Quá trình rang cà phê và các cấp độ rang

Coffee Magazine 01/03/201901/03/2019 rang cà phê

Rang cà phê

Rang cà phê sẽ biến đổi các đặc tính hóa học và vật lý của hạt cà phê thành các sản phẩm cà phê rang. Trong quá trình rang những hương vị đặc trưng của cà phê được tạo ra bằng cách làm cho hạt cà phê xanh thay đổi tính chất. Các hạt cà phê còn sống có chứa các axit, protein, đường và caffeine cao hơn các loại cà phê đã rang. Nhưng nó thiếu hương vị của cà phê rang do Maillard và các phản ứng hóa học khác xảy ra trong quá trình rang.

Phần lớn cà phê được rang trên quy mô công nghiệp, nhưng việc rang xay cà phê quy mô nhỏ đã phát triển đáng kể với xu hướng về các loại cà phê rang xay tại chỗ phục vụ các quán cà phê. Một số người uống cà phê thậm chí rang cà phê ở nhà như một sở thích để thử nghiệm cả hai yếu tố hương vị của hạt cà phê và đảm bảo rang cà phê tươi, sạch tốt nhất có thể.

Lịch Sử

Những dụng cụ được biết đến đầu tiên để rang hạt cà phê giống như chảo làm từ kim loại hoặc sứ, được sử dụng trong thế kỷ 15. Các hạt cà phê được khuấy bằng các dụng cụ như đũa hay một cái thìa mỏng. Mỗi lần rang chỉ được một lượng nhỏ. Máy xay cà phê bằng tay đầu tiên xuất hiện ở Cairo vào khoảng năm 1650. Nó được làm bằng kim loại, đồng hoặc gang đúc thường được làm bằng đồng. Sau đó, các biến thể của máy xay cà phê cầm tay xuất hiện ở Pháp, Hà Lan và Ý với sự cải tiến về thiết kế. Những điều này đã trở nên phổ biến trong thế kỷ tiếp theo ở châu Âu, Anh và thuộc địa của Mỹ .

Trong thế kỷ 19, nhiều nhãn hiệu ở Hoa Kỳ và Châu Âu của các nhà rang xay công nghiệp, với sản lượng cà phê lớn. Tuy nhiên, việc rang xay hộ gia đình tiếp tục phổ biến. Một người đàn ông làm việc tại một nhà máy rang thương mại bắt đầu từ những năm 1850 ở St. Louis, Missouri, nói rằng “việc bán cà phê rang là công việc trên đồi vì mọi người đều rang cà phê trong lò bếp bằng củi.” Thiết bị gia dụng phục vụ nhà rang xay cũng được phát triển; Năm 1849, một máy rang cà phê hình cầu đã được phát minh ra ở Cincinnati, Ohio, và sử dụng đốt bằng củi. Hạt cà phê rang đã có mặt tại cửa hàng tổng hợp địa phương, hoặc thậm chí đặt hàng qua bưu điện.

Nhiều người đã sử dụng những phương pháp đơn giản như cho một lớp hạt cà phê được rang trên một tấm kim loại, hoặc hạt cà phê được khuấy bằng một cái nồi sắt bằng gang. Mặc dù phổ biến rộng rãi của nhà rang. Các sáng chế của Burns đã cách mạng hóa ngành công nghiệp rang xay cafe của Hoa Kỳ. Kể từ thời điểm đó cà phê rang xay thương mại đã trở nên phổ biến cho đến khi nó dần dần trở thành thức uống phổ biến trong gia đình trong năm 1900 ở Mỹ.

Vào năm 1903 và 1906, các nhà chế biến điện đầu tiên được cấp bằng sáng chế ở Hoa Kỳ và Đức; Những thiết bị thương mại này loại bỏ vấn đề khói hoặc hơi nhiên liệu tạo ra một hương vị xấu cho cà phê. Ở Pháp, cho đến sau những năm 1920, đặc biệt ở nông thôn. Cà phê được rang với màu tối trong các lô nhỏ ở nhà và ở các chủ cửa hàng, sử dụng nhiều loại thiết bị thủ công khác nhau. Bởi vì khói và bụi sinh ra khi rang, vì vậy người dân nông thôn thường rang ngoài trời.

Vào những năm 1950, sản phẩm tương tự cà phê hòa tan đang trở thành phổ biến. Các quán cà phê đặc sản bắt đầu mở ra phục vụ những người sành điệu. Trong những năm 1970, nhiều công ty cà phê đặc sản đã được thành lập. Trong những năm 1980 và 1990, ngành công nghiệp cà phê dành cho người sành đã có sự tăng trưởng to lớn. Trong những năm 1970 và 1980, máy xay nhà Siemens Sirocco được sản xuất ở Tây Đức và được bán trên toàn cầu.

Năm 1976, kỹ sư hóa học Michael Sivetz đã cấp bằng sáng chế thiết kế máy rang dòng không khí nóng cạnh tranh cho sản xuất ở Hoa Kỳ; Điều này trở nên phổ biến như một giải pháp thay thế kinh tế. Sivetz kêu gọi nhà rang xay về nhà tập trung vào chất lượng hạt cà phê.

Từ năm 1986 đến năm 1999 đã có một sự gia tăng số lượng các bằng sáng chế nộp cho các thiết bị gia đình rang. Vào những năm 1990, đã có thêm nhiều thiết bị rang điện gia dụng, bao gồm cả máy rang trống và các biến thể của máy nướng bánh mì. Đến năm 2001, đã có sự mua bán qua internet.

Quá trình

Qúa trình rang cà phê là một công đoạn quan trọng trong quy trình chế biến cà phê và trước công việc pha cà phê. Nó bao gồm chủ yếu là phân loại, rang, làm mát và đóng gói nhưng cũng có thể bao gồm sao tẩm thêm gia vị trong các nhà rang xay quy mô lớn hơn. Các hạt cà phê sống sau khi cân được chuyển đến máy rang và dự trữ trong phễu cấp liệu. Đối với máy rang, có thể yêu cầu điều chỉnh nguồn nhiệt của lò rang. Vào cuối chu kỳ rang, các hạt cà phê rang được đổ ra khỏi buồng rang và không khí làm mát bằng một bộ cảm ứng khởi động quạt hút làm mát.
Trong quá trình rang, hạt cà phê có khuynh hướng giảm khối lượng khoảng 28% do mất nước và các hợp chất dễ bay hơi. Mặc dù hạt cà phê đã trải qua một cuộc giảm cân, nhưng kích cỡ hạt được tăng lên gấp đôi sau quá trình rang do sự giải phóng carbon dioxide, giải phóng các hợp chất dễ bay hơi và bốc hơi nước.

Trang thiết bị

Các máy rang phổ biến nhất là hai loại cơ bản: trống và không khí nóng. Có thể kể đến 3 dòng máy rang sau:

Máy rang trống gia nhiệt trực tiếp, trống quay và đảo hạt cà phê. Nguồn nhiệt có thể được cung cấp bởi gas, điện, hoặc thậm chí là gỗ và nhiệt độ được truyền trược tiếp qua bề mặt trống đến hạt cà phê.
Máy rang bán trực tiếp (Bán hot air): Nhiệt độ truyền cho hạt cà phê đồng thời theo 2 hướng, trực tiếp thông qua trống rang và dòng lưu thông khí nóng qua hạt cafe.
Máy rang cung cấp nhiệt cho hạt cà phê bằng dòng khí nóng (hot air). Nhiệt độ khối hạt cafe tăng lên hoàn toàn nhờ lưu thông dòng khí nóng qua khối hạt.
Ngoài ra còn máy rang cà phê tầng sôi nhưng chỉ dùng trong những nhà máy sản xuất cà phê rất lớn trên thế giới.

Quá trình rang cà phê

Rang cà phê sử dụng tên cho các mức độ rang khác nhau, chẳng hạn như “roast city” và “French roast”…. Các công thức về nhiệt độ trong hạt cafe, thời gian rang, điều chỉnh khí được gọi là “hồ sơ rang” để đạt được đặc điểm hương vị mong muốn. Bất kỳ yếu tố nào cũng có thể giúp một người thợ rang xác định được cấu hình tốt nhất để sử dụng, chẳng hạn như nguồn gốc cà phê, giống, phương pháp chế biến, độ ẩm… Một hồ sơ rang có thể được trình bày dưới dạng một đồ thị thể hiện trên một hệ trục nhiệt độ, thời gian rang, có thể được ghi lại bằng tay hoặc sử dụng phần mềm máy tính và máy ghi dữ liệu liên quan đến các đầu dò nhiệt bên trong các bộ phận khác nhau của máy.

Phổ biến nhất, nhưng có lẽ chính xác nhất, phương pháp xác định mức độ rang là đánh giá màu sắc của hạt cafe bằng mắt (ngoại trừ việc sử dụng một quang phổ kế). Khi cà phê hấp thụ nhiệt, màu sẽ chuyển sang màu vàng và sau đó đến các màu nâu tối hơn. Trong giai đoạn sau của rang, dầu xuất hiện trên bề mặt của đậu, màu tiếp tục tối dần cho đến khi nó được lấy ra khỏi nguồn nhiệt. Hầu hết các thợ rang đều sử dụng kết hợp nhiệt độ, mùi, màu sắc và âm thanh để theo dõi quá trình rang.

Âm thanh là một chỉ báo tốt về nhiệt độ trong quá trình rang. Có hai ngưỡng nhiệt độ được gọi là “vết nứt” mà những người roaster lắng nghe. Vào khoảng 196 ° C (385 ° F), cà phê sẽ phát ra âm thanh nứt. Điểm này được gọi là “vết nứt đầu tiên”. Lúc nứt đầu tiên, một lượng lớn độ ẩm của cà phê đã bị bốc hơi và hạt sẽ tăng kích cỡ. Khi cà phê phát ra một “vết nứt thứ hai”, âm thanh này đại diện cho cấu trúc của cà phê bắt đầu bị phá vỡ. Nếu rang tiếp kéo dài, cà phê sẽ sớm hoàn toàn cacbon hóa, và cuối cùng sẽ cháy.

Những cấp độ rang và những đặc điểm hương vị cà phê

Hương Vị

Khi rang nhẹ hơn, cà phê sẽ có nhiều đặc tính “xuất xứ” hơn – hương vị được tạo ra bởi sự đa dạng, chế biến, độ cao, hàm lượng thành phần đất và điều kiện thời tiết tại nơi trồng. Khi hạt cafe đậm đến màu nâu đậm, hương vị gốc của hạt cafe bị che khuất bởi các hương vị được tạo ra bởi quá trình rang. Ở những độ rang có màu tối cao, “hương vị nướng” rất nổi trội nên khó có thể phân biệt nguồn gốc của hạt cà phê.

Hàm lượng caffein thay đổi theo mức rang, giảm dần khi độ rang tăng lên: rang nhẹ, 1,37%; Trung bình rang, 1,31%; Và rang tối, 1,31%. Tuy nhiên, điều này không phải là không đổi trong cà phê pha từ các máy nghiền khác nhau và các phương pháp pha. Bởi vì mật độ cà phê thay đổi khi rang, mức độ rang khác nhau sẽ chứa các mức caffeine tương ứng khác nhau khi được đo bằng thể tích hoặc khối lượng, mặc dù vẫn có cùng một loại caffein.

Rang cà phê tại nhà

Home roasting là quá trình rang các mẻ nhỏ của cà phê hạt xanh để tiêu dùng cá nhân. Ngay cả sau khi bước sang thế kỷ 20, người uống cà phê tại nhà cũng thường uống cà phê trong nhà của họ hơn là mua cà phê rang cà phê rang trước. Sau đó, nhà rang xay đã trở nên phổ biến với sự gia tăng của các công ty rang cà phê thương mại. Trong những năm gần đây, cà phê rang cà phê của nhà đã được hồi sinh. Trong một số trường hợp, có một lợi thế kinh tế, nhưng chủ yếu nó là một phương tiện để đạt được kiểm soát tốt hơn về chất lượng và đặc điểm của thành phẩm.

Đóng gói

Việc kéo dài thời gian bảo quản của cà phê rang dựa trên việc duy trì một môi trường tối ưu để bảo vệ nó khỏi tiếp xúc với nhiệt, oxy, và ánh sáng.

Cà phê rang có thời hạn sử dụng điển hình tối ưu là 2 tuần, và cà phê xay khoảng 15 phút.

Nếu không có một số phương pháp bảo quản, cà phê sẽ bị giảm chất lượng nghiêm trọng. Kỹ thuật bảo quản quy mô lớn đầu tiên được đóng gói bằng chân không trong lon. Tuy nhiên, vì cà phê phát ra CO2 sau khi rang, cà phê đóng gói bằng chân không phải được cho phép khử khí trong vài ngày trước khi nó được niêm phong. Để có thể đóng gói ngay lập tức, có thể sử dụng hộp chứa bằng áp suất hoặc túi lót bằng giấy với van giảm áp. Làm lạnh và đóng băng làm chậm quá trình staling.

Phát thải và kiểm soát

Chất thải hạt (PM), các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), axit hữu cơ, và các sản phẩm đốt là những phát thải chính từ chế biến cà phê. Một số hoạt động là nguồn phát thải PM, bao gồm thiết bị làm sạch và phân hủy, thiết bị làm khô cà phê hòa tan, rang xay, làm lạnh, và cà phê hòa tan. Máy rang xay là nguồn gây ô nhiễm khí chính, bao gồm rượu, aldehyde, axit hữu cơ, các hợp chất nitơ và lưu huỳnh. Bởi vì máy xay thường là khí đốt tự nhiên, khí carbon monoxide (CO) và khí thải carbon dioxide (CO2) là kết quả của sự đốt cháy nhiên liệu. Quá trình khử caffein và tách cà phê hòa tan và làm khô cũng có thể là nguồn cung cấp một lượng nhỏ VOC. Phát thải từ các hoạt động nghiền và đóng gói thường không được thông gió đến khí quyển.

Sự thải ra các hạt vật chất từ các hoạt động rang và làm lạnh điển hình được thực hiện thành cyclone trước khi thải ra môi trường. Phát thải khí từ các hoạt động rang thường được đưa đến một thiết bị oxy hóa nhiệt hoặc chất oxy hóa xúc tác bằng nhiệt sau khi loại bỏ PM bằng một cơn lốc xoáy. Một số cơ sở sử dụng lò đốt nóng như là chất oxy hóa nhiệt. Tuy nhiên, các chất oxy hóa nhiệt riêng biệt hiệu quả hơn bởi vì nhiệt độ hoạt động mong muốn thường là từ 650-816 ° C (1,202-1,501 ° F), cao hơn 93-260 ° C (199-500 ° F) so với nhiệt độ tối đa của hầu hết Nhà rang xay.

Một số cơ sở sử dụng chất oxy hoá xúc tác nhiệt, đòi hỏi nhiệt độ hoạt động thấp hơn để đạt được hiệu quả kiểm soát tương đương với các chất oxy hóa nhiệt tiêu chuẩn. Các chất xúc tác cũng được sử dụng để nâng cao hiệu quả kiểm soát của các hệ thống, trong đó ống xả thải ra cho các lò đốt nóng. Phát thải từ máy sấy phun thường được kiểm soát bởi một cơn bão theo sau là một máy chà ướt.

Nguồn: Công Nghệ Cà Phê