“TẤT TẦN TẬT” VỀ CÀ PHÊ ROBUSTA – MÁY RANG, QUÁ TRÌNH RANG VÀ MỨC ĐỘ RANG CỦA CÀ PHÊ
Trong thế giới cà phê, máy rang không chỉ là một công cụ, mà còn là nghệ sĩ tạo ra hương vị đặc trưng của tách cà phê. Để hiểu được sự xuất hiện của máy rang, các giai đoạn biến đổi của hạt cà phê trong quá trình rang hay có các mức độ rang nào và sự ảnh hưởng của độ rang đến hương vị hạt cà phê như thế nào, …
Hãy đọc ngay bài viết dưới đây để có thể đắm chìm vào thế giới đa dạng của hương vị cà phê và tận hưởng những trải nghiệm trong quá trình rang cà phê nhé!
1. SỰ XUẤT HIỆN CỦA MÁY RANG
Hương vị cà phê ngày nay chúng ta thưởng thức chắc chắn ngon hơn vì phương pháp rang ngày nay đã có nhiều bước tiến vượt trội, vận hành nhiều kỹ thuật rang cà phê để cho ra được hương vị mình mong muốn.
Rang cà phê là hình thức xử lý nhiệt khô để tạo ra hạt cà phê với hương vị mong muốn đồng thời biến đổi sang màu sẫm hơn, kết cấu cũng giòn xốp hơn sẵn sàng cho quá trình xay và chiết xuất.
1.1. Dụng cụ rang cà phê đã xuất hiện như thế nào?
Bằng chứng lâu đời nhất về việc rang cà phê có từ đầu thế kỷ XIII, đến từ một địa điểm khảo cổ ở Julfar - một thành phố thuộc các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất ngày nay. Ở đây người ta tìm thấy những hạt cà phê rang cùng với đồ gốm Yemen, chứng tỏ rằng cà phê đã được lưu thông buôn bán trong thế giới Ả Rập thời đó.
Phương pháp rang cà phê mà ngày nay chúng ta biết đã phát triển ở Thổ Nhĩ Kỳ trong thế kỷ XV và XVI.
Cà phê sẽ được rang trong một chảo cán dài (hoặc đĩa đục lỗ) bằng đất nung hoặc kim loại, trực tiếp trên một lò than với số lượng nhỏ cà phê cho mỗi lần rang.
Những lỗ trên đĩa rang của người xưa cho ta thấy rằng từ thời kỳ này người ta đã sớm nhận ra tầm quan trọng của sự đối lưu luồng không khí trong quá trình rang. Thiết kế phần lõm của chảo rang ban đầu cho phép các hạt cà phê dễ dàng di chuyển và chín đều hơn. Điều này đã dẫn đến những cải tiến khác trong suốt thế kỷ XVI từ Cairo, Ai Cập cho đến Pháp, Ý, Hà Lan, ...
Trong thế kỷ XVI và XVII, người Ả Rập đã rang cà phê bằng những chiếc chảo nông có tay cầm dài và chân trụ để đứng bên bếp lửa. Những dụng cụ rang này có tay cầm dài gần 1 mét, lòng chảo có đường kính khoảng 20cm, đi kèm là những chiếc thìa kim loại dài dùng để cào đảo hạt cà phê.
Vào giữa thế kỷ XVII, tại Thổ Nhĩ Kỳ đã xuất hiện dụng cụ rang cà phê hình trụ, đây được xem là bước đột phá lớn đầu tiên trong lịch sử rang cà phê. Những hộp hình trụ này được chế tạo từ tấm thiếc hoặc đồng, được thiết kế thêm nắp đậy và tay quay dài để giúp cho hạt cà phê di chuyển đều bên trong. Cà phê được rang sẽ không tiếp xúc trực tiếp với lửa họ, tin rằng làm như vậy sẽ giúp cà phê giữ được mùi vị thơm ngon hơn.
Cho đến trước thế kỷ XIX, việc rang cà phê chưa được thương mại hóa, cà phê chỉ thực sự được tiêu thụ ở các quán cà phê hoặc pha chế trong gian bếp Châu Âu - nơi chưa có có ngành công nghiệp dành cho hạt cà phê. Chỉ đến khi Châu Âu sôi nổi cuộc cách mạng công nghiệp thì nhu cầu về cà phê mới thực sự được kích thích tăng lên vượt bậc, khi đó người ta cũng đòi hỏi cao hơn về cà phê rang sẵn rằng chất lượng phải tốt hơn với tự rang tại nhà. Đến lúc này, các thiết bị rang cà phê mới thực sự ra đời và từ bỏ nguồn gốc “dụng cụ rang nhà bếp”.
1.2. Máy rang thương mại hiện đại
Vào năm 1864, máy rang cà phê thương mại ra đời tại London và ông Jabez Burns chính là cha đẻ cho thiết bị mang tính lịch sử này, tên của ông cũng được sử dụng để đặt cho công ty. Sau đó Jabez Burns đã được chuyển đến New York, phát minh công nghiệp này đã làm thay đổi ngành công nghiệp cà phê. Máy rang cà phê thương mại hiện đại này được gọi là máy rang cà phê Burns.
1.2.1. Máy rang truyền nhiệt trực tiếp
Trước tiên, chúng ta cần hiểu rõ về truyền nhiệt, truyền nhiệt thường được chia thành 3 loại:
- Dẫn nhiệt là quá trình truyền năng lượng nhiệt từ vật liệu có nhiệt độ cao hơn sang vật liệu có nhiệt độ thấp hơn. Trong máy rang cà phê, nhiệt truyền đến hạt cà phê khi các hạt tiếp xúc với bề mặt bên trong thành trống, cánh khuấy và giữa các hạt cà phê với nhau.
- Đối lưu là quá trình truyền nhiệt thông qua chuyển động của chất lỏng. Trong trường hợp rang cà phê, không khí được xem là “chất lỏng” và dẫn nhiệt từ không khí sang các hạt cà phê.
- Bức xạ là sự truyền nhiệt thông qua bức xạ điện từ. Bức xạ điện từ có thể đi qua một số vật liệu, nhưng nó có thể bị phản xạ hoặc hấp thụ bởi vật liệu khác. Tính chất phức tạp này khiến bức xạ không trở thành một yếu tố truyền nhiệt hữu ích trong rang cà phê.
Những chiếc máy rang trống đầu tiên dựa vào sự dẫn nhiệt để truyền nhiệt cho hạt cà phê, điều này làm cho quá trình rang cà phê diễn ra có phần chậm. Những máy rang trống hiện đại phần lớn sử dụng truyền nhiệt thông qua đối lưu để làm giảm đáng kể thời gian rang và thay đổi chất lượng cà phê.
Mặc dù có nhiều máy rang mới và hiệu quả hơn ra đời, nhưng trống rang làm nóng trực tiếp vẫn là loại máy rang được sử dụng phổ biến nhất. Thiết kế chắc chắn và sự đơn giản của thiết bị này khiến chúng trở nên đáng tin và có tuổi thọ cao, nhiều chiếc máy được chế tạo vào đầu thế kỉ XX vẫn đang hoạt động cho đến ngày nay.
Trong máy rang trống được làm nóng trực tiếp, nguồn nhiệt được đặt bên dưới trống. Để kiểm soát nhiệt độ đến trống trong quá trình rang thì người vận hành phải có khả năng kiểm soát nhanh chóng và chính xác nhiệt lượng được cung cấp. Đây là lý do các máy rang trống được làm nóng trực tiếp luôn sử dụng khí ga làm nguồn nhiệt, tiện cho việc kiểm soát được nhiệt độ.
Máy rang cà phê
Thông thường, một đầu đốt khí hoặc nguồn nhiệt khác ở bên dưới sẽ làm nóng trực tiếp vào thành trống. Đồng thời, một quạt ở ống xả sẽ hút không khí vào máy rang, các đầu đốt làm nóng không khí đi vào máy, không khí nóng sau đó đi qua trống và đến ống xả. Cà phê sẽ đi vào ống thông qua một cái phễu đặt trên đầu máy rang. Các cánh khuấy bên trong sẽ đảo đều hạt cà phê khi nó quay, để đảm bảo gia nhiệt đều cho toàn bộ hạt. Hạt cà phê được làm nóng chủ yếu bằng cách dẫn truyền nhiệt từ thành trống và đối lưu không khí nóng đi qua trống. Cuối quá trình rang, cà phê sẽ đi qua một cửa ở phía trước trống và rơi vào khay làm mát. Quạt công suất lớn hút không khí lạnh đi qua cà phê đảm bảo làm mát nhanh và đồng đều.
1.2.2. Máy rang truyền nhiệt gián tiếp
Những thập niên đầu của thế kỷ XX, có rất nhiều ghi nhận về việc sử dụng truyền nhiệt gián tiếp cho hạt cà phê, chủ yếu bằng cách đối lưu - không khí nóng đi từ nguồn nhiệt vào trống và làm nóng cà phê. Do không tiếp xúc trực tiếp với lửa nên các máy rang trống truyền nhiệt gián tiếp (thời đầu) thường sử dụng trống đục lỗ, các lỗ này cho phép không khí nóng đi qua trống để truyền nhiệt vào cà phê.
Trong máy rang nhiệt gián tiếp, bề mặt trống sẽ mát hơn so với máy rang trống nhiệt trực tiếp, do đó giảm nguy cơ cháy bề mặt hạt cà phê. Điều này cho phép nhiệt độ sử dụng nhiệt độ nóng hơn trong quá trình rang, lên đến 500 độ C.Nhiệt độ nóng hơn cho phép rang nhanh hơn và có lợi cho các mẻ rang lớn quy mô công nghiệp.
Nhược điểm lớn nhất của máy rang truyền nhiệt gián tiếp hay bất kì loại máy nào sử dụng không khí nóng để truyền nhiệt là luồng không khí phải cân bằng.
Nhận thức về tầm quan trọng của đối lưu không khí được sử dụng như một phương pháp truyền nhiệt mở đường cho các loại máy rang mới sao này. Từ giai đoạn này, hầu như các loại máy rang đều sử dụng không khí nóng để làm nóng hạt cà phê thay vì làm nóng trực tiếp trống. Trong máy rang gián tiếp thì trống quay sẽ không còn thực sự cần thiết, vì trong máy rang gián tiếp buồng rang có thể đứng yên, cà phê sẽ được trộn bằng luồng không khí nóng đi qua máy.
Khi tầm quan trọng của không khí nóng trong máy rang cà phê được nâng lên thì bước đi không tránh khỏi là loại bỏ hoàn toàn truyền nhiệt trực tiếp lên trống và chỉ làm nóng máy rang bằng không khí nóng. Máy rang trống gia nhiệt gián tiếp theo nguyên tắc này xuất hiện vào đầu thế kỷ XX với tên gọi là máy rang tầng sôi.
Máy rang tầng sôi sử dụng luồng không khí nóng với nhiệt độ cao thổi liên tục vào buồng rang để gia nhiệt, các hạt cà phê sẽ lơ lửng trong dòng khí hướng lên, đảo trộn chúng thay cho trống xoay.
Một trong những ưu điểm nổi bật khi đề cập đến máy rang tầng sôi là khối không khí nóng giúp nâng và trộn hạt, truyền nhiệt nhanh chóng đến hạt cà phê cho phép rang nhanh hơn. Bởi vì hạt cà phê không chạm vào bề mặt bên trong trống nên sẽ hạn chế được nguy cơ cháy bề mặt, sử dụng nhiệt độ cao là an toàn. Máy tầng sôi không có thùng hoặc cánh trộn nên sẽ ít bộ phận hơn và ít cần bảo trì hơn. Đồng thời, dễ dàng vệ sinh hơn vì hạn chế được sự tiếp xúc bên trong máy rang, vụn hữu cơ và khói được thổi ra khỏi buồng một cách hiệu quả hơn.
Nhược điểm cho máy rang tầng sôi là luồng không khí quá nhiều có thể ảnh hưởng đến mùi thơm và làm khô hạt cà phê quá nhanh, khiến cho hạt cà phê bị xẹp hoặc xỉn màu. Với thiết kế tầng sôi, luồng không khí phải đảm bảo tốc độ thích hợp để cà phê được đảo trộn vì vậy máy rang không thể giảm luồng khí để thay đổi cấu hình rang.
2. QUÁ TRÌNH RANG CÀ PHÊ ROBUSTA
Trước khi rang, hạt cà phê nhân sẽ có màu xanh lá cây, ở giai đoạn này hạt cà phê được gọi là cà phê nhân xanh. Cho đến khi quá trình rang diễn ra thì màu sắc và mùi hương của hạt cà phê mới thực sự gia tăng.
Hương vị cà phê mà chúng ta cảm nhận không hoàn toàn đến từ nông trại hay trạm chế mà đến từ hành trình ngắn mấy mươi phút với vô số biến đổi thú vị:
- Biến đổi màu sắc từ xanh đến vàng, sau đó là nâu và cuối cùng là đen sẫm (màu sắc hạt cà phê phụ thuộc vào mức độ rang mà bạn mong muốn).
- Tăng gấp đôi kích thước và trọng lượng nhẹ hơn, kết cấu hạt cũng trở nên giòn xốp hơn.
- Hình thành từ 800 đến 1000 hợp chất hương vị, sau đó giảm đi nếu quá trình rang diễn ra quá lâu.
- Xuất hiện vết nứt (crack) khi hạt cà phê giải phóng khí và nước.
Những sự biến đổi này sẽ xuất hiện trong từng tiến trình rang mà chúng ta sẽ tìm hiểu trong phần tiếp theo
2.1. Giai đoạn sấy - làm khô
Sấy khô hay còn được gọi là làm khô là quá trình làm bay hơi nước có trong hạt cà phê nhân xanh, hạt cà phê cần được làm khô trước khi bắt đầu rang. Giai đoạn sấy thường kéo dài trong 4 - 8 phút với máy rang truyền thống, nhiệt độ cuối giai đoạn sấy thường là 140-160 độ C. Sau khi làm khô nước, hạt cà phê mất từ 8 - 10% so với trọng lượng ban đầu, tùy thuộc vào độ ẩm ban đầu của hạt cà phê nhân xanh. Đây là thời điểm quan trọng để hạt cà phê tiếp nhận lượng nhiệt đầu vào cho giai đoạn rang tiếp theo
Trong tiến trình rang, nhiệt độ đầu vào là thuật ngữ để nói đến việc chỉ cho cà phê vào máy rang khi đã đạt nhiệt độ cần thiết. Vì nhiệt độ máy rang quá cao sẽ làm hạt cà phê dễ bị cháy ngược lại nhiệt độ quá thấp sẽ khiến cà phê không đủ lượng nhiệt cho quá trình phát triển hương vị sau đó.
2.2. Giai đoạn giữa - Hóa nâu
Trong giai đoạn này quá trình sấy khô vẫn tiếp diễn, cà phê sẽ bắt đầu chuyển sang màu vàng hoặc nâu nên thường gọi đây là giai đoạn hóa nâu.
Từ giai đoạn này, các loại đường có trong hạt sẽ bắt đầu tham gia phản ứng hóa học cùng sự giải phóng hơi nước làm cho hạt bắt đầu giãn nở và từ khoảng 150 độ C, cà phê sẽ có mùi như bánh mì nướng. Những thay đổi về màu sắc và mùi hương chủ yếu là sản phẩm của phản ứng Maillard - chúng tăng tốc khi nhiệt độ ở khoảng 121 - 149 độ C. Đến khoảng 171 độ C thì phản ứng Caramen hóa bắt đầu, làm suy giảm lượng đường tự nhiên khiến cho các phản ứng Maillard chậm lại. Tiến trình Caramen hóa sẽ làm thay đổi sâu màu sắc và hương vị như bánh mì nướng, hạt dẻ.
Phản ứng Maillard không chỉ là một mà là hàng loạt nhóm phản ứng hóa học quan trọng để tạo ra hương vị và màu sắc đặc trưng của cà phê (và các loại thực phẩm khác như socola, bánh mì,...). Các phản ứng này được đặt theo tên của nhà khoa học người Pháp Louis Camille Maillard, ông đã mô tả chúng đầu tiên vào năm 1910.
Phản ứng Caramen hóa là một phản ứng phân nhiệt xảy ra ở khoảng 120-180 độ C, nhiệt độ cao sẽ làm vỡ các mạch Carbohydrate (thành phần quan trọng có trong cà phê) dài và phức tạp thành hàng trăm hợp chất nhỏ mới tạo nên hương vị chua, đắng, mùi hương,... Phản ứng này diễn ra liên tục cho đến khi kết thúc quá trình rang, phản ứng Caramen hóa và phản ứng Maillard đều góp phần tạo nên mùi hương cà phê, các loại thức ăn khác (bánh mì, hạnh nhân,..).
Cả hai phản ứng Maillard và Caramen hóa đều góp phần giảm lượng đường ít ỏi trong cà phê để gia tăng vị đắng. Đồng thời trong giai đoạn này cũng sẽ giải phóng một lượng khói lớn, người vận hành máy rang phải đảm bảo luồng khí cao để hút hết bụi và khói ra ngoài.
2.3. Giai đoạn phát triển
Theo nhiều nhà rang thì thời gian từ tiếng nứt đầu tiên (crack) cho đến khi cà phê được ra khỏi máy được xem là giai đoạn phát triển hương vị. Trong giai đoạn này ngoài sự giảm trọng lượng do bay hơi ẩm còn có sự giảm trọng lượng khô (từ 4% đến 6% tùy thuộc vào mức độ rang cuối cùng), nguyên nhân là do loại bỏ carbon dioxide, hơi nước cùng với giải phóng các chất hữu cơ dễ bay hơi khác.
Tại thời điểm này, hạt đã hao hụt khoảng 16% tổng khối lượng, tất cả khí bị đẩy ra ngoài làm cho thể tích hạt tăng lên, do đó hạt trương phồng nở ra, kích thước cũng tăng từ 40% - 60%.
Từ giai đoạn hóa nâu đến giai đoạn phát triển, phản ứng Caramen hóa vẫn đang diễn ra, khi quá trình này kéo dài quá lâu sẽ tạo ra vị đắng cho cà phê, độ rang càng đậm tức thời gian càng lâu thì độ đắng càn cao. Trong giai đoạn đầu, axit tăng lên thì giai đoạn này axit bắt đầu giảm dần.
3. CÁC MỨC ĐỘ TRONG RANG CÀ PHÊ
Mức độ rang chỉ là một khái niệm nhưng đây được xem là mấu chốt quan trọng để quyết định hương vị của cà phê. Màu sắc cũng là một yếu tố trong mức độ rang, đây là đặc điểm thay đổi rõ rệt nhất trong quá trình rang.
Khi nói đến màu rang thì phương pháp 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 cà phê nguyên hạt sau đó cảm biến sẽ đo và phân tích màu, từ đó đưa ra con số nằm trong từng mức độ rang. Tuy nhiên, mọi người sẽ không dùng các mức độ của thang đo Agtron để lựa chọn loại cà phê phù hợp mà dùng các tên gọi như rang nhạt, rang vừa, rang đậm để xác định. Vậy sự khác biệt giữa các mức độ rang này là gi?
3.1. Rang nhạt
Các nhà rang còn gọi đây là Light Roast, ở giai đoạn này cà phê được lấy ra khi nghe tiếng nổ đầu tiên (crack) từ 195 - 205 độ C. Đây là cách rang rất nhạt, cà phê vẫn giữ được bản chất vốn có và chưa bị quá trình rang can thiệp vào. Khi thử hạt cà phê của rang nhạt ta sẽ cảm nhận được vị của hoa quả, chua nhiều, hậu ngọt và đắng nhẹ.
3.2. Rang vừa
Rang vừa hay còn được các nhà rang gọi là Medium Roast là giai sau tiếng nổ thứ nhất. Lúc này trên bề mặt cà phê sẽ có bóng dầu, tính axit bắt đầu giảm dần và phản ứng Caramen hóa bắt đầu làm giảm lượng đường có trong cà phê, nhưng những đặc tính nguyên thủy vẫn được giữ nguyên.
Cà phê rang vừa sẽ thích hợp cho phương pháp pha Espresso vì thể hiện sự cân bằng vừa phải giữa các đặc tính axit, vị caramen êm dịu cùng sự đậm đà ở mức trung bình.
3.3. Rang đậm
Rang đậm còn được gọi là Dark Roast chỉ loại cà phê có màu nâu sẫm và bề mặt thường có dầu. Ở mức độ rang này, cà phê sẽ được lấy ra sau khi nghe tiếng nổ thứ hai, ở mức nhiệt độ khoảng 205 - 225 độ C. Cà phê sẽ có độ axit thấp, có hương đậm và đắng hơn.
Cà phê khi rang đậm sẽ có những thay đổi cấu trúc mô hạt, làm cho lượng dầu được giải phóng ra nhiều hơn, bao phủ hạt bằng một lớp màng sáng bóng. Điều này khiến cho cà phê rang đậm thường có thời gian sử dụng rất ngắn vì chất dầu rất dễ bị oxy hóa.
Sau quá trình rang phức tạp, để pha được một ly cà phê đầy đủ hương vị và đúng gu. Bạn hãy đọc bài biết “TẤT TẦN TẬT” VỀ CÀ PHÊ ROBUSTA - CHIẾT XUẤT VÀ THƯỞNG THỨC HƯƠNG VỊ CÀ PHÊ ROBUSTA để hiểu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất và các thưởng thức tách cà phê.
