Промышленное производство кофе: от ягоды до напитка

Введение

Промышленный процесс – процесс превращения кофейных зерен в напиток.

Производство кофе – это промышленный процесс переработки плодов кофейного растения в готовый кофе. С кофейной вишни удаляют мякоть, оставляя семена, или кофейные зерна, которые затем сушат. Хотя все зеленые кофейные зерна подвергаются обработке, используемый метод может варьироваться и существенно влиять на вкус обжаренного и приготовленного кофе. Производство кофе является основным источником дохода для 12,5 миллионов домохозяйств, преимущественно в развивающихся странах.

Сбор

Кофейное растение обычно начинает цвести через три-четыре года после посадки, и из этих цветов появляются плоды (обычно называемые кофейными вишнями). Первый полезный урожай можно получить примерно через пять лет после посадки. Вишни созревают в течение восьми месяцев после цветения, меняя цвет с зеленого на красный, и именно в этот период их следует собирать. В большинстве стран, выращивающих кофе, урожай собирают один раз в год, однако в таких странах, как Колумбия, где растение цветет дважды в год, формируются основной и вторичный урожаи: основной – с апреля по июнь, а меньший – с ноября по декабрь. В большинстве стран сбор кофейных зерен производится вручную – это трудоемкий и сложный процесс, хотя в таких странах, как Бразилия, где рельеф относительно ровный, а кофейные плантации огромны, сбор механизирован.

Мокрый процесс

При "влажном способе" обработки плоды, покрывающие кофейные зерна, удаляются до их сушки. Кофе, обработанный влажным методом, называется влажнообработанным или промытым кофе. Влажный метод требует использования специального оборудования и значительного количества воды. Кофейные ягоды сортируются путем погружения в воду. Плоды, незрелые или испорченные, всплывают, а хорошие, спелые – тонут. Кожура ягоды и часть мякоти удаляются путем прессования плодов машиной в воде через сито. На зерне все еще остается значительное количество мякоти, которое необходимо удалить. Это делается либо классическим методом ферментации и промывки, либо более новой процедурой, известной как машинопомощная влажная обработка, аквапульпирование или механическое демуцилирование. При методе ферментации и промывки остаток мякоти удаляется путем разложения целлюлозы посредством ферментации зерен микроорганизмами, а затем их промывания большим количеством воды. Ферментация может проводиться с добавлением воды или, при "сухой ферментации", только в собственном соке ягод. Процесс ферментации необходимо тщательно контролировать, чтобы кофе не приобрел нежелательный кислый вкус. Для большинства сортов кофе удаление слизи посредством ферментации занимает от 8 до 36 часов, в зависимости от температуры, толщины слоя слизи и концентрации ферментов. Окончание ферментации оценивается на ощупь: пергамент, окружающий зерна, теряет свою слизистую текстуру и приобретает более грубую, "зернистую" на ощупь. После завершения ферментации кофе тщательно промывается чистой водой в резервуарах или специальных стиральных машинах. Процесс ферментации производит сточные воды с высоким содержанием органических веществ, попадание которых в источники пресной воды следует предотвращать. При машинопомощной влажной обработке ферментация не используется для отделения зерна от остатков мякоти; вместо этого это делается путем механической очистки. Этот процесс снижает потребление воды и образование сточных вод. Кроме того, удаление слизи машинным способом проще и более предсказуемо, чем удаление путем ферментации и промывки. Однако, исключая этап ферментации и преждевременно отделяя плод от зерна, механическое демуцилирование может лишить операторов мельниц важного инструмента для влияния на вкус кофе. Более того, экологическая критика метода ферментации и промывки все чаще становится необоснованной, поскольку сочетание оборудования с низким потреблением воды и отстойников позволяет операторам мельниц проводить ферментацию с минимальным загрязнением. Поврежденные зерна более заметны у зерен, выращенных на меньшей высоте, и у определенных сортов с пористой структурой. Любая влажная обработка кофе производит кофейные сточные воды, которые могут быть загрязнителем. Экологически ответственные фермы перерабатывают сточные воды вместе с оболочкой и слизью в компост для использования в программах удобрения почвы. Количество воды, используемой при обработке, может варьироваться, но чаще всего используется в соотношении 1:1. После удаления мякоти остается зерно, окруженное двумя дополнительными слоями: серебряной кожей и пергаментом. Зерна необходимо высушить до содержания влаги около 10%, прежде чем они стабилизируются. Кофейные зерна можно сушить на солнце или в машине, но в большинстве случаев их сушат на солнце до влажности 12–13%, а затем доводят до 10% в машине. Полная сушка в машине обычно применяется только там, где пространство ограничено или влажность слишком высока для сушки зерен без появления плесени. При сушке на солнце кофе чаще всего раскладывают рядами на больших площадках, где его необходимо переворошить каждые шесть часов для обеспечения равномерной сушки и предотвращения роста плесени. Часть кофе сушат на больших приподнятых столах, где кофе переворачивают вручную. Сушка кофе таким способом имеет преимущество в лучшей циркуляции воздуха вокруг зерен, что способствует более равномерной сушке, но значительно увеличивает затраты и трудозатраты. После процесса сушки (на солнце или в машинах) пергаментная оболочка становится полностью сухой и хрупкой и легко удаляется в процессе лущения. Кофе иногда продается и отгружается в пергаменте, но чаще всего перед отправкой пергаментную оболочку удаляют с помощью машины, называемой лущилкой. В зависимости от погодных условий сушка ягод до оптимального содержания влаги может занять до четырех недель. На крупных плантациях машинная сушка иногда используется для ускорения процесса. Существуют различные типы механических сушилок, которые могут работать на газе, дровах или иногда на отходах пергамента. Техника механической сушки кофе может рассматриваться аналогично процессу обжарки; режим сушки может быть использован для сохранения качества зерен. Операция сушки является наиболее важным этапом процесса, поскольку она влияет на окончательное качество зеленого кофе. Пересушенный кофе становится хрупким и дает слишком много битых зерен при лущении (битые зерна считаются дефектными). Недостаточно высушенный кофе будет слишком влажным и склонен к быстрому ухудшению, вызванному атакой грибков и бактерий. Высушенные ягоды хранятся оптом в специальных силосах до отправки на мельницу, где происходит лущение, сортировка, классификация и упаковка. Все внешние слои высушенной ягоды удаляются за один шаг лущильной машиной. Влажный метод используется для примерно 90% кофе арабика, производимого в Бразилии, для большей части кофе, производимого в Эфиопии, Гаити и Парагвае, а также для некоторых сортов арабики, производимых в Индии и Эквадоре. Почти весь робуста обрабатывается этим методом. Он непрактичен в очень дождливых регионах, где влажность атмосферы слишком высока или где часто идут дожди во время сбора урожая. Считается, что этот процесс снижает кислотность и увеличивает плотность. Сложной частью полувлажного процесса являются бактерии, которые всегда присутствуют. Ферментация может начаться немедленно, поскольку зерна кофе, обработанные методом "хани", имеют остаточный "сахарный" слой, который уязвим для любой плесени и служит питательной средой для бактерий. Тщательная и контролируемая сушка имеет решающее значение для успеха этого метода обработки. Зерна необходимо постоянно перемещать во время сушки, чтобы предотвратить образование плесени и грибковых инфекций. Оператору необходимо переворошить зеленые кофейные зерна 2–3 раза в час, чтобы обеспечить безопасный процесс сушки. После того, как зерна достигли достаточного уровня влажности, зерна снова подвергаются сухой обработке для удаления "пергаментных" слоев и отправляются обжарщикам и оптовикам по всему миру. Обработка "хани" занимает промежуточное положение между промытой и натуральной обработкой, поскольку обычно обладает некоторой плотностью и сладостью натуральной обработки, сохраняя при этом некоторую кислотность промытой. Кофе "хани" часто имеет сиропообразное тело с повышенной сладостью, округлой кислотностью и землистыми нотками.

In the "wet process", the fruit covering the coffee beans is removed before they are dried. Coffee processed by the wet method is called wet processed or washed coffee. The wet method requires the use of specific equipment and substantial quantities of water. The coffee cherries are sorted by immersion in water. Bad or unripe fruit will float and the good ripe fruit will sink. The skin of the cherry and some of the pulp is removed by pressing the fruit by machine in water through a screen. The bean will still have a significant amount of the pulp clinging to it that needs to be removed. This is done either by the classic ferment and wash method or a newer procedure variously called machine assisted wet processing, aquapulping or mechanical demucilaging. In the ferment and wash method of wet processing, the remainder of the pulp is removed by breaking down the cellulose by fermenting the beans with microbes and then washing them with large amounts of water. Fermentation can be done with extra water or, in "dry fermentation", in the fruit's own juices only. The fermentation process has to be carefully monitored to ensure that the coffee does not acquire undesirable, sour flavors. For most coffees, mucilage removal through fermentation takes between 8 and 36 hours, depending on the temperature, thickness of the mucilage layer, and concentration of the enzymes. The end of the fermentation is assessed by feel, as the parchment surrounding the beans loses its slimy texture and acquires a rougher "pebbly" feel. When the fermentation is complete, the coffee is thoroughly washed with clean water in tanks or in special washing machines. The fermentation process produces wastewater that contains a high organic load, which should be prevented from entering fresh water supplies. In machine assisted wet processing, fermentation is not used to separate the bean from the remainder of the pulp; rather, this is done through mechanical scrubbing. This process reduce both water use and the generation of wastewater. In addition, removing mucilage by machine is easier and more predictable than removing it by fermenting and washing. However, by eliminating the fermentation step and prematurely separating fruit and bean, mechanical demucilaging can remove an important tool that mill operators have of influencing coffee flavor. Furthermore, the ecological criticism of the ferment and wash method increasingly has become moot, since a combination of low water equipment plus settling tanks allows mill operators to carry out fermentation with limited pollution. The damaged beans are more prominent on lower altitude grown beans and certain varietals with porous features. Any wet processing of coffee produces coffee wastewater, which can be a pollutant. Ecologically sensitive farms reprocess the wastewater along with the shell and mucilage as compost to be used in soil fertilization programs. The amount of water used in processing can vary, but most often is used in a 1 to 1 ratio. After the pulp has been removed, what is left is the bean surrounded by two additional layers: the silver skin and the parchment. The beans must be dried to a water content of about 10% before they are stable. Coffee beans can be dried in the sun or by machine but in most cases it is dried in the sun to 12–13% moisture and brought down to 10% by machine. Drying entirely by machine is normally only done where space is at a premium or the humidity is too high for the beans to dry before mildewing. When dried in the sun, coffee is most often spread out in rows on large patios where it needs to be raked every six hours to promote even drying and prevent the growth of mildew. Some coffee is dried on large raised tables where the coffee is turned by hand. Drying coffee this way has the advantage of allowing air to circulate better around the beans promoting more even drying but increases cost and labor significantly. After the drying process (in the sun or through machines), the parchment skin or pergamino is thoroughly dry and crumbly, and easily removed in the hulling process. Coffee occasionally is sold and shipped in parchment or en pergamino, but most often a machine called a huller is used to crunch off the parchment skin before the beans are shipped. It may take up to four weeks before the cherries are dried to the optimum moisture content, depending on the weather conditions. On larger plantations, machine drying is sometimes used to speed up the process. Various types of mechanical driers exist and can be fueled by gas, wood, or sometimes discarded parchment. The technique used to dry coffees mechanically can be viewed similarly to the roasting process; a drying regime can be employed in a way to preserve the quality of the beans. The drying operation is the most important stage of the process, since it affects the final quality of the green coffee. A coffee that has been overdried will become brittle and produce too many broken beans during hulling (broken beans are considered defective beans). Coffee that has not been dried sufficiently will be too moist and prone to rapid deterioration caused by the attack of fungi and bacteria. The dried cherries are stored in bulk in special silos until they are sent to the mill where hulling, sorting, grading and bagging take place. All the outer layers of the dried cherry are removed in one step by the hulling machine. The dry method is used for about 90% of the Arabica coffee produced in Brazil, most of the coffees produced in Ethiopia, Haiti and Paraguay, as well as for some Arabicas produced in India and Ecuador. Almost all Robustas are processed by this method. It is not practical in very rainy regions, where the humidity of the atmosphere is too high or where it rains frequently during harvesting. This process is said to reduce acidity and increase body. The tricky part during the semi washed process method are bacteria which are always around. Fermentation can start immediately as honey dried coffee beans have a remaining "sugar" layer which is vulnerable to any sort of mold and offers feeding ground for bacteria. Drying carefully and under supervision is crucial to the success of this processing method. The beans need to constantly move during the drying process to prevent mold and fungal infections. The processor needs to rake the green coffee beans 2–3 times per hour to ensure a safe drying process. Once the beans have reached a sufficient moisture level, again, the beans are dry milled to remove the "parchment" layers and are sent off to roasters and wholesalers globally. Honey processing bridges the gap between washed and natural coffees as it generally possesses some of the body and sweetness of a natural while retaining some of the acidity of a washed. Honey coffees often have a syrupy body with enhanced sweetness, round acidity and earthy undertones.

Фрезерная обработка

Последние этапы обработки кофе включают удаление последних слоев сухой шелухи и остатков мякоти с высушенного кофе, а также его очистку и сортировку. Эти этапы часто называют сухой обработкой, чтобы отличить их от этапов, происходящих до сушки, которые в совокупности называются влажной обработкой. Заключительный этап очистки и сортировки называется цветовой сортировкой, то есть отделением дефектных зерен от качественных по цвету, а не по плотности или размеру. Цветовая сортировка – самый сложный и, пожалуй, самый важный этап всей сортировки и очистки. В случае большинства высококачественных сортов кофе цветовая сортировка выполняется самым простым способом: вручную. Бригады работников отбирают из качественных зерен обесцвеченные и другие дефектные зерна. Лучшие сорта кофе могут быть очищены вручную дважды (двойной отбор) или даже трижды (тройной отбор). Кофе, очищенный вручную, обычно называют кофе европейской подготовки; большинство сортов specialty кофе очищаются и сортируются именно таким образом. Потребители также могут приобретать нежареный кофе для самостоятельной обжарки. Зеленый кофе также может использоваться для приготовления настоев или употребляться в виде молотого порошка, однако это имеет незначительное значение для мирового рынка кофе.