Rang cà phê được xem là công đoạn khó và vô cùng quan trọng. Trước khi trở thành một hạt cà phê khiến các cà mê “ngây ngất” với những nốt hương quyến rũ và vị bùng nổ, hạt cà phê nhân xanh phải trải qua hàng trăm phản ứng khoa học phức tạp.
Đáng kể nhất là những đổi về mặt vật lý và hóa học để sản sinh các hợp chất mới. Cùng Barista School tìm hiểu cụ thể các giai đoạn chuyển mình của hạt cà phê trong suốt quá trình rang qua bài viết sau đây.
1. Những biến đổi vật lý trong quá trình rang cà phê
1.1 Màu sắc
Sự thay đổi màu sắc là điều dễ dàng nhận thấy trong quá trình rang cà phê. Trước khi rang, hạt cà phê có màu xanh ngọc, nhiệt độ tăng dần đã làm biến đổi chất diệp lục bên trong khiến hạt chuyển sang màu vàng. Sau đó chuyển sang màu nâu do sự hình thành melanoidins – đây là những polyme được tạo ra khi đường và axit amin kết hợp với nhau dưới tác động của nhiệt độ.
1.2 Độ ẩm và khối lượng
Sau khi trải qua giai đoạn chế biến và sấy khô, cà phê nhân xanh chứa khoảng 10-12% nước (độ ẩm), quá trình rang khiến nước bốc hơi chỉ còn 2,5%.
Tỉ lệ thuận với sự thay đổi độ ẩm, khối lượng trung bình của hạt rang giảm 10-20% so với trọng lượng ban đầu. Đây cũng là lý do các nhà rang thường xuyên theo dõi để đánh giá chất lượng của hạt xanh.
1.3 Thể tích và độ xốp
Sự biến đổi của nhiệt độ và độ ẩm tạo ra áp suất cao khiến hạt cà phê trương nở to hơn, hình thành nhiều khoang rỗng tích tụ vô số hợp chất sinh ra từ các phản ứng hóa học. Một khi cà phê hấp thu đủ nhiệt lượng, kích thước hạt sẽ tăng gần gấp đôi và giảm gần một nửa về khối lượng, hạt trở nên xốp và giòn hơn. Giai đoạn nhiệt độ 140 – 160C là thời điểm hấp thu nhiệt lượng quan trọng nhất cho giai đoạn phát triển hương vị tinh tế của hạt cà phê.
1.4 Tiếng nổ
Crack 1 và crack 2 – hai âm thanh biểu trưng cho hai ngưỡng nhiệt độ quan trọng trong quá trình rang. Tiếng nổ thứ nhất hình thành vết nứt đầu tiên (first crack) đánh dấu hạt rang bước vào giai đoạn Light roast – giai đoạn phát triển hương vị, mùi hương tỏa ra ngào ngạt từ máy rang.
Nếu như tiếng nổ đầu tiên phát ra do sự bung vỡ về ngoại hình của hạt cà phê, thì tiếng nổ thứ hai là âm thanh thể hiện các cấu trúc bên trong hạt đã bị bẻ gãy.
Ở giai đoạn này, hầu như hạt cà phê đã “chuyển mình” trọn vẹn, phát triển đầy đủ những hương vị đặc sắc và cũng là lúc người làm rang cần chọn một điểm dừng phù hợp để kết thúc quá trình rang.
1.5 Chất béo và dầu
Quá trình rang không chỉ làm bốc hơi lượng nước, dưới áp suất cao các hợp chất chất béo (chủ yếu là triglycerides) sẽ di chuyển từ bên trong ra bề mặt hạt. Nhờ vào lớp dầu mỏng bao phủ mà các hợp chất dễ bay hơi được giữ lại bên trong hạt, mà những hợp chất này tạo nên mùi hương tinh túy của cà phê.
Cũng chính vì thế, thời gian rang càng lâu thúc đẩy sự di chuyển của dầu lên bề mặt của cà phê càng nhiều, sự biến đổi cấu trúc vật lý cũng trở nên rõ rệt hơn. Những quá trình biến đổi này chính là đáp án cho câu hỏi vì sao hương vị cà phê sẽ thay đổi ở từng cấp độ rang.
2. Những biến đổi hóa học trong quá trình rang cà phê
2.1 Phản ứng Maillard
Đây là nhóm các phản ứng hóa học quan trọng xảy ra giữa các acid amin và đường khử tạo thành hương vị đặc biệt và màu nâu đặc trưng của cà phê rang. Có vô số phản ứng của quá trình này diễn ra trong khoảng nhiệt độ từ khoảng 140-160 độ C, khi nhiệt độ tăng cao hơn và vượt ngưỡng 170 độ C thì bắt đầu xảy ra các phản ứng caramen hóa.
Phản ứng Maillard là một phản ứng quan trọng tạo nên mùi vị không chỉ trong quá trình rang cà phê mà còn ứng dụng với nhiều nhóm thực phẩm khác.
2.2 Phản ứng Caramel hóa
Phản ứng Caramel hóa là quá trình khử đường dưới tác dụng của nhiệt độ (trên 170 độ C), tạo nên những chất bay hơi mang mùi vị caramel. Nhiệt độ cao phá vỡ các mạch carbohydrate dài và phức tạp để tạo thành trăm mảnh hợp chất mới và nhỏ hơn, điều này làm giảm đi vị ngọt của lượng đường vốn có, gia tăng đáng kể vị đắng, tạo vị chua; đặc biệt bổ sung mùi hương ngọt ngào như caramen, bánh mì nướng, hạnh nhân,…
2.3 Sự phân hủy của Acid
Acid là thành phần mang lại sự sống động, tươi sáng cho cà phê, đồng thời cũng là nguyên nhân tạo nên vị đắng “khó chịu” đối với nhiều người, nhưng nếu không có acid thì cà phê không còn gì thú vị nữa. Trong hạt cà phê, phổ biến nhất là Chlorogenic axit (CGA) chiếm khoảng 6-8% hàm lượng. Dưới tác động của quá trình nhiệt phân, CGA không bốc hơi mà phân hủy thành axit Quinic và Caffeic góp phần tạo nên vị đắng và độ đậm đà (hay gọi là body) cho cà phê.
2.4 Sự hòa quyện của hàng trăm hợp chất tạo nên hương thơm cà phê
- Các hợp chất dễ bay hơi: Là các hợp chất thơm tạo nên từ các phản ứng Maillard và Caramel tạo nên cái mà người ta gọi là “mùi hương cà phê”, gồm có:
– Aldehydes: mùi hương của những loại trái cây có màu xanh;
– Furans: góp phần mùi caramel;
– Pyrazines: có mùi hương của đất;
– Guaiacol: có mùi khói, hăng cay.
- Các hợp chất không bay hơi: Tức là các chất ổn định khi ở nhiệt độ phòng, một số chất thay đổi và một số chất vẫn ổn định bền vững trong suốt quá trình rang như là caffeine. Vậy nên rang càng đậm thì khối lượng hạt giảm (do mất nước) chứ không làm giảm hàm lượng caffeine trong hạt cà phê:
– Caffeine: tạo vị đắng;
– Sucrose: tạo vị ngọt;
– Lipid: tạo cảm giác đậm đà.
Barista School hy vọng các thông tin hữu ích này sẽ góp phần giúp bạn có thể cải thiện và nâng cấp các mẻ rang tiếp theo. Tuy nhiên, để phát triển trình độ rang của bản thân, bạn cần phải liên tục bổ sung các kiến thức cũng như kỹ năng quan trọng qua các khóa học. Bạn có thể tham khảo các lớp Rang từ cơ bản đến nâng cao của Barista School tại đây.