Ở dạng cà phê nhân xanh thì hạt cà phê hầu như không có mùi vị gì của cà phê uống, tất cả các mùi vị đó hoàn toàn được cấu thành bởi sự biến đổi vật lí, hoá học của hạt cà phê trong quá trình rang.
Hạt cà phê có mật độ và tính đa dạng tế bào cao nhất trong tất cả các loài thực vật cùng họ, chính yếu tố này là điều kiện tiên quyết cho mọi sự biến đổi hương vị của hạt cà phê mà chúng ta mong muốn. Không có cấu trúc vật lý cụ thể, các phản ứng hóa học cần thiết cho hương vị và mùi thơm sẽ không diễn ra.
Các biến đổi vật lý của hạt cà phê cơ bản bao gồm:
Sự thay đổi về màu sắc
Sự thay đổi rõ ràng nhất xảy ra trong quá trình rang là màu sắc. Trước khi rang, hạt cà phê có màu xanh. Sau đó vài phút nhiệt độ sẽ làm cho chất diệp lục có trong hạt chuyển sang màu vàng, trước khi kích hoạt một chuỗi các phản ứng hóa học tiếp theo để hạt cà phê chuyển sang màu nâu – đến nâu sẫm và cuối cùng là đen.
Quá trình này được chịu trách nhiệm bởi hai nhóm phản ứng hóa học chính:
Thứ nhất: Sự hình thành melanoidin – sản phẩm của phản ứng Maillard (phản ứng hóa học giữa các axit amin và đường khử)
Thứ hai: Phản ứng caramel hóa các loại đường (sự phân hủy carbohydrates) tự nhiên trong hạt.
Mặc dù màu sắc của hạt cà phê sẽ liên tục chuyển đổi từ xanh sang vàng, nâu, nâu sẫm đến đen. Nhưng do tiến trình chuyển từ vàng sang nâu diễn ra vào cuối quá trình rang với thời gian rất ngắn, mà việc phân loại theo thang đo màu sắc lại khá phức tạp, nên ta sẽ tóm gọn bốn cấp độ chính như sau:
Sự thay đổi về cấu trúc
Quá trình rang phá hủy cấu trúc của tế bào cà phê. Mặc dù khung của các thành tế bào vẫn còn nguyên vẹn, tế bào chất bị giảm dần được đẩy về phía thành tế bào, nhường chỗ cho một khoảng trống chứa đầy khí ở vùng trung tâm.
Lớp thành tế bào này trở nên mỏng hơn khi rang, và khí cùng hơi nước làm tăng áp suất để tăng kích thước tế bào. Do đó, song song với việc tăng thể tích, độ xốp được đo cũng tăng dần trong quá trình rang.
Trong quá trình rang, nước tự do của hạt sẽ bốc hơi và tạo ra áp suất cao. Sự giãn nở này sẽ làm thay đổi cấu trúc thành tế bào từ cứng sang mềm dẻo hơn. Hạt sẽ dần yếu đi, trở nên mềm hơn và xốp hơn. Do áp suất của hơi nước bên trong tế bào, vật chất bên trong sẽ bị ép ra ngoài thành tế bào để lại một khoảng trống bên trong tế bào. Hầu hết các khoảng trống này sẽ được lấp đầy bằng CO2. Khi nước thấm vào các khoang này trong quá trình chuẩn bị, các hợp chất hòa tan sẽ theo nước vào chiết xuất và mang lại cho chúng ta cảm giác về hương vị cà phê.
Sự thay đổi về độ ẩm
Tỉ lệ thuận với sự thay đổi độ ẩm, khối lượng trung bình của hạt rang giảm 10-20% so với trọng lượng ban đầu. Đây cũng là lý do các nhà rang thường xuyên theo dõi để đánh giá chất lượng của hạt xanh.
Cà phê sẽ mất 12%-24% trọng lượng trong suốt quá trình rang, tùy thuộc vào độ ẩm ban đầu (và mức độ rang ở giai đoạn cuối). Kể từ khi xuất hiện vết nứt đầu tiên, cà phê đã mất 11%-13% thể tích. Khoảng 30 giây sau khi vết nứt đầu tiên kết thúc, nó còn khoảng 14%-16%. Và khi bắt đầu vết nứt thứ hai, cà phê mất 17%-18% khối lượng. Trong ngành cà phê đặc sản, với sở thích giữ nguyên hương vị tự nhiên của hạt cà phê, hầu hết những người rang cà phê giữ cho hạt cà phê “mất trọng lượng” trung bình ở mức 14%-16% trọng lượng ban đầu.
Lượng trọng lượng mất đi trên nước chiếm tới 90% trọng lượng mất đi. Phần còn lại là chất hữu cơ thải ra dưới dạng khí CO2 và một lượng nhỏ carbon monoxide, nitơ, hợp chất thơm và axit dễ bay hơi. Lượng chất hữu cơ mất đi tăng đáng kể từ giai đoạn rang vừa, với lượng chất hữu cơ hao mòn từ 5-8% và lên tới 12% từ giai đoạn rang đậm trở đi. * Scott Rao tính toán những ước tính này dựa trên độ ẩm ban đầu của cà phê xanh là 10%-12% và thời gian rang là 11 đến 12 phút, có thể thay đổi đáng kể.
Chất béo trong quá trình
Sẽ rất thiếu sót nếu chỉ nhắc đến sự tham gia của nước trong quá trình rang mà quên rằng, 16% khối lượng khô của cà phê xanh là lipid (chủ yếu là triglyceride). Và vì chúng khó mà bay hơi nên trong quá trình rang, nên dưới áp suất cao trong hạt các hợp chất này di chuyển từ trung tâm tế bào về phía bề mặt của hạt. Sự trùng hợp là chính nhờ lớp lipid mỏng bao phủ hạt mà các hợp chất dễ bay hơi được giữ lại bên trong cấu trúc hạt, phần lớn trong đó rất cần thiết để tạo ra mùi hương của cà phê, không có dầu chúng không thể phân tán trong chiết xuất.
Trong một số trường hợp, hạt cà phê có thể chứa tới 18% lipid. Sự thay đổi cấu trúc mô hạt cà phê trong quá trình rang sẽ phá hủy tổ chức sinh học của tế bào hạt và giải phóng lipid. Cùng với sự tăng áp suất khí bên trong hạt, dầu cà phê được đẩy qua các vi mạch nhỏ trong thành tế bào đi lên bề mặt hạt. Trong quá trình di chuyển ra bề mặt hạt, nhiều giọt dầu nhỏ xuất hiện, chúng sẽ dần kết lại và trở nên dày hơn, cuối cùng bao phủ toàn bộ hạt bằng một màng dầu sáng bóng.
Hầu hết hương vị của cà phê đều đến từ lượng dầu có bên trong hạt. Trong điều kiện bình thường, các hợp chất thơm dễ bay hơi như Aldehyde (tạo ra hương trái cây), Furans (hương caramel), Guaiacol (có mùi khói và cay),…được giữ lại trong lớp dầu hay lipid. Nếu không có lớp dầu này, các hợp chất thơm có thể phân tán và làm mất đi hương vị. Trong quá trình rang, áp suất bên trong cao làm cho các hợp chất này di chuyển từ tâm về phía bề mặt của hạt. Khi áp suất làm vỡ hạt, giải phóng lipid làm dầu tiết ra bao phủ toàn bộ hạt.
Comments