Hạt cà phê co lại khi rang: Vì sao mỗi hạt biến đổi một khác?

Hạt cà phê co lại khi rang vì sao? Tìm hiểu độ co, thay đổi kích thước, thể tích và cấu trúc hạt cà phê sau rang cùng ILOTA. 

Khi nhìn một hạt cà phê trước và sau khi rang, thay đổi dễ nhận thấy nhất là màu sắc: từ xanh chuyển sang vàng, nâu rồi nâu sẫm. Nhưng phía sau sự thay đổi về màu là cả một chuỗi biến đổi vật lý và hóa học diễn ra bên trong hạt. Nước thoát ra, khối lượng giảm, khí được hình thành, mật độ thay đổi và mạng lưới tế bào dần tái cấu trúc.

Điều thú vị là cụm từ hạt cà phê co lại khi rang không hoàn toàn chính xác nếu dùng để mô tả toàn bộ thể tích của hạt. Trong quá trình rang, khối lượng giảm do nước và một phần chất dễ bay hơi thoát ra ngoài, nhưng thể tích toàn hạt thường lại tăng. Nguyên nhân liên quan đến sự hình thành khí, biến dạng thành tế bào và sự phát triển của hệ thống lỗ rỗng bên trong.

Vì vậy, thay vì hình dung hạt cà phê co lại khi rang theo nghĩa hạt nhỏ đi ở mọi chiều, có thể xem đây là một quá trình thay đổi kích thước không đồng đều. Một số chiều của hạt có thể thay đổi ít hơn những chiều khác, thậm chí xuất hiện co hoặc biến dạng cục bộ, trong khi thể tích tổng thể vẫn có xu hướng tăng.

Điều này cũng giải thích vì sao khi quan sát hạt cà phê thay đổi kích thước khi rang, không nên chỉ dùng mắt để kết luận rằng hạt “co” hay “nở”. Một hạt có thể giảm một số kích thước hình học nhưng đồng thời phát triển hệ thống lỗ rỗng bên trong. Khi đó, hình dạng bên ngoài, thể tích và mật độ của hạt có thể thay đổi theo những hướng khác nhau.

Vậy hạt cà phê co lại khi rang thực chất là gì? Vì sao cùng một loại cà phê, thậm chí cùng một mẻ rang, mỗi hạt lại có thể thay đổi kích thước khác nhau? Và đâu là yếu tố quyết định độ co của hạt cà phê khi rang?

Cùng đi theo chân ILOTA để trả lời cho những câu hỏi đó.

Hạt cà phê có thực sự “co lại” khi rang?

Đây là điểm cần làm rõ trước khi đi sâu vào cơ chế hạt cà phê co lại khi rang.

Nếu xét về khối lượng, hạt cà phê chắc chắn có sự suy giảm sau rang. Một phần nước và các chất dễ bay hơi được giải phóng trong quá trình gia nhiệt, khiến khối lượng hạt sau rang thấp hơn so với nhân xanh ban đầu.

Nhưng nếu xét về thể tích, câu chuyện lại khác.

Nhiều nghiên cứu về sự thay đổi tính chất vật lý của cà phê trong quá trình rang cho thấy hạt có xu hướng giãn nở, đồng thời mật độ giảm khi mức độ rang tăng. Trong điều kiện rang nhất định, thể tích hạt có thể tăng đáng kể trong khi khối lượng riêng giảm.

Điều này tạo ra một nghịch lý khá thú vị: Hạt mất khối lượng nhưng không nhất thiết mất thể tích; ngược lại, thể tích còn có thể tăng lên khi cấu trúc bên trong trở nên xốp hơn.

Vậy tại sao lại xuất hiện khái niệm hạt cà phê co lại khi rang?

Nguyên nhân nằm ở cách chúng ta quan sát và đo kích thước hạt.

Hạt cà phê không thay đổi đồng đều theo mọi hướng. Chiều dài, chiều rộng và chiều dày có thể biến đổi với mức độ khác nhau. Đồng thời, các tế bào bên trong hạt cũng chịu tác động của quá trình mất nước, áp suất khí và các phản ứng hóa học khi nhiệt độ tăng.

Do đó, nếu chỉ đo một chiều riêng lẻ, có thể quan sát thấy sự co, giảm kích thước hoặc biến dạng ở một số vùng. Nhưng khi đánh giá toàn bộ thể tích hạt, quá trình rang thường đi kèm với sự giãn nở.

Nói cách khác:

Giảm khối lượng ≠ giảm thể tích.

Đây là lý do không nên đồng nhất độ co của hạt cà phê khi rang với tỷ lệ hao hụt khối lượng.

Một hạt có thể mất một phần khối lượng đáng kể nhưng đồng thời trở nên nhẹ hơn, xốp hơn và có thể chiếm nhiều không gian hơn so với trạng thái nhân xanh.

Điều gì xảy ra với hạt cà phê khi bắt đầu nhận nhiệt?

Nhân xanh không phải một khối vật liệu đồng nhất. Ở cấp độ vi mô, hạt được tạo thành từ một mạng lưới tế bào chứa nước, chất béo, cacbohydrat, protein, khoáng chất và nhiều hợp chất hữu cơ khác.

Khi đưa hạt vào máy rang, nhiệt bắt đầu truyền từ môi trường bên ngoài vào bề mặt hạt rồi dần đi sâu vào bên trong.

Có thể hình dung quá trình theo chuỗi:

Nhiệt truyền vào → nhiệt độ hạt tăng → nước dịch chuyển và bay hơi → áp suất bên trong thay đổi → phản ứng hóa học diễn ra mạnh hơn → khí được hình thành → thành tế bào biến dạng → hệ thống lỗ rỗng phát triển → kích thước và mật độ hạt thay đổi.

Tuy nhiên, đây không phải những giai đoạn tách biệt hoàn toàn. Các hiện tượng này diễn ra chồng lấn và tác động qua lại trong suốt quá trình rang.

Khi nhiệt tiếp tục truyền vào, hạt vừa mất khối lượng do nước và các chất dễ bay hơi thoát ra, vừa thay đổi cấu trúc do khí hình thành và dịch chuyển bên trong. Sự kết hợp này khiến mật độ giảm, trong khi thể tích có thể tăng.

Vì thế, muốn hiểu hạt cà phê thay đổi kích thước khi rang như thế nào, chỉ nhìn vào màu sắc hoặc khối lượng là chưa đủ. Cần xem xét đồng thời độ ẩm, mật độ, cấu trúc tế bào, áp suất bên trong và lịch sử nhiệt của hạt.

Đây cũng là lý do một biểu đồ rang không nên được xem như một công thức cố định có thể áp dụng giống hệt cho mọi loại nhân xanh. Khi đặc tính nguyên liệu thay đổi, cách hạt hấp thụ nhiệt, thoát nước và phát triển cấu trúc cũng có thể thay đổi.

Nắm vững cơ chế nhiệt truyền dẫn và nhiệt đối lưu trong rang cà phê để làm chủ mọi dải hương vị. Xem ngay tại đây: [Vật lí Rang cà phê: Nhiệt truyền dẫn và nhiệt đối lưu trong rang cà phê]

Nước là một trong những yếu tố đầu tiên làm hạt thay đổi

Nước đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn đầu của quá trình rang và ảnh hưởng trực tiếp đến cách hạt cà phê co lại khi rang.

Khi nhận nhiệt, nước trong nhân xanh hấp thụ năng lượng, dịch chuyển và dần thoát ra dưới dạng hơi. Quá trình này làm hạt giảm khối lượng, đồng thời thay đổi áp suất và cấu trúc bên trong.

Độ ẩm ban đầu có thể ảnh hưởng đến:

• Tốc độ tăng nhiệt của hạt;
• Tốc độ thoát ẩm và mất khối lượng;
• Áp suất bên trong hạt;
• Sự biến dạng thành tế bào;
• Mức độ phát triển thể tích và độ xốp.

Vì vậy, hai hạt có cùng kích thước nhưng khác độ ẩm vẫn có thể thay đổi kích thước khi rang theo cách khác nhau. Hạt có độ ẩm cao hơn cần giải phóng nhiều nước hơn, từ đó tạo ra lịch sử nhiệt và biến đổi cấu trúc khác biệt.

Do đó, độ co của hạt cà phê khi rang không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ máy rang mà còn bắt đầu từ trạng thái của nhân xanh. Sự khác biệt này góp phần tạo nên cấu trúc hạt cà phê sau rang không hoàn toàn đồng đều giữa các hạt.

Với ILOTA, kiểm soát độ ẩm và tính đồng đều của nhân xanh là cơ sở quan trọng để kiểm soát quá trình rang và sự biến đổi của hạt.

Vì sao hạt mất khối lượng nhưng lại có thể tăng thể tích?

Đây là điểm quan trọng để hiểu đúng hiện tượng hạt cà phê co lại khi rang.

Thoạt nhìn, việc hạt mất nước và mất khối lượng có vẻ như phải đi kèm với sự thu nhỏ. Tuy nhiên, xét về toàn bộ hạt, hai đại lượng này không nhất thiết thay đổi cùng chiều.

Khi rang, nước và một phần chất dễ bay hơi thoát ra ngoài khiến khối lượng hạt giảm. Đồng thời, các phản ứng nhiệt tạo ra nhiều khí bên trong hạt. Một phần khí và hơi nước bị giữ lại trong mạng lưới tế bào, làm tăng áp suất bên trong.

Khi áp suất bên trong tăng, thành tế bào có thể bị biến dạng, phá vỡ hoặc giãn ra. Đồng thời, các khoảng trống mới hình thành và những lỗ rỗng có sẵn phát triển. Vì vậy, cấu trúc bên trong hạt trở nên xốp hơn.

Mật độ = Khối lượng / Thể tích

Khi khối lượng giảm trong khi thể tích tăng, mật độ của hạt giảm rõ rệt. Đây là lý do một hạt cà phê sau rang có thể nhẹ hơn nhưng lại chiếm nhiều không gian hơn so với nhân xanh ban đầu.

Các nghiên cứu về cấu trúc vi mô cho thấy quá trình rang làm thay đổi hệ thống lỗ rỗng bên trong hạt và làm tăng thể tích lỗ rỗng. Những thay đổi này đi kèm với sự biến đổi về mật độ và cấu trúc của hạt.

Một nghiên cứu về đặc tính vật lý của hạt trong quá trình rang cũng ghi nhận xu hướng thể tích tăng và mật độ giảm khi mức độ rang tăng trong điều kiện thí nghiệm. Tuy nhiên, mức thay đổi cụ thể phụ thuộc vào loại nhân xanh và lịch sử nhiệt của quá trình rang.

Vì vậy, khi nói hạt cà phê co lại khi rang, cần phân biệt rõ sự thay đổi của từng chiều kích thước với sự thay đổi thể tích toàn hạt. Một số chiều có thể co hoặc biến dạng cục bộ, nhưng tổng thể hạt vẫn có thể giãn nở do sự hình thành và phát triển của hệ thống lỗ rỗng bên trong.

Khối lượng giảm không đồng nghĩa với việc hạt bị thu nhỏ. Nếu muốn hiểu rõ hơn mối quan hệ giữa khối lượng, thể tích và mật độ sau rang.

👉 Tìm hiểu thêm tại đây: [Thể tích hạt cà phê sau rang: Vì sao cùng 1 khối lượng nhưng thể tích lại khác nhau?]

Vì sao mỗi hạt cà phê lại thay đổi kích thước khác nhau?

Đây là một trong những lý do khiến hạt cà phê co lại khi rang không diễn ra giống nhau ở mọi hạt. Ngay cả khi cùng thuộc một giống, cùng vùng trồng và được rang trong cùng một mẻ, từng hạt vẫn có thể có mức độ thay đổi về kích thước, thể tích, mật độ và cấu trúc khác nhau.

Nguyên nhân là nhân xanh không phải một vật liệu hoàn toàn đồng nhất. Mỗi hạt có thể khác nhau về độ ẩm, kích thước, mật độ, cấu trúc tế bào và thành phần vật chất. Khi nhận nhiệt, những khác biệt ban đầu này ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt, thoát ẩm, hình thành khí và biến dạng cấu trúc.

Có thể khái quát:

Đặc tính nhân xanh → khả năng nhận nhiệt → mất nước → phản ứng nhiệt → áp suất bên trong → biến dạng tế bào → thay đổi kích thước và thể tích.

Vì vậy, muốn hiểu độ co của hạt cà phê khi rang, không thể chỉ quan sát nhiệt độ của máy rang. Cần xem xét cả trạng thái nguyên liệu trước khi rang.

Độ ẩm ban đầu khác nhau

Độ ẩm là một trong những yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến cách hạt cà phê phản ứng khi nhận nhiệt. Hai hạt có kích thước tương tự nhưng khác độ ẩm ban đầu có thể trải qua quá trình gia nhiệt, thoát ẩm và biến đổi cấu trúc với tốc độ khác nhau. Đây cũng là một nguyên nhân khiến hạt cà phê co lại khi rang không diễn ra đồng nhất giữa các hạt.

Khi nhiệt truyền vào, nước trong hạt hấp thụ năng lượng, dịch chuyển và dần thoát ra dưới dạng hơi nước. Quá trình này làm thay đổi trạng thái vật lý, áp suất và cấu trúc tế bào, từ đó ảnh hưởng đến cách hạt cà phê thay đổi kích thước khi rang.

Độ ẩm ban đầu có thể ảnh hưởng đến:

• Tốc độ tăng nhiệt của hạt;
• Tốc độ mất khối lượng và thoát ẩm;
• Áp suất bên trong hạt;
• Sự biến dạng cấu trúc tế bào;
• Mức độ phát triển thể tích và độ xốp.

Khi nguyên liệu có độ ẩm không đồng đều, các hạt trong cùng một mẻ có thể không đạt cùng trạng thái cấu trúc tại cùng một thời điểm. Hạt có độ ẩm cao hơn cần giải phóng nhiều nước hơn, trong khi hạt có độ ẩm thấp hơn có thể trải qua quá trình thoát ẩm sớm hơn.

Vì vậy, độ co của hạt cà phê khi rang không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ máy rang mà còn bắt đầu từ trạng thái của nhân xanh. Sự khác biệt về độ ẩm có thể tạo ra lịch sử nhiệt, tốc độ thoát ẩm và mức độ biến đổi cấu trúc khác nhau.

Do đó, khi tìm hiểu hạt cà phê co lại khi rang, không nên chỉ quan sát kích thước cuối cùng mà cần xem xét cả độ ẩm, mật độ, kích thước nhân xanh và lịch sử nhận nhiệt. Những yếu tố này cùng tác động đến cấu trúc hạt cà phê sau rang, độ xốp, mật độ và hình thái của từng hạt.

Cùng một mẻ rang không có nghĩa mọi hạt bắt đầu từ cùng một trạng thái vật lý.

Độ ẩm ban đầu không chỉ ảnh hưởng đến lượng nước thoát ra trong quá trình rang mà còn tác động đến cách hạt tiếp nhận và truyền nhiệt.

👉 Tìm hiểu thêm tại đây: [Độ ẩm nhân xanh ảnh hưởng thế nào với quá trình rang cà phê?]

Kích thước nhân xanh khác nhau

Kích thước nhân xanh cũng ảnh hưởng đến cách hạt tiếp nhận và truyền nhiệt. Hạt lớn và hạt nhỏ có khoảng cách truyền nhiệt từ bề mặt vào bên trong khác nhau, đồng thời tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cũng không giống nhau.

Điều này có thể ảnh hưởng đến:

• Tốc độ truyền nhiệt vào bên trong;
• Tốc độ thoát ẩm;
• Chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và bên trong;
• Thời điểm xảy ra biến đổi cấu trúc;
• Mức độ hạt cà phê thay đổi kích thước khi rang.

Hạt nhỏ thường có khoảng cách truyền nhiệt vào bên trong ngắn hơn, nhưng tốc độ gia nhiệt thực tế còn phụ thuộc vào độ ẩm, mật độ, cấu trúc tế bào và điều kiện rang.

Vì vậy, khi một mẻ có kích thước hạt không đồng đều, mỗi hạt có thể trải qua lịch sử nhiệt khác nhau. Đây cũng là một yếu tố khiến hạt cà phê co lại khi rang và độ co của hạt cà phê khi rang không hoàn toàn giống nhau giữa các hạt.

Do đó, phân loại kích thước nhân xanh trước rang không chỉ giúp đồng đều nguyên liệu mà còn hỗ trợ kiểm soát cấu trúc hạt cà phê sau rang.

Mật độ hạt khác nhau

Hai hạt có kích thước tương tự chưa chắc có cùng khối lượng riêng hay mật độ.

Một hạt có cấu trúc vật chất đặc hơn có thể phản ứng khác với một hạt có cấu trúc ít đặc hơn khi cả hai cùng nhận nhiệt. Sự khác biệt này có thể ảnh hưởng đến cách nhiệt truyền qua hạt và cách cấu trúc bên trong biến đổi.

Mật độ của nhân xanh có thể liên quan đến nhiều đặc điểm của nguyên liệu, chẳng hạn:

• Cấu trúc tế bào;
• Độ ẩm;
• Giống;
• Nguồn gốc;
• Điều kiện sinh trưởng;
• Phương pháp sơ chế;
• Điều kiện bảo quản.

Vì vậy, chỉ nhìn vào kích thước bên ngoài chưa đủ để dự đoán hoàn toàn hạt cà phê co lại khi rang như thế nào.

Một hạt lớn không nhất thiết có cấu trúc giống một hạt lớn khác. Tương tự, hai hạt có cùng kích thước có thể có mật độ khác nhau và phản ứng khác nhau khi được đưa vào cùng một môi trường nhiệt.

Sự tỉ mỉ trong việc giải mã mật độ hạt cà phê nhân xanh chính là lằn ranh quyết định giữa một mẻ rang công nghiệp nhạt nhòa và một tách cà phê phô diễn trọn vẹn tiềm năng hương vị.

👉 Tìm hiểu thêm tại đây: [Mật độ hạt cà phê nhân xanh: Vì sao hạt cao sản thường cần profile rang khác?]

Cấu trúc tế bào quyết định cách hạt biến dạng

Những thay đổi về kích thước không thể tách rời khỏi cấu trúc bên trong hạt và ở cấp độ vi mô bên trong là cả một mạng lưới khổng lồ.

👉 Tham khảo thêm tại đây: [Đánh giá hạt cà phê bằng SEM và NIR: Điều gì ẩn giấu bên trong hạt cà phê]

Lỗ rỗng hình thành như thế nào?

Vậy “độ co của hạt cà phê khi rang” đến từ đâu?

“Co” và “nở” của hạt cà phê khi rang có gì khác nhau?

Nhiệt độ cao có làm hạt “co” nhiều hơn không?

Câu trả lời là không nên chỉ nhìn vào nhiệt độ cuối cùng của mẻ rang.

Một quá trình rang không được quyết định bởi một con số nhiệt độ duy nhất. Hạt trải qua cả một lịch sử nhiệt, trong đó nhiều biến số tác động đồng thời:

• Tốc độ tăng nhiệt;
• Thời gian hạt tiếp nhận nhiệt;
• Lượng nhiệt truyền vào;
• Luồng khí trong máy rang;
• Khối lượng mẻ rang;
• Độ ẩm của nhân xanh;
• Nhiệt độ bề mặt hạt;
• Nhiệt độ bên trong hạt;
• Thời điểm xảy ra các biến đổi vật lý và hóa học mạnh.

Hai mẻ có thể đạt cùng nhiệt độ cuối nhưng vẫn tạo ra hạt cà phê thay đổi kích thước khi rang theo cách khác nhau nếu đường nhiệt, thời gian và điều kiện truyền nhiệt khác nhau.

Ở điều kiện nhiệt cao hơn hoặc mức độ rang sâu hơn, hạt thường có xu hướng mất nhiều khối lượng hơn, giảm mật độ và phát triển hệ thống lỗ rỗng mạnh hơn. Những biến đổi này có thể làm thể tích hạt tăng đáng kể, nhưng mức độ thay đổi cụ thể vẫn phụ thuộc vào đặc tính nhân xanh và cách tiến hành quá trình rang.

Vì vậy, khi phân tích độ co của hạt cà phê khi rang, không nên chỉ ghi lại nhiệt độ cuối mẻ.

Cần xem xét toàn bộ lịch sử nhiệt của hạt, từ lúc bắt đầu nhận nhiệt cho đến khi kết thúc rang và làm nguội.

Đừng nhầm “co” với “hao hụt”

Độ co của hạt cà phê khi rang và hao hụt khối lượng đều là những thay đổi xảy ra trong quá trình rang, nhưng chúng phản ánh hai khía cạnh hoàn toàn khác nhau. Hao hụt cho biết hạt mất bao nhiêu khối lượng, trong khi độ co hoặc thay đổi kích thước cho biết hình dạng và thể tích của hạt biến đổi như thế nào.

Hao hụt khối lượng là gì?

Trong quá trình rang, hạt cà phê liên tục mất nước và một phần các chất dễ bay hơi. Khi nhiệt độ tăng, các phản ứng hóa học cũng tạo ra nhiều sản phẩm khí và hợp chất dễ bay hơi thoát ra ngoài. Vì vậy, khối lượng hạt sau rang luôn thấp hơn so với nhân xanh ban đầu.

Ví dụ:

100 kg nhân xanh → sau rang còn 84 kg → hao hụt khối lượng = 16%

Con số 16% chỉ cho biết lượng khối lượng đã mất. Nó không thể hiện trực tiếp thể tích hạt đã giảm hay tăng bao nhiêu.

Đây là điểm rất dễ nhầm khi nói về hạt cà phê co lại khi rang. Một mẻ có tỷ lệ hao hụt cao không có nghĩa hạt chắc chắn bị co về thể tích.

Tại sao không thể lấy hao hụt để tính độ co?

Hao hụt và thay đổi kích thước được tạo ra bởi những cơ chế có liên quan nhưng không giống nhau.

Hao hụt chủ yếu liên quan đến lượng nước và chất dễ bay hơi thoát khỏi hạt.

Trong khi đó, thay đổi kích thước liên quan nhiều hơn đến sự biến dạng của thành tế bào, áp suất khí, sự phát triển của lỗ rỗng và quá trình tái cấu trúc vật liệu bên trong.

Do đó, một hạt có thể:

Mất khối lượng → nhưng tăng thể tích.

Hoặc ở một chiều kích thước cụ thể:

Có thể xuất hiện co hoặc biến dạng → nhưng thể tích tổng thể vẫn tăng.

Đây chính là lý do khi nghiên cứu độ co của hạt cà phê khi rang, cần xác định rõ đang đo một chiều kích thước, diện tích hay thể tích toàn hạt.

Hao hụt còn liên quan đến mức độ rang

Mức độ rang cũng ảnh hưởng rõ đến hao hụt. Khi rang sâu hơn, hạt thường tiếp tục mất nước và nhiều chất dễ bay hơi hơn, đồng thời cấu trúc tế bào tiếp tục biến đổi.

Tuy nhiên, không nên sử dụng tỷ lệ hao hụt như một thước đo duy nhất để kết luận về cấu trúc hạt cà phê sau rang.

Hai mẻ có thể có mức hao hụt tương đối gần nhau nhưng vẫn có sự khác biệt về thể tích, mật độ, độ xốp hoặc cấu trúc bên trong nếu nguyên liệu và lịch sử nhiệt khác nhau.

Ngược lại, cùng một loại nhân xanh nhưng khi thay đổi quá trình rang, mức hao hụt và mức độ phát triển cấu trúc cũng có thể thay đổi.

Khi nói hạt cà phê co lại khi rang, nên hiểu đây là cách diễn đạt về sự thay đổi kích thước và hình dạng của hạt, chứ không nên đồng nhất với lượng khối lượng bị mất.

Vì vậy, hao hụt khối lượng không đồng nghĩa với co thể tích. Muốn hiểu chính xác hạt cà phê co lại khi rang, cần đặt tỷ lệ hao hụt bên cạnh các dữ liệu về kích thước, thể tích, mật độ và cấu trúc hạt cà phê sau rang.

Đối với thợ rang, cách nhìn này đặc biệt hữu ích vì nó giúp phân biệt một hạt “mất khối lượng” với một hạt “thay đổi cấu trúc”. Hai hiện tượng diễn ra đồng thời nhưng không phải là một, và chính sự kết hợp của chúng quyết định đặc tính vật lý của hạt sau rang.

“Co” và “hao hụt” là hai khái niệm khác nhau: một bên liên quan đến thay đổi kích thước/cấu trúc, một bên phản ánh phần khối lượng bị mất trong quá trình rang.

👉 Tìm hiểu thêm tại đây: [Tỷ lệ hao hụt của cà phê sau rang: Vì sao cùng một mức độ rang nhưng tỷ lệ hao hụt có thể chênh lệch từ 12-20%?]

Nguồn ILOTA tham khảo thông tin trong bài

Thông tin trong bài được ILOTA tổng hợp và đối chiếu từ các nghiên cứu về sự thay đổi thể tích, mật độ, độ ẩm, cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của hạt cà phê trong quá trình rang.

1. Industrial Crops and Products – Sự thay đổi các tính chất vật lý của hạt cà phê trong quá trình rang

Bustos-Vanegas, J. D. et al. (2018). Developing predictive models for determining physical properties of coffee beans during the roasting process.

Nghiên cứu theo dõi thể tích, diện tích bề mặt, mật độ và độ ẩm của hạt trong quá trình rang, đồng thời sử dụng chụp cắt lớp vi tính để quan sát sự phát triển của cấu trúc bên trong. Đây là nguồn quan trọng cho phần giải thích về thay đổi kích thước, giãn nở thể tích và giảm mật độ.

ScienceDirect – Industrial Crops and Products

2. Food and Bioproducts Processing – Biến đổi cấu trúc vi mô của hạt cà phê khi rang

Coffee beans microstructural changes induced by roasting: An X-ray microtomographic investigation.

Nghiên cứu sử dụng chụp cắt lớp vi tính tia X để theo dõi sự thay đổi của thể tích, mật độ, kích thước lỗ rỗng và độ xốp ở các thời điểm rang khác nhau.

ScienceDirect – Coffee beans microstructural changes induced by roasting

3. LWT – Thay đổi tính chất cơ học của hạt cà phê do điều kiện rang

Pittia, P., Dalla Rosa, M. & Lerici, C. R. (2001). Textural Changes of Coffee Beans as Affected by Roasting Conditions.

Nghiên cứu tập trung vào mối liên hệ giữa độ ẩm, mật độ, cấu trúc mô và độ giòn của hạt cà phê sau rang.

ScienceDirect – LWT Food Science and Technology

4. International Journal of Non-Linear Mechanics – Mô hình biến dạng cấu trúc hạt cà phê khi rang

Modelling structural deformations in a roasting coffee bean (2019).

Nguồn này hỗ trợ phần giải thích về ứng suất, độ ẩm, nhiệt độ và áp suất khí bên trong hạt cũng như cách những yếu tố này tác động đến biến dạng cấu trúc trong quá trình rang.

ScienceDirect – Modelling structural deformations in a roasting coffee bean

5. Food Chemistry – Ảnh hưởng của mức độ rang đến đặc tính vật lý và cấu trúc hạt

Hu, G. et al. (2020). Effect of roasting degree of coffee beans on sensory evaluation: Research from the perspective of major chemical ingredients.

Nghiên cứu phân tích sự thay đổi về hình dạng, hàm lượng nước, mật độ, màu sắc và cấu trúc bên trong của hạt ở các mức độ rang khác nhau.

Food Chemistry – ScienceDirect

Kết luận

Hạt cà phê co lại khi rang là một cách diễn đạt dễ hiểu nhưng chưa phản ánh đầy đủ những gì thực sự xảy ra bên trong hạt.

Trong quá trình rang, hạt đồng thời trải qua nhiều biến đổi: mất nước, giảm khối lượng, hình thành khí, biến dạng thành tế bào, phát triển hệ thống lỗ rỗng, giảm mật độ và thay đổi thể tích. Vì vậy, nếu chỉ nhìn vào một chiều kích thước, có thể nhận thấy hiện tượng hạt cà phê co lại khi rang hoặc biến dạng cục bộ. Nhưng khi xét toàn bộ hạt, thể tích thường lại có xu hướng tăng.

ILOTA cho rằng điều này có nghĩa rằng câu hỏi “hạt cà phê co lại khi rang hay nở ra?” thực ra chưa phải cách tiếp cận đầy đủ. Câu hỏi quan trọng hơn là:

Hạt thay đổi kích thước ở đâu, thay đổi bao nhiêu và nguyên nhân nào đứng phía sau sự thay đổi đó?

Muốn trả lời, cần xem xét đồng thời nhiều yếu tố từ trước khi rang đến sau khi rang. Độ ẩm nhân xanh, mật độ, kích thước hạt, cấu trúc tế bào, thành phần hóa học, nhiệt độ, thời gian và lịch sử nhiệt đều có thể tác động đến cách một hạt phản ứng trong quá trình rang.

Đặc biệt, những khác biệt tồn tại ngay từ trạng thái nhân xanh có thể khiến hai hạt trong cùng một mẻ nhận nhiệt, thoát ẩm và phát triển cấu trúc không hoàn toàn giống nhau. Vì vậy, độ co của hạt cà phê khi rang cũng không phải một giá trị cố định có thể áp dụng cho mọi loại cà phê.

Đối với mỗi thợ rang đặc biệt là thợ rang của ILOTA , hiểu cấu trúc hạt cà phê sau rang giúp quá trình đánh giá mẻ rang đi xa hơn việc chỉ quan sát màu sắc bên ngoài. Một hạt rang không chỉ thay đổi từ xanh sang nâu; bên trong nó là sự tái cấu trúc của nước, khí, thành tế bào và hệ thống lỗ rỗng.

Những thay đổi này tiếp tục ảnh hưởng đến đặc tính vật lý của hạt sau rang. Khi cấu trúc trở nên giòn và xốp hơn, khả năng phá vỡ của hạt trong quá trình xay cũng thay đổi. Từ đó, hạt cà phê thay đổi kích thước khi rang có thể liên quan gián tiếp đến cách hạt bị nghiền, phân bố kích thước bột và khả năng nước tiếp xúc với cà phê trong quá trình chiết xuất.

Đó mới là cách tiếp cận đầy đủ hơn để hiểu hạt cà phê co lại khi rang.

Với ILOTA, quá trình rang được nhìn từ mối liên hệ giữa nguyên liệu – nhiệt – cấu trúc hạt – kết quả sau rang. Khi hiểu được hạt thay đổi như thế nào trong từng giai đoạn, roaster có thêm cơ sở để kiểm soát mẻ rang dựa trên dữ liệu và đặc tính nguyên liệu, thay vì chỉ dựa vào màu sắc hoặc một con số nhiệt độ cuối cùng.

👉 Tìm hiểu thêm: [Các sản phẩm cà phê tại ILOTA]

ILOTA – Nhà rang Cà phê “May đo” 

1. Tham gia ILOTA ACADEMY để cập nhật kiến thức chuyên sâu về Trà & Cà phê mỗi ngày. 👉 [Tham gia nhóm tại đây]
2. Tư vấn & Đặt hàng:

👉 Mua sỉ, kênh quán, OEM: 0989 099 033 (Anh Thắng)

👉 Mua lẻ: 0988 345 175 (Thái Sơn)

Facebook: ILOTA Coffee Roasters

Địa chỉ: Biệt thự 3, ngõ 2A Chế Lan Viên, phường Đông Ngạc, Hà Nội