Кофе ( Coffea Spp.) относится к кофейным растениям Арабика ( Coffea arabica) , Робуста ( Coffea canephora) и Либерика ( Coffea liberica ). Изначально дикорастущее растение в лесах Эфиопского массива, [1] кофе стало источником любимого напитка во всем мире.
Хотя обезьяны наслаждались кофейными зернами на протяжении столетий, использование кофейных зерен и листьев в качестве обезболивающего было обнаружено в пятнадцатом веке. [1] Было обнаружено, что жевание листьев или зерен может облегчить голод, усталость и боль. [1] Кофе изначально (и до сих пор) употреблялся как ферментированный алкогольный напиток в Восточной Африке. [1] Он стал популярным как горячий напиток, когда его привезли в Европу, и к 1675 году только в Лондоне было около 3000 кофеен. [1]
На один фунт жареного кофе требуется около четырех тысяч зерен. [2] Таким образом, это очень трудоемкая культура.
Дикий кофе находится под угрозой из-за потери среды обитания из-за вырубки лесов в Эфиопии. [1] Дикий кофе является важным звеном в укреплении урожая кофе на случай, если болезнь ослабит культивируемые сорта.
Содержание
Описание
Кофейное дерево — вечнозеленый кустарник с глянцевыми листьями или небольшое дерево. Листья относительно небольшие, а цветы ароматные (с запахом жасмина [2] ) и белого цвета. Красные плоды кофе, известные как вишни или ягоды, развиваются из очень ароматных цветов; каждая вишня или ягода содержит два семени, которые известны как бобы или кофейные зерна. [1]
Следующая галерея изображений показывает различные аспекты кофейного растения и его компонентов. Нажмите на любое изображение, чтобы увеличить и увидеть детали.
Кофейные деревья (Гавайи)
Цветы кофе
Цветы кофе на кофейной плантации
Кофейные фрукты (вишня или ягоды)
Желтые кофейные плоды
Структура кофейного зерна
Сорта кофе
Кофейные растения хорошо растут в тропических и субтропических условиях. [2] Для многих стран Латинской Америки кофе является важнейшей культурой. [1]
Кофе сорта Арабика обычно получает премию за свой превосходный вкус и аромат. Арабика больше подходит для более высокого, прохладного климата, например, 600-2000 м над уровнем моря и температур около 15-20ºC.
Существует множество различных сортов робусты. В целом, они могут процветать в более жарких низинных районах, а именно ниже 900 м над уровнем моря и выше 20ºC. Кофе робуста предпочтительнее для производства растворимого кофе из-за более высокой экстракции растворимого твердого вещества.
Либерика ( Coffea liberica ) — крупное дерево с крупными листьями и ягодами. Может переносить жаркие и влажные условия. Получаемый кофе горький. Этот сорт кофе предпочитают в Малайзии и Западной Азии.
Выращивание кофе
Этот раздел необходимо добавить или создать как отдельную страницу, а затем ссылаться на этот раздел.
Сбор урожая
По определению, «обработка» не подразумевает сбор урожая. Однако невозможно произвести хороший продукт из плохо собранных материалов. Правильные методы сбора урожая можно назвать самым важным фактором в производстве высококачественного конечного продукта. Правильный сбор урожая имеет важное значение. Хороший кофе не может быть сделан из плохо собранных кофейных ягод.
Незрелый сбор урожая: Это самая серьезная проблема при сборе кофе. Недозрелые кофейные ягоды очень трудно обрабатывать, и получается продукт низкого качества. Одной из главных причин незрелого сбора урожая является страх кражи. Если фермер собирает урожай незрелым, это снижает вероятность кражи.
Перезрелый кофе: При употреблении перезрелого кофе существует вероятность того, что ягоды начнут бродить, что приведет к ухудшению вкуса.
Правильный сбор урожая: кофейные ягоды следует собирать, когда они полностью ярко-красные. На этом этапе зерна можно выдавить из мякоти, слегка надавив между указательным и большим пальцами.
Мелкомасштабная переработка кофе
Обработка
Существует два способа обработки кофе — сухая («натуральная») и влажная («ферментированная и промытая») обработка. В большинстве случаев влажная обработка считается способной производить продукт более высокого качества. Однако в некоторых регионах предпочитают кофе сухой обработки из-за его «более полного» вкуса.
Сухая обработка : это более простой из двух методов, который популярен в Бразилии для обработки кофе сорта Робуста и в Шри-Ланке для обработки кофе сорта Арабика.
Кофейные ягоды сушат сразу после сбора урожая. Обычно это сушка на солнце на чистом сухом полу или на циновках.
Сушка на солнце: глубина слоя должна быть менее 40 мм, и вишни следует часто сгребать, чтобы предотвратить брожение или обесцвечивание. Однако есть проблемы, связанные с этим методом. Самая серьезная проблема — это пыль и грязь, попадающие на продукцию. Другая проблема — ливни, которые часто случаются (даже в сухой сезон) без предупреждения, из-за чего продукция может очень быстро промокнуть. Наконец, необходимо привлекать рабочую силу, чтобы предотвратить повреждение или кражу. Поэтому сушка на солнце не рекомендуется.
Солнечная сушка: На рисунках 1 и 2 показаны конструкции двух солнечных сушилок — солнечной сушилки-шкафа и солнечной сушилки Exell. Кофе следует помещать в поддоны солнечной сушилки. Слой урожая не должен быть глубже одного дюйма (3 см), и лучше, если вся площадь поддона будет покрыта. Сушилка должна быть готова как можно раньше днем, чтобы использовать все возможные солнечные часы. Кофе следует регулярно помешивать, чтобы образовалась равномерная окраска. На ночь урожай следует помещать в прохладное сухое помещение.
Искусственные сушилки: В сезон дождей солнечная сушка продукции затруднена. Дожди очень непредсказуемы и часты. Солнечные сушилки предотвратят намокание кофе. Однако из-за низкого уровня солнечного света солнечная сушка может занять много времени. Это может привести к росту плесени. Необходима альтернативная сушилка.
Шелушение: Затем сушеную вишню шелушят, чтобы удалить околоплодник. Это можно сделать вручную с помощью пестика и ступки или в механической шелушильной машине. Механические шелушильные машины обычно состоят из стального винта, шаг которого увеличивается по мере приближения к выходу, таким образом удаляя околоплодник.
Очистка: Очищенный кофе очищается путем провеивания.
Рисунок 1: Солнечная сушилка-шкаф Рисунок 2: Солнечная сушилка Exell - [Ред.: их необходимо найти/добавить или удалить ссылки.]
Влажная обработка : при этом методе кофейные ягоды выжимаются в машине для мякоти или пестике и ступке для удаления внешнего мясистого материала (мезокарпия и экзокарпия). Это оставляет бобы, покрытые слизью. Эта слизь ферментируется и рассеивается. Бобы промываются и сушатся.
Измельчение
Извлечение мякоти включает удаление внешней красной кожицы (экзокарпия) и белой мясистой мякоти (мезокарпия) и разделение мякоти и бобов. Незрелые вишни твердые и зеленые, и их очень трудно извлекать из мякоти. Если кофе будет подвергаться влажной обработке, правильный сбор урожая имеет важное значение.
Для небольших установок вишню можно измельчить в ступке и пестике; однако это очень трудоемко. Две наиболее распространенные и наиболее подходящие для небольших установок машины для измельчения — это барабанные и дисковые машины для измельчения.
Барабанные пульперы : это вращающийся барабан с перфорированной листовой поверхностью и регулируемой грудной пластиной, между которой кофейные ягоды пульпируются, пульпа и зерна разделяются, см. Рисунок 3. [Ред.: Рисунок должен быть помещен здесь.] Расстояние между барабаном и грудной пластиной должно быть отрегулировано таким образом, чтобы пульпа удалялась без повреждения зерен. Они могут управляться вручную или крепиться к педали или велосипеду.
Для более крупных установок доступны моторизованные барабанные измельчители.
Дисковые пульперы : та же концепция используется в дисковом пульпере. Единственное отличие заключается в том, что вместо того, чтобы сдавливать вишни между грудной пластиной и барабаном, используется диск с шероховатой поверхностью. Удаление слизи Аморфный гель слизи вокруг бобов состоит из гемицеллюлоз, пектиновых веществ и сахаров и нерастворим в воде. Его можно удалить химическими методами, теплой водой или «аквапульпером».
Ферментация : Однако для небольших предприятий часто единственным возможным методом является ферментация. Ферментация заключается в том, что зерна помещают в пластиковые ведра или баки и оставляют до тех пор, пока клейкость не разрушится. Натуральные ферменты в клейкости и пиршествах; бактерии в окружающей среде работают вместе, чтобы разрушит клейкость. Кофе следует время от времени помешивать, и время от времени следует проверять горсть зерен, промывая их в воде. Если клейкость можно смыть, а зерна кажутся песчаными, а не скользкими, зерна готовы. Затем зерна следует немедленно промыть, так как «неприятные» привкусы развиваются быстро.
Сушка: Чтобы предотвратить растрескивание, кофейные зерна следует медленно высушивать до содержания влаги 10% (влажная основа). Сушку следует проводить сразу после этого, чтобы предотвратить появление «неприятных» привкусов. Для этого можно использовать те же методы сушки, что и для сухого обработанного кофе.
Шелушение: После сушки кофе должен отдохнуть в течение 8 часов в хорошо проветриваемом месте. Тонкая пергаментная пленка вокруг кофе удаляется либо вручную, либо в ступке с пестиком, либо в небольшой шелушилке.
Очистка: Очищенный кофе очищается путем провеивания. Рисунок 3: Разделение мякоти и зерен [Ред.: Необходимо предоставить рисунок.]
Обжарка
Окончательный вкус кофе во многом зависит от того, как обжариваются зерна. Обжарка — это процесс, зависящий от времени и температуры. Температура обжарки должна быть около 200ºC. Степень обжарки обычно оценивается визуально. Один из методов — наблюдать за тонкой белой линией между двумя сторонами зерна, когда она начинает коричневеть, кофе готов. Поскольку предпочтения значительно различаются от региона к региону, необходимо провести много исследований, чтобы найти локально приемлемую степень обжарки.
Методы обжарки :
- Кофейные зерна можно обжаривать в кастрюле, постоянно помешивая их.
- Небольшое улучшение достигается путем обжаривания кофе в песке, поскольку это обеспечивает более равномерный нагрев.
- Ростер произведет продукт более высокого качества. Самый простой ростер — это, по сути, консервная банка с ручкой, чтобы ее можно было медленно вращать над огнем.
Существуют и другие виды обжарочных аппаратов, подходящие для более крупных установок.
Оценка
В некоторых случаях урожай необходимо сортировать, например, высококачественная упакованная продукция для экспорта. Кофе сортируется по размеру, форме, запаху, плотности и цвету.
Для небольших предприятий это лучше всего делать вручную.
Шлифовка
Помол — это способ добавления ценности продукту. Однако он сопряжен с трудностями. С целым продуктом легко оценить его качество, тогда как с молотым продуктом это очень сложно. Опасения фальсификации и использования некачественной продукции оправданы. Из-за этого существует большое сопротивление рынка молотому кофе. Это сопротивление рынка можно преодолеть только путем постоянного производства хорошего продукта.
В основном существуют два типа кофемолок — ручные и моторизованные.
Ручные мельницы : существует множество ручных мельниц, которые можно использовать для помола кофе. Опытный оператор может смолоть около 20 кг за восьмичасовой рабочий день. Однако это тяжелая и скучная работа. К мельнице можно легко прикрепить педаль или велосипед, что облегчит работу. С помощью этой системы один человек может смолоть около 30 кг за один день. Для мелкосерийного производства (до 100 кг/день) достаточно серии таких мельниц.
Необходимо провести работу по определению степени тонкости, необходимой потребителю. Затем необходимо настроить мельницы так, чтобы они производили желаемый измельченный продукт.
Для более крупных производственных установок потребуется моторизованная шлифовальная машина.
Моторизованные мельницы : Для помола кофе подходят горизонтальные пластинчатые, вертикальные пластинчатые или молотковые мельницы. Из-за пыли мельницу необходимо размещать в отдельном и хорошо проветриваемом помещении. Как и выше, мельницу необходимо отрегулировать так, чтобы она измельчала кофе до желаемой тонкости.
Растворимый кофе
Производство растворимого кофе не подходит для малых предприятий, так как требует очень дорогого оборудования, например, экстрактора и сублимационной или распылительной сушилки. В отчете Института природных ресурсов (NRI) говорится, что наименьшая экономически жизнеспособная фабрика по производству растворимого кофе в Индии имеет производительность 1000 тонн/год. Различные люди пытаются спроектировать оборудование, подходящее для мелкомасштабного производства растворимого кофе, которое может снизить производительность, необходимую для экономической жизнеспособности. Для производства растворимого кофе необходимо извлечь растворимые твердые частицы кофе и летучие соединения, а затем высушить их в порошок или гранулы.
Предварительная очистка : Иногда летучие соединения (их более 700) удаляются перед экстракцией растворимых твердых частиц кофе. Обычно это делается путем пропускания пара через слой молотого и жареного кофе. Начальное давление пара должно быть достаточно высоким, чтобы пар мог пройти через статический слой кофе. Экстракты и пар конденсируются, образуя смесь воды и летучих соединений. Эти соединения можно конденсировать с помощью трубчатого конденсатора с протекающей через него охлажденной водой.
Экстракция растворимых твердых частиц кофе : Экстракция растворимых твердых частиц кофе обычно выполняется с использованием воды в качестве растворителя. Экстракция продолжается до тех пор, пока полученный раствор не станет 15-25% w/w. Экстракция обычно выполняется при 175ºC, так как при 100ºC извлеченные твердые частицы трудно высушить. Существует три способа экстракции твердых частиц:
- Перколяционные батареи: Это наиболее распространенный метод. Обжаренный и молотый кофе хранится в серии из 5-8 сосудов. Горячая вода пропускается через сосуды, и когда растворимые твердые частицы кофе полностью извлечены из каждого сосуда, он изолируется от батареи, а отработанный кофе выгружается. Новый сосуд заменяет этот истощенный сосуд, см. Рисунок 4. (Ред.: Необходимо добавить цифру.) Поскольку экстракция происходит при 175ºC, система должна находиться под давлением. Получается раствор 15-25% w/w растворимых веществ, который затем можно высушить.
- Противоточная система: Кофе непрерывно подается в нижнюю часть наклонного цилиндрического сосуда и перемещается вверх двумя винтовыми винтами, вращающимися со скоростью 10-22 оборота в час. Горячая вода поступает сверху, а извлеченные твердые частицы, раствор выходят снизу. Сосуд находится под давлением и поддерживается при температуре 180ºC с помощью температурных рубашек. Это еще менее подходит для мелкосерийного производства, поскольку на 40% дороже, чем система перколяционной батареи.
- Экстракция суспензии: Кофе и вода перемешиваются в баке и разделяются с помощью центрифуги. Оборудование для этого также очень дорогое.
Сушка: Экстракты можно сушить в распылительной сушилке, сублимационной сушилке или барабанной сушилке.
Распылительная сушка : Распылительная сушка требует, чтобы концентрированные растворы кофе были «распылены» для образования капель (диаметром 10-200 микрометров), а затем распылены в поток нагретого воздуха (150-300ºC) в большой сушильной камере, обычно это встречный поток воздуха. Требуется полное и равномерное распыление.
Для сушки кофе обычно используют центробежный распылитель. Жидкость подается в середину вращающейся чаши (окружная скорость 90-200 м/с). Это дает капли диаметром 50-60 микрометров в равномерном распылении. Капли высыхают очень быстро (1-10 секунд) из-за очень большой площади поверхности. Сухой порошок удаляется с основания винтовым конвейером или пневматической системой. Распылительные сушилки очень дороги и могут иметь высокие энергозатраты.
Сублимационная сушка : Сублимационная сушка происходит путем сублимации (т. е. превращения жидкости в пар). Жидкость медленно замораживается в обычном морозильном оборудовании. Замороженный материал подвергается давлению (610 Па) и нагревается. Пока давление в сублимационной сушилке ниже давления пара на поверхности материала, он будет сублимироваться непосредственно в пар без плавления. Пар необходимо удалить вакуумным насосом и сконденсировать на охлаждающих змеевиках. Заключительный этап сушки включает испарительную сушку (десорбцию). Это достигается путем повышения температуры почти до температуры окружающей среды при сохранении низкого давления. Кофе необходимо замораживать в виде пены (путем включения газа), чтобы предотвратить образование стекловидного замороженного материала. Все оборудование, доступное для сублимационной сушки (например, контактные сублимационные сушилки, ускоренные сублимационные сушилки и микроволновые сублимационные сушилки), очень дорогое.
Сушка в барабане : в настоящее время встречается редко. Она подразумевает сушку экстрактов путем контакта с нагретой цилиндрической поверхностью.
Упаковка
Упаковка кофе, особенно молотого, требует полипропилена. Полиэтилен использовать нельзя, так как через него диффундируют компоненты вкуса. Использование ламинатов популярно, но дороже.
Простая герметизация : пакеты можно запечатать, просто наложив полипропилен на полотно ножовки и медленно проведя им над пламенем свечи. Однако это крайне неудобно, так как полотно ножовки нагревается и обжигает руки оператора.
Машины для запечатывания : Машина для запечатывания значительно ускорит эту операцию и обеспечит гораздо более аккуратный результат (что очень важно). Самые дешевые машины для запечатывания не имеют механизмов таймера, показывающих, когда пакет запечатан, и они имеют тенденцию перегреваться. Желательны машины для запечатывания с таймерами. Машины бывают разных размеров. Для большинства работ достаточно восьмидюймового (20 см) запечатывающего устройства.
Яркие этикетки следует приклеивать над продуктом в отдельном отсеке и проделывать отверстия, чтобы упаковку можно было повесить в магазине.
Хранилище
Хорошо спроектированный и безопасный склад имеет важное значение. Оптимальными условиями для склада являются низкая температура, низкая влажность и отсутствие вредителей. Склад должен располагаться в затененном, сухом месте. Чтобы поддерживать влажность на минимально возможном уровне, в нем следует хранить только полностью высушенные продукты. Продукт следует регулярно проверять и, если он впитал слишком много влаги, его следует снова высушить.
Чтобы предотвратить проникновение вредителей, крыша должна быть полностью герметичной. На окнах должны быть установлены противомоскитные сетки, а двери должны быть плотно пригнаны.
Отходы производства
Отходы переработки кофе (кофейная пульпа): Если их не обрабатывать, они будут вызывать неприятные запахи и привлекать мух и насекомых. Их можно перерабатывать в корм для животных, почвенный кондиционер или использовать для извлечения кофеина и производства биогаза.
Сточные воды: необходимо принять меры, чтобы не допустить загрязнения местных рек и озер сточной водой, образующейся в процессе переработки.
Поставщики оборудования
Примечание: Это выборочный список поставщиков, который не подразумевает одобрения [ITDG]:
- Барабанные ручные измельчители кофе: Tropic Coffee Pulper Tropic BP 706 Douala Cameroon; Anguh Coffee Pulper BA Anguh Agric Tools Industry BP 43 Samenda Cameroon; McKinnon's Atom Coffee Pulper WM McKinnon and Company Limited Spring Garden Iron Works Aberdeen UK; Bentall Super Nova Denlab International (UK) Limited Friary Lane 40 White Horse Lane Maldon UK Дисковые ручные измельчители кофе: McKinnon's Disc Coffee Pulper WM McKinnon and Company Limited Spring Garden Iron Works Aberdeen UK; Gordons's 'Irima 67' Disc Coffee Pulper John Gordon & Company (Engineers) Limited 198a High Street Epping Essex UK; K Kay Coffee Pulper K Kay Engineering Box 18464 Nairobi Kenya
- Измельчители порошкового кофе: Multi Disc Coffee Pulper WM McKinnon & Company Limited Spring Garden Iron Works Aberdeen UK; Coffee Pulper Penagos Hermanos & CIA LTDA Calle 28 No 20-80 Apartado Carreos 689 Букараманга Колумбия
- Кофейные шелушители: AHO - AH1 - AH4 Denlab International (UK) Limited Friary Lane 40 White Horse Lane Maldon UK; Кофейные шелушители - Bukaba - Africa № 2 - Africa № 5 - Africa № 10 John Gordon & Company (Engineers) Limited 198a High Street Epping Essex UK Africa' Кофейная шелушитель WM McKinnon & Company Limited Spring Garden Iron Works Aberdeen UK Кофейные сушилки Sterling Coffee Drier WM McKinnon & Company Limited Spring Garden Iron Works Aberdeen UK Кофейные обжарщики
- Горизонтальные барабанные кофеобжарочные машины: Модель Technonet Asia Technonet Asia UP Institute for Small Scale Industries Phillipines Probat-Werke Emmerich Германия (BDR) Burns Thermals Jabez Burns Blaw Knox США Barth Tornado GW Barth Ludwigsberg Германия (BDR)
- Вертикальные барабанные обжарочные машины для кофе: Gothot Rapido Nova Gothot Company Эммерих-Рур Германия
- Роторные обжарочные машины для кофе: Radical Turbo Roaster Probat-Werke Emmerich Germany Prestrippers APV Co Alfa Laval
- Перколяционные батареи: Атомайзер Niro A/S Kopenhavn Дания Противоточный шнековый экстрактор Атомайзер Niro A/S Kopenhavn Дания
- Распылительные сушилки: Niro atomizer A/S Kopnhavn Дания
Источники и цитаты
- Кэтрин Аткинсон, Мэри Бэнкс, Кристин Франс и Кристин Макфадден. (2009) Библия шоколада и кофе . ISBN 978-1-84477-385-5
- Энтони Хаксли. (1991) Зеленое наследие . Книга WWF о растениях. ISBN 1-85675-000-0
