующего бака и сатуратора. Для очистки воду обрабатывают поваренной

солью. Жест-кость воды после обработки солью не должна быть более 0,35 мг-экв/л. При наличии на предприятии конденсата пара, собираемого после тепловых приборов, он может быть использован для экстракции кофе без предварительного умягчения. Кофе загружается в батареи из подвижной тележки под вакуумом. Вакуум создается и поддерживается в экстракторе эжектором.

В загруженный экстрактор снизу со скоростью 200—300 л/'ч подают подогретую в водонагревателе до 90°С воду, до тех пор, пока жидкость не появится из отборного краника, расположенного в верхней части экстрактора. Затем воду на входе в первый экстрактор доводят до температуры 110°С, поднимая давление до 0,3 МПа. Под таким давлением воду продолжают подавать в первый экстрактор, увеличивая скорость подачи до 550—600 л/ч; вода вытесняет экстракт кофе. Выходящий из первого экстрактора экстракт кофе нагревают в первом промежуточном теплообменнике и с температурой 90°С подают (выдавливают свежей водой) во второй экстрактор. Жидкость, проходя снизу вверх через слой кофе, экстрагирует из него водорастворимые вещества.

Таким образом, жидкость проходит последовательно, через все шесть экстракционных аппаратов, насыщаясь экстрактивными веществами кофе. В первом экстракторе к концу процесса загрузки батареи температура жидкости доходит до 170°С и давление в аппарате поднимается до 1,2 МПа.

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.

В ходе экстракции повышение температуры воды и экстракта до точки кипения недопустимо, поэтому при необходимости поднять температуру предварительно соответственно повышают давление в экстракторе до величины, обеспечивающей отсутствие закипания:

Полученный экстракт должен иметь pH не менее 4,7. Если pH меньше, следует смягчить режим экстракции, т. е. понизить температуру и давление.

В батарее всегда находятся загруженными пять экстракторов, а шестой стоит под разгрузкой-загрузкой. Режим загрузки батареи экстракторов представлен в табл. 53. Характеристика работы экстракторов при установившемся режиме дана в табл. 54.
 

При разгрузке и загрузке очередной экстрактор и промежуточный подогреватель изолируют от остальных, перекрывая соответствующие краны. Шлам из экстрактора выгружают с помощью пара. От каждого экстрактора отбирают по 180—200 кг экстракта. Перед заполнением экстрактор и трубопроводы промывают водой. При работе на описываемой установке отбор экстракта можно начинать с четвертого экстрактора.

К моменту отбора экстракта из шестого экстрактора в первом заканчивается процесс экстракции, и он становится под разгрузку-выгрузку.

Экстракт из батареи отбирают с содержанием 27—28% сухих веществ. Контроль за проведением технологического процесса на экстракционной батарее и управление осуществляются автоматическими приборами.

После фильтрации экстракт поступает в сборник, где его смешивают с порошком растворимого кофе, доводя до содержания сухих веществ 30 % •

Принятый режим экстракции не является идеальным. Высокая температура приводит к гидролизу высших углеводов кофе, в связи с чем в экстракт переходит большое количество сухих веществ. С точки зрения экономики это выгодно. Однако вкусовые качества кофе снижаются, так как продукты гидролиза приводят к появлению гидролизатного привкуса. Высокая температура обработки экстракта вызывает изменение целого комплекса ароматических веществ, которые также, очевидно, подвергаются гидролизу, из-за чего изменяется аромат готового продукта, появляется несвойственный ему запах.

Так, по данным И. Н. Вольпера, в кофейном экстракте, полученном по указанному режиму, остается летучих ароматических веществ, определяемых газохроматографическим методом, не более 15% от первоначального содержания их в жареных зернах.

Указанные изменения вкуса и аромата дальнейшей технологической обработкой экстракта, в том числе и сушкой, исправить невозможно. Попытки сушки экстракта кофе, полученного при таком жестком режиме, методом сублимации не дают желаемых результатов.

Учитывая изложенное, целесообразно вести экстракцию водой при температуре не выше 90°С. Можно рекомендовать также так называемую двойную экстракцию кофе. Сначала кофе экстрагируют водой температурой 90°С, а затем — по режиму, описанному выше. Можно смешивать полученные экстракты перед сушкой или сушить отдельно, а потом смешивать полученные порошки. При таком методе экстракции целесообразно экстракт, полученный при обработке кофе водой температурой 90°С, сушить методом сублимации.

В Польской Народной Республике на Познанском пищевом комбинате кофе перед загрузкой в экстрактор смачивают водой, перемешивая смесь воды и кофе (75 кг кофе, 40 л воды) в течение

5 мин. Экстракцию ведут в батарее, состоящей из восьми экстракторов, по принципу противотока, используя воду с температурой от 50 до 140°С при давлении от 0 до 0,5 МПа. Процесс экстракции длится около 10 ч.

Попытки проводить экстракцию холодной водой не дали возможности получить продукт хорошего качества. Это, вероятно, объясняется тем, что не все ароматические и вкусовые вещества кофе растворяются в холодной воде. Однако в ФРГ запатентован способ, при котором кофе обрабатывают сначала холодной водой, температурой до 15°С, получая экстракт с содержанием 20% сухих веществ, а затем водой температурой до 140°С под соответствующим давлением. Получаемый при этом экстракт высушивают, и порошок растворяют в первом экстракте. Смесь, содержащую до 48% сухих веществ, высушивают.

На степень и скорость экстракции влияют многие факторы. О степени помола и температуре воды упоминалось выше. Имеют влияние также смачиваемость частиц кофе водой, скорость подачи воды в экстрактор, конструктивные особенности экстракторов, например соотношение длины и диаметра его, способ ввода в экстрактор воды и удаления экстракта и многое другое.

В работе экстракторов иногда можно наблюдать неприятное явление, заключающееся в образовании сквозных протоков жидкости, что резко снижает переход экстрактивных веществ в жидкость. Это происходит в том случае, когда в экстрактор загружают порошок кофе разного гранулометрического состава (наряду с крупными гранулами много пылевидной части).