Во время хранения обжаренный кофе теряет аромат и вкус «свежего кофе» из-за некоторого окисления липидов и разложения некоторых соединений, присущих типичному аромату (Radtke, 1979; Clarke, 1986). Такие факторы, как температура, относительная влажность и давление кислорода, имеют решающее значение для скорости окисления обжаренного кофе (Ernst 1979; Clinton, 1980; Baesso et al., 1990; Hinman, 1992); кофе в проницаемой упаковке, хранящийся при 20 ° C, портится в шесть-семь раз быстрее, чем кофе в вакуумной упаковке (Ernst, 1979). Более того, повышение температуры хранения с 20 до 40 ° C приводит к увеличению скорости порчи в 3-4 раза (Ernst, 1979). Baesso et al. (1990) показали, что наиболее важным фактором разрушения является удельная поверхность продукта, подверженная воздействию О2 на воздухе. Влажность кофе, по-видимому, определяет интенсивность ухудшения качества кофе. Quast и Teixeira Neto (1976) обнаружили, что при увеличении влажности кофе с 4,3 до 6,3% скорость изменения качества увеличивалась в десять раз. Данные о роли содержания влаги в реакциях окисления кофе практически отсутствуют. Однако уровень влажности, который сводит к минимуму реакции прогоркания в маслянистых продуктах, был определен (Labuza, 1971, 1980; Koelsch et al., 1991; Karel, 1992), и это соответствует содержанию влаги в монослое. Молекулы воды могут препятствовать доступу 02 к активным центрам; поэтому очень важно определить оптимальный уровень влажности в продукте из-за его влияния на реакции разложения и его взаимосвязи с другими переменными, такими как температура и давление кислорода; это позволяет определить условия хранения и спрогнозировать стабильность.

Кинетика окисления липидов подробно описана посредством свободнорадикального механизма (Labuza, 1971; Dugan, 1976; Frankel et al., 1981; Nawar, 1985;). Karel, 1986 Классическая схема автоокисления (Karel, 1992), обычно используемая для иллюстрации молекулярного механизма, с помощью которого окисление липидов делится на стадии инициации, распространения и прекращения. Согласно этой схеме, кинетика окисления липидов может быть объяснена с помощью нескольких уравнений, которые можно выразить по отношению к начальной стадии разложения мономолекулярного или бимолекулярного гидропероксида. Таким образом, было предложено несколько кинетических моделей окисления липидов в пищевых продуктах, основанных на уравнениях аппроксимации кривой половинного и первого порядка (Karel, 1992), а также нулевого и первого порядка (Hall, 1983). Время окончания начальной стадии окисления, катализируемого разложением мономолекулярного гидропероксида, и начала более быстрой фазы, катализируемой бимолекулярным катализатором, определяется как точка разрыва; это, как правило, близко к пороговому значению сенсорно неприемлемого продукта (Лабуза, 1971). Целью данной работы было изучение кинетики окисления молотого обжаренного кофе посредством контроля пероксидного числа и определение влияния влажности (два уровня), температуры (три уровня) и давления кислорода (три типа упаковки) на скорость окисления во время хранения.
Материалы
Молотый обжаренный кофе арабика (Coffee arabica Linn.) Из Колумбии, сито 18, был приобретен у местного поставщика.
Методы
Подготовка образца к влажности
Образцы кондиционировали при двух уровнях влажности: 26 г / кг сырой массы после обжарки (контролируется титрованием по Карлу Фишеру); и (ii) 43 г / кг влажной основы. Гидратацию проводили при комнатной температуре (16-17 ° C) в вакуумной камере (37 мбар), чтобы минимизировать внешнее сопротивление процессу массопереноса и окисления. А ~ (0,753) создавали насыщенным раствором NaCl. Содержание влаги в образцах контролировали в трех экземплярах (как описано ниже) до достижения желаемого значения. N использовали для восстановления атмосферного давления в камере перед каждым контролем.
Экспериментальная дизайн
Образцы кофе (150 г) с двумя прогнозируемыми уровнями влажности были упакованы в мешки из ламината полиэфир-алюминий-полиэтилен. Были рассмотрены два различных условия упаковки: отсутствие герметичности в вакууме (35 мбар) (i) и (ii) в атмосфере CO 2 (в упаковочной машине сначала было давление 35 мбар, а затем CO2 был продуван до атмосферного давления). Упакованные хранили при 5, 25 и 35 ° C.
Аналитические определения
Определение содержания влаги производилось титрованием по Карлу Фишеру. Метод основан на экстракции с обратным холодильником воды, содержащейся примерно в 1 г молотого кофе, с 50 мл кипящего метанола в течение 30 минут (Scholz, 1988). Во время экстракции содержание влаги в образце определяли объемно на приборе Karl Fischer DL-18 Metler. Пероксидное число образца определяли в липидной фракции в течение 12 месяцев с регулярными интервалами в 30 дней. Экстракцию липидов проводили по методике, рекомендованной Folstar et al. (1975) для выделения из зеленых кофейных зерен. Тридцать граммов обжаренного молотого кофе экстрагировали петролейным эфиром в Soxhlet (4 часа). Раствор хранили в течение ночи в холодильнике, после чего кристаллизованный кофеин отфильтровывали. К раствору добавляли безводный сульфат натрия на 24 ч для поглощения его влажности. Раствор снова фильтровали и растворитель выпаривали с помощью роторного испарителя. Инертный газ (N2) использовался для восстановления атмосферного давления. Прогорклость определялась путем измерения пероксидного числа (PV) согласно AOAC (1980). Анализ проводился на образцах примерно 1 г жирного вещества кофе. Данные выражены в мольных эквивалентах пероксидов на кг жирового вещества. Каждый анализ проводили в трех экземплярах.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Все переменные хранения - время, температура, давление кислорода и CO2 и влажность образца - оказали существенное влияние на содержание (a <0,01) на уровни PV кофе. Все образцы показали увеличение PV на протяжении всего времени хранения в зависимости от условий упаковки (Рисунки 1 и 2). Даже образцы, хранящиеся в вакууме при низком давлении кислорода, показывают окисление липидов, вероятно, из-за первоначального присутствия свободных радикалов в кофе; процесс обжига способствует образованию свободных радикалов, связанных с реакциями пиролиза (Baesso et al., 1990; Morrice et al., 1993). Во всех случаях были получены сигмоидальные кинетические кривые. Это указывает на двухстадийный процесс окисления, более или менее связанный, в зависимости от условий хранения. В течение первых месяцев PV увеличивается и достигает плато между 3 и 5 месяцами. С этого момента скорость окисления резко возрастает, и во всех случаях образцы достигают высокого уровня PV через 12 месяцев хранения. Классическая молекулярная модель окисления липидов (Karel, 1992) устанавливает, что реакции протекают по цепному механизму, контролируемому образованием свободных радикалов, с тремя типичными стадиями: инициирование, распространение и прекращение. Основным фактором, влияющим на скорость реакции, был вид реакции инициирования. На основе описанной модели реакции мономолекулярная или бимолекулярная реакция может быть ответственной за стадию инициирования окислительной цепи в кофе через разложение гидропероксида; это зависит от начальной концентрации этих соединений, как это наблюдается в других продуктах (Koelsch et al., 1991). Таким образом, в течение первых месяцев изначально низкая концентрация гидропероксида способствует мономолекулярному инициированию, а при достижении критического значения в соответствии с ходом реакции бимолекулярный механизм становится более контролируемым. Согласно этой гипотезе, интегральное уравнение для скорости реакции на каждой стадии будет:
где:
PV = пероксидное число (мольные эквиваленты / кг жирового вещества) в момент времени t; PVo = пероксидное число (мольные эквиваленты / кг жирового вещества) в момент времени 0; PVb = пероксидное число (моль-эквиваленты / кг жирового вещества) в момент времени tb; Ka и Kb = константы скорости; tb = точка останова.

Уравнения (1) и (2) были подогнаны к экспериментальным результатам для каждого условия хранения с помощью процедуры линейной регрессии. Точка излома для начала бимолекулярного контроля принималась в точке перегиба кривых (рисунки 1 и 2), PV которой соответствует ординате плато (PVb). Значения PV ~ (таблицы 1 и 2) зависят от температуры хранения в образцах с низким содержанием влаги, но почти не зависят от температуры в гидратированных образцах. Примечательно, что и температура, и влажность продукта, по-видимому, влияют на критический уровень гидропероксидов, где бимолекулярный механизм контролирует общую скорость реакции. Прогнозируемая PV из подобранной модели в сравнении с экспериментальными значениями образцов с двумя различными уровнями влажности (r'-, 0,96 и 0,978, соответственно) показала, что модель лучше соответствует данным гидратированных образцов, вероятно, из-за более высокой однородности содержания влаги (рис. ) На значения Ka влияли уровни переменных хранения, которые увеличивались при повышении температуры (таблицы 1 и 2). Несмотря на одинаковый уровень давления кислорода в мешках с вакуумной упаковкой и упаковкой с CO, в каждом случае были обнаружены очень разные значения Kg. Кроме того, примечательно, что при 35 ° C были получены очень близкие значения Ka для различных условий хранения; гидратированные образцы имели минимальные значения. Из данных в таблице 1 очевидно, что уравнение Аррениуса не соответствовало адекватно влиянию температуры на поведение Ka. Внезапные скачки Ka происходили в анализируемом диапазоне температур практически во всех случаях. Это происходило при температуре от 25 до 35 ° C для образцов, упакованных в условиях вакуума и с низким содержанием воды, и от 5 до 25 ° C для образцов в гидратированной вакуумной упаковке и образцов с низким содержанием влаги, упакованных с CO 2 и не запечатанных. Эти два последних метода упаковки гидратированных образцов приводят к небольшим изменениям Ka из-за повышения температуры. Эволюция Ka в соответствии с температурой, по-видимому, подразумевает сильное изменение подвижности реагентов при критической температуре внутри исследуемого диапазона, что может быть связано с температурой фазового перехода. Для подтверждения этого необходимо калориметрическое или термомеханическое исследование.

Прежде чем объяснить последние результаты, необходимо рассмотреть два аспекта. Во-первых, прогрессирование хранения в незапечатанных пакетах для гидратации образцов, вызванное гигроскопическими свойствами кофе (Ortold et al, 1993) и высокой относительной влажностью окружающей среды (около 70%). Во-вторых, очевидная адсорбция CO 2 частицами кофе; после упаковки пакеты с CO 2 выглядели сильно уплотненными, как будто упакованные в вакууме. Этот факт указывает на то, что исходный газ CO 2 стал адсорбированным компонентом (как описано ранее).
(Mitsuda et al., 1973), который может действовать как жидкость, совместимая с некоторыми соединениями кофе, увеличивая его молекулярную подвижность. Пластифицирующий эффект воды или CO 2 на твердые кофейные соединения может быть ответственным за различное выделение кг в зависимости от температуры в каждом из условий хранения. Уровни воды или адсорбированного CO 2 в образцах, по-видимому, резко изменяют подвижность твердых частиц реагента в рассматриваемом диапазоне температур, что приводит к очень разным скоростям реакции. На рисунке 4 показана гипотетическая эволюция критической температуры (T,) этого изменения для твердых веществ в зависимости от степени пластификации (связанной с уровнем содержания воды или адсорбированного СО2). Вертикальная траектория на диаграмме при уровнях пластификации 1. , 2 и 3 могут показать характерную точку продукта при трех температурах хранения. Сильные изменения подвижности и Реакционная способность проявляется в образцах, когда температура превышает кривую Tc. Это происходит между 25 и 35 ° C на уровне пластификации 1, между 5 и 25 ° C на уровне 2 и не происходит в исследованном диапазоне температур для образцов с уровнем 3. В соответствии с этим, образец VI с содержанием воды и CO 2 может находиться в уровень с именем 1, образцы Al, Cl и V2 на уровне с именем 2 и образцы A2 и C2 на уровне с именем 3, которые согласуются с последовательностью Ka. Образцы в незапечатанных мешках имеют более высокий уровень пластификации, чем ожидалось, из-за их прогрессирующей гидратации, как упоминалось выше.

Несмотря на пластифицирующую роль воды, в некоторых случаях также был обнаружен защитный эффект. Видно, что при 35 ° C в образцах, хранящихся в вакууме, значение Kg ниже, когда содержание воды увеличивается; аналогичная ситуация была обнаружена для образцов в незапечатанных мешках при 25 и 35 ° C. Эти факты, по-видимому, указывают на то, что, когда реакционная подвижность была увеличена выше критического уровня, вода снижает скорость образования пероксидов. Вероятно, этому снижению реакционной способности способствует сольватационный эффект на свободные радикалы. На второй стадии процесса окисления, где бимолекулярный механизм контролирует общую скорость реакции, защитная роль воды наблюдалась во всех случаях; максимальная PV, достигнутая через 12 месяцев хранения, всегда была хуже для гидратированных образцов при сравнении тех же условий хранения. Мы можем наблюдать меньшее влияние переменных хранения на константу скорости в этот период. Было обнаружено даже уменьшение Kb (таблицы 1 и 2) в соответствии с повышением температуры. Однако математический эффект из-за не определения tbl может повлиять на значения Kb. Более того, несколько экспериментальных точек на этом этапе затрудняют математический анализ. ВЫВОДЫ
Из полученных результатов можно сделать вывод, что вода или другие пластификаторы и температура влияют на кинетическое окисление молотого кофе интерактивно. Процесс разрушения замедляется, когда подвижность в реакции снижается ниже критического уровня (низкое содержание влаги или пластификатора и температура). Тем не менее, увеличение содержания воды, по-видимому, играет защитную роль в противоположность эффекту реакций окисления. Уровень давления кислорода в исследованном диапазоне, по-видимому, играет второстепенную роль в процессе разрушения.

Белки в молоке отвечают за создание пены.
В молоке они делятся на 2 основные группы: сывороточные и казеиновые.
Для работы с молоком нас будут интересовать сывороточные белки. Два наиболее важных - беталактоглобулин и альфалактоальбумин.

Белки - поверхностно активные вещества. Когда при взбивании молока, нагретый воздух попадает в молоко, белки под воздействием температуры вытягиваются (постепенно денатурируют) или другими словами - "разворачиваются" (в исходном состоянии они "свернуты").

Когда молекула белка "разворачивается", "наружу" выходят реакционно-способные группы, в готовности образовать какое-то новое соединение.
Молекула одним концом адсорбируется на поверхности запускаемого в молоко пузырька воздуха и будет к нему притягиваться. Молекула как бы поляризована - одним концом она будет отталкиваться от воды в молоке, а другим концом к ней притягиваться. Тем концом, которым она отталкивается от воды содержащейся в молоке она притягивается к воздушному пузырьку. Так работает механизм образования эмульсии.
При дальнейшем повышении температуры молекула будет вытягиваться и частично разрушаться, чем больше температура - тем больше.

Почему молоко сворачивается?

Происходит это из-за молекул белка казеина. Казеин в молоке существует в форме мицал. Это шарики, которые состоят из кальция и альфа-бета-каппа казеиновых молекул.
Каппа-казеин - отрицательно заряжен и как одноименно-заряженные частицы, частицы каппа-казеина отталкиваются друг от друга. Когда мы добавляем лимон или уксус в молоко, мы снижаем Рн и молекулы каппа-казеина перестают отталкиваться друг от друга и начинают притягиваться и "слипаться" друг с другом. Появляются хлопья. То же самое происходит при воздействии бактерий, которые поедают в молоке углеводы - лактозу и выделяют продукты жизнедеятельности, имеющие кислую среду, повышая Рн молока и способствуют "слипанию" каппа-казеина.

Чем белков в молоке больше, тем лучше. Но нужны природные белки. Бывает, что добавляют в молоко протеины, чтобы искусственно "поднять" белок в молоке. Но это, как правило хуже, потому что протеины уже подверглись изменениям и с точки зрения взбиваемости и вкуса они ведут себя хуже.

Это самые крупные и неоднородные молекулы в молоке. На производстве молоко подвергается гомогенизации - жир разбивается на очень мелкие и однородные фракции.
После гомогенизации жиры присутствуют в молоке в виде глобул - это смесь жирных кислот покрытых мембраной. Эта мембрана сложная по составу. Она состоит в основном из белков. Таким образом жирные кислоты защищены белковым слоем. Это защищает их от склеивания и окисления. Эти жирные кислоты имеют разную температуру плавления. До температуры 40 градусов не все жирные кислоты находятся в жидком состоянии. После 40 градусов они плавятся и способствуют стабильности пены молока. Расплавленные жиры будут находиться в молоке между пузырьками воздуха, создавая вязкую среду. Это создает хорошие тактильные ощущения: мягкость, шелковистость, кремовость. Таким образом пузырьки воздуха будут находиться в более вязкой среде и будут медленнее склеиваться. Нагревание выше 60-ти градусов особенно ничего не дает жирам и они практически никак не меняются. То есть с жирами нам интересны не высокие, как у белков, а напротив - низкие температуры.

В молоке основной углевод - это лактоза. Это молочный сахар. Он находится только в молоке и только в том, что называется именно молоком.
Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция Майяра. Это взаимодейтсвие белков (аминокислот) и углеводов. Продукты реакции - меланоидины. Это продукты перегруппировки Амадори (первая стадия реакции Майяра), которые имеют коричневатый цвет. Это знание необходимо для того, чтобы понимать, что с увеличением температуры в молоке появляется больше продуктов неферментативного потемнения и молоко меняет цвет и вкус.
Восприятие сладости в молоке связано с его нагреванием. Это исключительно вопрос именно особенностей восприятия человеком жидкости на разной температуре нагрева: холодное воспринимается менее сладким, теплое - более сладким. Например растаявшее мороженное и нагретая газировка будут приторно-сладкими, чем холодное мороженное и газировка из холодильника. Холодное молоко и нагретое до 60 градусов имеют одинаковое количество сладости, но нагретое молоко воспринимается более сладким.

Низколактозное молоко.

Низколактозное молоко слаще, чем обычное. Производят его так. В молоко добавляют фермент лактазу. Такой фермент, например, находится и у нас в пищеварительном тракте. В частности именно в связи с отсутствием этого фермента у человека возникает непереносимость лактозы.

Фермент начинает расщеплять лактозу на глюкозу и галактозу. В низколактозном молоке содержится уже не лактоза, а глюкоза и галактоза, то есть расщепленная молекула лактозы.
Лактоза по шкале сладости углеводов находится ниже, чем глюкоза и галактоза, они слаще, поэтому и низколактозное молоко слаще.
К концу ферментации лактозы в молоке становится мало. Например йогурты, сыры и кефир содержат мало лактозы, потому, что эти бактерии и подобные культуры уже "поработали" с лактозой и преобразовали ее.

1. Какое молоко лучше и на каком молоке "работать"?

Типы промышленной обработки.

Пастеризация.
Существует три типа, но широко используется один - долгое время, невысокая температура, (около 70 градусов и 30 минут).

Ультрапастеризация.
Применяется в сочетании с асептической упаковкой (внутри упаковки нанесено асептическое вещество), здесь на 3 секунды молоко нагревается до порядка 130 градусов. Преимущество ультрапастериазации только в долгом хранении. Минус ультрапастеризованного молока - оно начинает пахнуть при температурах выше 60 градусов. Чем выше нагрели, тем больше будет пахнуть.

Стерилизация.
Нагрев примерно до 120 градусов в течение 30 минут. Убивается в молоке вся микрофлора. Используется такое молоко больницами и детскими учреждениями.

Пастеризация в сочетании с микрофильтрацией.
Молоко проходит через мембрану после пастеризации. Патогенные микроорганизмы остаются на мембране, так как они больше по размерам чем белки и жиры. Это позволяет не обрабатывать молоко высокой температурой. Качество пены у пастеризованного молока будет выше. Это связано с тем, что в пастеризованном молоке количество сывороточного белка больше в 2 раза, чем в ультрапастеризованным. И пена будет стабильнее. У ультрапастеризации в этом плане стабильность пены будет хуже. Взбиваются они практически одинаково.

Что еще влияет на вкус самого молока? Это порода коровы, что она ест, где росло то, что она ест, какую воду она пьет, ее здоровье. То есть корова - основной "завод", который отвечает за вкус. Ест ли она на солнечном лугу сладкий клевер и пьет чистую воду или она в стойле ест сено при люминесцентных лампах - это влияет на вкус, молоко будет разным.

2. Почему взбитое молоко нельзя взбивать повторно?
Лучше не использовать уже взбитое молоко для еще одного напитка. Это связано с тем, что молочный белок уже подвергся тепловым преобразованиям, молекулы денатурированы, в молоко попала вода, поэтому такое молоко не даст того вкуса, как если бы мы взбили свежее молоко.

3. Вода и молоко

Важно сказать про воду, которая попадает в молоко. При взбивании, пар попадающий в молоко передает энергию тепла его основной массе и при этом конденсируется. За стандартное время взбивания порции молока на приготовление капучино, в него может попасть порядка 10% воды. Это влияет на вкус. Поэтому важно хорошо сбрасывать с паровика воду, продувать его до сухого пара. Так меньше попадет воды в молоко, стабильнее и лучше оно будет взбиваться.