Trong lĩnh vực cà phê, máy rang không chỉ là công cụ đơn thuần, mà còn là nhân tố nghệ thuật tạo ra những hương vị đặc biệt cho mỗi tách cà phê. Để hiểu về nguồn gốc máy rang, quy trình hạt cà phê chuyển hóa dưới nhiệt độ, các mức độ rang khác nhau và tác động của chúng đến hương vị cà phê, v.v…
Hãy khám phá bài viết dưới đây của blog Chuyên cà phê để đắm mình vào vũ trụ phong phú của hương vị cà phê và trải nghiệm toàn vẹn sự thích thú từ quá trình rang!
NGUỒN GỐC CỦA MÁY RANG
Hương vị cà phê thơm ngon mà chúng ta thường thưởng thức ngày nay là kết quả của những kỹ thuật rang được cải tiến vượt bậc, cho phép tạo ra những hương vị say mê lòng người.
Quá trình rang cà phê là một giai đoạn xử lý nhiệt khô, giúp hạt cà phê đạt được hương vị mong muốn, đồng thời thay đổi màu sắc đậm hơn và tạo thành trạng thái giòn xốp, sẵn sàng cho giai đoạn xay và pha chế tiếp theo.
Lịch sử ra đời của dụng cụ rang cà phê
Những dấu vết sớm nhất về việc rang cà phê có từ thế kỷ XIII tại một địa điểm khảo cổ ở Julfar, hiện nay là một phần của Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất. Tại đây, người ta tìm thấy hạt cà phê rang cùng đồ gốm Yemen, minh chứng cho việc cà phê từng lưu hành trong nền văn hóa Ả Rập cổ.
Phương pháp rang mà chúng ta biết ngày nay bắt đầu hình thành và phát triển ở Thổ Nhĩ Kỳ từ thế kỷ XV và XVI.
Người xưa sử dụng chảo cán dài hoặc đĩa đục lỗ từ đất nung hoặc kim loại để rang cà phê, đặt trực tiếp lên lò than, rang từng mẻ nhỏ.
Những lỗ trên đĩa rang chứng tỏ từ sớm người xưa đã nhận thức được tầm quan trọng của luồng không khí đối lưu trong quá trình rang. Thiết kế lõm của chảo rang nâng cao hiệu quả di chuyển và nhiệt đồng đều của hạt cà phê. Các tiến bộ từ thế kỷ XVI đã ảnh hưởng từ Cairo, Ai Cập đến Pháp, Ý, Hà Lan, và nhiều nơi khác.
Trong hai thế kỷ XVI và XVII, người Ả Rập sử dụng chảo nông có tay cầm dài với chân trụ để đứng bên lửa. Những dụng cụ này có cán dài gần 1 mét, đường kính chảo khoảng 20 cm, kèm theo thìa kim loại dài dùng để đảo cà phê.
Tới giữa thế kỷ XVII, tại Thổ Nhĩ Kỳ, người ta phát minh ra dụng cụ rang cà phê hình trụ, được coi là bước đột phá trong công nghệ rang cà phê. Những hộp hình trụ này làm từ thiếc hoặc đồng, có nắp đậy và tay quay dài để đảm bảo hạt cà phê bên trong di chuyển đồng đều mà không tiếp xúc trực tiếp với lửa, giữ nguyên hương vị thơm ngon hơn.
Trước thế kỷ XIX, cà phê chưa được rang thương mại, chủ yếu tiêu thụ tại các quán cà phê hoặc pha chế tại gia đình ở Châu Âu, và ngành công nghiệp cà phê chưa phát triển. Chỉ khi châu Âu bước vào cuộc cách mạng công nghiệp, nhu cầu sử dụng cà phê mới bùng nổ. Chất lượng cà phê được rang sẵn vượt trội hơn việc rang tại nhà, dẫn đến nhu cầu các thiết bị rang cà phê chuyên dụng thay thế các dụng cụ nhà bếp truyền thống.
Sự phát triển của máy rang thương mại hiện đại
Năm 1864, máy rang cà phê thương mại lần đầu tiên được giới thiệu tại London bởi ông Jabez Burns, đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới trong ngành công nghiệp cà phê.
Khi thông qua bề mặt trống để rang hạt cà phê gián tiếp, hệ thống cho phép dễ dàng kiểm soát nhiệt độ và giảm thiểu nguy cơ quá nhiệt trên bề mặt hạt. Ngoài ra, việc điều chỉnh luồng không khí tốt hơn cũng cải thiện hiệu suất rang, đảm bảo hạt cà phê đạt độ chín đều và đạt yêu cầu.
Trái ngược với máy rang trống sử dụng phương pháp truyền nhiệt trực tiếp, máy rang gián tiếp thường đặt nguồn nhiệt xa trống, không có đầu đốt ngay phía dưới. Nguồn nhiệt này sẽ truyền khí nóng xung quanh hoặc qua các ống dẫn bao quanh trống, mang lại cho người vận hành sự linh hoạt trong việc điều chỉnh không chỉ nhiệt độ mà còn cả hướng đi và tốc độ của dòng khí.
Máy rang gián tiếp trở nên phổ biến hơn vì sự ổn định trong quá trình rang và ít nguy cơ gặp sự cố cháy khét, khiến cà phê thơm ngon và tinh tế hơn. Đây là lý do mà nhiều thương hiệu cà phê cao cấp lựa chọn dòng máy này để sản xuất ra những mẻ cà phê chất lượng cao với sự đồng nhất và chính xác.
Hiện nay, cả máy rang gián tiếp và trực tiếp đều có vai trò không thể thay thế trong ngành sản xuất cà phê. Sự lựa chọn giữa hai loại máy này phụ thuộc vào các yêu cầu của người tiêu dùng, tầm cỡ ngân sách và chất lượng cà phê mà họ mong muốn. Dù áp dụng phương pháp nào, mục tiêu cuối cùng vẫn là tạo ra cà phê đậm đà và thơm ngon khó cưỡng.
Việc giảm nguy cơ cháy bề mặt hạt cà phê cho phép áp dụng nhiệt độ lên tới 500 độ C trong quá trình rang. Điều này không chỉ rút ngắn thời gian mà còn thuận lợi trong sản xuất với số lượng lớn.
Một hạn chế lớn của máy rang gián tiếp, cũng như bất kỳ loại máy nào sử dụng cơ chế truyền nhiệt bằng không khí nóng, đó là cần phải đảm bảo sự cân bằng tuyệt đối trong luồng khí lưu thông.
Sự nhận thức về vai trò của đối lưu không khí trong hệ thống truyền nhiệt đã mở ra cơ hội phát triển cho máy rang hiện đại. Hầu hết các máy rang hiện đại sử dụng không khí nóng để rang hạt cà phê, thay thế việc làm nóng trực tiếp. Với loại máy gián tiếp này, trống quay không còn cần thiết nữa, vì không khí nóng thổi làm đảo trộn cà phê hiệu quả.
Khi tầm quan trọng của không khí nóng đã được nhận thức trong máy rang, việc hạn chế truyền nhiệt trực tiếp chỉ tập trung vào áp dụng không khí nóng. Phương pháp này đã dẫn đến sự phát triển của máy rang tầng sôi vào đầu thế kỷ XX.
Máy rang tầng sôi tạo điều kiện lưu thông dòng khí nóng có nhiệt độ cao, làm cho hạt cà phê lơ lửng và tự đảo đều mà không cần trống quay.
Máy rang tầng sôi nổi bật với khả năng truyền nhiệt nhanh chóng nhờ dòng khí nóng không ngừng di chuyển, giúp quá trình rang diễn ra nhanh hơn. Do không có tiếp xúc trực tiếp giữa hạt cà phê với bề mặt máy, nguy cơ cháy khét được giảm, cho phép dùng nhiệt độ cao an toàn. Cấu trúc của máy tầng sôi rất đơn giản bởi không cần thùng hoặc cánh trộn, giảm thiểu nhu cầu bảo trì và vệ sinh, đồng thời hiệu quả trong việc đẩy hơi vụn hữu cơ và khói ra ngoài.
Hạn chế của máy rang tầng sôi nằm ở khả năng kiểm soát hương thơm và độ ẩm của hạt, vì lượng khí lớn có thể làm chúng mất mùi hoặc bị xỉn màu. Do đó, hệ thống tầng sôi đòi hỏi luồng không khí phải đủ mạnh để đảo trộn hạt, điều này khiến máy không thể giảm lượng khí để thay đổi cấu hình rang cụ thể.
QUY TRÌNH RANG CÀ PHÊ ROBUSTA
Trước khi quá trình rang bắt đầu, hạt cà phê có màu xanh lá cây và được gọi là cà phê nhân xanh. Trong suốt quá trình rang, màu sắc và cả mùi hương của hạt cà phê sẽ thay đổi một cách đáng kể.
Hương vị của cà phê mà chúng ta thường thức không chỉ dựa vào xuất xứ mà còn phụ thuộc nhiều vào quá trình rang, kéo dài chỉ một vài chục phút với những biến đổi kỳ diệu và thú vị như sau:
- Hạt cà phê chuyển dần từ màu xanh, vàng, nâu đến đen, tùy thuộc vào độ rang mong muốn.
- Kích thước hạt tăng gần gấp đôi, khối lượng giảm, và kết cấu trở nên giòn và xốp hơn.
- Quá trình này tạo ra khoảng 800 đến 1000 hợp chất hương vị, nhưng sẽ giảm đi nếu rang quá lâu.
- Khi khí và nước được giải phóng, trên hạt sẽ xuất hiện những vết nứt đặc trưng.
Những sự biến đổi này xảy ra qua từng giai đoạn rang, và chúng ta sẽ được khám phá chi tiết trong phần tiếp theo.
Giai đoạn làm khô
Giai đoạn bay hơi, còn gọi là quá trình làm khô, là lúc nước trong hạt cà phê nhân xanh bốc hơi, chuẩn bị cho sự chuyển hóa tiếp theo của hạt.
Để bắt đầu quá trình rang cà phê, đầu tiên cần tiến hành làm khô hạt. Quá trình này thường kéo dài khoảng 4 đến 8 phút khi sử dụng máy rang truyền thống, với nhiệt độ cuối cùng dao động từ 140 đến 160 độ C. Sau khi nước bốc hơi hoàn toàn, khối lượng hạt có thể giảm từ 8% đến 10% so với trạng thái ban đầu, điều này phụ thuộc vào độ ẩm của hạt cà phê xanh trước điều chỉnh. Đây là thời điểm quan trọng để hạt hấp thụ lượng nhiệt đầu tiên chuẩn bị cho giai đoạn rang kế tiếp.
Khi bước vào quá trình rang, nhiệt độ đầu vào là yếu tố quan trọng khi hạt cà phê được đưa vào máy rang đã đạt nhiệt độ lý tưởng. Nếu nhiệt độ quá cao, hạt có thể bị cháy, ngược lại nếu quá thấp sẽ không đủ nhiệt năng để phát triển hương vị sau này.
Giai đoạn hóa nâu
Trong giai đoạn này, quá trình sấy khô tiếp tục và hạt cà phê bắt đầu chuyển sang màu vàng hoặc nâu, vì thế giai đoạn này được gọi là giai đoạn hóa nâu.
Tại điểm này, hạt cà phê bắt đầu trải qua những biến đổi hóa học giữa các loại đường và hơi nước, dẫn đến sự giãn nở của hạt. Khi nhiệt độ đạt khoảng 150 độ C, mùi hương của cà phê trở nên giống như bánh mì nướng. Những biến đổi về màu sắc và hương thơm là kết quả của phản ứng Maillard, quá trình này diễn ra nhanh hơn khi nhiệt độ đạt từ 121 đến 149 độ C. Khi nhiệt độ lên tới 171 độ C, quá trình Caramel hóa bắt đầu, giảm lượng đường tự nhiên trong hạt và làm chậm lại phản ứng Maillard, tạo ra những hương vị và màu sắc riêng biệt như bánh mì nướng, hạt dẻ.
Phản ứng Maillard không chỉ đơn lẻ, mà là tập hợp của nhiều phản ứng hóa học khác nhau xác định hương vị và màu sắc đặc trưng của cà phê và những thực phẩm khác như sôcôla, bánh mì,… Phản ứng này được đặt theo tên nhà khoa học người Pháp Louis Camille Maillard, người đã nghiên cứu chúng từ năm 1910.
Phản ứng Caramel hóa là một phản ứng tỏa nhiệt diễn ra từ 120 đến 180 độ C, trong đó nhiệt độ cao phá vỡ cấu trúc phức tạp của carbohydrate trong cà phê thành các hợp chất nhỏ, mang lại mùi vị đa dạng như chua, đắng,… Quá trình Caramel hóa không ngừng tiếp diễn cho đến khi hoàn thành quá trình rang, tạo ra sự phức tạp phong phú trong hương vị cho cả cà phê và các thực phẩm khác như bánh mì, hạnh nhân,…
Cả hai phản ứng Maillard và Caramel hóa cùng góp phần làm giảm lượng đường
Trong quá trình rang cà phê, việc tạo ra vị đắng là một phần không thể thiếu. Khi quá trình diễn ra, khối lượng khói phát sinh khá lớn, đòi hỏi người vận hành thiết bị phải đảm bảo hệ thống thông gió hoạt động hiệu quả để xử lý bụi và khói nhanh chóng.
Giai đoạn phát triển
Nhiều thợ rang cà phê cho rằng khoảng thời gian từ lúc nghe thấy tiếng nổ đầu tiên (crack) cho tới khi cà phê được lấy ra khỏi máy là giai đoạn phát huy hương vị. Trong thời kỳ này, hạt cà phê không chỉ mất đi lượng nước đáng kể mà còn giảm khối lượng khô từ 4% đến 6%, phụ thuộc vào mức độ rang, do sự thoát ra của carbon dioxide, hơi nước và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác.
Bây giờ, hạt cà phê đã mất khoảng 16% trọng lượng ban đầu, trong khi sự thoát khí làm tăng thể tích của hạt lên khoảng từ 40% đến 60%.
Phản ứng caramel hóa tiếp tục từ giai đoạn hóa nâu đến hiện tại, và nếu diễn ra quá lâu, nó sẽ khiến cà phê trở nên đắng hơn; mức độ rang càng mạnh, thời gian kéo dài càng nhiều thì cà phê càng đắng. Sau giai đoạn đầu tăng axit, hàm lượng axit bắt đầu giảm dần trong giai đoạn này.
CÁC MỨC ĐỘ TRONG RANG CÀ PHÊ
Mức độ rang không chỉ là một thuật ngữ mà còn là yếu tố quyết định đến hương vị của cà phê. Màu sắc là một chỉ số quan trọng để phân biệt mức độ rang và là yếu tố dễ nhìn thấy trong quy trình rang cà phê.
Xét về màu sắc, cách chính xác để đo lường mức độ rang là sử dụng thang đo màu Agtron. Dựa trên nguyên lý hoạt động, thiết bị Agtron sử dụng ánh sáng cực tím chiếu vào hạt cà phê xay hoặc nguyên hạt, và cảm biến sẽ phân tích để đưa ra chỉ số màu sắc phù hợp cho từng mức độ rang. Mặc dù vậy, người tiêu dùng thường không sử dụng chỉ số Agtron mà chọn các thuật ngữ như rang nhạt, rang vừa và rang đậm. Vậy điểm khác nhau giữa các mức độ này là gì?
Rang nhạt
Rang nhạt, hay còn gọi là Light Roast, là mức rang khi hạt cà phê lần đầu nổ từ nhiệt độ 195 – 205 độ C. Với phương pháp này, hạt cà phê giữ lại đặc điểm tự nhiên và ít chịu tác động từ quá trình rang. Hương vị hoa quả, độ chua rõ nét, hương hậu ngọt và chút đắng nhẹ là những gì mà bạn cảm nhận được ở loại cà phê này.
Rang vừa
Medium Roast, hay rang vừa, diễn ra sau tiếng nổ thứ nhất. Lúc này, bề mặt hạt cà phê trở nên dầu, độ axit giảm dần và quá trình caramel hóa bắt đầu tiêu hao đường trong cà phê, nhưng vẫn gìn giữ được sự đặc trưng vốn có.
Loại rang này rất thích hợp cho cà phê Espresso bởi sự cân bằng giữa các yếu tố, từ độ axit, vị caramel dịu đến sự đậm đà vừa đủ.
Rang đậm
Rang đậm, hay Dark Roast, là kiểu rang tạo nên màu nâu sẫm với bề mặt hạt thường có dầu. Ở giai đoạn này, hạt được lấy ra sau tiếng nổ thứ hai, nhiệt độ đạt từ 205 đến 225 độ C. Cà phê khi này có hương vị đậm đà và ít axit hơn.
Với sản phẩm rang đậm, cấu trúc hạt thay đổi rõ rệt, khiến dầu tự nhiên trong hạt toả ra bao phủ bề mặt tạo lớp dầu bóng. Điều này làm cho cà phê rang đậm có thời gian bảo quản ngắn do dầu dễ bị oxy hóa.
Hãy duyệt thêm các bài viết trong chuyên mục để đón nhận những mẹo hữu ích và ý tưởng sáng tạo, ghé thăm Kinh nghiệm hay để khám phá ngay!
