A – Dịng hạt cà phê nhập liệu.
4.QUÁ TRÌNH RANG:
MỤC ĐÍCH:
Rang là một quá trình cung cấp nhiệt liên tục trong một khoảng thời gian vừa đủ để khơng làm cháy hạt mà chỉ làm nĩng đều đặn hạt nhằm mục đích là chế biến vì gĩp phần tạo ra màu sắc, mùi thơm và hƣơng vị đặc trƣng cho hạt cà phê.
CÁC BIẾN ĐỔI:
Vật lý:
Nhiệt độ của khối cà phê tăng lên kèm theo quá trình thốt ẩm làm giảm tỉ trọng khối hạt. Độ xốp của hạt cà phê tăng lên, sự tăng thể tích làm cho hạt cà phê cĩ thể bị nứt vỡ. Hố học:
Hầu hết đƣờng sucrose bị biến mất ở giai đoạn đầu của quá trình rang và lƣợng đƣờng khử cũng giảm ở cuối quá trình rang.
Các phản ứng Maillard, phản ứng tách nƣớc và phản ứng polymer hĩa hình thành nên hợp chất cao phân tử cĩ thể tan hoặc khơng tan trong nƣớc.
Sự hình thành CO2 (2-5g CO2 / 1kg cà phê rang) và các hợp chất dễ bay hơi cũng nhƣ sự mất nƣớc làm giảm hàm lƣợng chất khơ. Đối với trƣờng hợp rang sáng màu (light-roast) (ở Mỹ và Bắc Âu) thì hàm lƣợng chất khơ mất từ 2-5%, cịn đối với trƣờng hợp rang sẫm màu (dark-roast) (ở Nam Au) thì sự mất mát này lên đến 8-11%.
Một số protein bị biến tính và bị phân hủy bởi nhiệt độ. Hƣơng vị của cà phê rang cĩ lẽ một phần đƣợc tạo ra do sự phân hủy và tƣơng tác giữa các amino acid cĩ nguồn gốc từ các protein này. Theo phân tích, ở loại cà phê Robusta Columbia và Angola thì cĩ sự giảm hàm lƣợng của arginine, cysteine, lysine, serine, threonine và sự tăng hàm lƣợng của phenylalanine, proline và valine. Tuy nhiên, các hợp chất hƣơng nhƣ pyrazine, oxazole và thiazole cĩ lẽ cũng là sản phẩm của sự phân hủy protein.
Các acid chlorogenic mà tồn tại ở dạng phức kali-caffeine-chlorogenate sẽ bị giảm tùy theo mức độ của quá trình rang.
Sáng màu Trung bình Sẫm màu Hình 8. Các mức độ rang cà phê.
Bảng 15. Sự biến đổi của acid chlorogenic trong suốt quá trình rang (% chất khơ ).
Trong đĩ:
Green : hạt cà phê nhân chƣa rang. Light roast : hạt cà phê rang sáng màu.
Medium roast: hạt cà phê rang với màu trung bình.
Dark roast: hạt cà phê rang sẫm màu.
Các hợp chất glyceride của acid linoleic và palmitic cùng với các glyceride của acid stearic và oleic tăng lên từ 7-16% hàm lƣợng chất béo của hạt cà phê.
Bảng 16. Hàm lƣợng của dầu trong hạt cà phê chƣa rang và đã rang (% chất khơ ).
Loại cà phê Chƣa qua rang Đã qua rang
Dầu Acid béo tự do Dầu Acid béo tự do
Santos 12.77 0.78 16.05 2.70
Robusta (Indonesia)
9.07 1.00 11.27 1.99
Hố lý:
Sự bay hơi nƣớc từ bề mặt hạt ra mơi trƣờng. Một lƣợng nhỏ caffeine cịn sĩt bị thăng hoa. Biến đổi hố sinh và sinh học:
Đình chỉ hoạt động của các vi sinh vật và enzyme cĩ trong hạt.
PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN:
Phƣơng pháp rang: thiết bị rang dạng thùng quay với thành đục lỗ. Nguyên tắc hoạt động:
Thiết bị dạng thùng quay nằm ngang cĩ thành đục lỗ, hạt sau khi rang sẽ đƣơc làm nguội ngay bằng bộ phận làm nguội đƣợc lắp với thiết bị.
Khơng khí nĩng sau quá trình rang sẽ đƣợc thu hồi xử lý để tái sử dụng.
Hình 9. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị rang thùng quay cĩ thành đục lỗ. Trong đĩ:
tc = to cyclone = hƣớng đến cyclone. rg = recycle gas = khí gas tái sử dụng. sp = spreader = dao cạo.
fa = fresh air = khơng khí sạch. fg = fuel gas = nhiên liệu dạng khí.
Green bean feed bin = thùng chứa hạt cà phê chƣa rang.
Perforated drum = thùng quay cĩ đục lỗ. Direction of gas flow = hƣớng của dịng khí.
Exhaust blower = quạt hút khí.
THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ: Nhiệt độ tác nhân: 450o C. Nhiệt độ hạt cao nhất là 250o C. Số vịng quay của thùng: 2-7 vịng / phút. Thời gian lƣu của hạt trong thiết bị: 10-12 phút.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG:
Tb: nhiệt độ. db: kích thƣớc hạt.
Hình 10 Anh hƣởng của kích thƣớc hạt đến quá trình rang.
Độ ẩm của hạt trƣớc khi rang: độ ẩm này càng lớn thì thời gian rang càng lâu và ngƣợc lại.
Tb: nhiệt độ.
Initia l % As-Is Moisture Content: Độ ẩ m ban đầu.
Hình 11. Ảnh hƣởng của độ ẩm hạt đến quá trình rang.
PHỤ GIA TRONG QUÁ TRÌNH RANG
Ngồi việc pha trộn các loại cà phê với nhau theo tỉ lệ thích hợp và sử dụng các nguyên liệu phụ thì các nhà rang cà phê luơn sử dụng các chất phụ gia trong quá trình rang tẩm để giúp quá trình chế biến cũng nhƣ chất lƣợng cà phê đƣợc nâng cao.
Các phụ gia sử dụng phụ thuộc nhiều yếu tố: chất lƣợng nguyên liệu, tỉ lệ phối trộn các loại cà phê và các chất độn sử dụng, khẩu vị của ngƣời tiêu dùng, yêu cầu của sản phẩm, cấp sản phẩm, mục đích sử dụng cà phê (cà phê bán cho giới bình dân, để tiêu dùng trong gia đình, để uống cà phê đen, cà phê sữa hay mục đích khác…)
Các nhà rang tẩm cà phê thƣờng sử dụng các loại phụ gia sau đây:
Rượu: là loại phụ gia khơng thể thiếu.
Các loại rƣợu thƣờng dùng: rƣợu trắng, các loại rƣợu Rhum từ loại thƣờng đến loại hảo hạng tuỳ thuộc loại sản phẩm. Đối với các sản phẩm cà phê loại thƣợng hạng các nhà chế biến sử dụng loại rƣợu Rhum Pháp chất lƣợng cao để tạo hƣơng vị đặc biệt.
Cách sử dụng: tẩm vào cà phê sau khi rang.
Tác dụng: làm nguội nhanh cà phê, khử đi một số tạp chất mùi và tạo hƣơng vị hài hịa cho cà phê.
Cơ chế phản ứng: tham gia phản ứng quinonamin… Các cấu tử hƣơng cĩ trong rƣợu và tạo thành do các phản ứng tƣơng tác với nhau tạo nên hƣơng vị cho cà phê. Rƣợu cũng phản ứng với lƣợng acid cĩ trong cà phê rang xay tạo thành este.
Muối ăn: sử dụng để tạo vị đậm đà, hài hịa cho nƣớc cà phê, ngồi ra cịn
tạo ra lớp bao bên ngồi cà phê trong quá trình rang tẩm. Loại muối sử dụng cần sạch, khơng cĩ tạp chất và mùi lạ, cho vào cà phê rang khi cịn nĩng. Một số ngƣời khi pha chế cũng sử dụng thêm muối để tạo khẩu vị ƣa thích.
Bơ, magarin, dầu mỡ: bơ đƣợc cho vào khi rang với rất nhiều cơng dụng.
Bơ tạo mùi vị đặc biệt cho cà phê và tạo bề mặt cảm quan cho hạt cà phê trở nên bĩ ng đẹp. Đồng thời lƣợng bơ cho vào tạo một lớp màng mỏng bao bọc quanh hạt cà phê, phủ lấp những khe hở trên bề mặt hạt (hình thành do sự giãn nở thể tích của hạt khi rang), lớp màng bao này cĩ tác dụng bảo vệ ngăn khơng cho các chất thơm dễ bay hơi trong bản thân hạt cà phê thốt ra ngồi cũng nhƣ ngăn chặn sự hút ẩm và hấp thụ các mùi lạ, khắc phục nhƣợc điểm lớn này của cà phê.
Trên thị trƣờng hiện nay cĩ rất nhiều loại bơ với đủ mọi chủng loại của nhiều hãng sản xuất khác nhau: từ các loại bơ thƣờng bán theo kí nhƣ bơ Tƣờng An đến các loại bơ thùng của Uc, Na Uy, Pháp, Đức… đến các loại bơ cao cấp nhƣ Fretel (Pháp). Tuỳ theo
sản phẩm mà các nhà chế biến sẽ lựa chọn loại bơ thích hợp. Trong dân gian một số nhà rang xay nhỏ hoặc trong các hộ gia đình sử dụng mỡ động vật hay mỡ gà tạo hƣơng vị đặc biệt.
Chất tạo hương (Essence of coffee/ Coffee Aroma): trong quá trình chế
biến, rang xay cà phê rất dễ bị mất mùi nên các nhà rang xay luơn phải dùng thêm các chất hƣơng hỗ trợ. Các chất hƣơng này đƣợc biết ở dạng lỏng, màu nâu nhƣ màu cà phê, rất sánh mà thị trƣờng gọi là tinh cà phê. Tinh cà phê đƣợc sử dụng để tăng thêm mùi cà phê cho sản phẩm, đặc biệt là khi pha chế tạo mùi mạnh hấp dẫn ngƣời dùng.
Trên thị trƣờng hiện nay cĩ rất nhiều chủng loại của các hãng sản xuất hƣơng của nƣớc ngồi xuất khẩu mà ngƣời bán gọi là: tinh cà phê Pháp, tinh cà phê Đơng Đức, tinh cà phê Tây Đức, tinh cà phê Moka (Singapore)… Liều lƣợng sử dụng khoảng 0.1 – 0.5%, dùng để tẩm vào cà phê hạt sau khi rang hoặc dùng khi pha chế.
Một số cơ sở cịn dùng bột vanille để tạo thêm mùi thơm cho cà phê. Loại này thƣờng đƣợc trộn vào cà phê rang trƣớc khi xay.
Bột sữa béo (milk flavour/ milk emulsion): cĩ tên trên thị trƣờng là sữa
đục, là loại sữa béo dùng trong sản xuất bánh kẹo xuất khẩu. Một số nhà rang tẩm cũng sử dụng để tăng vị béo và nƣớc pha sánh, hấp dẫn hơn. Liều lƣợng sử dụng khoảng 0.1 – 0.3%, đƣợc cho vào khi tẩm cà phê.
Đường: hiện nay các nhà rang cà phê sử dụng loại đƣờng cát hoặc dạng
đƣờng đã đƣợc caramel hĩa ở dạng lỏng. Đƣờng sử dụng nhằm mục đích điều vị và tạo màu cho cà phê, nhất là khi sản xuất loại cà phê cánh gián. Nếu sử dụng nhiều caramel sẽ tạo màu đậm và độ sánh cho nƣớc cà phê. Đừơng hịa tan với nƣớc hoặc caramel đƣợc tƣới trực tiếp vào hạt cà phê đang nĩng sẽ tạo màng bao bên ngồi cĩ tác dụng bảo quản tránh cho các chất dầu, các chất hƣơng của cà phê bay hơi.
Trong quá trình rang cơng nghiệp, ngƣời ta thêm vào một lƣợng nhỏ mật đƣờng (sugar molasses) hoặc các sản phẩm khác nhau để tạo một lớp vỏ cho hạt cà phê. Lớp vỏ này đƣợc chấp nhận để làm cho hạt cà phê cĩ màu đẹp hơn, bĩng hơn, ngăn ngừa sự bay mùi và cũng để tăng khối lƣợng. Lớp vỏ này đồng thời cũng che dấu các hạt đã bị hƣ hoặc kém chất lƣợng.
Cao atiso: cĩ tác dụng nhƣ caramel
Một số chất tạo vị khác: bột ngọt, bột la hán quả… sử dụng khi tẩm hoặc
Một số phụ gia khác: theo bí quyết của một số nhà rang tẩm thì khi rang
tẩm cà phê họ cịn sử dụng một số phụ gia sau:
- Nƣớc mắm: phải là loại nƣớc mắm cĩ độ đạm cao, hàm lƣợng đạm và các acid amin trong nƣớc mắm tạo cho cà phê hƣơng vị đặc biệt, ngồi ra cịn giữ cho cà phê một mùi thơm dai và bền ngay cả khi nƣớc pha nguội.
- Hạt cau, rễ cau khơ, hạt cam, hạt bƣởi: đƣợc dùng để tạo cảm giác và tăng vị chát se lƣỡi. Khi dùng sẽ trung hịa vị đắng của TGA nhƣng các loại này ít đƣợc sử dụng vì khơng phổ biến.
- Trứng gà: thƣờng dùng lịng đỏ trứng để tƣới vào cà phê lúc nhiệt độ cà phê cịn đang rất nĩng…
Nhƣ vậy các nhà chế biến cĩ thể sử dụng đủ các loại phụ liệu, phụ gia để nâng cao chất lƣợng cà phê về mặt cảm quan cũng nhƣ về thể chất của nƣớc pha. Nhƣng việc sử dụng cịn tùy thuộc vào nhiều yếu tố, cần phải đƣợc xem xét, đánh giá kĩ càng trƣớc khi sử dụng.