Все самое актуальное В нашем Телеграм-канале.
Войти
Корзина
Корзина
Все самое актуальное В нашем Телеграм-канале.

Обжаривание кофе: о структуре зерна и видах ростеров

05.04.2022 г.
photo_2022-03-29 12.02.27.jpeg
Сергей Фокин
Автор
Когда мы говорим об обжаривании кофе, то невольно в нашей голове рождается ассоциация с каким-нибудь магическим ритуалом. Процесс обжаривания кофе включает в себя множество действительно удивительных и по-настоящему волшебных этапов, связанных с химическими изменениями в составе зерна. Наверное, поэтому любителей кофе так привлекает эта тема. 

В данной статье вы узнаете немного о том, из чего состоит зеленое кофейное зерно и как эти компоненты влияют на вкус будущего напитка. Также опишем устройство и принцип работы самых распространенных ростеров: кондукционных и воздушных.

Химический состав зеленого кофе

Зеленое кофейное зерно представляет собой плотные семена кофейного дерева, состоящие из различных видов углеводов, воды, жиров и алкалоидов. По своей плотности такие зерна напоминают сырой горох или фасоль. И, конечно же, если вы попробуете их залить горячей водой, то полученная жидкость вряд ли будет хоть немного походить на привычный ароматный напиток. 

01752 2020-11-09 13.03.01 1.jpg

Кстати говоря, подобный эксперимент проводил герой известной легенды про кофе – пастух Калдим. Найденные ягоды он сначала попробовал сварить в кипятке, но попробовав на вкус, вылил напиток, а оставшиеся зерна кинул в костер, где они были обжарены и впоследствии стали издавать приятный аромат. Так на свет появился первый обжаренный кофе - если верить легенде, разумеется. 

Подробный химический состав зеленого кофейного зерна описан в книге Скотта Рао «Справочник обжарщика». Сразу отметим, что все нижеперечисленные компоненты содержаться в сухом виде, а их выделение возможно только при нагреве кофейного зерна путем обжаривания. 

TR1.png

В состав кофейного зерна входят следующие компоненты:

1. Клетчатка (50%)

Зеленое кофейное зерно наполовину состоит из многослойной полисахаридной матрицы, содержащей больше миллиона клеточных соединений. Эти клетки включают в себя множество других химических элементов, которые при нагревании превращаются в масла, растворимые вещества, а также летучие эфирные соединения. Все эти компоненты отвечают за аромат, а также тельность или вязкость напитка.

2. Сахара (6-9%)

Преобладающей из сахаров является сахароза. Этот компонент выполняет сразу две функции: во-первых, отвечает за сладость кофе, а во-вторых, во время карамелизации это вещество выделяет уксусную кислоту, что впоследствии мы ощущаем частично как кислотность.

3. Жиры (16-19%)

Жиры нерастворимы в воде. Это мы можем заметить, например, когда готовим эспрессо. Сетка корзинки рожка пористая и через неё легко проходят масла, которые в результате соединения с сахарами трансформируются в крема. В фильтр кофе их процент очень низок. Жиры образуют в напитке консистенцию, то есть тоже отвечают за тело кофе. К слову, именно жиры в процессе долгого хранения окисляются из-за чего кофе теряет свои вкусовые свойства.

4. Протеины и аминокислоты (10-13%)

Во время обжарки аминокислоты играют важную роль. Они вместе с сахарами вступают в реакцию Майяра при нагревании. В результате этого процесса в кофе образуются новые соединения, придающие коричневато-оранжевый цвет, сладкий вкус и ароматы, напоминающие свежеиспеченный хлеб. 

Эта реакция происходит не только в кофе, но и во всех других продуктах питания при наличии аминокислот и сахаров, а также в результате нагревания.  Тем не менее, за потрясающий и узнаваемый богатый аромат кофе мы благодарны этой химической реакции.

5. Алкалоиды (около 1-3%)

Алкалоиды – органическое растворимое вещество с сильным горьким вкусом. В дальнейшем эта горечь влияет на вкус, но не в значительной степени. Кофейные деревья вырабатывают это вещество для защиты от насекомых. Также считается, что растения, выращенные на большой высоте, имеют меньше алкалоидов в составе, а соответственно немного меньше кофеина и горечи.

6. Кислоты (около 10%)

В химические состав кофейного зерна входит множество органических кислот и ортофосфорных кислот. В свою очередь эти кислоты и их подвиды определяют не только будущий вкусовой букет, но и формируют аромат. Среди органических есть хлорогеновая кислота – сложный эфир, формирующий во вкусе кофе вяжущие, терпкие и сладкие тона. Также присутствуют яблочная, молочная, лимонная, винная кислоты. Все эти подвиды содержатся в зерне в разном количестве и соответствующим образом будут влиять на вкус.

Ортофосфорная кислота – является подвидом неорганических кислот, которые появляются в составе из-за действий человека, а не природы. Например, их количество будет зависеть от состава и объема используемых удобрений. Данный подвид кислот отражается на вкусе слегка освежающим эффектом, как после прохладительного напитка. 

7. Вода (от 10 до 12%)

После того, как кофейные зерна проходят все технологические этапы производства на станции обработки и ферме, в ней остается приблизительно от 10 до 12% водного состава. Такое количество необходимо кофе для хранения, и обусловлено тем, какой способ обработки был применен. 

В мытом кофе больший процент воды, чем в натуральном. При этом, пока происходит транспортировка, а затем хранение, процент влаги может стабилизироваться. По своему опыту можем сказать, что свежее зерно при соблюдении правил хранения сохраняет в среднем 11% влаги. Такого порога хватает для сохранения вкусового потенциала зерна. Если этот показатель падает ниже 9%, то кофе будет сухим, соломенным по вкусу. А если наоборот растёт, то существует риск образования плесени.


Физические силы нагревания

ростер51.jpg

Сегодня кофе обжаривается в специальных аппаратах – ростерах. Первый производственный ростер появился в 1824 году в Великобритании. Разумеется, до этого момента жизнь обжарщиков была незавидной, так как приходилось проводить процесс обжарки над костром со специальной чугунной сковородкой. Тем не менее, до сих пор в ряде стран-производителей можно встретить умельцев на фермах, которые обжаривают зерно именно так.

В ростерах тепло передается зернам через кондукцию, конвекцию и тепловое излучение.  

Кондукция – это теплопередача, происходящая при соприкосновении объекта (в нашем случае кофе) с источником тепла (барабаном ростера). Эта энергия особенно важна на первой стадии обжарки, во время сушки, чтобы целиком и равномерно прогреть зерно, избавиться от влаги перед стадией Майяра. Так мы получим более яркий по вкусу кофе.

Конвекция – это вид теплообмена, при котором передача тепловой энергии происходит через потоки горячего воздуха. Конвекция считается более мягким и эффективным способом передачи энергии, позволяющим глубже прогревать кофейные зерна.

Излучение – это энергия, излучаемая объектом в виде электромагнитных волн из-за наличия в нем накопившегося тепла. Такая передача исходит от разогретых металлических частей ростера. Излучение передает энергию без воздуха и касания с элементами ростера. Эта энергия всегда присутствует при обжарке и ею нельзя управлять.

  

Основные виды ростеров

В зависимости от типа обжарочного аппарата перечисленные физические процессы комбинируются и действуют в разных объемах.

В современном кофейном производстве используют следующие типы ростеров: 

  1. Классический барабанный с прямой передачей тепла
  2. Ростеры с рециркуляцией воздуха
  3. Ростер с кипящим слоем и с инфракрасной горелкой. 

Классический барабанный ростер

photo_2022-04-11 10.45.10.jpeg

Классический барабанный ростер состоит из вращающегося стального цельного барабана, под которым находится источник нагрева - в основном газ. Огонь нагревает барабан и воздух внутри него, который с помощью вентилятора передает тепло зернам, а затем вместе с дымом и паром выходит по циклону на улицу.

Благодаря вращению происходит нагревание - за счет контакта с горячим барабаном (кондуктивная передача тепла), а также интенсивное нагревание струей горячего воздуха (конвекционное нагревание).

Обычно барабан состоит из двух слоев: сдвоенных барабанов, между которыми есть немного пространства. В таком барабане непосредственный контакт с огнем имеет первый слой, а второй остается чуть холоднее. Такой принцип позволяет уменьшить кондукционное воздействие - снижаются риски обгорания наружного слоя зерна. А уж мы с вами знаем, что такое подгоревший продукт!

Говоря о преимуществах барабанного ростера, стоит отметить, что благодаря устройству в таком аппарате происходит лучшая циркуляция тепла за счёт комбинации всех трех энергий. Это позволяет жарить кофе под все способы заваривания (фильтр, эспрессо, под молоко). Появляется возможность контролировать две энергии (кондукцию и конвекцию). Тем не менее, на соприкосновение зёрен мы повлиять не можем.

Однако важно правильно прогревать ростер и следить за скоростью набора энергии. Если барабанный ростер перегреется, то мы имеем высокий риск обгорания зёрен, что заметно испортит вкус.

Пожалуй, главным примером классического барабанного ростера является PROBAT немецкого производства. Компания производит и продает ростеры с 1868 года и считается одной из передовых в этом сегменте, занимая почти половину мирового рынка среди обжарочных компаний. 

photo_2022-04-11 10.44.58.jpeg

Ростеры с рециркуляцией воздуха

ростер 1.jpg

Отличие от классического ростера – горячий воздух не выходит из камеры, а снова проходит по вентиляции и попадает в камеру для повторного использования. Это означает, что львиная доля передачи тепла в таких ростерах приходится именно на горячий воздух (конвекцию). А это в свою очередь позволяет не только снизить расходы, но и полностью уйти от рисков обгорания зерен.   

Кстати, в нашей ростерии мы обжариваем кофе как раз на конвекционном ростере от производителя Loring марки S15 Falcon. Почему мы выбрали именно его? 

Во-первых, мы с вами живем в той части страны, где погодные условия могут нас удивлять круглый год. Нестабильный климат влечет за собой температурные скачки, что в нашем деле негативно сказывается на обжарке, замедляя или ускоряя ее, когда того точно не нужно. Конвекционные ростеры устроены так, что вся внутренняя температура зависит от горячего воздуха, а не от металлического барабана, поэтому температура более стабильная, а отклонения от заданных профилей почти отсутствуют.

Во-вторых, с Loring не требуется постоянный контроль за воздушными потоками, как у классических ростеров. Обычно это делается с помощью демпфера – конструкции, регулирующей скорость выхода воздуха с парами из камеры ростера. У Loring управление воздушным потоком привязано к контролю мощности газа. Такое преимущество позволяет сделать процесс обжарки как более контролируемым, так и менее напряженным.

В-третьих, принцип работы конвекционных ростеров существенно снижает затраты на топливо для обжарки. Так как преимущественно кофе обжаривается при помощи горячего воздуха, большая часть которого повторно возвращается в барабан и нагревает зерно, зависимость от сильного нагревания с помощью газа пропадает, что делает Loring самым нетребовательным к топливу ростером.

В-четвертых, негативным фактором во время обжаривания кофе – большое количество выбросов в окружающую среду дымовых газов, состоящих их летучих органических, азотосодержащих и серосодержащих соединений. Для борьбы с чрезмерными выбросами производители устанавливают дополнительные дожигатели газа, которые нагревают газ и задерживают его в циклоне. Однако у Loring s15 Falcon из-за уменьшенных расходов на газ, а также устройства имеющегося циклона есть возможность без дополнительны вложений сократить объем выбросов в окружающую среду.

_DSF9246.jpg

Ростеры с кипящим слоем

В таких аппаратах цикл обжарки происходит благодаря сильной струе горячего воздуха, которая удерживает зерна кофе во взвешенном состоянии и постоянно переворачивает их. Так, как по мере нагревания, кофе теряет свою плотность. В начале требуется высокая мощность воздушного потока, а под конец цикла уровень уменьшается. 

Самым известным ростером этого типа является американский Sivetz. В этом ростере вся энергия передается в большей степени с помощью конвекции и, частично, излучения. Сначала воздух нагревается в камере с горелкой, откуда потом попадает по вентиляции в бункер с зеленым кофе, а затем проходит по трубе в циклонный уловитель, где мелкие частицы и шелуха задерживаются.

Данный вид ростеров мало распространен из-за того, что приходится искать золотую середину между расходом газа и мощностью струи воздуха. Ростер требует очень больших затрат газа для работы, чтобы обеспечить в начале работы сильный приток горячего воздуха. К тому же сильно разогретый воздух может не только не раскрыть вкусовой букет, но и испортить его. Тем не менее, при этом риски обгорания сходят к минимуму из-за отсутствия энергии кондукции, а техническая эксплуатация машины обходится владельцу недорого.

Ростеры с инфракрасным нагревом 

По сути, такие ростеры тоже относятся к барабанным, за исключением того, что нагрев осуществляется не от сгорания газа, а с помощью излучения от керамических плит. Такой принцип работы был впервые осуществлен компанией Diedrich в их одноименном ростере. Горелка поджигает газ, который смешивается в камере с воздухом и вместе создают газовоздушную смесь, которая и нагревает керамическую плиту. Эта смесь сгорает более полноценно, в отличие от обычного газа. Во-первых, таким образом, выделяется больше тепла, а во-вторых, в кофе будет отсутствовать какой-либо негативный привкус обжарки.

В ростерах с инфракрасным нагревом воздух нагревается намного меньше, а барабан имеет лишь один слой. Такой подход увеличивает влияние кондукционной энергии без риска подгорания. Это позволит равномерно провести сушку и полноценно провести карамелизацию и стадию Майяра.

 

В этой статье мы постарались отразить два важных базовых аспекта, на которых строится подготовка к обжарке: знание химии зерна и своего обжарочного аппарата. Понимание примерного соотношения базовых химических компонентов, в частности процента влаги, дают представление о выборе профиля обжарки, который является частью планирования. От ростера же зависит остальная часть успеха, ведь знание о работающих физических силах позволяет обжарщику лучше контролировать процесс обжарки, а значит делать свою работу стабильнее и качественнее.

Обратная связь

Заявка отправлена

Мы вам перезвоним