QUÁ TRÌNH RANG CÀ PHÊ VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN

Quá trình rang cà phê ở một phương diện nào đó thường khiến ta liên tưởng đến thuật giả kim, mặc dù những người Ethiopia đầu tiên đã rang cà phê cách nay hàng trăm năm, nhưng có rất ít văn bản mô tả khoa học về quá trình rang. Vì thế, hầu hết các nhà rang xay học được kỹ thuật này từ các nhà rang có kinh nghiệm đi trước. Nhưng thông thường, các nhà rang xay trẻ học bằng từ thử nghiệm và sai lầm, rang và nếm từ vô số lô cà phê khác nhau, rồi từ đó xây dựng cho mình một hệ thống lý luận và kinh nghiệm riêng.

 

Bài viết sau đây mang tính tổng quan với nhiều vấn đề, bạn nên cân nhắc thời gian khi xem!

Rang và các biến đổi khi rang cà phê

Rang là là quá trình gia nhiệt cà phê nhân thô để chúng trở thành hạt cà phê mà ta có thể xay nhuyễn, pha chế – Đó là cách diễn đạt đơn giản nhất có thể. Tuy nhiên, trong thực tế mọi việc phức tạp hơn thế một chút. Rang cà phê liên quan rất nhiều đến khoa học, và để hiểu thêm về các phản ứng Maillard, caramen hóa, crack 1, crack 2, hay sự biến đổi cấu trúc hạt được nhắc đến trong bài viết này.

 

Trước khi rang, hạt cà phê có màu xanh lá cây với mùi gần giống như đậu hoặc cỏ, chỉ khi được rang, các chất hương và vị mới bắt đầu gia tăng trong hạt. Toàn bộ sự kiến tạo hương vị như thế được kiểm soát dưới hai cơ chế: một phần khoa học với các phản ứng hóa lý, phần còn lại nghệ thuật & cảm hứng. Do đó hương vị mà chúng ta cảm nhận được từ cà phê, không hoàn toàn đến từ cây, nông trại, hay trạm chế biến, nó đến từ một hành trình ngắn trong mấy mươi phút để chuyển đổi từ nguyên tố thành hương vị, với vô số các biến đổi về chất bao gồm:

• Màu sắc hạt sẽ huyển từ xanh sang vàng, nâu rồi cuối cùng là đen.
• Tăng gần gấp đôi kích thước và giảm gần một nửa khối lượng, hạt trở nên xốp và giòn hơn.
• Hình thành từ 800 đến 1000 hợp chất hương vị, sau đó giảm đi đáng kể nếu rang quá lâu.
• Bật to (crack) khi chúng giải phóng hơi nước & các khí khác.

Minh họa thôi! một mẻ rang tại Java, Indonesia

Các biến đổi này chịu sự chi phối của vố số yếu tố và diễn ra trong những giai giai đoạn nhất định của quá trình rang, mà ta sẽ tìm hiểu ngay sau đây.

Các phân đoạn của quá trình rang

Đoạn đầu của quá trình rang thường được gọi là giai đoạn sấy khô (mặc dù hạt cà phê liên tục mất độ ẩm trong quá trình rang). Trong giai đoạn đầu này, sự xuống cấp của diệp lục làm cho hạt cà phê đổi màu từ xanh sang vàng. Tiếp theo, khi chuyển sang giai đoạn hóa nâu (giai đoạn phát triển hương vị) hạt cà phê chuyển từ màu vàng sang màu nâu nhạt chủ yếu là do phản ứng Maillard gây ra. Và muộn hơn, khi dần về cuối quá trình rang, hạt cà phê tiếp cận vết nứt đầu tiên (Frist crack), màu nâu trở nên sẫm hơn do phản ứng caramel hóa diễn ra. Cuối cùng, nếu không kết thúc đúng lúc, giai đoạn hóa thành sẽ phá hủy hoàn toàn cà phê.

1. Giai đoạn sấy – Drying Phase

Hạt cà phê nhân thô sau chế biến có độ ẩm từ 8 đến 12%. Chúng ta cần làm khô nó trước khi bắt đầu phát triển các hương vị mới mẻ. Giai đoạn sấy thường 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 tinh tế của hạt cà phê.

 

Khi làm quen với quá trình rang, bạn sẽ biết rằng ta chỉ cho cà phê vào khi máy rang đã đạt nhiệt độ cần thiết, thuật ngữ ngành rang gọi đây là charge temperature tức là nhiệt độ đầu nạp (hay nhiệt độ sạc). Và để xác định được nhiệt độ đầu vào là bao nhiêu bạn phải cân nhắc dựa trên nguồn gốc & phương pháp chế biến của loại cà phê đó, độ lớn mẻ rang, quan trọng hơn là loại máy rang, tổng thời gian rang dự kiến…

 

• Vì sao phải phức tạp hóa nhiệt độ đầu vào đến thế? Vì nếu nhiệt đầu vào quá cao, đơn giản là cà phê sẽ dễ cháy. Nhưng nếu charge temperature thấp, cà phê sẽ không nhận đủ nhiệt lượng cho quá trình phát triển hương vị. Sau đó bạn buộc phải tăng nhiệt độ hoặc kéo dài thời gian rang dài hơn dự kiến, làm thiết bị nóng hơn, việc kiểm soát khó khăn hơn (do sự chênh lệch nhiệt độ giữa lõi hạt và mặt ngoài), một lần nữa cà phê không phát triển được các hương vị tiềm năng của nó.

2. Đoạn Giữa – The Middle

Một sự chuyển tiếp (dù không hẳn là một giai đoạn) được gọi là ‘The Middle’ trong khi quá trình sấy khô vẫn tiếp diễn, cà phê xanh sẽ chuyển sang màu vàng hoặc nâu nhạt nên có một số tài liệu gọi đây là “giai đoạn hóa nâu”.

Từ giai đoạn này, các loại đường tự nhiên trong hạt sẽ tham gia phản ứng hóa học, cùng với 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 phần lớn là sản phẩm của phản ứng Maillard – chúng tăng tốc khi nhiệt độ hạt đạt khoảng 121°C – 149°C. Đến khoảng 171°C, quá trình Caramen hóa bắt đầu, làm suy giảm lượng đường tự nhiên nên các phản ứng Maillard sẽ chậm lại. Tiến trình Caramel hóa sẽ làm thay đổi sâu màu sắc hạt và tạo ra hương vị trái cây, bánh mì nướng, hoặc hạt dẻ…

Màu sắc hạt qua ba giai đoạn chính của quán trình rang

Cả hai phản ứng Maillard và caramen đều làm giảm vị ngọt của lượng đường vốn đã ít trong cà phê để gia tăng đáng kể vị đắng. Về mặt lý tính, sự trương nở của hạt cà phê và nhiệt độ cao cũng giúp giải phóng lớp vỏ bạc (silver skin). Đồng thời, tiến trình rang đến đoạn này sẽ giải phóng một lượng lớn khói, người vận hành máy phải đảm bảo luồng không khí đủ cao để hút hết bụi và khói ra ngoài.

3. Giai đoạn phát triển – Development Time

Nhiều nhà rang xay đã đề cập rằng thời gian từ khi bắt đầu vết nứt đầu tiên (first crack) cho đến khi xả cà phê ra khỏi máy được xem là Development Time – Thời gian phát triển hương vị. 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 tiếp cận như vậy 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

Mức độ rang chỉ là một tên gọi, một khái niệm, nhưng cũng là mấu chốt quan trọng nhất của quá trình rang. Thông thường cà phê rang nhẹ sẽ thể hiện nhiều “hương vị nguyên bản” có được từ đặc tính giống loài, phương pháp chế biến, độ cao, thổ nhưỡng & khí hậu. Càng rang đậm, hương vị ban đầu của hạt càng bị lu mờ bởi chất vị được tạo ra bởi nhiệt độ, và 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 nhau.

Màu sắc là biểu hiện rõ nhất sự phát triển của hạt cà phê

 

Các nhà rang xay thường tự do quyết định mức độ rang cần thiết cho loại cà phê của mình (theo thang đo quang phổ), và thậm chí là đặt theo tên riêng của họ, chẵng hạn như Counter Culture Coffee gọi các cấp rang theo mức độ đậm dần của họ là Apollo, Big Trouble và Forty-Six. Trong khi đó Stark buck lại có Blonde roast, Full city, Italian roast và French roast. Tuy có vẻ phức tạp nhưng tất cả chúng đều là cách gọi khác đi của light roasts, medium roast, hay dark roast… hoặc ở một mức độ phân chia nhỏ hơn giữa chúng.

 

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. Không có một hệ thống phổ quát nào tồn tại để đặt tên cho các mức độ rang – Scott Rao.

 

Thang đo màu Agtron

Phương pháp phổ biến nhất, nhưng có lẽ là chính xác nhất, để xác định mức độ rang là đánh giá màu của hạt cà phê qua thang đo Agtron. Về nguyên lý, máy đo màu Agtron sẽ 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, từ đó đưa ra 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 (tương tự như việc cây thước có vạch cm và inch), 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 (dark to light), commercial là thang phân loại rang ban đầu và được phát triển cho các nhà rang xay thương mại. Theo thời gian, commercial đã được nhiều thiết bị đo lường khác chấp nhận như một thang đo chính cho sự phát triển của hạt cà phê.
• Gourmet Scale: từ 0 đến 133, được phát triển cho các nhà rang cà phê đặc sản, những người đòi hỏi việc 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’

Tuy vậy, Agntron không phải là cách duy nhất để theo dõi sự biến đổi của cà phê xuyên suốt 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 (wikipedia), cà phê sẽ phát ra âm do sự bung vở của hạt. Điểm này được gọi là “vết nứt đầu tiên”, đánh dấu sự khởi đầu của “light roast”. Ở vết nứt đầu tiên, một lượng lớn độ ẩm của cà phê đã bị bốc hơi và hạt cà phê sẽ tăng kích thước.

 

 

Tiếp theo, khi cà phê đạt xấp xỉ 224°C, nó sẽ phát ra “vết nứt thứ hai”, âm thanh này thể hiện cấu trúc của cà phê bắt đầu gãy vỡ. Nếu việc rang được cho phép tiến xa hơn, cà phê sẽ sớm được cacbon hóa hoàn toàn, và cuối cùng là cháy.

Roast profile và tính nhất quán của độ rang

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 đều nằm trong khái niệm Roast profiles (hồ sơ rang). Cơ bản mà nói, 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…

Máy tính đang ghi lại các thông số trong quá trình rang

Dựa vào dữ liệu đầu vào và các thiết lập diễn ra trong suốt quá trình rang, 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. 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.

 

Chúng ta hay nói rằng cuộc sống không phải là đích đến, mà là một hành trình. Với cà phê cũng vậy, cà phê có thể được rang đến cùng một màu nâu nhưng hương vị lại hoàn toàn khác nhau. Chính vì thế, một xu hướng khác đã thống lĩnh ngành công nghiệp rang cà phê, trong đó quá trình rang đã chuyển trọng tâm từ việc chú trọng vào màu sắc, nhiệt độ hoặc thời gian kết thúc sang việc ghi lại roatst profile với một lượng lớn dữ liệu để đảm bảo tính nhất quán của sản phẩm – Rob Hoos – SCA

Nhiệt độ và thiết bị (máy rang)

Nhiệt độ không chỉ làm caramen hóa đường và làm nâu cà phê trong quá trình rang, nó còn xúc tác cho một loạt các thay đổi hóa, lý khác, 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…

Một hệ thống trống rang tuần hòa khí nóng

 

Sau đây là một số dòng máy rang đang được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp cà phê:

• Trống rang truyền thống (classic drum roasters): Cà phê được gia nhiệt trực tiếp, do tiếp xúc với bề mặt trống và quá trình đối lưu khí nóng qua quạt hút.
• Trống rang gián tiếp (indirectly heated drum roasters): Tương tự classic drum nhưng có hai lớp vỏ trống cách nhau vài mm để ổn định nhiệt tốt hơn.
• Máy rang tầng sôi (fluid-bed roasters): Máy sử dụng luồng khí nóng với nhiệt độ cao liên tục thổi vào buồng rang để gia nhiệt cho cà phê đồng thời đảo trộn chúng thay cho chuyển động xoay của trống.
• Máy rang tuần hoàn (recirculation roasters): Thay vì hút – thải toàn bộ như các loại máy trên, recirculation sử dụng một hệ thống để tuần hoàn khí nóng trong máy, giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn.

 

Mỗi thiết kế máy rang có ưu điểm và nhược điểm riêng (bạn có thể xem thêm lịch sử rang cà phê hoặc cuộc cách mạng máy rang cà phê) song chưa từng có thiết kế mới nào làm lu mờ sự phổ biến của các trống rang truyền thống – với thiết kế vốn không thay đổi nhiều trong thế kỷ qua.

Kết luận

Cuối cùng, thang đo Agtron, Roast profle và máy rang không bao giờ đủ tính quyết định cho khả năng phát triển đúng hương vị kỳ vọng của một loại cà phê. Như từ đầu đã đề cập, chất lượng phụ thuộc vào sự kết hợp của các hiểu biết cơ bản trong pham vi cá nhân hóa của mỗi nhà rang.

“Những người rang xay tốt nhất luôn biết vận hành theo cảm nhận của họ và chỉ sử dụng dữ liệu và công nghệ như một bản sao lưu cho bản năng của họ” – Jim Kelso, người đứng đầu bộ phận kiểm soát chất lượng tại Stumptown Coffee

Mặc dù có rất nhiều lý giải khoa học – rang cà phê vẫn có một nữa phạm trù nghệ thuật trong nó

 

Rang cà phê luôn là chủ đề đầy tính thách thức, một phần do kiến thức chuyên ngành mà ít ai chấp nhận chia sẻ (hoặc chia sẻ 0$), phần là do số ít cá nhân đam mê & tâm huyết có đủ thời gian viết lách. Vì vậy, Prime đã theo đuổi đề tài này không ngừng, với sự tích lũy khiêm tốn để có thể đem đến một chuyên mục tổng quan về quá trình rang với đầy đủ độ tin cậy. Mong các bạn thận trọng chia sẻ, với đầy đủ nguồn, để đảm bảo tính nguyên văn và chính thống – Cám ơn các bạn đã dành thời gian.!

Nguồn: primecoffea.com