Kaffee (11) - Produktbezogene Lebensmitteltechnologie

Produktbezogene Lebensmitteltechnologie (Fach) / Kaffee (11) (Lektion)

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Uni Bonn WS '16/'17

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Kultivierte Spezies: 1. Bergkaffee Mountain coffee (Coffea arabica L.): → Kolumbien, Mexiko, Zentralamerika 2. Robustakaffee (Coffea canephora Pierre ex Froehner): → Vietnam, Indonesien, Brasilien, Elfenbeinküste, Uganda
Aufbau der Kaffeefrucht & Wichtiger Inhaltstoff von Rohkaffees 1. Kaffeefrucht = Reif (Rot) = Exokarp + Rezep-takulum + Mesokarp2. Kaffeebohnen (Steinkernen) = Grün = Endokarp + Tesla + Endosperm3. Chlorogensäuren = Ester der Kaffeesäure mit der Chinasäure als alkoholischer Komponente → Wichtig beim Rösten = Decarboxylierung CO2/ CO freigesetz ⇒ Wirken als Schutzgas & bleichended
Coffeingehalt in Rohkaffees (Arabica & Robusta) Werte in % TM Arabica = 0,8 - 1,4 Robusta = 1,7 - 4,0 Spuren auch von Theobromin und Theophyllin
Welche Verfahren gibt es zur Aufbereitung der Kaffeekirschen? 1. Trockene Aufbereitung2. Nasse Aufbereitung
Geben Sie die allg. Schritte zur trockenen Aufbereitung der Kaffeekirschen. 1. In welchen Regionen wird die Trockene Aufbereitung durchgeführt? 2. Welche Kaffee (Gattung) wird die Trockene Aufbereitung anwenden? 3. Wie & Wann erreicht man einen erwünschten Trocknungsgrad der Kaffeekirschen? Trockene Aufbereitung = Kaffeekirschen (Wassergehalt = 50 - 65%) ↓ 1. Trocknen ↓ Getrocknete Kirschen (Wassergehalt = 10 - 13%) ↓ 2. Schälen 􏰂 → Getrocknetes Fruchtfleisch ↓ „Ungewaschener“ Rohkaffee 1. In Regionen mit trockenem & warmem Klima → bzw. wo nicht genügend Wasser für die Nassmethode vorhanden ist.2. Robusta-Kaffee wird trocken aufbereitet.3. - Ausbreiten der Kirschen auf betonierten/gepflasterten Paved/stoned/cobbled Flächen in nicht zu hoher Schicht deep layer und ständiges Wenden continuous turning. - Gewünschter Trocknungsgrad erreicht = Bohnen rascheln rustle beim Schütteln
Geben Sie die allg. Schritte zur nassen Aufbereitung der Kaffeekirschen. Nasse Aufbereitung = Kaffeekirschen (50-55 % Wasser) ↓ 1. Schlämmen 􏰂dredge → Aufschwimmende (eingetrocknete, samenlose) Kirschen → Unreife & verfaulte Früchte schwimmen Wasseroberfläche, ↓ Absinkende reife Kirschen → Steine, Schmutz ↓ 2. Entpulpen (Trommelpulper) → 􏰂äußere Haut, Fruchtfleisch (Das Entfernen des Fruchtfleisches der Kaffeekirsche von der Kaffeebohne) ↓ Bohnen mit Schleimschicht & Pergamenthülle (White shell) = 13% Wassergehalt ↓ 3. Fermentieren (fruchteigene/ mikrobielle Enzyme) ↓ Bohnen mit Pergamenthülle ↓ 4. Waschen, 5. Trocknen (Sonnen-, maschinelles Trocknen) ↓ Hornschalenkaffee (Parchment Coffee) ↓ 6. Schälen →􏰀 Pergamenthaut 7. Polieren →􏰀 Silberhäutchen ↓ „Gewaschener“ Rohkaffee
Nasse Aufbereitung der Kaffeekirschen: 1. Welche Verfahren wird zur Entfernung der Schleimschicht & restlichen Teilen des Fruchtfleische durchgeführt? 2. Was ist bei einem des Verfahrens zu vermeiden? 1. Verfahren zur Entfernung der Schleimschicht = Fermentation :- Pektinhydrolyse (pflanzeneigene Enzyme) - Alkoholische Gärung⇒ Enzyme lösen die klebrige Restschicht ab, die die Pergamenthaut überzieht. ⇒ Gerbstoffe (in den Kaffeebohnen) abgebaut.⇒ Sie bestimmen maßgeblich die späteren Geschmackseigenschaften & die Qualität des Kaffees. Behandlung mit Alkali = Natronlauge NaOH (10%) Zugabe pektolytischer Enzyme Abrieb abrasion 2. Bei Fermentation: → Essigsäure-gärung ist zu vermeiden, da sonst Bohnen mit Fehlaroma!
Röstung der „Gewaschener“ Rohkaffee. - Wann, - Wie (Maschine) - Parameter - Auswirkung/ Ziele Wann? Nach der Trockene / Nasse Aufbereitung der Kaffeekirschen.Wie? Trockene Erhitzung auf Endtemperaturen von = 220 - 250°C Trommelröster Tangentialröster Zentrifugalröster Parameter: Röstgastemperatur Röstdauer Relativgeschwindigkeit Bohne/Röstgas Verfahren (kontinuierlich/Batch) Kühlverfahren Auswirkung/ Ziele Gewichtsverlust (Einbrand, 11-20 %) Volumenzunahme (50-80 %) Bildung des spezifischen Kaffee-Aromas Bildung von Melanoidinen (Farbe) ggf. Ablösung des Silberhäutchens
Erklären Sie die Hauptphasen des Röstprozesses nach Temperaturen. Ab 50°C → 180 - 200°C. Ab 50°C- Veränderungen in den Gewebeschichten, - Gerinnung von Eiweiß, - Verdampfen von Wasser. Oberhalb 100°C - Bräunung der Bohne durch thermische Zersetzung decomposition der org. Substanz - Schwelung & einer beginnenden trockenen Destillation Ab ca. 150°C - Auftreten gasförmiger Produkte (Wasserdampf, CO2, CO), die zur Volumenerhöhung führen. 180-200°C - Zersetzungsphase decomposition phase beginnt; - Sprengung bursting der Bohnen, - Auftreten des Kaffeearomas; - Karamellbildung ⇒ Vollröstung erreicht;- Wassergehalt 1,5 - 3,5%
Rösten Verfahren durch einer Zentrifugalröster Periodisches Rösten in einer Röstschale, die um ihre vertikale Achse rotiert. Kaffee wird in Form einer spiralförmigen Flugbahn an einen feststehenden Lamellenring geführt und über Leitschaufeln Guide rotating blade zum Zentrum der Röstschale zurückbefördert Eingeführtes Prozessgas (Im Zentrum der Röstschale) wird intensiv mit Kaffee vermischt & im oberen Deckelbereich wieder abgesaugt. Röstphase endet durch dosiertes Einsprühen von Wasser ⇒ Röstergebnis abhängig von Kaffeemenge, Prozessgas- temperatur, Verweilzeit – Kurze Röstzeiten erfordern hohe Strömungsgeschwindigkeiten an der Bohnenoberfläche.
Röstung: Veränderungen von Inhaltsstoffen (Proteine, KH, Lipide, Coffein, Trigonellin, Aromastoffen, Säuren) • Proteine – Veränderung der AS-zusammensetzung – Abnahme reaktiver AS = Arg, Asp, Cys, His, Lys, Ser, Thr, Met– Relative Zunahme von = Ala, Glu, Leu • Kohlenhydrate – Überwiegend unlösliche Verbindungen (u.a. Cellulose) – Abbau Saccharose bis auf Gehalte von = 0,4 - 2,8% – Monosaccharide kaum vorhanden • Lipide – In Rohkaffee = Arabica (15 - 18%), Robusta (8 - 12%) – Nur geringe Veränderungen – Vorherrschend = Fettsäuren Linolsäure & Palmitinsäure – Wachs mit Hydroxytryptamiden verschiedener Fettsäuren • Coffein – Geringfügige minor Verringerung des Gehalts • Bildung von Trigonellin (N-Methyl-nicotinsäure) – Gehalt in Rohkaffee: 0,6-1,0 %– Abbau während des Röstens 50-80 %– Mehrere Abbauprodukte,u.a. → Nicotinsäure → Pyridin → 3-Methylpyridin → Nicotinsäuremethylester Bildung von Aromastoffen – Wichtigster Beitrag geht von 2-Furfuryl-thiol aus– 4-Vinyl-guajakol – Alkyl-pyrazine Säuren :– Nichtflüchtige Säuren = Milch-, Wein-, Brenztrauben- & Zitronensäure – Chlorogensäuren = Gehalt sinkt während Röstung ⇒ Folgeprodukte des Zitronensäureabbaus: Itacon (I)-, Citracon (II)- und Mesaconsäure (III)
Welche sind Schlüsselaromastoffe für den Unterschied zwischen Arabica- und Robusta-Kaffee. Alkyl-pyrazine & Phenole ⇒ 􏰂 Intensiv erdige & rauchig-phenolische Note = Robustas enthalten in wesentlich höheren Konzentrationen als Arabicas Aromastoffen aus der süßkaramelartigen Gruppe = Arabicas sind meist reicher als Robustas
Gewinnung von Kaffeegetränken: Espresso-Verfahren Kurze Extraktion des Kaffeepulvers mit heißem Wasser (100 - 110°C); Beschleunigung der Filtration durch Druck (4 - 5bar)
Verfälschung von Arabica! Welche Fraktionen des Röstkaffees sind entscheiden! Lipidfraktion des Röstkaffees.→ Diterpene = 16-O-Methyl-cafestol nur in Robusta gefunden!
Entcoffeinierung von Kaffee: 1. Entcoffeinierung Lösungen 2. Lösungsmittelrückstand 3. Restcoffeingehalt in Kaffee-Verordnung festgelegt 4. Verwendung des Coffeins 1. Zugelassen zur Entcoffeinierung (EU) = Di-chlormethan Ethyl-acetat Kohlen-dioxid Wässriger Kaffee-Extrakt, aus dem das Coffeinmittels Aktivkohle entfernt wird. 2. Lösungsmittelrückstand höchstens = 2 mg/kg entcoffeiniertem Röstkaffee3. Restcoffeingehalt in Kaffee-Verordnung festgelegt = Roh-/Röstkaffee = höchstens 1 g/kg TM Kaffee-Extrakt = höchstens 3 g/kg TM 4. Verwendung des Coffeins = Getränke, Pharmazie
Entcoffeinierung von Kaffee: 1. Entcoffeinierung Lösungen 2. Lösungsmittelrückstand 3. Restcoffeingehalt in Kaffee-Verordnung festgelegt 4. Verwendung des Coffeins 1. Zugelasse Lösungen zur Entcoffeinierung (EU) = Di-chlor-methan Ethyl-acetat Kohlendioxid Wässriger Kaffee-Extrakt, aus dem das Coffeinmittels Aktivkohle entfernt wird. 2. Lösungsmittelrückstand höchstens = 2 mg/kg entcoffeiniertem Röstkaffee3. Restcoffeingehalt in Kaffee-Verordnung festgelegt = Roh-/Röstkaffee = höchstens 1 g/kg TM Kaffee-Extrakt = höchstens 3 g/kg TM 4. Verwendung des Coffeins = Getränke, Pharmazie
Welche Verfahren gibt es zur Entcoffeinierung von Kaffee? Entcoffeinierung:a) Direktes Verfahren b) Indirektes Verfahren
Allg. Schritte zur Entcoffeinierung von Kaffee: Direktes Verfahren Rohkaffee ↓1. Dämpfen ↓2. Extraktion (Selektive Entfernung des Coffeins) ↓3. Abdampfen (Entzug des Lösungsmittels) ↓4. Trocknen
Allg. Schritte zur Entcoffeinierung von Kaffee: Indirektes Verfahren Rohkaffee ↓ ← Wasser1. Entfernung aller wasserlöslicher Stoffe (incl. Coffein) ↓ ↓ Extrakt ↓ ↓ ↓2. Entcoffeinierung ↓ ↓ ↓Entcoffeinierter Extrakt ↓ ↓ ↓ 3. Zusetzen ←——————↲ ↓4. Trocknen
Wie kann man Kaffee Entcoffeinierung? Vorteil & Nachteile diese Verfahren. Extraktionsmittel = Überkritisches Kohlendioxid (superkritisches Kohlenstoffdioxid [sc-CO2] → Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand, über seiner kritischen Temperatur & seinem kritischen Druck. ⇒ Kritische Temperatur Tk = ≥ 31°C (Höchste Temperatur, bei der sich eine flüssige Phase bilden kann) ⇒ Kritischer Druck pk = ≥ 74 bar (Erforderlicher Druck, um Verflüssigung bei dieser Temperatur zu erhalten) Vorteil = Hohe Selektivität für Coffein Ungiftig Recyclierbar Nachteile = Extraktion mit organischen Lösungsmitteln
1. Was versteht man unter Espresso? 2. Herstellung auf____? 3. Aus ____ & _____ Kaffeebohnen 4. Extraktion mit ____? 5. _____ führen zu leicht ______ Note 6. _____ ____ (____) verstärken Expresso Geschmack positiv 7. USA, Nordeuropa: Herstellung aus ____ _____-Noten 8. Italien = Zumischung von ______ → ______ Espresso = Kein Röstgrad, sondern Zubereitungsart – Bevorzugung preferability dunkel gerösteter Bohnen Herstellung auf Bestellung – Kein Schalwerden become 'flat' , – Keine pH-Wert-Absenkung wie bei konventionellem Kaffee während der Lagerung des Getränks.– „Der Kunde wartet auf den Espresso, nicht der Espresso auf den Kunden“ Aus gerösteten & gemahlenen Kaffeebohnen Extraktion mit heißem Wasser unter Druck Lösliche Polysaccharide führen zu leicht süßlicher Note Gelöste Salze (40 % K-Salze, daneben Mg, Fe und Cu) – verstärken Espresso-Geschmack positiv USA, Nordeuropa = Herstellung aus feinen Arabica-Noten Italien = Zumischung von Robusta 􏰂→ bitterer
Welche Reaktionen werden bei der Röstung bei der Herstellung von Espresso geschehen? 1. Maillard-Reaktion = Entstehung von Aromastoffen aus Zuckern & AS2. Starker Abbau von.. = Chlorogensäuren􏰂 → 'weicherer' Geschmack Trigonellin 􏰂→ Entstehung von Heterocyclen & Niacin [Ein Espresso enthält ca. 15 % der empfohlenen Tagesdosis dieses Vitamins]
Herstellung von Espresso = Mahlen (Wann, Auswirkung, Körngroße) Wann?Nachdem Rösten Nach Rösten = Inneres der Kaffeebohne mit CO2 gefüllt → Schutzgas: verhindert Oxidation von AromastoffenMahlen: Erhöhung der Oberfläche für die Extraktion. Freisetzung von CO2 beim Mahlen→ Einsetzen von Oxidationsreaktionen→ Guter Espresso nur aus frisch gemahlenem Kaffee! Erwärmungsphase in der Mühle mill darf nur wenige Sekunden betragen.
Herstellung von Espresso = Extraktion (Wann, Auswirkung) Wann?Nachdem Rösten der Kaffeebohnen & das Mahlen.Wie? Kurze Extraktionszeit􏰂 ⇒ keine Einstellung eines Gleichgewichts zwischen den Phasen Nur 75% des Coffeins werden extrahiert Viele sensorisch unerwünschte Stoffe werden nicht extrahiert ⇒ Espresso bekömmlicher digestible/beneficial als gebrühter Filterkaffee Lipide schmelzen Hohe Strömung zwischen den Kaffeepartikeln􏰂 ⇒ Bildungeiner feinen Emulsion (Tropfengrößen 0,5 - 10 μm) = Aromastoffe gelöst.
Espresso : Die Crema 1. Was versteht man under die Crema des Espressos? 1. Die Crema = Schaumige, dichten Deckschicht upper layer des Espressos – Emulgierte Fette, denaturierte Proteine, oberflächenaktive Verbindungen 2. Viskosität durch Lipide & gelöste Polysaccharide verdreifacht: Espresso 1,7 mPa􏰆s vs. Wasser 0,61 mPa􏰆s– Gaumen palate und Zungentongueoberfläche leichter benetzar moistenable – Mundraum wird mit Crema belegt ⇒ Rezeptoren für Bitter geschmack werden bedeckt ⇒ Crema gibt die in ihr gelösten Aromastoffe verzögert delayed abExtra: Crema.. Besteht aus Ölen, Proteinen, Zuckerarten, Kohlenstoffdioxid & bindet einen großen Teil des Espresso-Aromas. Robusta-Kaffee bildet sich mehr Crema als bei der Verwendung des geschmacklich meist überlegenen Arabica-Kaffees. Daher enthalten Espresso-Kaffeemischungen oft einen gewissen Anteil an Robusta-Bohnen. Je mehr Kaffeeöle eine Kaffeemischung enthält → desto weniger stabil ist die produzierte Crema. Je älter ein Kaffee, desto weniger Crema, da alternder Kaffee das crema-bildende CO2 verliert. Crema consists of gas bubbles suspended in a liquid film which has high “surface tension” between the water molecules.During the coffee roasting process, a lot of CO2 is produced. Although a lot of this CO2 is lost as the porous beans cool and rest, there is also a significant quantity which retains in the cells.As the hot water hits the ground coffee with high pressure in the espresso machine, the water emulsifies the otherwise insoluble oils in the coffee; suspending them in micro bubbles of air, and the water gets supersaturated with the CO2. The result is hundreds of tiny bubbles appearing as soon as the liquid is released from the porta-filter.

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