Nhiệt độ và cách nó tác động đến cà phê của bạn
Trong những phần trước, tụi mình có đề cập đến vấn đề nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất của cà phê. Nhưng loại nhiệt độ tụi mình đã đề cập, chính là Nhiệt độ của Nước, và đó chỉ mới là một khía cạnh rất cơ bản.
Việc có bao nhiêu nguồn nhiệt có thể trực tiếp và gián tiếp tác động đến quá trình chiết xuất, là một chuỗi liên quan khá phức tạp.
Hôm nay, hãy cùng Beanside Out đào sâu hơn, để xem là nhiệt độ tồn tại và tác động đến sự chiết xuất cà phê qua những hình thức nào nhé.
Đầu tiên, phải hiểu rằng nhiệt độ có một vai trò quan trọng trong việc định hình profile hương vị trong cốc cà phê của bạn.
Độ hoà tan của các chất trong cà phê thay đổi theo nhiệt độ. Các phân tử hương có xu hướng hoà tan nhiều hơn khi nhiệt độ tăng.
Ví dụ, các phân tử đường sẽ hoà tan nhanh hơn khoảng 2,5 lần trong nước sôi so với nước nguội. Và các hợp chất trong cà phê cũng không ngoại lệ, nên đó là lí do tại sao khi chúng ta sử dụng nhiệt độ nóng hơn sẽ kích thích hơn đến quá trình chiết xuất của cà phê.
Có những cuộc thí nghiệm đã chứng minh được rằng những hợp chất hương trái cây chiết xuất tốt hơn ở nhiệt độ cao (cụ thể là ở khoảng 88°C đến 93°C). Còn ở nhiệt độ 96°C hoặc hơn, có sự gia tăng hoà tan các hợp chất đắng. Chưa kể là các hợp chất hương bị phá vỡ cấu trúc Chlorogenic Axit, tạo thành Axit Caffeic và Axit Quinic gây nên vị đắng cho cà phê.
Do đó, chúng ta thường mong đợi khi pha cà phê ở nhiệt độ thấp hơn sẽ giảm được việc chiết xuất quá nhiều hợp chất axit chua cũng như vị đắng, nhưng nó cũng kéo theo việc body sẽ giảm, và kể cả vị ngọt. Đây là vấn đề mà chúng ta cần phải biết cân bằng.
Ngoài khả năng hoà tan các hợp chất trong cà phê, nhiệt độ sẽ tác động đến chất lượng cà phê theo nhiều hướng trực tiếp và gián tiếp. Trong phạm vi bài viết này, có ba nhóm chủ thể chúng ta cần quan tâm:
- Nhiệt Độ Nước
- Nhiệt Độ Hạt Cà Phê/Máy Xay
- Nhiệt Độ Máy Pha/Tay Pha
Nhiệt Độ Nước:
Nhiệt độ của nước nóng hơn sẽ giúp quá trình chiết xuất diễn ra nhanh hơn, và ngược lại.
Nhiệt độ nước sẽ ảnh hưởng đến hai yếu tố sau:
- Độ Nhớt của Nước
- Tốc Độ Chiết Xuất
Vậy Độ Nhớt ở đây là thông số gì?
Độ nhớt (Viscosity) được hiểu nôm na là lực cản của chất lỏng. Đây là một đại lượng đại diện cho lực ma sát nội tại được sinh ra giữa các phân tử bên trong một loại chất lỏng để chống lại sự di chuyển dưới tác động của ngoại lực.
Để cho dễ hình dung thì các bạn hãy nghĩ đến Nước (có độ nhớt thấp) và Mật Ong (có độ nhớt cao) để so sánh.
Tương tự các trường hợp ma sát giữa các chất rắn chuyển động, chất lỏng nào có mật độ phân tử càng cao thì chỉ số nhớt càng cao. Cũng vì độ nhớt có liên quan đến sự tương tác giữa các phân tử, nên đặc tính này sẽ dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Về phần nước, khi nhiệt độ nước tăng lên, các phân tử có trong nước sẽ di chuyển nhanh hơn, làm tăng độ ma sát giữa chúng và gây giãn nở. Từ đó độ nhớt của nước sẽ giảm (hay còn gọi là loãng hơn).
Sự tương quan giữa Độ Nhớt và Nhiệt Độ (Nguồn: Essay Company)
Độ Nhớt và Tốc Độ Chiết Xuất liên quan thế nào đến sự chiết xuất của cà phê?
Độ nhớt của nước sẽ ảnh hưởng đến Flow Rate (tốc độ dòng chảy) của cà phê.
Khi độ nhớt của nước thấp, sẽ làm tăng Flow Rate của quá trình chiết xuất cà phê lên (cà phê chảy nhanh hơn), khi đó thời gian chiết xuất sẽ giảm, dẫn đến việc chiết xuất không như ý muốn.
Ngoài ra, khi nhiệt độ nước cao, tốc độ chiết xuất sẽ tăng lên bởi vì nước nóng tạo điều kiện cho các hợp chất trong cà phê hòa tan nhanh hơn trong dung môi nước.
Sự tương quan giữa Nhiệt Độ và Nồng Độ Chiết Xuất (Nguồn: Bean Scene)
Trong những hợp chất có thể hòa tan trong cà phê, nhất là trong Espresso, CO2 cũng sẽ là thứ sẽ được tác động bởi nhiệt độ và làm ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy.
Khi nhiệt độ nước tăng, tạo điều kiệu cho việc hoà tan khí CO2 vào dòng chảy. Mà khí CO2 có độ nhớt và mật độ phân tử thấp hơn nước, đồng nghĩa với việc khi gia tăng sự hoà tan khí CO2 vào nước cũng giảm độ nhớt của dòng chảy, gia tăng Flow Rate, và kết quả như thế nào thì bạn biết rồi đấy.
| ĐỘ NHỚT (mPa·s) | MẬT ĐỘ PHÂN TỬ (kg/m³) | TRẠNG THÁI VẬT CHẤT | |
| NƯỚC | 1.002 | 1.87 | Khí Ga |
| KHÍ CO2 | 0.0147 | 1000 | Chất Lỏng |
(Nguồn: Thermal Engineering)
Nhiệt Độ của Máy Xay/Hạt Xay:
Sự ảnh hưởng đến mùi hương:
Vào những ngày trời lạnh, những hạt cà phê trong túi hoặc trong phễu chứa của máy xay sẽ giảm nhiệt độ một cách đáng kể nếu so với những ngày trời nóng. Điều này ảnh hưởng đến tuổi thọ, hay có nói cách khác là độ tươi của cà phê trong thời gian chờ được sử dụng. Nhiệt độ lạnh hơn cho phép chúng ta lưu trữ cà phê trong thời gian lâu hơn.
Cứ 10°C tăng lên sẽ gia tăng tốc độ giải phóng các hợp chất bay hơi khoảng 50% (theo một nghiên cứu được công bố vào năm 1993). Đó là lí do tại sao người ta khuyến cáo nên bảo quản cà phê ở nhiệt độ thường hoặc mát và tránh xa nguồn nhiệt như là ánh sáng mặt trời, máy pha,…
Sau khi xay, các hợp chất hương sẽ được giải phóng rất nhanh. Thông thường sau khi xay, tốc độ giải phóng hương nhanh gấp 3 lần với việc 10°C tăng lên đã đề cập ở trên. Do đó xay cà phê với nhiệt độ 50°C sẽ mất hương nhanh gấp 27 lần so với xay ở nhiệt độ 20°C.
Đó là về nhiệt độ của hạt, vậy nhiệt độ của máy xay thì sao? Nói một cách chi tiết hơn thì đó là nhiệt độ của lưỡi xay trong quá trình hoạt động. Dù cho là một lưỡi xay đang ở nhiệt độ thường, cũng có khả năng cho ra những hạt xay với 10°C nóng hơn do quá trình ma sát. Và nhiệt độ hạt xay có thể tăng lên đến 50°C nếu như máy xay đó hoạt động trong thời gian cao điểm.
Sự ảnh hưởng đến Tốc Độ Chiết Xuất
Máy xay ở nhiệt độ nóng tác động không chỉ đến hương, mà nó còn tác động đến quá trình chiết xuất tổng thể của cà phê. Minh chứng rõ nhất là độ nhớt của những shot Espresso sẽ giảm rõ rệt, dẫn đến việc dòng chảy lỏng và chảy nhanh hơn. Hiệu ứng nảy cũng xảy ra khi mà Portafilter (tay pha) hoặc Grouphead (đầu chiết) quá nóng – sẽ đề cập đến bên dưới.
Một khả năng có thể xảy ra khi máy xay được vận hành ở nhiệt độ nóng là kích cỡ của hạt, hay chi tiết hơn là Particle-size Distribution (sự phân bổ kích thước hạt xay).
Theo một nghiên cứu của Maxwell Colonna-Dashwood, cựu UK Barista Champion và là chủ của Colonna Capsules, ông dựa vào những dữ kiện được cung cấp bởi những nhà sản xuất máy xay, họ tìm ra được rằng nếu nhiệt độ nóng hơn khả năng cao hạt sẽ được xay thô hơn so với máy ở nhiệt độ thấp.
Vì vậy, có thể giải thích được tại sao những shot Espresso lại chảy nhanh đến như vậy khi mà máy xay và máy pha đều ở nhiệt độ cao.
Để chứng minh cho sự ảnh hưởng đến chiết xuất bởi nhiệt độ của hạt, Bean Scene đã có một thử nghiệm để so sánh như sau:
Họ sử dụng cùng một loại hạt, được chia thành 5 nhóm và bảo quản ở nhiệt độ khác nhau trước khi thử nghiệm:
- Nhóm 1: -13°C
- Nhóm 2: 8°C
- Nhóm 3: 21°C
- Nhóm 4: 45°C
- Nhóm 5: 55°C
Tất cả sẽ cùng được degas qua đêm, và sau đó được đem chiết xuất với cùng một thông số:
- Máy xay sử dụng: Victoria Arduino Mythos One
- Máy pha sử dụng: Rancilio Specialty RS1
- Lượng Espresso lấy ra: 80 ml
- Lượng cà phê sử dụng: 22 g
- Nhiệt độ nước: 93°C
- Nhiệt độ cốc: 36 °C
Kết quả cho ra đúng như dự đoán, ngoài việc nhiệt độ của phần cà phê được lấy ra bị ảnh hưởng, thì thời gian chiết xuất cũng có sự chênh lệch đáng kể.
Ở nhiệt độ hạt thấp hơn (trong khoảng –13°C đến 8°C) thời gian để kết thúc việc lấy shot là khoảng 40 – 44s, trong khi đó với nhiệt độ hạt cao hơn (45°C đến 55°C) thì thời gian này là 30 – 32s.
Vậy điều gì đã xảy ra?
Trước tiên hãy xác định những yếu tố có thể ảnh hưởng đến Flow Rate. Hãy tưởng tượng quá trình chiết xuất Espresso như là việc đưa một lượng chất lỏng chảy qua một cái ống, lúc này tốc độ dòng chảy lúc này sẽ phụ thuộc vào:
- Áp suất giữa hai đầu ống.
- Chiều dài của ống.
- Đường kính của ống.
- Độ nhớt của chất lỏng.
Như đã nói, trong thí nghiệm đã sử dụng cùng một loại máy pha cố định áp suất chiết xuất, tay pha và định lượng cà phê cũng được giữ nguyên. Nên việc những yếu tố này tạo nên sự ảnh hưởng là điều không thể, do đó lí do hợp lí nhất vẫn là Độ Nhớt.
Bean Scene đã sử dụng máy đo lưu biến (Rheometer) để đo độ nhớt của những mẫu Espresso được chiết xuất, và độ nhớt của những mẫu sử dụng hạt cà phê với nhiệt độ thấp hơn thì có độ nhớt cao hơn.
Kết quả này trùng khớp với những nghiên cứu về Độ Nhớt mà chúng ta đã tìm hiểu ở đầu bài.
Cho nên trước khi có thêm những nghiên cứu chính xác hơn về việc này, tạm thời, chúng ta có thể kết luận rằng:
Khi tăng nhiệt độ chiết xuất lên, sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy, đồng thời thời gian chiết xuất sẽ nhanh hơn, và ngược lại.
Nhiệt Độ Máy Pha và Nhiệt Độ Tay Pha/Espresso Machine and Portafilter
Máy pha và Tay pha, sẽ là những bộ phận góp phần làm thay đổi nhiệt độ của quá trình chiết xuất.
Hay theo một cách hiểu khác, đây là những nơi mà nguồn nước khi đi qua, và biến thiên theo nhiệt độ của những nơi mà nó tiếp xúc, trước khi thật sự tiếp xúc với điểm đến cuối cùng là cà phê.
Tuy nhiệt độ nước dùng để pha cà phê có thể dễ dàng điều chỉnh trên máy pha. Nhưng một cách nào đó, Head Trainer của Ona Coffee – Hugh Kelly đã cảnh báo trong những bài blog của ông rằng, nên hiểu giá trị nhiệt độ hiển thị trên máy pha của bạn thật sự được đo ở phần nào của máy.
Ông nói rằng nếu phần đọc nằm ở Boiler (nồi đun), thì nhiệt độ có thể thay đổi trước khi nó tiếp xúc với cà phê. Một số máy có những cơ chế đun khác nhau để kiểm soát nhiệt độ ở từng phần khác nhau máy pha. Tức là nước ở trong nồi đun là 93°C, nhưng khi đến phần đầu chiết hoặc tiếp xúc với cà phê thì nước có thể thấp hơn.
Dựa trên một mô hình truyền nhiệt lần đầu được công bố bởi Matt Perger (thuộc trang Barista Hustle), sau đó được sử dụng và hoàn thiện bởi một kĩ sư thuộc TheDIYCoffeeGuy.com, nhiệt độ nước pha khoảng 93°C có thể thật sự giảm xuống thành 87°C, thậm chí là 82°C khi đến được nơi tiếp xúc với cà phê. Nên bạn có thể đang pha cà phê với một nhiệt độ thấp hơn mà bạn tưởng tượng.
Vì vậy hãy nhớ rằng nhiệt độ của nước góp phần ảnh hưởng đến sự chiết xuất của cà phê, cùng với nhiệt độ hạt xay cũng như nhiệt độ những phần kim loại tiếp xúc trực tiếp với cà phê.
Rất khó để có thể xác định được chính xác nhiệt độ nước thật sự mà chúng ta đang sử dụng để pha cà phê là bao nhiêu, nhất là trong trường hợp chúng ta sử dụng các loại máy pha không quá tân tiến, hoặc không có các dụng cụ đo nhiệt hỗ trợ.
Nên không phải ngẫu nhiên mà các chuyên gia luôn khuyên rằng hãy luôn lắp tay pha vào đầu chiết kể cả khi không sử dụng. Việc này giúp cho nhiệt độ của đầu chiết lẫn tay pha hạn chế bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh, giúp ổn định nhiệt độ chiết xuất hơn.
Tóm lại, khi nhiệt độ của các bộ phận của máy pha hoặc tay pha thay đổi, sẽ kéo theo nhiệt độ nước dùng để chiết xuất thay đổi. Và khi nhiệt độ nước pha thay đổi, sẽ ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy. Cho nên trước khi bạn đưa ra bất cứ điều chỉnh nào về nhiệt độ nước pha của máy, hãy đảm bảo rằng bạn cố định quy trình pha lẫn cách thức vận hành máy, để các kết quả thử nghiệm ổn định và rõ ràng nhất.
Kết:
Nhiệt độ là một trong những yếu tố góp phần làm nên một cốc cà phê ưng ý, và cũng là thứ khá khó kiểm soát. Hiểu được những yếu tố tác động đến nguồn nhiệt, sẽ là một công cụ đắc lực cho bạn khi đưa ra quyết định điều chỉnh nào.
Mong những thông tin trên sẽ giúp bạn hoàn thiện được một phần của bức tranh tổng thể trên con đường tìm hiểu về cà phê của mình.
Tụi mình sẽ sớm gặp lại nhau với những chủ đề thú vị khác nhé.
Peace.
Nguồn tham khảo:
- Engineering Toolbox
- Bean Scene
- Ukessays
- Wikipedia
- Cokernut Cafe
- Prime Coffee