Методические указания по выполнению лабораторнопрактических работ по дисциплине Научные основы производства продуктов питания
 Скачать 1.03 Mb.
|
|
Тема: Основы технологии производства пищевкусовых продуктов Лабораторная работа № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОФЕ НАТУРАЛЬНОГО РАСТВОРИМОГО Натуральный растворимый кофе представляет собой высушенный экстракт натурального жареного кофе, предназначенный для быстрого приготовления горячих и холодных напитков кофе, для реализации в торговой сети, системе общественного питания, промышленной переработки и других целей. Натуральный растворимый кофе подразделяют на следующие типы: 18 порошкообразный, гранулированный, сублимированный. Краткие теоретические сведения Кофе - популярный и любимый населением разных стран тонизирующий напиток. Кофепродукты представляют собой вкусовые товары, вырабатываемые из кофе и его заменителей (цикория, злаковых, сои, дубовых желудей и других видов растительного сырья). Ассортимент кофепродуктов, известных в России и за рубежом, очень широк. В зависимости от используемого сырья и технологии кофе-продукты подразделяют на следующие группы: кофе сырой или зеленый; кофе натуральный жареный в зернах и молотый; кофе натуральный растворимый; кофейные напитки нерастворимые; кофейные напитки растворимые порошкообразные; кофейные напитки растворимые пастообразные; кофе без кофеина; кофе и кофейные напитки с молоком. Кофе - многолетнее растение, способное интенсивно плодоносить в течение 25-30 лет, после чего урожайность его падает, но растение может жить до 200 лет. Высота культурных кофейных растений достигает 2-4 м, а дикорастущих - 6-10 м. Для удобства сбора урожая на плантациях кофейные растения выращивают в виде кустов высотой не более 1-1,5 м. Кофейные плоды созревают через 6-9 мес. после цветения. Созревание плодов зависит от почвенно-климатических условий, чаще всего начинается в октябре и длится до весны следующего года. В настоящее время на нашей планете насчитывается свыше 6 млрд. кофейных деревьев, а занимаемая ими площадь около 4,5млн. га. Производство кофе в мире постоянно растет и составляет приблизительно 5,2-6 млн. т. Крупнейшими производителями кофе являются Бразилия - 40% и Колумбия - 15%. Мировой экспорт кофе - 4,3 млн. т; крупными импортерами являются США и Западная Европа. В настоящее время кофе выращивается более чем в 70 странах Азии, Африки, Латинской Америки и Океании. Арабика был и остается основным видом, давшим начало многочисленным сортам кофе, имеющим промышленное значение. Робуста находится на втором месте после Арабики и имеет качество от низкого до хорошего. Характеристика сырого кофе Кофе натуральный представляет собой семена (зерна) кофейных растений из рода Coffea (С.) Linney семейства марено-вых-Rubiaceae, объединяющего около 5 тыс. видов растений. Среди них на род кофе приходится более 30 видов. Кофейные деревья произрастают на всех высотах начиная от уровня моря до линии морозов в тропиках на высоте около 2 тыс. м. На больших высотах кофе 18 созревает медленнее. Но его качество при этом сильно улучшается. Также для растения требуется определенная температура: среднегодовая должна составлять около 21 °С и колебаться в пределах 1 3 - 2 7 °С. Более высокие температуры ведут к быстрому созреванию плодов, что ухудшает качество кофе, а при более низких температурах кофейные деревья погибают. Из всех видов кофейного дерева практическое применение нашли следующие ботанические виды: Coffea Arabica Linney (Аравийский кофе, или Арабика); Coffea Canephora Pierre (Кани-фора или Робуста); Coffea Liberica Hiern (Либерийский кофе или Либерика); Coffea Dewevrei (кофе высокий). Также выведен ряд гибридов, таких как С. Arabusta (гибрид видов кофе Арабика и Робуста). Плоды кофе собирают до 3 раз в году при достижении ими необходимой зрелости, которая совпадает с развитием максимальной величины зерен. Собранные плоды очищают от мякоти и оболочек сухим или мокрым способом. Сухой способ самый древний и наиболее простой. Плоды с влажностью 65- 70% сортируют на крупные и мелкие, сушат в целом виде (солнечная сушка вблизи плантаций - 2-3 недели). Сушка горячим воздухом, паром или электричеством продолжается 12-24 ч. Плоды с влажностью 12-14% очищают на кофесу-шильных машинах от пергаментных оболочек. В процессе лущения удаляется внешняя оболочка, а «серебристая» кожица снимается при полировании зерен, которое производят для придания им блеска. Влажный (мокрый) способ. После сортировки (классификации) плодов по сорту, величине, цвету и степени зрелости их пропускают через вальцовые установки, в результате чего наружная оболочка разрывается, плодовая мякоть освобождается. Зерна отделяются от плодовой мякоти и выдавливаются наружу. На зернах остается слизистый слой и «серебристая кожица», поэтому их направляют на ферментацию (24-36 ч при температуре 18-30 °С). После такой обработки остатки мякоти, кофейная мезга легко смываются водой. Затем зерна сушат до влажности 12% теплым сухим воздухом при 40-60 °С в течение 6-12 ч. Высушенный кофе в пергаментной оболочке подвергают лущению для удаления всех оболочек, подвергают окончательной отделке и полировке, упаковывают в мешки, в которых зерна хранят и экспортируют. Кофе мокрой обработки, прошедший ферментацию, ценится выше. Содержание влаги в сыром (зеленом) кофе по норме, принятой Международной организацией кофе (МОК), должно составлять 12 ± 1%. Однако в зависимости от условий хранения и транспортирования влажность сырого кофе составляет 9-14%. Зеленый кофе подразделяют по качеству на высший, первый и второй сорта: ботанического вида Арабика – на высший и 1-й; ботанического вида Робуста – на 1- й и 2-й. 18 Ботанические виды кофе Кофе вида Арабика представляет собой семена плодов вечнозеленого дерева высотой до 5 м. У аравийского кофейного дерева длинные, гибкие и раскидистые ветви, листья длиной до 20 и шириной до 5 см на коротких черешках. Цветки белые и душистые. Приблизительно через 8-9 мес. после цветения вырастает плод-ягода почти шаровидной формы. При созревании она меняет свой цвет с зеленого на желтый и, наконец, красный. Плод (рис.22) имеет прочную внешнюю кожуру (плодовую оболочку), под которой находится сочная желтоватая пульпа (плодовая мякоть). Пульпа обволакивает парные полушаровидные зерна. Каждое зерно заключено в роговую (пергаментную) оболочку, снаружи покрытую тонким слоем слизи. Под роговой оболочкой имеется семенная оболочка, называемая «серебристой кожицей», в которой, собственно, и помещаются семена кофе обычно 2, но бывает 1-4. Одна из сторон зерна круглая, другая — плоская. На плоской стороне зерен имеется глубокий продольный желобок, от которого отходит маленький зародыш, расположенный в эндосперме. Зерна кофе вида Арабика имеют однородный и красивый цвет с синим или сероватым оттенком и дают напиток нежного приятного вкуса с тонким кофейным ароматом (средний диаметр ягоды 1,5 см). В настоящее время кофе вида Арабика – безусловный мировой лидер среди других видов кофе. На него приходится около 70% всех кофейных плантаций. Рисунок 22 - Зерно кофе (а) и плод кофе в разрезе (б) 1 - плодовая оболочка; 2 - плодовая мякоть; 3 - роговая (пергаментная) оболочка; 4 - семенная оболочка;5 - эндосперм. Кофе вида Робуста – семена плодов дерева, произрастающего в экваториальных лесах и саваннах бассейна реки Конго. Этот вид распространяется главным образом на нижних частях склона, где не может выжить более прихотливая Арабика. Не случайно слово «робуста» переводится как «сильный», «устойчивый». 18 Кофе Робуста, или Конголезский кофе, имеет разновидности: древовидную форму Робуста, или Канифора, отличавшуюся большой высотой дерева, и кустовидную форму Нганда. Кофейное дерево кофе вида Робуста имеет более крупные, чем у кофе Арабика, листья светло-зеленого цвета. Цветки бело-розовые. Плоды представляют собой округлую ягоду диаметром 1,2 см. Зерна при обжаривании сильно темнеют. Напиток из кофе Робуста отличается повышенным содержанием кофеина, имеет грубый резкий вкус и менее ароматен, чем кофе Арабика. Зерна Робусты придают кофе красивый цвет и крепость, а зерна Арабики - аромат и приятный тонкий вкус. С появлением растворимого кофе кофе Робуста стал наиболее выгодным для производства этого напитка, особенно с экономической точки зрения. На долю Робусты приходится около 25% мирового производства кофе. Кофе вида Либерийский. Кофе вида Либерика - это дерево высотой 6-12м с пирамидальной кроной и очень крупными листьями. Ягоды вытянутые по форме, диаметром 2-3 см. Этот вид кофейного дерева встречается в Либерии (Западная Африка). В настоящее время кофе Либерийский выращивают в экваториальной Гвинее, Сенегале, а также на Цейлоне, в Индонезии, Малайзии, на Филиппинах. Он устойчив ко многим болезням, но дерево приносит плоды низкого качества. Зерна кофе вида Либерика гораздо крупнее, чем у кофе Арабика. Вкус и аромат очень грубые. Поэтому кофе Либерийский не получил широкого распространения. По вкусовым качествам кофе делится на три категории: 1-я категория – майлд (mild – легкий, мягкий) включает в себя лучшие сорта Арабики, выращенные на высокогорных плантациях, собранные спелыми и обработанные «мокрым» способом. Этот кофе имеет великолепный аромат и специфический мягкий изысканный вкус; 2-я категория – вида Арабика, точнее, «бразильский» кофе, выращенный на равнинных плантациях. Это кофе сухой обработки, дешевый, имеет более резкий и грубый вкус; З-я категория включает все сорта Робусты, которые уступают Арабике по вкусу и аромату, но превосходят ее по крепости. Химический состав сырого кофе Содержание влаги в сырых зернах кофе должно составлять по нормам МОК 12 ± 1%. (МОК - международная организация кофе, контролирующая мировой рынок кофе.) Содержание влаги в сыром кофе играет важную роль, так как все расчеты на рынке производятся на основе этого показателя. Сырой кофе - биологический объект, содержащаяся в нем вода, несомненно, играет активную роль в биохимических и физико-химических процессах, протекающих в клетках и тканях зерен. 18 Экстрактивные вещества. Содержание водорастворимых экстрактивных веществ в различных видах и сортах сырого кофе неодинаково и составляет примерно 20-29%. Наименьшее количество (19-20%) содержится в высших сортах кофе вида Арабика, а затем по возрастающей степени следуют первые сорта вида Арабика (21-23%), первые сорта вида Канифора (Робуста) (24-27%), вторые сорта вида Канифора (27-29%).В состав экстрактивных веществ сырого кофе входят алкалоиды, белки, фенольные соединения, моно- и дисахара, липиды, органические кислоты, аминокислоты, минеральные элементы и некоторые другие вещества, содержащиеся в небольшом количестве. Алкалоиды. В зернах кофе алкалоиды представлены метилированными производными пурина: кофеином, теобромином и теофиллином, а также тригонеллином. Кофеин (C 8 HioN 4 02) - важнейший алкалоид кофейных зерен и известен под названием 2,6-диокси-1,3,7-триметилпурин или 1,3,7-три-метилксантин. Кофеин – вещество без цвета и запаха, в водном растворе дает горький привкус. Кофеин кристаллизуется из водных растворов в виде кристаллогидрата, имеющего форму длинных хрупких шелковистых игл. Безводный кофеин плавится при 236,5°С, при осторожном нагревании может возгоняться. Он легко растворяется в хлороформе, метиленхлориде, дихлорэтилене и трихлорэтилене. Кофеин в сыром кофе находится в свободном и связанном с хлорогеновокислым калием состоянии. Различные виды кофе характеризуются следующим содержанием кофеина (в пересчете на сухое вещество, в %): Аравийский 0,6-1,2; Робуста 1,8-3,0; Либерийский 1,2-1,5. Содержание кофеина в зернах в значительной степени меняется и в зависимости от сорта кофе.Содержание кофеина в зернах играет важную роль при оценке качества сырья и установлении требований на него. Белковые вещества. В сыром кофе трех основных разновидностей (Арабика, Робуста и Либерика) белковые вещества содержатся почти в одинаковом количестве (аминный азот 1,55-1,63%, общее содержание белка 9,69-10,19%). Липиды. Кофе относится к группе растительного сырья, богатого липидами. В кофе вида Арабика липидов содержится 12-18%, в кофе вида Канифора (Робуста) - 9-13,4% и в кофе вида Либерика - 11-12%. Общие свойства липидов в значительной мере определяются входящими в их состав жирными кислотами. Газохроматографическим методом анализа установлено, что непредельные жирные кислоты составляют 50,1-59,9% общего количества жирных кислот сырого кофе. Высокое содержание непредельных жирных кислот может свидетельствовать о возможных окислительных процессах в кофейном масле. Содержание свободных жирных кислот в сырых кофейных зернах высших сортов составляет 0,5-3%, в зернах более низкого качества - до 20. Из общего 18 количества жирных кислот преобладают (в %): линолевая - 37-50, пальмитиновая - 23-25, олеиновая - 9-14, линоленовая - 1-5, арахидоновая -1-4, миристиновая и бегеновая - до 0,6. Наряду с этими кислотами в виде следов обнаружены также гадолеиновая, лигноцериновая, маргариновая и гексадиеновая кислоты. В Липиды подвергаются деструктивным и окислительным изменениям при обжарке кофейных зерен и участвуют в формировании аромата жареного кофе. Углеводы. Составляют 50-60% общей массы сырых кофейных зерен кофе. В состав углеводов кофе входят сахароза (6-10%), целлюлоза (5-12%), пентоза (3- 5%), пектиновые вещества (2-3%) и высокомолекулярные полисахариды (клетчатка, лигнин до 30% и др.). Установлено, что основным водорастворимым компонентом высокомолекулярных полисахаридов сырого кофе является арабиногалактан (2-5%). Кроме того, из кофейных зерен выделены глюкогалактоманнан, галактоза, манноза и арабиноза. Установлено, что в кофе вида Арабика преобладает сахароза, а вида Робуста - редуцирующие сахара. В целом общее количество редуцирующих сахаров в зернах кофе достигает 0,7-1%. Углеводы участвуют в процессах образования цвета при обжаривании кофейных зерен и являются предшественниками образования ряда летучих веществ, образующих аромат кофе. Фенольные соединения. Эти соединения кофе представлены дубильными веществами (танин, катехины и др.) и хлорогеновыми кислотами. Основную часть фенольных соединений составляют хлорогеновые кислоты. Хлорогеновые кислоты включают в себя около десяти соединений, содержащихся в кофе, и подобные им соединения обнаружены в других растениях. Хлорогеновые кислоты – это комплекс хлорогеновой (ко-феил-3 хинной), неохлорогеновой, криптохлорогеновой, изохлорогеновой А, В, С псевдохлорогеновой и др. кислот. Хлорогеновые кислоты обладают антиокислительными свойствами и участвуют в формировании вкуса и аромата жареного кофе. Минеральные вещества. Сырые кофейные зерна содержат 3-4,5% минеральных веществ. Состав и содержание основных элементов минеральных веществ (в мг на 100 г): калий 1712-1750, магний 142-176, кальций 76-120, натрий 2,3-17, железо 2,1-10,0, марганец 1,1-9,8, рубидий 0,6-4,2, цинк 0,5-3,2, медь 0,6- 2,3 и стронций 0,4-1,3, также обнаружены следы хрома, ванадия, бария, никеля, кобальта, свинца, молибдена, титана и кадмия. Содержание отдельных минеральных элементов меняется в зависимости от сорта кофе, места произрастания, способа обработки, вида вносимых в почву минеральных удобрений, а также от применяемых средств защиты растений. Органические кислоты. В сырых кофейных зернах обнаружены лимонная, яблочная, малейновая, уксусная, щавелевая, фумаровая, янтарная и другие кислоты. Показано, что кислотность сырого кофе различных ботанических видов и 18 сортов составляет 2,4-4,0 градуса Тернера. При длительном (3-5 лет) хранении сырого кофе в нормальных условиях кислотность его возрастает незначительно. Витамины. В кофейных зернах обнаружены тиамин (В,), рибофлавин (В 2 ), пантотеновая кислота (В 2 ), никотиновая кислота (РР), пиридоксин (В 6 ), витамин Bi 2 (цианкобаламин) и токоферол (Е). Ферменты. Сырой кофе, поступающий на промышленную переработку, — биологически активный продукт, в котором локализованы ферментные системы почти всех классов: оксидоре-дуктазы, гидролазы, трансферазы и изомеразы, играющие важную роль в биохимических и физико-химических процессах при хранении и обжарке зерна кофе 1. Установление органолептических показателей. Цель работы Научится определять основные органолептические показатели натурального растворимого кофе. Содержание работы По органолептическим показателям натуральный растворимый кофе должен соответствовать требованиям, установленными ГОСТом Р 51881-2002 «Кофе натуральный растворимый. Общие технические условия» и иметь показатели, указанные втаблице 18 Таблица 18. Органолептическая характеристика натурального растворимого кофе Наименование показателя Характеристика типов натурального Порошкообразного Гранулированного Сублимированного Внешний вид Мелкодисперсный, хорошо сыпучий порошок, без комков Хрупкие агломери- рованные частицы различных форм и размеров, с пористой структурой Частицы плотной структуры различных форм и размеров, с гладкой или слегка шероховатой Допускается наличие разрушенных до мелкодисперсного порошка гранул или частиц Цвет От светло- до темно-коричневого, однородный по интенсивности Вкус и аромат Выраженные, с различными оттенками, свойственными данному продукту. Не допускаются посторонние привкус и запах Перечень необходимых материалов, реактивов, оборудования, приборов, посуды. Материалы Кофе натуральный растворимый 18 Оборудование и посуда: весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 500 г 3-го класса точности; термометр жидкостный стеклянный диапазоном измерения от 0 до 100 °С с ценой деления не более 1 °С; электроплитка бытовая; ^ стакан вместимостью 250 см 3 ; цилиндр мерный; бумага белая; вода питьевая или дистиллированная; палочки стеклянные. Методика выполнения работы Органолептические показатели определяются в следующей последовательности: внешний вид и цвет, аромат и вкус. Внешний вид и цвет определяют визуально при ярком рассеянном освещении в объединенной пробе продукта, помещенной на лист белой бумаги ровным слоем. Аромат определяют как в сухом продукте, так и в напитке. Вкус определяют только в напитке. Для приготовления напитка навеску кофе массой 2,5 г помещают в фарфоровый или стеклянный стакан вместимостью 250 см 3 и растворяют при помешивании в 150 см 3 горячей кипяченой воды температурой 96-98 °С. |