BARISTA'S WEAPONS: RANG CÀ PHÊ CÓ GÌ VUI ?

Mục đích chính của việc rang là để biến 1 hạt cà phê nhân xanh đơn giản với rất ít hương vị trở nên phức tạp và đẹp đẽ hơn. Các bạn cứ liên tưởng đến việc nấu ăn để biến 1 nguyên liệu thô trở nên đầy đủ hương vị. Nhưng ở đây sẽ khó hơn khi bạn chỉ dùng 1 loại nguyên liệu duy nhất là cà phê để tạo ra những hương vị mong muốn. Vậy rang cà phê có gì vui ? Khi rang, cà phê sẽ biến đổi:

1/ Bản thân hạt sẽ trải qua các quá trình thu nhiệt và tỏa nhiệt (Nổ lần 1 và 2), thay đổi khối lượng tăng kích thước lên gấp đôi, trọng lượng nhẹ hơn và cấu trúc trở nên xốp và dễ vỡ.

2/ Ngoài ra, các phản ứng hóa học diễn ra phức tạp như Maillard, Sugar Caramelization, Streker degradation giúp thay đổi màu sắc và tạo ra vô số hương và vị phức tạp trong cà phê.

[CÁC GIAI ĐOẠN KHI RANG]

[Giai đoạn bốc hơi nước (Drying Phase)]

Khi cà phê được cho vào lồng rang, sau 1 khoảng thời gian khoảng 3-4 phút, nhiệt độ bên trong hạt xấp xỉ 100 c, hơi nước sẽ bốc hơi thoát ra ngoài và tích tụ tạo thành 1 áp suất bên dưới bề mặt hạt, chính áp suất của hơi nước là nguyên nhân chính cho quá trình nổ lần 1 (Karl, 2004). Giai đoạn này bạn có thể ngửi thấy rất rõ mùi hương của cỏ tươi. Giai đoạn Drying Phase mặc dù không có phản ứng hóa học xảy ra nhưng là 1 bước rất quan trọng trong việc kiểm soát phần còn lại của quá trình rang. Nếu bạn áp 1 nhiệt rất lớn và giai đoạn này diễn ra quá nhanh, có thể dẫn đến các lỗi rang cơ bản như Tipping và Scorching (Rob Hoos, 2017). Kết quả là làm cho cà phê bị cháy xém và khi uống sẽ có vị đắng bất thường. Ngoài ra, hơi nước thoát ra không đều dẫn đến bên trong mỗi hạt hoặc giữa các hạt với nhau chín (Develop) không đều. Điều này có nghĩa là khi uống, tách cà phê sẽ rất “phức tạp” với những hương vị của hạt phát triển đầy đủ như trái cây, socola lẫn những nốt của hạt chưa chín như ngũ cốc, đậu (Grainy, Cereal, Peanut) hay bị đắng cháy (Burnt) trong cùng 1 tách cà phê.

Ngược lại, nếu nhiệt độ cho giai đoạn này quá thấp (Quên bật gas chẳng hạn) sẽ khiến áp suất tạo ra không đủ để nổ và các phản ứng hóa học diễn ra không đầy đủ để hình thành các hương vị đặc trưng. Do đó khi uống cà phê sẽ bị loãng, nhạt và không rõ hương vị (Flat, Bland).

[Giai đoạn Maillard]

Sau khi hơi nước thoát ra đủ, hạt cà phê sẽ bắt đầu chuyển màu... và từ đây các phản ứng hóa học quan trọng sẽ xảy ra để mang lại những hương vị cà phê phức tạp. Mở đầu là Phản ứng Maillards, được tính từ lúc hạt cà phê chuyển vàng và đây là giai đoạn được nhiều nhà rang yêu thích vì có ảnh hưởng rất lớn đến việc thay đổi màu sắc, cấu thành hương vị và cấu trúc (Texture) của cà phê (Rob hoos, 2017). Giải thích dưới góc nhìn khoa học, Maillard là phản ứng hóa nâu do đường nhưng không có sự hiện diện của Enzym (Non-Enzym Browning), cụ thể là sự tương tác giữa amino axit (Protein) và đường khử (Reducing Sugar bao gồm Fructose, Glucose, Maltose…) dưới tác động của nhiệt độ tạo ra các phân tử hương dễ bay hơi và đặc biệt là phản ứng này sẽ tạo ra phân tử Melanoidins giúp hạt cà phê chuyển sang màu Nâu, đóng góp vào vị đắng, các mùi hương “rang”, mạch nha, bánh mì và độ dày/nặng/cấu trúc (Weight/Texture/Mouthfeel) của cà phê. Đối với Espresso, Melanoidins cũng góp phần giúp ổn định lớp Crema (E Illy and L Navarini, 2011)

1 điều thú vị là theo Rob Hoos, bạn có thể tác động đến hương vị cà phê sau cùng bằng cách kéo dài hoặc rút ngắn giai đoạn Maillard. Cả Anne Cooper và Rob Hoos đều đồng ý rằng việc kéo dài giai đoạn Maillard sẽ mang lại sự phức tạp trong hương vị và thể chất cũng dày dặn hơn. Tuy nhiên, việc kéo dài giai đoạn Maillard quá mức có thể mang lại vị thịt (Meaty Note bắt nguồn từ Sulphure hay Nitrogen có trong Amino acid) (Sweet Marias), thỉnh thoảng nếu bạn ngưỉ thấy mùi thịt xông khói trong cà phê thì không phải nhầm đâu, đây có thể là 1 mùi hương được tạo ra từ phản ứng Maillard đấy. Ngược lại nếu giai đoạn Maillard diễn ra ngắn, cà phê sẽ đơn giản, rõ ràng hơn (Higher Clarity) và có Body mỏng hơn (Rob Hoos).

[The Strecker Degradation]

Theo Joseph Rivera, trong quá trình diễn ra phản ứng Maillard, phản ứng phân hủy Strecker cũng xảy ra là phản ứng của các amino acid nhưng thay vì phản ứng với đường, các amino acid phản ứng với các nhóm carbon tạo ra 2 hợp chất hương dễ bay hơi là Aldehyde và Kenton. 2 hợp chất này đóng góp khá nhiều vào hương thơm trong cà phê như Floral, Fruity, Honey… sau khi rang. Ngoài ra theo Barista Hustle, Phản ứng này cũng tạo ra phần lớn khí CO2 bên trong hạt và là nguyên nhân chính cho đợt nổ lần 2. 1 điều thú vị ở đây là phản ứng phân hủy Strecker lại hưởng lợi rất nhiều từ chất chống oxy hóa (Antioxidant) sinh ra từ giai đoạn Maillard, do đó việc kéo dài giai đoạn Maillard sẽ tạo ra tiền đề cho phản ứng Strecker xảy ra ở giai đoạn sau của quá trình rang. (allyopen).

Hương thơm trong Cà phê
Nguồn: Compoundchem

Khi tiến gần đến giai đoạn nổ lần 1, mọi thứ trở nên phức tạp và khó kiểm soát hơn với rất nhiều hoạt động sôi nổi diễn ra liên tục như phản ứng đường Caramel Hóa (Sugar Caramelization), Nhiệt Phân (Pyrolysis), phân hủy Acid hữu cơ (Organic Acids Degradation), Nổ lần 1 (1^st crack) bên cạnh sự tiếp tục của phản ứng Mallaird (Anne Cooper).

Anatomy of Roast Profile
Nguồn: cafeculturedigital

[Giai Đoạn Caramel Hóa]

Cũng giống Maillard, phản ứng đường Caramel hóa (Sugar Caramelisation) cũng là 1 phản ứng Non-Enzymatic Sugar Browning, tuy nhiên điểm khác biệt cơ bản gữa 2 phản ứng này đó là Caramelisation chỉ chuyển hóa đường (cụ thể Sucrose) trong khi Mallard cần cả đường và amino axít, ngoài ra phản ứng cũng diễn ra chậm và cần nhiệt độ cao hơn để xảy ra (Joseph Rivera). Khi lượng nước trong hạt tiếp tục bốc hơi, phân tử đường sẽ bắt đầu chuỗi phản ứng Caramel hóa tạo ra Furans (Hợp chất thơm) góp phần vào hương thơm caramel, hạt phỉ (Sweet Marias). Ngược lại với tưởng tượng, quá trình caramel hóa lại thay thế vị ngọt của đường thành vị đắng và chua do đường Sucrose bị phân hủy hình thành acid acetic và Formic Acid (Rob Hoos). Do đó, đường bị caramel hóa càng lâu sẽ làm cà phê chúng ta uống trở nên ít ngọt, tuy nhiên lại đóng góp vào việc tạo ra các hương thơm và vị đa dạng. Cuối cùng, cũng chính giai đoạn này hình thành hơi nước và CO2 góp phần dẫn đến quá trình Nổ lần 1.

1 điểm thú vị rút ra từ giai đoạn Maillard và Caramel hóa, đó là các hạt Quaker (hạt chưa chín) với lượng đường thấp sẽ chỉ chuyển màu vàng nhạt so với màu nâu đậm của các bạn đồng trang lứa sau khi kết thúc rang. Và tất nhiên nếu quá nhiều quaker, mẻ rang sẽ có 7 sắc cầu vồng và hương vị cũng sẽ trở nên đơn giản do không có nhiều hương và vị được tạo ra.

[VÀ RỒI NỔ LẦN 1]

Có thể bạn chưa biết thành của vỏ hạt cà phê khá chắc và chỉ bị phá vỡ (Nổ lần 1) khi áp lực từ Co2 và hơi nước lên đến 8 bar. Trong quá trình rang, giai đoạn Nổ lần 1 là giai đoạn tỏa nhiệt, kích thước hạt nở ra, các mài (Chaff) tách ra khỏi hạt, lượng khói thoát ra cũng nhiều hơn và là tiền đề cho các hợp chất hương được phóng thích (Scott Rao).

[Giai Đoạn Nhiệt Phân (Pyrolysis)]

Theo Rob Hoos, phản ứng này xảy ra ngay sau khi nổ lần 1 diễn ra và kéo dài cho đến khi kết thúc mẻ rang. Kết quả là màu cà phê sẫm hơn, nồng độ melanoidin cao hơn và cà phê có vị "rang" (Caramel, Toasty, Smoky, Ashy …), điều này thể hiện rõ nếu bạn đi sâu và giai đoạn nổ lần 2, phản ứng nhiệt phân sẽ diễn ra nhiều hơn, lúc này những hương vị tươi sáng của hương hoa, trái cây sẽ giảm giần và thay bằng các nốt của Caramel, Socola đen, tro…

[Sự Thay Đổi Của Acid Khi Rang]

Bên cạnh sự phân hóa của đường, sự biến đổi Acid cũng ảnh hưởng khá nhiều đến hương vị cà phê sau cùng. Trong quá trình rang, có những loại Acid được sinh ra, nhưng cũng có Acid bị giảm đi và đặc biệt có loại bị phân hủy lại tạo ra những loại Acid khác. Đầu tiên phải kể đến gia đình Chlorogenic Acid (CGA), trong quá trình rang, CGA sẽ bị phần hủy thành 2 loại Acid là Caffeic và Quinic (Hợp chất Phenolic) góp phần vào vị đắng, chua và thể chất (Body) của cà phê. Theo Scott rao, 1 lượng nhỏ Caffeic và Quinic sẽ góp phần vào sự tươi sáng và độ chua tích cực, còn nếu bạn rang nhanh quá, 1 lượng lớn Caffeic và Quinic chưa được phân hủy bớt sẽ mang đến vị chua tiêu cực (Sour) và cảm giác khô chát.

Bên cạnh CGA, các Acid tích cực góp phần vào hương vị trái cây như Malic (Có trong Táo Xanh) hay Ciric (Có trong Cam Chanh) vốn có nhiều trong nhân xanh và giảm dần trong quá trình rang. Cuối cùng là Acid Acetic vốn được sinh ra từ phản ứng Caramel hóa của đường Sucrose, đạt đỉnh và giảm dần trong quá trình rang. Nếu Acid Acetic đóng góp 1 lượng ít cộng hưởng với lượng đường sẵn có sẽ giúp tách cà phê có vị chua “Winey” như trong rượu vang (Với điều kiện cà phê của bạn ngọt), không may nếu lượng acid này còn tồn lại quá nhiều, bạn sẽ cảm nhận được hương vị của giấm hay vị lên men.

[Giai Đoạn Phát Triển (Development Time)]

“Development Time” là 1 thuật ngữ mà nhà rang nào cũng nằm lòng vì kiểm soát tốt giai đoạn này sẽ ảnh hưởng đến hương vị ly cà phê sau cùng. Được tính từ lúc bắt đầu Nổ lần 1 và đến lúc cà phê rang xong / được lấy ra và làm nguội. Theo Rob Hoos, điều quan trọng trong việc kiểm soát giai đoạn phát triển đó là bạn nên hiểu rõ sự cân bằng của các loại Acid mà bạn muốn thưởng thức. Nếu thời gian phát triển quá ngắn, hương vị cà phê sẽ ít phức tạp cùng với 1 lượng lớn CGAs còn sót lại khiến tách cà phê có vị đắng và vị của kim loại (Metallic), rau củ (Vegetal).

Roasting Imperfection
Nguồn: Karl Schmidt

Trong khi đó nếu thời gian phát triển quá lâu, vị chua sẽ trở nên mờ nhạt khiến tách cà phê của bạn trở nên nhàm chán và thiếu sức sống. Do đó, nhiệm vụ tối thượng của thợ rang làm sao giảm thiểu lượng CGAs và duy trì các loại acid tích cực như Citric và Malic.

Rang cà phê thật ra cũng giống nấu ăn và thợ rang cũng giống đầu bếp, không có gì quá cao siêu cả. Điều quan trọng các bạn nên hiểu rõ về đặc điểm và hương vị của cà phê của mình và khẩu vị của người uống, mục đích cuối cùng là tạo ra những tách cà phê có gu riêng phù hợp với đối tượng nhất định. Hi vọng bài viết cơ bản về rang này sẽ giúp cả nhà thêm yêu cà phê và khoa học.