Ảnh hưởng của độ ẩm đối với quá trình rang cà phê

Các nhà rang xay – gần cuối chuỗi cung ứng, có hai nhiệm vụ khi nói đến việc quản lý độ ẩm. Một mặt, họ phải duy trì các lô hàng mà họ lưu trữ trong phạm vi độ ẩm có thể chấp nhận được đối với các tiêu chuẩn chất lượng. Mặt khác – chỉ trong khoảng thời gian vài phút, máy rang chịu trách nhiệm loại bỏ gần như toàn bộ hơi ẩm ra khỏi hạt thông qua nhiệt độ và áp suất cao. Trong những phút này, cà phê tiếp nhận (một lượng) năng lượng lớn hơn bất kỳ thời điểm nào khác mà nó trải qua trong chuỗi cung ứng; quá trình rang được thiết lập thành công hay thất bại đều phụ thuộc vào cơ chế khử ẩm và hàm lượng ẩm mà mỗi hạt tích trữ.Thật dễ hiểu tại sao các nhà rang xay nên quan tâm đến độ ẩm trong cà phê của họ. Nhưng con số do nhà sản xuất cung cấp hữu ích như thế nào và vai trò của độ ẩm đối với các biến đổi thực sự của cà phê trong quá trình rang vẫn chưa được làm rõ. Bài viết này được thực hiện để cung cấp một cách tiếp cận mới về vai trò và tác động lý – hoá của độ ẩm trong quá trình rang, để đưa ra các dự đoán thiết yếu và có thể được cân nhắc trong quá trình rang cà phê.
Đo độ ẩm
Phương pháp tiêu chuẩn quốc tế để đo độ ẩm của cà phê xanh là sấy khô. Phương pháp này tốn thời gian nhưng nên được sử dụng như một tham chiếu chính xác để hiệu chuẩn các thiết bị đo lường nhanh khác (ISO, 2012). Nguyên tắc rất đơn giản:
Cân một mẫu cà phê nhân, khoảng 10 gram.
Cho vào lò nướng ở 105°C trong 16 giờ.
Cân mẫu lần thứ hai.

 

Phương pháp này giả định rằng sự khác biệt về khối lượng sau khi sấy khô chỉ là do mất nước, mặc dù một số ít khối lượng có thể bị mất đi do các hợp chất khác trong cà phê bị phân hủy.
Tuy nhiên, công cụ phổ biến nhất để ước tính độ ẩm của cà phê nhân trong các xưởng rang là máy đo điện dung – gọi đơn giản là máy đo độ ẩm. Nguyên tắc chung là máy sẽ đo lượng điện tích có thể tích tụ trong một lớp cà phê được giữ giữa hai tấm kim loại. Lượng điện tích mà lớp cà phê có thể giữ phụ thuộc vào cả độ ẩm và khối lượng riêng của cà phê. Vì lý do này, điều rất quan trọng là phải lấp đầy buồng đo để máy đo có thể đọc mật độ chính xác.
Một lưu ý quan trọng khác là bạn phải đảm bảo nhiệt độ máy đo và nhiệt độ cà phê là như nhau – cà phê và cảm biến bên trong máy đo đều cần ở cùng nhiệt độ để bạn có được kết quả chính xác. Vì vậy, lời khuyên hữu ích nhất là để mẫu bên trong máy đo một lúc để nhiệt độ của mẫu và cảm biến cân bằng trước khi bạn thực hiện phép đo.

Mỗi hạt có một độ ẩm khác nhau

Độ ẩm của cà phê giảm trong suốt quá trình rang – nhưng ngay cả khi rang đậm, một lượng độ ẩm nhất định vẫn còn lại trong hạt sau khi rang. Cà phê rang thường có độ ẩm từ 1–3%, tùy thuộc vào giống cà phê và điều kiện rang (Wang và Lim 2015). Trong nhiều tài liệu hướng dẫn rang cà phê, giai đoạn rang đầu tiên, trước khi màu hạt cà phê bắt đầu thay đổi, đôi khi được gọi là “giai đoạn làm khô” (drying phase) – điều này dễ gây nên nhầm tưởng, là cà phê sẽ được “rang đến khô” và bước sang một giai đoạn khác, nhưng trong thực tế, nước sẽ tiếp tục bay hơi trong toàn bộ quá trình rang. Do đó, giai đoạn làm khô thực sự chỉ nên được sử dụng để nhấn mạnh việc độ ẩm bị mất đi nhanh hơn trong giai đoạn đầu của quá trình rang (Eggers và Pietsch 2001), và hơn nữa, giai đoạn này thay đổi tùy theo điều kiện rang.Trong bất kỳ lô cà phê nào, đều có sự khác biệt nhỏ về độ ẩm giữa hạt này với hạt khác – và thậm chí trên cùng một hạt, những khu vực khác nhau lại có độ ẩm khác nhau (Caporaso & cộng sự 2018). Khi đó, mỗi hạt có độ ẩm khác nhau sẽ biến đổi theo những cách khác nhau trong quá trình rang.

Độ ẩm trong một mẫu hạt cà phê bằng máy ảnh siêu quang phổ | Ảnh Caporaso & cộng sự (2018)

(a) hình ảnh của hat cà phê tại một dải quang phổ; (b) hình ảnh được tái tạo biểu thị độ ẩm dự đoán của hạt – ở mặt dẹt; (c) độ ẩm dự đoán thu được ở mặt sau của hat – mặt lồi; (d) mẫu cà phê được chia nhỏ thành một phần được đặt trong điều kiện ẩm (nữa trên) một phần được sấy khô trong tủ sấy (nữa dưới). Các con số biểu thị độ ẩm dự đoán trung bình được biểu thị bằng phần trăm (%).

Độ ẩm trong cà phê thay đổi theo từng loại hạt và thậm chí chỉ trong một hạt cà phê. Nếu hạt cà phê có độ ẩm cao hơn khi bắt đầu rang, chúng có xu hướng mất độ ẩm nhanh hơn vào đầu quá trình rang. Vào cuối quá trình rang, độ ẩm của tất cả chúng sẽ cân bằng với hạt có độ ẩm thấp nhất. Luồng không khí cao hơn trong máy rang cũng làm tăng tỷ lệ mất ẩm từ hạt (Eggers và Pietsch 2001). Tuy nhiên, Theo Scott Rao – tác giả của cuốn sách The Coffee Roaster’s Companion (2014), sự khác biệt này chỉ là đáng kể giữa các loại máy rang khác nhau – ví dụ, máy rang không khí (máy rang tầng sôi) và máy rang trống. Những thay đổi nhỏ trong cài đặt luồng không khí trên máy rang trống có ảnh hưởng không đáng kể đến tốc độ mất ẩm và độ ẩm cuối cùng.

Biểu đồ thể hiện tốc độ rang trong không khí khô so với không khí ẩm. Trong máy rang khí nóng được đặt ở nhiệt độ cố định, cà phê rang nhanh hơn khi không khí rang ẩm hơn. Mức độ rang trong biểu đồ này được thể hiện bằng tổn thất hữu cơ – tức là phần trăm khối lượng hạt bị mất đi, không bao gồm độ ẩm. | Ảnh baristahubstle.