Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 32 )

Экстракт восстанавливается из свеженаполненной камеры или камеры с наименьшей экстракцией. Одно из последствий использования высоких температур состоит в том, что система должна быть под давлением, поэтому отдельные камеры и соединенный с ними трубопровод должны быть сконструированы соответствующим образом. Как только экстрагирована партия сухих веществ, истощенная камера отделяется от системы из последовательных элементов и выгружается использованная гуща. В то же время камера, содержащая свежий обжаренный и молотый кофе, добавляется к системе из последовательных элементов. Эффективность экстрагирования выражается в виде количества восстановленного водорастворимого сухого твердого содержимого обжаренного кофе как процентное содержание обжаренного кофе (сухой вес). Производительность от 40 до 56 % является достижимой. Некоторые производители концентрируют экстракт под вакуумом. Экстракт высушивают, обычно сушкой распылением или сублимационной сушкой. Порошок можно гранулировать для улучшения растворимости. Затем конечный продукт упаковывают в контейнеры.

Во время экстракции растворимого твердого вещества из обжаренного кофе производится большое количество кофейной гущи дополнительно к жидкому экстракту кофе. Ее используют как топливо в специальных решетчатых топочных установках. Наряду с печным топливом и природным газом молотый кофе используется в качестве специального топлива.

Следующие параграфы описывают изготовление растворимого кофе на примерной установке, производящей 18000 тонн зеленого кофе в год. Схема процесса показана на Рисунке 5.20.

1 - Зеленый кофе; 2, 7, 10, 17, 22, 27 – весы; 3 – Процесс очистки; 4 - Бункер для хранения; 5 - Рабочий бункер; 6 - Обжарочная установка; 8 - Бункер для обжаренного кофе; 9,25 – Мельница; 11- Экстракция; 12 – Фильтр; 13 - Резервуары с жидким кофе; 14 - Подающий резервуар; 15 – распылитель; 16 - Сушильная башня; 18 - Бункер для продукта; 19 – Агломерация; 20 – Сито;

21 - Псевдоожиженный слой; 23 - Жидкий экстракт; 24 - Морозильный конвейер; 26 – Сушилка;

28 – Распределение

Рисунок 5.20 - Изготовление растворимого кофе

Поступающий зеленый кофе принимают разгрузочные воронки и механически очищают посредством просеивания и воздушной сепарации до того, как кофе попадет в бункеры. Сырьевой кофе обжаривают, чтобы оценить его характерные ароматы и запахи. Затем, после помола зерен кофе, добавляют горячую воду для получения экстракта. Экстракт очищают и концентрируют. Часть экстракта в жидкой форме транспортируется автоцистерной на другую установку для дальнейшей переработки.

Отделение экстракта от воды может выполняться посредством сушки распылением или сублимационной сушки. Сушка распылением выполняется в башне высотой 30 метров. Жидкий экстракт кофе, произведенный во время экстракции, впрыскивается сверху, капли падают вниз и достигают горячей зоны, в которой вода экстрагируется. На дне отводится сухой продукт, имеющийся сейчас в форме порошка. Использованное тепло может быть частично рекуперировано с помощью противоточных теплообменников. Также и вода, используемая в процессе экстракции, может быть собрана после сушки и повторно использована во время производства.

После сушки часть готового продукта транспортируется для гранулирования / агломерации. С помощью процессов агломерации тонко молотые частицы порошка, образовывающиеся во время сушки, объединяются в более крупные частицы. Частицы увлажняются посредством добавления пара и воды и скапливаются на вращающихся поверхностях или лентах. Во время этого процесса остаточная влажность продуктов снова растет, поэтому необходима последующая сушка в вибрационных сушилках.

Во время сублимационной сушки экстракт сначала замораживают и уменьшают в размере. При последующем этапе сушки влагу экстрагируют под высоким вакуумом. Для замораживания экстракта требуются крайне низкие температуры, например, < -50 °С. В такой установке холодная температура вырабатывается аммиачными абсорбционными морозильными установками, поэтому можно избежать использования фреонов. Удаление льда выполняется под вакуумом. Пар испаряется из сушильной камеры с помощью специальных высокопроизводительных вакуумных насосов. Этот процесс приводит к получению гранулированного конечного продукта. Образующийся при этом отработанный воздух содержит загрязняющие летучие ингредиенты кофе, а также некоторое количество масла из насосной системы. Масляный туман задерживают масляными фильтрами. Отделенное масло рециркулирует в системе.

В завершение, сухим растворимым продуктом заполняют вместительную упаковку, например, алюминиевые контейнеры и большие мешки примерно по 350 - 400 кг, и подготавливают для отгрузки.

5.6.13.3 Кофе без кофеина

Зеленые зерна увлажняют паром или водой до получения содержания влаги около 20 %. Затем используют растворители для экстрагирования кофеина из влажных зерен. Декофеинирование кофе проводится путем экстракции с помощью декофеинирующих средств, таких как вода, или другого растворителя, такого как метиленхлорид, кофейные масла, этилацетат или сверхкритический СО2. Можно достичь эффективности экстракции 97 % кофеина. Для удаления растворителя из зерен используется пропаривание или вымывание. Можно выделить два основных метода декофеинирования, т. е. прямой и косвенный методы. Затем, перед обжаркой зерна повторно высушивают до их исходного содержания влаги. Может также применяться метод удаления кофеина растворителем из экстракта, использованного для приготовления растворимого кофе.

Прямой метод называется «декофеинирование растворителем». При этом методе используются такие растворители, как метиленхлорид, кофейные масла, этилацетат или сверхкритический СО2. Основными параметрами процесса являются температура и время. Они могут варьироваться в зависимости от типа кофе и типа растворителя. Например, если кофейное масло используется в качестве декофеинирующего средства, процесс может занять от 6 до 9 часов при температуре от 95 до 105 °С, в тоже время как сверхкритический СО2 используется под высоким давление при температуре от 40 до 80 °С в течение от 5 до 30 часов. Таблица 2.8 показывает процесс в обобщенном виде.

Таблица 5.8 - Процесс декофеинирования растворителем

	Действие	Эффект
1	Зеленые зерна сначала замачивают водой и паром.	Зерна разбухают на 30 - 40 %.
2	К влажным зернам добавляют декофеинирующее средство.	Средство растворяет кофеин в зернах.
3	Средство сливают или выпаривают.	Средство, вместе с 97 % кофеина, удаляется из зерен.
4	Зерна высушивают горячим воздухом или вакуумной сушкой	Зерна высушены и теперь готовы к обжариванию

Косвенный метод называется «декофеинирование водой». При этом методе вода используется в качестве растворителя для экстракции. Процесс описан в Таблице 5.9.

Таблица 5.9 - Процесс декофеинирования водой

	Действие	Эффект
1	Зеленые зерна сначала замачивают водой и паром.	Вода экстрагирует кофеин, но также и некоторые растворимые сухие вещества кофе.
2	Зерна отделяют от водного раствора	Водный экстракт, содержащий кофеин и сухие вещества кофе, отделен
3	Водный экстракт проходит над пластом активированного угля. Растворитель, например, метиленхлорид, может использоваться вместо активированного угля.	Кофеин удаляет из раствора фильтрацией активированным углем или метиленхлоридом. Сухие вещества кофе остаются в водном растворе.
4	Декофеинированный экстракт концентрируют и добавляют обратно к предварительно высушенным декофеинированным зернам.	Зерна и сухие вещества кофе, теперь без кофеина, готовы к обжариванию

5.6.14 Дрожжи

Дрожжи - это одноклеточные грибки, используемые в разнообразных процессах брожения, таких как хлебопечение, пивоварение и изготовление вин и спиртов. Обычно дрожжи поставляют производителям продуктов питания либо в раскрошенной/сжатой форме, либо как активные сухие дрожжи. Хотя методы и различаются, существенные этапы в традиционной переработке соответствуют описанным ниже.

Размножение занимает примерно от 6 до 8 дней в промышленном масштабе с использованием дрожжерастительных аппаратов объемом от 91000 л. до 227000 л. Изначально производство дрожжей состоит из ряда малых размножений. Дрожжи, произведенные на каждом этапе, используются для посева и последующего размножения. Обычно в бродильный аппарат добавляют такие ингредиенты, как тростник и меласса свеклы, смешанные и очищенные перед добавлением; фосфорная кислота; витамины; минеральные и противовспениватели. Аэрация в бродильном аппарате является важной составляющей для получения оптимального роста дрожжей. Воздух вводится выделением пузырьков через параллельные трубы, закрепленные на днище сосуда. Во взбалтываемых сосудах воздух обычно вводится через ороситель в виде круга, расположенный сразу под перемешивающими лопастями. В целом, во время брожения на 100 грамм сухого вещества дрожжей требуется подавать 102 грамма кислорода. Температура и кислотность должны регулироваться для оптимизации. Обычно брожение выполняется при температуре 30 °С и при рН 4,5 - 6,5. Внешние теплообменники или внутренние катушки используются для поддержания постоянной температуры брожения, которая имеет тенденцию к увеличению по причине роста дрожжей.

После размножения содержимое бродильного аппарата охлаждается, и дрожжевой посев удаляется центробежными сепараторами. Дрожжевая пена промывается, чтобы улучшить цвет и охладить дрожжевой посев. Раскрошенные дрожжи производятся прессованием на пластинчатом и рамочном фильтре или вакуум-фильтре. В качестве альтернативы, раскрошенные дрожжи могут смешиваться с эмульгаторами и экструдироваться для производства дрожжей в плитках. Сухие дрожжи производятся аналогичным способом, но экструдируются через перфорированную пластину для получения нитей диаметром около 3 мм и длиной от 0,3 до 1 см. Обычно перед измельчением и упаковкой нити сушат в сушильных барабанах или туннельных сушилках. Сухие дрожжи обычно упаковывают в герметично запаянные контейнеры или пленку, свободное место в которой заполнено азотом для продления срока годности.