Phương pháp thực hiện: Tùy thuộc vào qui mô cơ sở mà nhà sản xuất có thể sử dụng các phương pháp khác nhau như rang thủ công, rang thùng quay gián đoạn, rang thùng quay liên tục, rang tầng sôi. Người ta có thể rang trong thiết bị thùng đứng có trục khuấy hoặc tay đảo, thiết bị cịn có ống lấy mẫu và cửa quan sát. Cà phê sau khi rang qua hệ thống làm nguội bằng thùng hoặc bằng băng tải rải đều cà phê làm nguội nhanh sản phẩm tránh thất thốt hương.
Các biến đổi sau khi rang: - Vật lí:
Sự biến đổi về bề mặt của hạt: Bề mặt dần trơn, nhẵn, sau đó xuất hiện các vết nứt, cuối cùng thì dầu khuyếch tán ra bề mặt tạo ra trạng thái bóng, ướt ở bề mặt của hạt cà phê. Sự thay đổi thể tích hạt, độ tăng thể tích: 40-60% (Robusta < Arabica). Khối lượng giảm: do tách vỏ lụa và tổn thất chất khô (khoảng 20% do thủy phân hầu như được bốc hơi gần hết). Hàm lượng ẩm giảm. Sự thay đổi cấu trúc: cấu trúc hạt trịn, dể vỡ [39].
Hóa lý: Hiện tượng bay hơi ẩm và các hợp chất dễ bay hơi. Quá trình này làm cho cấu trúc bên trong hạt trở nên giịn xốp.
Hóa học: Biến đổi hóa học là biến đổi quan trọng nhất trong q trình rang. Những biến đổi hóa học sẽ tạo ra các đặc trưng về hương vị cho cà phê thành phẩm. Các biến đổi hóa học chính diễn ra trong q trình rang gồm có:
- Độ ẩm của hạt cà phê trước khi rang khoảng 12−13%. Độ ẩm của cà phê sau khi rang thường khoảng 1-2%, tùy thuộc vào mức độ rang.
- Sự tổn thất chất khơ: hàm lượng chất khơ trong q trình rang sẽ bị giảm do các phản ứng phân hủy. Khi cà phê rang càng đậm, lượng chất khô sẽ giảm càng nhiều.
- Sự thay đổi hàm lượng chất khơ hịa tan: trong q trình rang, hàm lượng chất khơ hịa tan thường tăng lên. Để đạt cùng một mức độ rang, nếu thời gian rang càng ngắn thì hàm lượng chất khơ hịa tan trong cà phê thành phẩm sẽ càng cao.
- Xảy ra các phản ứng hóa học: phản ứng Mailard, phản ứng caramel, phản ứng oxy hóa lipid, phản ứng trigonelline, phản ứng phân hủy các hợp chất phenolic.
Gồm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Nhiệt độ khối hạt tăng lên 120°C, hàm lượng ẩm giảm 13% xuống 2%. Quá trình bay hơi nước làm thất thốt các chất dễ bay hơi, khí thốt ra có mùi hăng, màu trắng đục, thể tích hạt tăng đáng kể, bề mặt hạt chai. Khi hạt đạt đến nhiệt độ rang thì trong hạt xảy ra phản ứng caramel hóa sinh ra một lượng lớn khí CO tích tụ trong hạt. Đồng thời có một phần chất chứa
carbon bị vơ cơ hóa tạo muội than. Q trình này dầu cà phê trong túi dầu thoát lên bề mặt hạt tạo cho hạt bóng, các phản ứng hình thành chất thơm.
+ Giai đoạn 2: Nhiệt độ tăng lên 150°C thể tích hạt cả phê tăng đột ngột 49-100%, hạt biến thành dạng xốp, khí thốt ra mạnh có mùi đặc trưng của hạt cà phê. Khi có màu xanh lam, bề mặt hạt trở nên rất bóng. Trong q trình này có một lượng cafein bi thất thoát do thăng hoa.
+ Giai đoạn 3: Ở 80°C các khí cháy xuất hiện dưới hình thức các làn khói trắng xanh, có CO và CO2 thốt ra, màu chuyển thành màu nâu, dung tích tăng lên. Ở nhiệt độ cao hơn thì hương thơm xuất hiện nhiều hơn và khói bốc ra nhiều hơn, màu sẫm hơn dầu tiết ra mặt ngồi, thể tích hạt càng lớn. Ở 270°C khối lượng giảm, hạt đen sẫm thể tích khơng tăng nữa. Ở 300°C hạt đen tuyền dễ nát vụn, hương thơm mất hẳn, ở giai đoạn cuối cùng của quá trình này cà phê biến thành than. Thường người ta cố định nhiệt độ rang từ 180°C–260°C. Nếu trên nhiệt độ này sẽ khơng tốt.