На предприятия молочноконсервной промышленности кофе натуральный поступает в виде гранул размером 1-2 мм и расфасованным в мешки. Возможно поступление готовой кофе-цикорной смеси. В молоко кофе и цикорий добавляют в виде экстракта. Экстрагирование основано на избирательной способности растворителей извлекать из смеси жидких или твердых веществ отдельные компоненты. Для экстрагирования используют воду. Экстракт кофе представляет собою смесь воды (растворителя) с извлеченными ею экстрактивными веществами кофе-цикорной смеси. Приемы экстрагирования должны обеспечить наиболее полное извлечение экстрактивных веществ и наименьшие потери их при разделении экстракта и осадка (шрота).
В первые годы производства кофе со сгущенным молоком и сахаром применяли экстрагирование при температуре кипения периодическим одно- или трехкратным настаиванием в открытых котлах-экстракторах и отделением экстракта декантацией. Получение экстракта этим способом сопровождалось испарением легкокипящих ароматообразующих веществ кофе, частичным изменением их в результате биохимических реакций, более длительным тепловым воздействием на молоко и экстракт. Готовые экстракты отличались низкой концентрацией, в результате чего удлинялся процесс выпаривания, увеличивались потери сухих экстрактивных веществ из-за несовершенства разделения экстракта и осадка.
В настоящее время для экстрагирования кофе-цикорной смеси периодическим настаиванием для разделения экстракта и осадка используют фильтрующую центрифугу. Этот способ обеспечивает получение экстракта концентрацией до 10%, сокращение затрат времени на экстрагирование в 3 раза и снижение потерь экстракта с осадком до 1 %.
Увеличение концентрации экстракта до 10,6 %, снижение затрат времени на процесс и увеличение степени извлечения экстрактивных веществ кофе до 93,8 % достигается также путем 25-30-минутной циркуляции горячей воды и пара через слой кофе-цикорной смеси в специальном аппарате. По экстрагированию и разделению экстракта и осадка такой способ хотя и предпочтительнее периодического настаивания, но не лишен таких недостатков, как значительная потеря летучих ароматических веществ кофе при длительном тепловом воздействии на кофе-цикорную смесь.
Для способа экстрагирования настаиванием и отделением осадка декантацией в целях обеспечения более полного перехода вкусовых и ароматических веществ кофе в продукт рекомендуется добавлять часть экстракта кофе в смеси с отдельно приготовленным цикориево-сахарным сиропом в продукт в процессе его охлаждения. Новым направлением в производстве экстракта кофе являются рекомендации по использованию гидродинамической экстракции, обеспечивающей проведение экстрагирования за 40 с, более полное, чем настаивание, сохранение ароматических веществ и уменьшение потерь экстрактивных веществ.
Из всех способов, применяемых для разделения экстракта и осадка, улучшению качества кофе со сгущенным молоком и сахаром и увеличению объемов его выработки при периодическом выпаривании способствовало использование шнековой осадительной центрифуги непрерывного действия, предназначенной для разделения путем отстойного центрифугирования суспензий средней дисперсности. Центрифуга ускоряет получение экстракта и обеспечивает концентрацию его не менее 10%.
При этом водный раствор масс кофе и цикория, рассчитанных на партию молока, нагретый до кипения и выдержанный при кипении в течение 4-5 мин, подают в центрифугу. При частоте вращения ротора центрифуги 50 с-1 происходит разделение кофейной массы:
экстракт самотеком поступает в приемную ванну для фильтрации, после чего вслед за сахарным сиропом подается в вакуум-аппарат, а шрот по транспортеру направляется на грузовые платформы для последующего вывоза.
Ведутся исследования по рациональному использованию шрота. Разработана и внедрена технология приготовления кормовой смеси на основе сыворотки и шрота кофе для скармливания животным. Такая смесь хорошо усваивается коровами, не оказывает отрицательного влияния на состав молока, продуктивность и здоровье животных.
В некоторых предприятиях молочно-консервной промышленности в технологической схеме непрерывнопоточного способа производства кофе со сгущенным молоком и сахаром для экстрагирования кофе-цикорной смеси используется колонная экстракционная установка. Согласно технологической схеме колонной экстракционной установки кофе-цикорная смесь из мешков подается ленточным транспортером через разгрузочную воронку и приемник ковшового элеватора.
Ковшовый элеватор поднимает смесь в разгрузочную воронку, направляющую ее через вибратор в бункер весов. Бункеры весов перемещаются по рельсам.
Вода для экстрагирования через фильтр-умягчитель направляется в емкость для умягченной воды и насосом через мерник подается в подогреватели. Экстракционная установка состоит из шести экстракторов и семи подогревателей для воды, из которых она под давлением последовательно проходит через пять экстракторов (один из шести экстракторов в это время разгружается от шрота и загружается кофе-цикорной смесью).
Экстрагирование кофе-цикорной смеси происходит при режимах, приведенных в табл. 15.
Таблица 15
Экстрактор |
Температура горячей воды, °С |
Избыточное давление в экстракторе, предотвращающее кипение экстракта, МПа |
I |
170 |
1,1 |
II |
160 |
0,9 |
III |
140 |
0,6 |
IV |
120 |
0,3 |
V |
90 |
0 |
По выходе из пятого экстрактора кофе-цикорный экстракт фильтруют на фильтре, охлаждают до 5 °С в пластинчатом охладителе и на установке определяют массу экстракта, который насосом подается в емкость-сборник, где хранится в охлажденном виде не более одних суток. Массовая доля экстрактивных веществ в кофе-цикорном экстракте составляет 23-27 %.
После подачи экстракта в емкость поток из пятого экстрактора направляют в следующий, подготовленный для процесса экстрагирования. Первый экстрактор отключают для выгрузки из него шрота в соответствующую емкость, после чего его два раза продувают паром и охлаждают водой.
Охлажденный экстрактор соединяют с бункером, в котором к этому времени подготовлено кофе-цикорная смесь. Обеспечив в экстракторе разрежение, его загружают смесью и по завершении заполнения герметизируют. В целях уменьшения потерь экстрактивных веществ установка непрерывно работает не менее 5-7 сут.
Молочно-сахарную смесь, подготовленную, как описано выше, в потоке после дискового фильтра грубой очистки, смешивают с кофе-цикорным экстрактом и далее обрабатывают, как положено по технологической схеме.
Хранение молочно-сахарно-кофе-цикорной смеси не более 4-6 ч.
По мнению некоторых исследователей, в целях более полного сохранения аромата кофе обработку его на молочно-консервных комбинатах целесообразно начинать с обжарки зерен и гранулирования.
Для этих целей применяется производственная линия для обжарки и гранулирования кофе для последующего приготовления экстракта кофе.