Tại sao dùng nước nóng làm đá cho Cold Brew lại tốt hơn? Giải mã Hiệu ứng Mpemba và bí quyết tạo nước đá uống Cold Brew trong veo, giữ trọn vị cà phê
Bạn có tin rằng một khay nước nóng 100°C có thể đóng băng nhanh hơn khay nước lạnh 20°C? Nghe vô lý và đi ngược lại mọi trực giác thông thường, nhưng đó là một sự thật vật lý đã được chứng minh mang tên “Hiệu ứng Mpemba” (Không phải là hiệu ứng Kylian Mbappé đâu nha!)
Trong thế giới của những người sành cà phê, đặc biệt là tín đồ của Cold Brew, Hiệu ứng Mpemba không chỉ là một câu chuyện vui về vật lý. Việc hiểu và ứng dụng hiệu ứng này chính là “vũ khí bí mật” để các Bartender và Barista hàng đầu tạo ra những viên đá trong veo như pha lê, tan chậm, giúp ly Cold Brew giữ trọn hương vị đến giọt cuối cùng.
Nếu bạn đang tìm cách làm đá uống cà phê chuẩn chỉ để nâng tầm trải nghiệm tại nhà, hoặc thắc mắc tại sao quán cà phê quen thuộc lại có những viên đá đẹp đến thế, thì bài viết này của ILOTA là dành cho bạn. Hãy cùng chúng tôi đi sâu vào khoa học của nước đá và nghệ thuật thưởng thức Cold Brew.
Hiệu ứng Mpemba là gì? Nghịch lý của nhiệt độ
“Tên tôi là Erasto B. Mpemba, và tôi sẽ kể cho các bạn nghe về khám phá của mình, vốn dĩ bắt nguồn từ việc sử dụng tủ lạnh sai cách.”
Thật khó tin khi một bài báo khoa học vật lý lại bắt đầu bằng những dòng thú vị và dân dã đến thế. Nhưng đó là sự thật. Vào năm 1969, tạp chí Physics Education đã xuất bản công trình chung của cậu học sinh Erasto Mpemba và Giáo sư Denis Osborne, chính thức châm ngòi cho một cuộc tranh luận khoa học kéo dài hơn 50 năm về cái gọi là Hiệu ứng Mpemba.
Trước khi đi vào kỹ thuật thực chiến làm đá cho Cold Brew, chúng ta cần hiểu rõ ngọn nguồn của hiện tượng thú vị này. Hiệu ứng Mpemba là hiện tượng trong đó nước nóng (ở một số điều kiện nhất định) có thể đóng băng nhanh hơn nước lạnh.
Quan niệm thông thường cho rằng nước càng lạnh thì càng dễ đóng băng. Thế nhưng, từ thời Aristotle đến René Descartes, nhiều học giả đã ghi lại những quan sát trái ngược: nước nóng đôi khi lại đông cứng nhanh hơn. Ngay cả ngày nay, thực tế cũng lặp lại điều ấy – không ít thợ sửa ống nước từng chứng kiến ống dẫn nước nóng bị vỡ trong giá rét, trong khi đường ống nước lạnh vẫn vận hành bình thường.
Lịch sử: Câu chuyện về cậu học sinh Erasto Mpemba
Cái tên Hiệu ứng Mpemba không đến từ một nhà khoa học già nua trong phòng thí nghiệm phương Tây, mà đến từ một cậu học sinh trung học ở Tanzania tên là Erasto Mpemba.
Vào năm 1963, trong một buổi học làm kem tại trường, cậu bé Mpemba nhận thấy rằng thời gian có hạn và tủ lạnh thì chật cứng. Để tranh thủ chỗ trong tủ đông, cậu đã quyết định đặt hỗn hợp kem sữa đang còn nóng sôi sục vào tủ lạnh mà không chờ nó nguội đi như các bạn cùng lớp. Điều kỳ diệu đã xảy ra: Hỗn hợp kem nóng của Mpemba đã đông cứng lại nhanh hơn hẳn so với hỗn hợp kem đã để nguội của các bạn.
Khi Mpemba hỏi giáo viên vật lý về hiện tượng này, cậu đã bị chế giễu. Giáo viên nói: “Đó không phải là vật lý thế giới, đó là vật lý Mpemba”. Tuy nhiên, Mpemba không bỏ cuộc.
Câu chuyện bắt đầu vào năm 1963, khi Giáo sư vật lý Denis Osborne về thăm một trường trung học tại Tanzania. Tại đây, cậu học sinh Erasto Mpemba đã không ngần ngại đứng lên hỏi về vấn đề cậu đang băn khoăn: Tại sao hỗn hợp kem nóng lại đông cứng nhanh hơn hỗn hợp lạnh?
Thay vì từ chối thẳng thừng một ý tưởng nghe có vẻ “phi vật lý”, Giáo sư Osborne – với mong muốn kích thích niềm sáng tạo của trẻ nhỏ – đã hứa sẽ về thực nghiệm lại. Kết quả các thí nghiệm ban đầu của ông thực sự chỉ ra rằng: Trong một số điều kiện nhất định, nước nóng bắt đầu quá trình đông đặc nhanh hơn nước lạnh.
Sau đó, Mpemba và vị giáo sư đã cùng nhau xuất bản một bài báo về vấn đề này. Kể từ đó, hiện tượng này chính thức mang tên Hiệu ứng Mpemba (Mpemba effect).
Erasto Mpemba (khi đã trưởng thành) đứng trước trụ sở Hiệp hội Hóa học Hoàng gia Anh (Royal Society of Chemistry).
Góc nhìn khách quan: Một hiện tượng gây tranh cãi
Tuy nhiên, khoa học là sự kiểm chứng liên tục. Sau khi bài báo được công bố rộng rãi, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã bắt tay vào thực hiện lại thí nghiệm. Kết quả là độ lặp lại của thí nghiệm này không thuyết phục – lúc thì xảy ra, lúc thì không. Chính vì vậy, rất nhiều cuộc tranh cãi đã nổ ra xung quanh tính xác thực của hiệu ứng này.
Cho đến nay, giới vật lý vẫn chưa đưa ra được một lời giải thích duy nhất và thỏa đáng hoàn toàn. Lý do là bởi quá trình đông đá bị ảnh hưởng bởi quá nhiều biến số phức tạp chứ không chỉ riêng nhiệt độ ban đầu, bao gồm:
Lượng khí hòa tan: Nước nóng chứa ít khí hơn.
Sự bay hơi: Nước nóng bay hơi làm giảm khối lượng nước cần đông.
Sự thoát nhiệt: Cách nhiệt dưới đáy bình (thí nghiệm hiện đại thường đặt cốc lên tấm xốp styrofoam để kiểm soát yếu tố này).
Vậy điều này có ý nghĩa gì với ly Cold Brew của bạn?
Dù các nhà vật lý còn đang tranh luận về lý thuyết, nhưng có một thực tế mà các Bartender đều công nhận: Việc đun sôi nước (như cách làm của Mpemba) giúp loại bỏ khí hòa tan và tạp chất hiệu quả. Đây chính là “chìa khóa vàng” để tạo ra những viên đá trong veo mà chúng ta sẽ áp dụng trong bài này.
Cơ chế khoa học: Tại sao nước nóng lại “chạy đua” nhanh hơn?
Để dễ hình dung, hãy nhìn vào biểu đồ nhiệt động học dưới đây. Bạn sẽ thấy một cuộc đua thú vị: Đường màu đỏ đại diện cho nước nóng, dù xuất phát sau nhưng lại về đích (trạng thái đông) nhanh hơn đường màu xanh nhờ tốc độ giải nhiệt vượt trội tại điểm giao cắt Mpemba.
Góc nhìn siêu vi mô: “Hãy tưởng tượng quá trình đóng băng giống như việc đẩy một quả bóng qua đồi. Biểu đồ “Hố thế năng” này cho thấy nước nóng (với năng lượng cao hơn) đôi khi có đà tốt hơn để “nhảy” qua rào cản năng lượng ΔE và rơi vào trạng thái đông đặc (trạng thái cân bằng) nhanh hơn so với nước ấm.
Cho đến nay, Hiệu ứng Mpemba vẫn là chủ đề tranh luận sôi nổi trong giới vật lý với nhiều giả thuyết khác nhau. Tuy nhiên, để áp dụng vào việc làm đá cho Cold Brew tại nhà, chúng ta có thể tập trung vào 3 cơ chế chính dễ hiểu nhất:
Sự bay hơi – Giảm khối lượng
Đây là lời giải thích đơn giản nhất. Khi bạn đặt một khay nước nóng vào tủ đông, quá trình bay hơi diễn ra mạnh mẽ. Nước chuyển từ lỏng sang hơi mang theo nhiệt lượng, giúp phần nước còn lại nguội đi nhanh chóng. Quan trọng hơn, sự bay hơi làm giảm tổng khối lượng nước trong khay.
Ví dụ: Bạn bắt đầu với 100ml nước nóng. Sau khi bốc hơi, có thể chỉ còn 90ml nước cần đóng băng. Trong khi đó, khay nước lạnh 100ml vẫn giữ nguyên khối lượng. Ít nước hơn đồng nghĩa với việc đông đá nhanh hơn.
Vẻ đẹp của vật lý: Hiệu ứng Mpemba trong tự nhiên – Nước sôi 100°C gặp không khí lạnh, quá trình bay hơi và trao đổi nhiệt diễn ra bùng nổ, tạo nên những tinh thể băng tuyệt đẹp
Khí hòa tan – Chìa khóa của viên đá trong
Đây là yếu tố quan trọng nhất đối với dân ghiền cà phê và là lý do tại sao Hiệu ứng Mpemba được ILOTA nhắc đến. Nước lạnh chứa nhiều khí hòa tan (Oxy, CO2, Nitơ) hơn nước nóng. Khi đun sôi nước, các bọt khí này bị đẩy ra ngoài do độ tan của khí giảm khi nhiệt độ tăng (Định luật Henry).
Nước nóng = Ít khí hòa tan -> Dẫn nhiệt tốt hơn, cấu trúc nước đồng nhất hơn -> Đóng băng nhanh và tạo ra đá trong suốt.
Nước lạnh = Nhiều khí hòa tan -> Bọt khí cản trở quá trình truyền nhiệt -> Đóng băng chậm hơn và tạo ra đá đục.
Dòng đối lưu
Trong một cốc nước nóng, sự chênh lệch nhiệt độ giữa vùng nước nóng ở trung tâm và vùng nước lạnh tiếp xúc với thành cốc tạo ra các dòng đối lưu mạnh mẽ. Sự chuyển động này giúp nhiệt lượng được giải phóng ra ngoài nhanh hơn rất nhiều so với cốc nước lạnh, nơi các dòng đối lưu diễn ra chậm chạp.
Tại sao chất lượng đá lại quyết định chất lượng ly Cold Brew của bạn?
Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao một ly Cold Brew tại các quán Specialty Coffee luôn giữ được hương vị tuyệt hảo trong một thời gian dài, trong khi ly cà phê bạn pha tại nhà lại nhanh chóng trở nên nhạt nhẽo? Bí mật nằm ở nước đá uống Cold Brew.
Chúng ta thường dành hàng giờ để chọn hạt cà phê ngon từ ILOTA, canh chỉnh tỷ lệ nước/cà phê, ủ lạnh suốt 24 giờ, nhưng lại vô tình “giết chết” thành quả đó bằng những viên đá kém chất lượng lấy từ tủ lạnh gia đình.
Vấn đề của “Đá đục”
Hầu hết đá làm tại nhà đều bị đục ở giữa, có màu trắng xóa. Đây là kẻ thù của cà phê.
Chứa nhiều bọt khí và tạp chất: Phần trắng đục đó chính là không khí, khoáng chất và tạp chất bị đẩy vào trung tâm viên đá trong quá trình đông đặc.
Cấu trúc yếu, dễ vỡ: Do chứa nhiều bọt khí, đá đục có cấu trúc rỗng, mật độ thấp. Khi gặp nước cà phê, chúng dễ bị nứt vỡ tạo thành nhiều mảnh nhỏ.
Hậu quả – Sự loãng vị: Đây là điều tồi tệ nhất. Đá đục tan cực nhanh do diện tích tiếp xúc lớn (từ các vết nứt). Nó làm loãng cà phê ngay khi bạn chưa kịp thưởng thức. Với những dòng đậm đà hay Arabica thanh tao của ILOTA, việc bị làm loãng quá nhanh sẽ khiến “Body” (độ dày) của cà phê bị phá vỡ, hương vị trở nên rời rạc, nhạt nhẽo.
Lợi ích của “Đá trong”
Ngược lại, việc ứng dụng Hiệu ứng Mpemba và kỹ thuật làm đá đúng cách sẽ tạo ra đá trong suốt.
Đặc khít, tinh khiết: Không chứa bọt khí, khối lượng riêng lớn hơn đá đục.
Tan cực chậm: Đây là “chân ái” của việc làm đá cho Cold Brew. Đá trong tan rất chậm, giữ cho ly cà phê lạnh sâu trong thời gian dài mà mức độ tan chảy của nước là tối thiểu. Bạn có thể nhâm nhi ly cà phê suốt 30-45 phút mà hương vị vẫn đậm đà như phút ban đầu.
Thẩm mỹ đỉnh cao: Hãy tưởng tượng viên đá trong veo như pha lê nằm trong ly thủy tinh. Khi rót Cold Brew màu nâu hổ phách vào, ánh sáng xuyên qua viên đá tạo nên hiệu ứng thị giác tuyệt đẹp. Uống cà phê không chỉ là nếm, mà còn là ngắm nhìn.
Cách làm đá uống cà phê tại nhà
Bây giờ, hãy cùng ILOTA bắt tay vào thực hành. Chúng ta sẽ áp dụng Hiệu ứng Mpemba và kỹ thuật “Đóng băng định hướng” để tạo ra những viên đá hoàn hảo nhất. Đây là cách làm đá uống cà phê mà các Bartender chuyên nghiệp không muốn bạn biết.
Chuẩn bị dụng cụ
Nước lọc (Nên dùng nước lọc RO hoặc nước suối đóng chai, tránh dùng nước khoáng quá nhiều Canxi/Magie nếu không muốn đá có vị lạ).
Ấm đun siêu tốc.
Khuôn làm đá (Khuyên dùng khuôn Silicon kích thước lớn, vì đá to tan chậm hơn đá nhỏ).
Một thùng xốp nhỏ hoặc thùng giữ nhiệt vừa vặn để đặt vào ngăn đông tủ lạnh.
Bước 1: Loại bỏ khí (Degassing)
Đây là lúc chúng ta áp dụng lý thuyết của Hiệu ứng Mpemba. Để có viên đá trong veo, bạn phải loại bỏ khí hòa tan.
Đun sôi lần 1: Đun sôi nước bằng ấm siêu tốc. Việc này giúp các bọt khí thoát ra ngoài và tiêu diệt vi khuẩn.
Để nguội và Đun sôi lần 2: Đây là bí quyết. Hãy để nước nguội bớt rồi đun sôi lại một lần nữa. Quá trình này đảm bảo tối đa lượng khí Oxy và CO2 bị đẩy ra khỏi nước.
Sử dụng nước nóng: Đừng chờ nước nguội hoàn toàn. Hãy dùng nước còn ấm nóng (khoảng 50-70°C) để chuẩn bị đổ vào khuôn. Theo Hiệu ứng Mpemba, nước ấm này sẽ giúp quá trình hình thành mầm đá diễn ra theo hướng có lợi cho độ trong suốt.
Lưu ý: Nếu dùng khay nhựa mỏng, hãy để nước nguội hơn một chút để tránh làm hỏng khay. Tốt nhất nên dùng khay Silicon chịu nhiệt chuyên dụng cho thực phẩm.
Bước 2: Kỹ thuật đóng băng định hướng
Tại sao đá ngoài hồ tự nhiên lại trong veo, còn đá trong tủ lạnh lại đục? Vì nước hồ đóng băng từ trên xuống dưới (định hướng), đẩy tạp chất xuống đáy hồ. Còn đá tủ lạnh bị hơi lạnh tấn công từ 4 phía (đa hướng), đẩy tạp chất vào trung tâm viên đá.
Chúng ta sẽ mô phỏng thiên nhiên bằng kỹ thuật làm đá cho Cold Brew sau:
Chuẩn bị “bể cách nhiệt”: Lấy thùng xốp nhỏ, tháo nắp. Đặt khay đá vào bên trong thùng xốp.
Cơ chế: Thùng xốp cách nhiệt ở đáy và 4 góc xung quanh. Hơi lạnh từ tủ đông chỉ có thể tiếp xúc với mặt trên của khay nước.
Rót nước: Rót nước nóng (đã xử lý ở Bước 1) vào khay đá đang nằm trong thùng xốp.
Cấp đông: Đặt cả thùng xốp vào ngăn đông tủ lạnh.
Quá trình: Nước sẽ bắt đầu đóng băng từ mặt trên cùng và từ từ lan xuống dưới đáy. Các bọt khí và tạp chất sẽ bị đẩy dần xuống phần đáy của viên đá hoặc đáy khay, để lại phần trên trong suốt hoàn hảo.
Bước 3: Xử lý phần đá đục
Sau khoảng 18-24 tiếng (tùy công suất tủ lạnh), bạn lấy thùng xốp ra.
Lấy khay đá ra khỏi thùng. Bạn sẽ thấy: Phần trên của viên đá trong veo, còn phần đáy có thể hơi đục do bọt khí tụ lại.
Dùng dao hoặc dụng cụ đục đá gọt bỏ phần đáy đục đi. Hoặc nếu bạn canh thời gian chuẩn xác, hãy lấy đá ra khi nó chưa đông hoàn toàn (chỉ đông 3/4). Lúc này, phần nước lỏng ở đáy chứa tạp chất có thể đổ đi, để lại viên đá rỗng ruột nhưng trong suốt tuyệt đối.
Việc áp dụng Hiệu ứng Mpemba kết hợp với đóng băng định hướng sẽ cho bạn kết quả là những khối nước đá uống Cold Brew đẳng cấp, xứng tầm với những hạt cà phê thượng hạng từ ILOTA.
Góc chuyên gia: So sánh Đá già và Đá non
Sau khi đã biết cách làm đá uống cà phê, bạn cần biết thêm một khái niệm chuyên sâu nữa để trở thành bậc thầy pha chế tại gia: Tuổi của đá.
Đá non
Đặc điểm: Là đá vừa mới đông tới, nhiệt độ bề mặt khoảng 0°C đến -2°C. Khi sờ vào thấy ướt tay ngay lập tức.
Ưu điểm: Dễ làm.
Nhược điểm: Tan rất nhanh. Bề mặt ướt đồng nghĩa với việc quá trình tan chảy đã bắt đầu ngay khi bạn lấy ra khỏi tủ. Nếu dùng đá này cho Cold Brew, ly cà phê của bạn sẽ bị loãng chỉ sau 5 phút.
Đá già
Đặc điểm: Là đá đã được cấp đông sâu trong thời gian dài (trên 24h sau khi đông), nhiệt độ tâm đá đạt từ -15°C đến -20°C. Bề mặt khô, sờ vào có cảm giác dính tay (do hơi ẩm trên tay bị đóng băng ngay lập tức).
Ưu điểm: Cực kỳ cứng, giữ lạnh siêu lâu. Đây là tiêu chuẩn vàng cho các quán Bar và Specialty Coffee.
Nhược điểm: Dễ bị nứt vỡ nếu thả ngay vào nước thường do sốc nhiệt.
Lời khuyên từ ILOTA cho ly Cold Brew hoàn hảo
Để thưởng thức trọn vẹn hương vị, ILOTA khuyên bạn nên sử dụng đá già đã qua xử lý nhiệt.
Kỹ thuật Làm “nguội” đá: Khi lấy viên đá già (-20°C) ra khỏi tủ, đừng thả ngay vào ly cà phê. Sự chênh lệch nhiệt độ đột ngột sẽ khiến viên đá nứt toác (tạo ra tiếng tách tách), làm mất vẻ đẹp thẩm mỹ và tăng diện tích tiếp xúc (khiến đá tan nhanh hơn sau đó).
Hãy để viên đá “nghỉ” ở nhiệt độ phòng khoảng 1-2 phút. Khi thấy bề mặt đá chuyển từ màu trắng mờ (do sương giá) sang trong suốt và bắt đầu ướt nhẹ, đó là lúc viên đá đã sẵn sàng. Lúc này, bạn thả nhẹ vào ly Cold Brew, đá sẽ không bị nứt, giữ nguyên khối trong suốt và làm lạnh cà phê một cách êm ái, bền bỉ.
Chúng ta đã nói rất nhiều về Hiệu ứng Mpemba, về vật lý, về cách làm đá. Nhưng tất cả sự chuẩn bị công phu đó sẽ trở nên vô nghĩa nếu “nhân vật chính” – Cà phê – không đủ chất lượng.
Bạn không thể cứu vãn một ly cà phê dở bằng một viên đá đẹp. Nhưng một viên đá đẹp, làm từ nước nóng theo Hiệu ứng Mpemba, sẽ tôn vinh hương vị của một loại cà phê ngon lên tầm cao mới.
Tại ILOTA, chúng tôi hiểu rằng trải nghiệm cà phê là sự tổng hòa của nhiều yếu tố: Từ hạt cà phê được rang xay mộc mạc, kỹ thuật pha chế chuẩn xác, cho đến những chi tiết nhỏ nhất như viên nước đá uống Cold Brew. Các dòng cà phê Đặc sản của ILOTA được thiết kế phù hợp để uống Cold brew với đá lạnh.
Khi bạn kết hợp viên đá trong suốt làm theo phương pháp trên với Cold Brew pha từ hạt ILOTA, bạn sẽ thấy:
Màu nâu hổ phách của cà phê trở nên lấp lánh, quyến rũ.
Vị đắng ngọt hậu đặc trưng không bị phai nhạt theo thời gian.
Cảm giác mát lạnh lan tỏa sâu trong khoang miệng mà không hề có vị “nước lã”.
Kết luận
Tóm lại, làm đá không chỉ là đổ nước vào tủ lạnh. Đó là vật lý học, là nghệ thuật và là sự trân trọng đối với thức uống mình yêu thích.
Hiệu ứng Mpemba dạy cho chúng ta rằng đôi khi đi đường vòng (đun nóng nước trước khi làm lạnh) lại đưa ta đến đích nhanh hơn và hoàn hảo hơn. Việc đầu tư chút thời gian để làm ra những viên đá trong veo không chỉ giúp ly cà phê ngon hơn mà còn là một liệu pháp tinh thần, rèn luyện sự tỉ mỉ và kiên nhẫn – những đức tính tuyệt vời của một người yêu cà phê chân chính.
Hy vọng qua bài viết này, bạn đã nắm vững cách làm đá uống cà phê chuẩn Barista và hiểu sâu hơn về Hiệu ứng Mpemba. Đừng để những viên đá đục ngầu, tan nhanh làm hỏng ly Cold Brew tâm huyết của bạn nữa nhé.
Bạn đã nắm bí kíp làm đá “xịn”, giờ là lúc chọn cà phê “chất”!
Khoảnh khắc viên đá trong veo chạm vào dòng Cold Brew đậm đà chính là “ma thuật”. Nhưng ma thuật đó cần một cốt cà phê xứng tầm. Mẻ rang Arabica Đặc sản mới nhất của ILOTA đang ở điểm rơi phong độ tốt nhất về hương vị.
Số lượng Mẻ rang đặc biệt này chỉ còn rất ít và đang vơi đi từng giờ. Đừng để đến khi bạn làm xong mẻ đá trong veo đầu tiên thì cà phê ngon đã thuộc về người khác!
[Săn ngay Cà phê Đặc sản ILOTA để bắt đầu trải nghiệm Cold Brew đỉnh cao tại đây]
Hãy để ILOTA và Hiệu Ứng Mpemba cùng bạn đánh thức mọi giác quan mỗi sáng!
ILOTA – Nhà rang Cà phê “May đo”
Địa chỉ: Biệt thự 3, ngõ 2A Chế Lan Viên, phường Đông Ngạc, Hà Nội.
Zalo: 0989 099 033 (Mr Thắng)
Website: ilota.vn
Facebook: ILOTA Coffee and Tea