Kiến thức về cà phê
PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH RANG CÀ PHÊ: BIẾN ĐỔI VẬT LÝ, HÓA HỌC VÀ CÁC CẤP ĐỘ RANG
Nếu bạn từng tự hỏi tại sao cùng một loại hạt cà phê mà hương vị lại khác nhau đến vậy, câu trả lời nằm ở quá trình rang cà phê. Rang không chỉ là làm chín hạt, mà là nghệ thuật cân bằng giữa nhiệt độ – thời gian – cảm nhận. Chính trong quá trình ấy, hạt cà phê xanh nhạt dần chuyển màu, bung hương thơm, hình thành vị ngọt, vị chua và cả hậu vị đặc trưng. Hiểu được quá trình rang giúp người thưởng thức trân trọng hơn từng tách cà phê, còn người rang thì kiểm soát tốt hơn chất lượng từng mẻ hạt.
Mục đích của quá trình rang cà phê
Về tổng thể hạt cà phê có 7 – 11% trọng lượng là nước. Sau khi hạt cà phê được cho vào máy rang, sẽ cần một khoảng thời gian để hấp thụ lượng nhiệt đủ lớn giúp nước bốc hơi hết. Do đó, quá trình làm khô cần một lượng nhiệt tương đối lớn và một khoảng thời gian nhất định.
Mục đích của quá trình rang cà phê không chỉ là làm khô hạt mà còn để chuyển hóa các hợp chất tự nhiên bên trong, tạo ra màu sắc, hương thơm và hương vị đặc trưng cho cà phê. Dưới tác động của nhiệt độ, hàng trăm phản ứng hóa học diễn ra tiêu biểu như phản ứng Maillard và caramel hóa giúp hình thành nên mùi thơm rang đặc trưng, vị đắng nhẹ, vị ngọt dịu, và độ chua cân bằng.
Điều gì xảy ra trong quá trình rang cà phê
Trong suốt quá trình rang, hạt cà phê trải qua hàng trăm biến đổi vật lý và hoá học. Rang là quá trình gia nhiệt hạt cà phê nhân xanh để chúng trở thành hạt cà phê mà ta có pha chế.
Biến đổi vật lý: Hạt cà phê mất ẩm, nở to hơn gần 50%. Màu sắc chuyển dần từ xanh sang vàng sau đó là nâu đậm.
Biến đổi hoá học: Bắt đầu từ phản ứng Maillard – khi đường và acid amin kết hợp tạo hương thơm và màu nâu hấp dẫn. Tiếp theo là caramel hoá, làm nổi bật vị hương vị đặc trưng.
Mỗi thay đổi nhỏ trong nhiệt độ, tốc độ tăng nhiệt hay thời gian phát triển đều có thể tạo nên một profile hương vị khác nhau, từ chua thanh, trái cây đến đậm đà, socola hoặc khói.
Tham khảo: Bảng giá sỉ cà phê hạt rang mộc nguyên chất
Các giai đoạn rang cà phê
Giai đoạn sấy (Drying Phase)
Đây là giai đoạn đầu tiên, hạt cà phê cần được làm khô trước khi bắt đầu phát triển hương vị. Hạt cà phê được làm nóng từ 100–160°C để bay hơi nước. Thông thường giai đoạn sấy thường kéo dài từ 4 – 8 phút đối với các dòng máy rang truyền thống (sử dụng trống rang). Quá trình sấy hạt vô cùng quan trọng trong quá trình rang cà phê. Nó giúp cho các phản ứng ở giai đoạn sau được tối ưu nhất.
Giai đoạn giữa (Maillard Phase)
Trong khi quá trình sấy vẫn diễn ra, cà phê nhân xanh sẽ chuyển sang màu vàng hoặc nâu nhạt (giai đoạn hoá nâu). Kể từ giai đoạn này, các loại đường tự nhiên trong hạt bắt đầu xảy ra phản ứng hoá học, đồng thời hơi nước thoát ra khiến hạt nở phồng và lan toả mùi hương đặc trưng. Sự thay đổi về màu sắc và hương thơm chủ yếu đến từ phản ứng Maillard, quá trình tạo nền tảng hương vị đặc trưng cho cà phê rang.
Giai đoạn này có tên là Maillard Phase được đặt theo tên của nhà bác học Louis Camille Maillard. Ông đã phát hiện và công bố rằng: “Đường và Amino Axit sẽ phản ứng với nhau ở ngưỡng nhiệt độ từ 140 – 165°C”.
Về mặt cấu trúc hoá học, phần lớn các hợp chất được hình thành từ phản ứng Maillard đều có cấu trúc phân tử dạng vòng, điển hình là nhóm Pyrazine, vốn nổi bật với đặc tính toả hương mạnh mẽ.
Song song đó, phản ứng Caramel cũng bắt đầu diễn ra khi nhiệt độ đạt khoảng 150 – 180°C. Góp phần tạo nên màu sắc, vị ngọt nhẹ và chiều sâu hương vị cho cà phê.
Ở giai đoạn này, người rang thường giảm tốc độ gia nhiệt so với giai đoạn sấy, nhằm duy trì mức nhiệt tối ưu. Cách làm này giúp các hợp chất và hương vị phát triển trọn vẹn, tạo nên tảng cho hương thơm đặc trưng của từng mẻ rang.
Dấu hiệu kết thúc giai đoạn này là tiếng nổ đầu tiên (First Crack). Khi hạt cà phê bắt đầu giãn nở mạnh và bước sang giai đoạn phát triển hương vị sâu hơn.
Giai đoạn phát triển (Development Phase)
Khi vượt qua First Crack, hạt bước vào giai đoạn quyết định hương vị cuối cùng. Qua hai giai đoạn trước đó. Hạt cà phê đã được làm khô và tổng hợp đầy đủ chất tạo hương vị. Giai đoạn này chiếm 20 – 25% so với tổng thời gian rang. Tuy nhiên vẫn có giao động tuỳ thuộc vào mong muốn về hương vị mong muốn lẫn mức rang đậm nhạt.
- 18%: Ngưỡng mà mức Axit cao nhất.
- 20% Mức Axit và Body cân bằng tốt nhất cho Aroma.
- 22%: Ngưỡng mức Body cao nhất.
- Trên 22%: Mức rang Medium, Dark,…
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình rang
Ngoài kỹ năng và cảm quang, chất lượng của thiết bị rang cà phê, nhiệt độ môi trường, độ ẩm hạt và nguồn nguyên liệu đều tác động đến kết quả cuối cùng. Một mẻ rang hoàn hảo đòi hỏi người rang hiểu sâu về phản ứng hoá học, nhưng cũng phải có cảm nhận tinh tế để dừng đúng thời điểm “vàng”.
Mức độ rang cà phê
Mức độ rang cà phê chính là yếu tố quyết định đến hương vị của mỗi tách cà phê
Ở mức rang nhẹ (Light Roast), hạt cà phê giữ được gần như trọn vẹn “hương vị nguyên bản” thể hiện rõ ảnh hưởng của giống cà phê, thổ nhưỡng và phương pháp pha chế. Càng rang đậm hơn, đặc tính tự nhiên này được thay thế bằng hương vị do nhiệt tạo ra, đậm đà, khói và caramel hơn (đặc trưng của Dark Roast).
Thang đo màu Agtron – Công cụ định lượng độ rang
Để xác định chính xác độ rang cà phê, các chuyên gia sử dụng thang đo màu Agtron (thiết bị chiếu tia cực tím lên mẫu cà phê để đo mức độ phản xạ ánh sáng)
Có hai loại thang đo:
- Commercial Scale: 0 – 100 (dark to light) là thang phân loại rang ban đầu, được sử dụng trong sản xuất thương mại. Dần dần, thang commercial scale được chấp nhận như một thang đo chính cho sự phát triển của hạt cà phê.
- Gourmet Scale: 0 – 133 được dùng trong các nhà rang phát triển cà phê Specialty (cà phê đặc sản), đòi hỏi việc phân chia mức độ rang chi tiết hơn so với quy mô thương mại.
Theo chuẩn SCAA, mức độ rang cà phê theo rang Gourmet được chia như sau:
| Mức Agtron | Cấp độ rang |
| 0 – 30 | Very Dark |
| 31 – 40 | Dark |
| 41 – 50 | Moderately Dark |
| 51 – 60 | Medium |
| 61 – 70 | Medium Light |
| 71 – 80 | Light |
| 81 – 90 | Very Light |
| 91 – 130 | Extremely Light |
Thang đo này giúp chuẩn hoá trình rang cà phê, đặc biệt khi cần so sánh hoặc hiện lại mẻ rang với hương vị giống nhau.
Tiếng nổ “Crack”
Bên cạnh màu sắc, âm thanh crack là tín hiệu quan trọng giúp người rang nghe được hạt đang thay đổi như thế nào.
- Tiếng nổ đầu tiên (First Crack): Xảy ra ở 150 – 170°C, khi hơi nước trong hạt tạo áp suất khiến hạt bung vỡ. Lúc này cà phê bắt đầu chuyển từ vàng sang nâu, vỏ lụa bong ra, và hương thơm lan tỏa mạnh mẽ.
- Tiếng nổ thứ hai (Second Crack): Khoảng 200–220°C, cấu trúc cellulose gãy vỡ, dầu bắt đầu xuất hiện trên bề mặt hạt. Đây là điểm chuyển sang rang đậm.
Nếu quá trình rang kéo dài sau Second Crack. Cà phê sẽ nhanh chóng bị carbon hóa và cháy, mất đi hương vị tinh tế vốn có.
Roast Profile
Roast Profile là một bộ sưu tập các dữ liệu liên quan đến quá trình rang cà phê. Bao gồm yếu tố đầu vào như: nguồn gốc, độ cao, phương pháp sơ chế, độ ẩm, mật độ hạt, đặc điểm hương vị. Các thông số kỹ thuật như: nhiệt độ trống, tốc độ tăng nhiệt (Rate of Rise), luồng khí, thời gian phát triển,…
Ngày nay, các máy rang hiện đại cho phép ghi và lưu profile tự động, giúp người rang kiểm soát từng mẻ chính xác và đảm bảo tính nhất quán hương vị.
“Cà phê không chỉ là đích đến, mà là hành trình. Hai mẻ có cùng màu sắc, nhưng khác nhau hoàn toàn về hương vị.” – Rob Hoos, SCA
Nhiệt độ và máy rang cà phê
Nhiệt độ là yếu tố xúc tác cho hàng loạt các biến đổi vật lý và hoá học vô cùng quan trọng trong quá trình rang cà phê. Nó điều khiển hàng loạt phản ứng như Maillard, caramel hoá và bay hơi nước.
Có ba cơ chế truyền nhiệt chính bao gồm:
- Dẫn nhiệt: Hạt tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trống.
- Đối lưu: Luồng khí nóng lưu thông làm nóng hạt (giống máy sấy).
- Bức xạ: Nhiệt truyền qua không khí như ánh mặt trời.
Xem thêm: Cấu tạo của máy rang cà phê
Hiện nay, trong ngành công nghiệp cà phê sẽ có 1 số dòng máy rang được sử dụng phổ biến.
- Trống rang truyền thống (Classic Drum Roaster): Hạt cà phê được gia nhiệt trực tiếp thông qua bề mặt trống quay và luồng khí đối lưu do quạt hút tạo ra. Phương pháp này cho phép phản ứng Maillard diễn ra mạnh, nhưng cần kiểm soát nhiệt tốt để tránh cháy xém bề mặt.
- Trống rang gián tiếp (Indirectly Heated Drum Roasters): Trống rang có hai lớp cách nhau vài mm giúp ổn định và phân bố nhiệt đều hơn. Nhờ đó, hạt được rang sâu từ trong ra ngoài.
- Máy rang tuần hoàn khí (Recirculation Roasters): Thay vì hút và thải toàn bộ khí nóng, loại máy này tái sử dụng luồng khí nóng bằng hệ thống tuần hoàn, giúp giảm thất thoát nhiệt, tiết kiệm nhiên liệu và giữ ổn định nhiệt độ trong buồng rang.
- Máy rang khí nóng (Hot Air Roasters): Là dạng cải tiến của Fluid-Bed, sử dụng luồng khí sạch ở nhiệt độ cao để rang chín hoàn toàn bằng đối lưu, thay vì ngọn lửa trực tiếp. Nhờ đó, hạt cà phê chín đều, không ám khói và giữ trọn hương vị nguyên bản.
Lời kết
Quá trình rang cà phê là sự kết hợp giữa khoa học và nghệ thuật. Mỗi giai đoạn, mỗi độ nhiệt và mỗi giây chênh lệch đều có thể làm thay đổi hương vị. Với những ai đang theo đuổi hành trình thành công không chỉ phụ thuộc vào công thức, mà còn ở sự thấu hiểu hạt cà phê.
Câu hỏi thường gặp
1. Các biến đổi chính trong quá trình rang cà phê
Khi rang, hạt cà phê thay đổi vật lý (nở to, nhẹ hơn). Hóa học (phản ứng Maillard, caramel hóa) và cảm quan (màu, hương, vị). Đây là lúc hương thơm và vị đặc trưng của cà phê được hình thành.
2. Tỷ lệ hao hụt khi rang cà phê
Hạt cà phê thường hao hụt 14–20% trọng lượng do bay hơi nước và dầu. Mức hao hụt phụ thuộc vào độ rang, độ ẩm hạt và loại máy rang. Rang càng đậm, hao hụt càng cao.
3. Các cấp độ rang cà phê cơ bản
- Rang nhạt (Light): Hạt nâu sáng, vị chua nhẹ, hương trái cây.
- Rang vừa (Medium): Cân bằng vị chua – ngọt – đắng, hương caramel.
- Rang đậm (Dark): Màu nâu sẫm, đắng mạnh, hương khói hoặc cacao.
Nguồn tham khảo:
- Coffee Roasting Fundamentals — Scott Rao / https://www.scottrao.com/blog/2020/3/29/coffee-roasting-fundamentals
- The Ultimate Guide to Understanding Coffee Roast Levels — CoffeeBros /
- Measuring Roast Level with the Agtron Gourmet Scale — Brio Coffee Works /
90S COFFEE – NHÀ CUNG CẤP CÀ PHÊ RANG XAY NGUYÊN CHẤT.
Hotline tư vấn: 1800 888 906 – 0929 899 998.
Địa chỉ VP: 585/12/18 Quốc Lộ 13, Phường Hiệp Bình, TP.HCM
#caphesach #caphethat #capherangmoc #caphenguyenchat #90scoffee
Fanpage: https://www.facebook.com/90scoffee.capherangxay
Tiktok: tiktok.com/@90scoffee.vn
Shopee: shopee.vn/90scoffee
Youtube: https://www.youtube.com/@90scoffee29
