Những vấn đề cơ bản về quá trình rang cà phê

Trên một phương diện nào đó, người ta thường liên tưởng quá trình rang cà phê đến thuật giả kim. Mặc cho rang cà phê đã được thực hiện cách đây hàng trăm năm bởi người Ethiopia nhưng cho đến ngày nay vẫn có rất ít văn bản mô tả khoa học về quá trình rang. Vì thế, hầu hết kỹ thuật rang được truyền thụ lại cho đời sau từ các nhà rang có kinh nghiệm đi trước. Tuy nhiên, thực tế cho thấy các nhà rang xay trẻ tuổi luôn phải thử nghiệm và trải qua không ít lần sai lầm từ vô số lô cà phê khác nhau mới có thể xây dựng cho mình một hệ thống lý luận và kinh nghiệm riêng về kỹ thuật rang cà phê.

Rang cà phê và các biến đổi khi rang

Rang cà phê là quá trình gia nhiệt hạt cà phê để biến chúng từ nhân thô trở thành hạt cà phê có thể xay nhuyễn, pha chế. Trước khi rang, hạt cà phê nhân thô có màu xanh lá cây và có mùi gần giống như đậu hoặc cỏ. Sau khi rang, cà phê được gia tăng về cả hương và vị. Quá trình này được kiểm soát dưới hai cơ chế: một phần khoa học với các phản ứng hóa lý, phần còn lại là nghệ thuật và cảm hứng. Do đó hương vị cà phê cảm nhận được không hoàn toàn đến từ tự nhiên hay chế biến mà nó còn phụ thuộc vào quá trình rang với vô số các biến đổi về chất bao gồm:

Màu sắc chuyển từ xanh sang vàng, nâu rồi đến đen. Kích thước tăng gấp đôi đồng thời giảm gần một nửa khối lượng, hạt trở nên xốp và giòn hơn. Hình thành từ 800 đến 1000 hợp chất hương vị và nếu rang quá lâu sẽ giảm đi đáng kể.

Các phân đoạn khi rang cà phê

Mặc dù hạt cà phê liên tục mất độ ẩm khi rang nhưng rang cà phê vẫn phải bắt đầu với giai đoạn sấy khô. Lúc này, sự xuống cấp của diệp lục làm cho hạt cà phê chuyển từ xanh sang vàng. Tiếp theo, đến giai đoạn phát triển hương vị, nhờ phản ứng Maillard, hạt cà phê chuyển từ màu vàng sang màu nâu nhạt. Dần về cuối quá trình rang, hạt cà phê tiếp cận vết nứt đầu tiên (Frist Crack), nhờ phản ứng Caramel hóa, màu nâu của hạt trở nên sẫm. Cuối cùng, nếu không kết thúc đúng lúc, cà phê sẽ bị phá hủy hoàn toàn cà phê trong giai đoạn hóa thành.

Giai đoạn sấy (Drying Phase)

Hạt cà phê nhân thô sau chế biến sẽ tiếp tục trải qua quá trình sấy kéo dài 4 đến 8 phút với máy rang dạng trống truyền thống. Nhiệt độ ở cuối giai đoạn sấy thường là 140 – 160⁰C. Đây là thời điểm quan trọng để thu thập nhiệt lượng cần thiết cho giai đoạn phát triển hương vị của hạt cà phê.

Khi tìm hiểu về quá trình rang, bạn sẽ biết rằng ta chỉ cho cà phê vào máy rang khi đã đạt nhiệt độ cần thiết, nó được gọi là nhiệt độ đầu vào. Và để xác định được nhiệt độ này là bao nhiêu cần phụ thuộc vào nguồn gốc và phương pháp chế biến của loại cà phê đó. Ngoài ra, nó còn dựa vào độ lớn mẻ rang, loại máy rang, tổng thời gian rang dự kiến…

Nhiệt độ đầu vào vô cùng quan trọng vì nếu quá cao, cà phê sẽ dễ cháy. Nhưng nếu thấp, cà phê sẽ không nhận đủ nhiệt lượng cho quá trình phát triển hương vị. Lúc này, chúng ta buộc phải tăng nhiệt độ hoặc kéo dài thời gian rang, làm thiết bị nóng hơn, việc kiểm soát khó khăn hơn, dẫn đến việc cà phê không phát triển được các hương vị tiềm năng của nó.

Đoạn Giữa (The Middle)

Trong khi quá trình sấy khô vẫn tiếp diễn, cà phê được chuyển tiếp sang đoạn giữa (giai đoạn hóa nâu). Bởi vì lúc này cà phê xanh sẽ chuyển sang màu vàng hoặc nâu nhạt.

Các loại đường tự nhiên trong hạt cà phê sẽ tham gia phản ứng hóa học, kết hợp cùng sự giải phóng hơi nước làm cho hạt bắt đầu giãn nở và tỏa ra mùi thơm dễ chịu. Những thay đổi về màu sắc và mùi thơm đa phần do phản ứng Maillard tạo nên. Đến khoảng 171°C, quá trình Caramen hóa bắt đầu, làm suy giảm lượng đường tự nhiên khiến các phản ứng Maillard chậm lại. Sau quá trình Caramen, màu sắc hạt thay đổi và sẽ tạo ra hương vị trái cây, bánh mì nướng, hạt dẻ…Phản ứng Maillard và Caramen đều làm giảm vị ngọt ít ỏi trong cà phê đồng thời gia tăng đáng kể vị đắng.

Giai đoạn phát triển (Development Time)

Nhiều nhà rang xay cho biết, giai đoạn phát triển hương vị diễn ra từ khi bắt đầu vết nứt đầu tiên cho đến khi xả cà phê ra khỏi máy. Đây là một thuật ngữ gây hiểu lầm, gần như đã đơn giản hóa quá trình rang với việc phân đoạn thành bước 1, 2 và kết thúc, đồng thời gói gọn sự chuyển hóa hương vị trong một giai đoạn ngắn ngủi của toàn quá trình.

Theo Scoot Rao, hầu hết các nhà rang xay thường điều chỉnh thời gian phát triển tách biệt với phần còn lại của quá trình rang, nhưng cách này thường sẽ dẫn đến khả năng cà phê không đạt được sự hình thành các hương vị tinh tế của nó, vậy nên phải làm sao để giai đoạn này tỷ lệ với toàn quá trình rang. “Kinh nghiệm đã dạy tôi rằng tỷ lệ thời gian dành cho giai đoạn phát triển (development-time ratio) nên nằm trong khoảng từ 20% -25% so với tổng thời gian rang. Nói cách khác, thời điểm xuất hiện crack đầu tiên sẽ bắt đầu ở mức 75% đến 80% thang đo thời gian rang, và thay đổi một chút tùy thuộc vào mức độ rang mong muốn”.

Mức độ rang

Thông thường cà phê rang nhẹ sẽ có hương vị nguyên bản từ đặc tính giống loài, phương pháp chế biến, độ cao, thổ nhưỡng và khí hậu. Càng rang đậm, hương vị ban đầu của hạt càng bị lấn át bởi chất vị được tạo ra bởi nhiệt độ. Cuối cùng, khi tiến đến vùng rang sẫm màu “hương vị rang” chiếm ưu thế đến mức khó có thể phân biệt nguồn gốc của các loại cà phê.

Các nhà rang xay thường tự quyết định mức độ rang cần thiết cho từng loại cà phê, thậm chí là đặt theo tên riêng của họ. Mặc dù hầu hết các chuyên gia đều đánh giá mức độ rang dựa trên màu hạt, nhưng chưa hề có sự đồng thuận chính xác về tên gọi của các cấp độ cụ thể này. Theo Scott Rao, không có một hệ thống phổ quát nào tồn tại để đặt tên cho các mức độ rang.

Thang đo màu Agtron

Phương pháp phổ biến và chính xác nhất nhằm xác định mức độ rang là đánh giá màu của hạt cà phê qua thang đo Agtron. Quá trình này diễn ra bằng cách dùng máy đo màu Agtron chiếu đèn cực tím vào mẫu cà phê xay hoặc nguyên hạt sau đó cảm biến sẽ đo mức độ phản xạ để phân tích màu. Kết quả thu được là một con số biểu thị mức độ rang. Một máy đo màu Agtron sẽ có hai thang đo bao gồm M-Basic (hay Commercial Scale) và Gourmet Scale, mỗi thang đo được phát triển để đáp ứng nhu cầu của từng nhà rang, ở những quy mô khác nhau:

• Commercial Scale: từ 0 đến 100. Đây là thang phân loại rang ban đầu và được phát triển cho các nhà rang xay thương mại.
• Gourmet Scale: từ 0 đến 133. Dành cho các nhà rang cà phê đặc sản, đòi hỏi mức độ phân chia mức độ rang tinh vi hơn so với quy mô thương mại.

Cả hai thang đo đều sử dụng cùng một điểm tham chiếu 0, tương đương với carbon nguyên chất, không có mùi thơm và hương vị. Ở đầu trên cùng của thang đo với Commercial 100.0 và 133.0 với Gourmet tương đương với cà phê xanh. Các mức độ rang theo thang đo Agtron Gourmet được quy định bởi SCA bao gồm:

• Light: > 70
• Medium Light: 61-70 ; Medium: 51-60 ; Medium Dark: 41-50
• Dark: 35-40 ; Very Dark: 25-34

Tiếng ‘Crack’

Agtron không phải là cách duy nhất để theo dõi sự biến đổi của cà phê trong quá trình rang. Hầu hết các nhà rang xay sử dụng kết hợp nhiệt độ, mùi, màu sắc và âm thanh để theo dõi quá trình rang. Trong đó, có hai ngưỡng nhiệt độ quan trọng được gọi là “vết nứt” mà ta đã đề cập từ trước. Ở nhiệt độ xấp xỉ 196°C, cà phê sẽ phát ra âm do sự bung vỡ của hạt. Đây được coi là “vết nứt đầu tiên”, đánh dấu sự khởi đầu của “Light Roast”. Lúc này, một lượng lớn độ ẩm của cà phê đã bị bốc hơi và kích thước hạt cà phê sẽ tăng.

Vết nứt thứ hai xuất hiện khi cà phê đạt xấp xỉ 224°C, âm thanh này thể hiện cấu trúc của cà phê bắt đầu gãy vỡ. Nếu rang tiếp, cà phê sẽ sớm được cacbon hóa hoàn toàn, và cuối cùng là cháy.

Roast Profile và tính nhất quán của độ rang

Roast Profiles (hồ sơ rang) là bí quyết để các nhà rang xay lựa chọn được cho mình một độ rang phù hợp thể hiện được đặc tính hương vị tiềm năng của mỗi loại cà phê. Roast Profile là một bộ sưu tập của tất cả các loại dữ liệu ảnh hưởng đến quá trình rang cà phê. Bao gồm các thông tin đầu vào như: vị trí địa, độ cao canh tác, nguồn giống, phương pháp chế biến, độ ẩm, mật độ hạt, đặc điểm hương vị mong muốn… đến các biến quá trình như nhiệt độ máy, nhiệt độ hạt, tốc độ đối lưu, hàm ẩm…

Roast profiles sẽ được ghi lại bằng cách thủ công hoặc sử dụng phần mềm máy tính được nối với các đầu dò bên trong máy rang dựa vào dữ liệu đầu vào và các thiết lập diễn ra trong suốt quá trình rang. Qua đó Roast profile sẽ cung cấp một cách tiếp cận đến hương vị mong muốn và là cơ sở để duy trì chất lượng nhất quán ở quy mô công nghiệp.

Nhiệt độ và thiết bị (máy rang cà phê)

Khi được thực hiện đúng cách, mỗi hạt cà phê là một sản phẩm được kiến tạo bởi nhiệt độ. Về cơ bản nhất, quá trình gọt dũa bởi nhiệt có thể diễn ra theo nhiều cách khác nhau, trong đó có ba cơ chế truyền nhiệt chính bao gồm: Dẫn nhiệt (nhiệt tiếp xúc); Đối lưu (giống như máy sấy); Sự bức xạ (giống như sức nóng từ mặt trời). Và mỗi loại máy rang khác nhau sẽ chiếm ưu thế ở một trong ba cách trên, đó là chưa xét đến khả năng ổn định nhiệt độ, tính tự động hóa, quy mô…

Rang cà phê gần như quyết định mùi và hương vị hạt cà phê, nhằm tạo nên những tách cà phê ngon đặc biệt. Bởi vậy, đây là một quá trình vô cùng quan trọng và cần được nghiên cứu thật kỹ lưỡng.

Mời Quý khách hàng tham khảo một số dòng máy rang cà phê do công ty Máy rang cà phê Rio sản xuất như sau: 

- Công suất rang 1-3kg/mẻ. Model Rio 3 Full, Rio G4, Rio E4

- Công suất rang 5-10kg/mẻ. Model Rio G5, Rio 10 Full

- Công suất trên 10kg/mẻ. Model Rio G10, Rio G30.