Biến đổi hóa học trong quá trình rang cà phê

Quá trình rang cà phê là gia nhiệt để biến cà phê nhân xanh trở thành cà phê hạt rang. Trong quá trình rang cà phê, hạt cà phê tiếp xúc với không khí nóng, làm mất nước và thay đổi sâu sắc cấu trúc vi mô, đồng thời gây ra các phản ứng hóa học trên phạm vi rộng. Quá trình này cũng tạo ra những hợp chất có hương vị hấp dẫn, tạo nên một tách cà phê thú vị. Trong bài viết này, VCU sẽ tóm tắt những thay đổi xảy ra trong quá trình rang đến bạn đọc.

Các phản ứng hóa học chính khi rang cà phê

Mọi phản ứng liên quan đến cà phê trong máy rang đều được gọi là nhiệt phân (endothermically). Đây là các biến đổi xảy ra khi vật liệu hữu cơ được nung nóng, tạo ra các hợp chất dễ bay hơi, để lại tàn dư của cacbon (còn gọi là than).Trong quá trình rang cà phê, cần tránh để hạt cà phê quá nóng, dễ gây cháy. Tuy vậy, chúng cũng cần trải qua những thay đổi hóa học do nhiệt phân để tạo ra các hợp chất hương vị.

Phản ứng Maillard

Maillard không chỉ là một mà là một nhóm các phản ứng quan trọng để tạo ra hương vị đặc trưng và màu sắc. Các phản ứng được đặt theo tên của Louis Camille Maillard, bác sĩ người Pháp lần đầu tiên mô tả chúng vào năm 1910. Trong lò rang, quá trình này bắt đầu từ 140 độ C đến 160 độ C, nhiệt gây ra phản ứng giữa carbohydrat và axit amin trong hạt cà phê. Điều nay làm thay đổi màu sắc, hương vị và hàm lượng dinh dưỡng của cà phê. Khi nhiệt độ vượt ngưỡng 170 độ C, các phản ứng caramen hóa bắt đầu xảy ra, đốt cháy hết lượng đường còn lại.

Sự thay đổi màu sắc là do sản xuất melanoidin, đây là phân tử lớn không chỉ khiến hạt cà phê chuyển sang màu nâu mà còn góp phần tạo ra cảm giác ngon miệng. Những thay đổi nhỏ về nhiệt độ và thời gian trong phản ứng Maillard có thể tác động đến thành phần cuối cùng của cà phê.

Phản ứng Maillard rất dễ xảy ra trong thực phẩm được xử lý nhiệt và bảo quản trong thời gian dài ở nhiệt độ phòng. Hơn nữa, Maillard còn liên quan đến các phản ứng sinh hóa khác như sự oxy hóa lipid. Đây là một trong những yếu tố làm suy giảm chất lượng cà phê khi bảo quản trong thời gian dài.

Cà phê để lâu hơn trong phản ứng Maillard có thể làm tăng độ nhớt, và ngắn hơn có thể tạo ra những cảm nhận về vị ngọt và độ chua. Trong quá trình rang, phản ứng Maillard tạo thành Melanoidin – hợp chất có màu nâu sẫm, vị rang, mạch nha, đắng, khét… đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và ổn định lớp crema khi chiết xuất Espresso.

Sự thoái hóa Strecker

Là quá trình phụ thuộc vào phản ứng Maillard. Các Axit amin phản ứng với phân tử nhóm cacbonyl để tạo ra các hợp chất như andehit và xeton. Những hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra mùi thơm và hương vị.

Phản ứng Caramen hóa

Ở ngưỡng 170 độ C, phản ứng nhiệt phân Caramen hóa sẽ xảy ra. Nhiệt độ cao làm cho các mạch carbohydrate dài, phức tạp vỡ ra thành hàng trăm hợp chất mới, nhỏ hơn bổ sung một lượng đáng kể vị đắng, chua và mùi hương… Caramen hóa góp phần tạo ra vị ngọt ngào trong hương thơm cà phê, chẳng hạn như caramel và hạnh nhân.

Phản ứng này sẽ diễn ra liên hoàn cho đến khi quá trình rang cà phê kết thúc. Mức độ rang Dark sẽ phá vỡ gần như 99% lượng sucrose nội tại của hạt, trong khi đó, mức rang Light tiêu giảm khoảng 87%. Kết quả phá hủy đường trong cà phê là sự hình thành các loại polyme mạch dài và các hợp chất dễ bay hơi ngắn hơn có mùi vị phức tạp.

Lưu ý rằng, hàm lượng đường sucrose không chỉ cho vị ngọt, độ đậm đà của cà phê sau rang, mà còn tác động đến tính acid (độ chua). Vì phản ứng caramen hóa của đường sẽ tạo ra axit axetic. Do đó, chúng tôi khuyến khích người nông dân thu hoạch cà phê chín cao, để cho hàm lượng đường cao nhất nhằm cung cấp nguồn nguyên liệu dồi dào cho nhóm phản ứng Maillard và Caramel.

Dù vậy, bạn cũng cần hiểu, mỗi loại đường cần một nhiệt độ khác nhau để thảm gia phản ứng.

Sự phân hủy của acid

Mặc dù nhiều người uống cà phê cho rằng axit làm cho cà phê đắng và khó chịu. Tuy nhiên, thực tế cho thấy không có acid thì cà phê thực sự sẽ nhàm chán. Sự xuất hiện của đặc tính acid làm cho cà phê có sự sống động, tinh tế và phong phú hơn.

Hình thành hợp chất dễ bay hơi và không bay hơi

Các hợp chất dễ bay hơi chịu trách nhiệm về hương thơm và hợp chất không bay hơi góp phần tạo nên hương vị.

Về hợp chất dễ bay hơi

Vài phút sau khi quá trình rang bắt đầu, mùi hương cà phê chính thức được hình thành. Sự gia tăng nhanh chóng của các hợp chất dễ bay hơi xảy ra khi độ ẩm của cà phê giảm xuống dưới 5%. Khi đó, các phản ứng Maillard, Caramel cũng như những chuyển hóa của axit amin, đường, lipid… sẽ cùng nhau góp phần vào sự phát triển của hợp chất dễ bay hơi, bao gồm:

• Aldehydes: hương thơm trái cây, màu xanh lá cây.
• Furans: góp phần tạo ra mùi caramel.
• Pyrazines: mùi đất.
• Các hợp chất chứa lưu huỳnh như 2-furfurylthioltạo nên mùi thơm đặc trưng “mùi cà phê rang”. Tuy nhiên, một số loại khác lại không có mùi hấp dẫn, ví dụ methanethiol.
• Guaiacol: thông mùi khói, cay.

CO2 là một hợp chất bay hơi, tuy nhiên nó không góp phần tạo mùi hương mà đóng vai trò trong độ đậm đà của cà phê nói chung và lớp crema trong Espresso nói riêng.

Bạn cũng cần lưu ý rằng, hàm lượng hương thơm sẽ đạt cực đại từ mức rang Light đến Medium. Vượt ngưỡng này, rang đậm hơn, nhiệt độ cao sẽ phá hủy hương thơm được sáng tạo bởi nó, các cấu trúc cellulose yếu hơn, khả năng giữ chất thơm kém hơn.

Về các hợp chất không bay hơi

Các hợp chất này chỉ ổn định ở nhiệt độ phòng. Tức là chúng không bốc hơi, và một số sẽ bị thay đổi trong quá trình rang cà phê. Hầu hết các hợp chất không bay hơi góp phần vào hương vị cà phê.

Ví dụ caffein, chịu trách nhiệm cho vị đắng, sucrosex cho vị ngọt, lipid cho sự đậm đà…

Lưu ý: caffein không thay đổi trong quá trình rang.

Về quá trình rang cà phê bao gồm một số phản ứng biến đổi hóa học, tạo nên hương vị, mùi thơm và body của tách cà phê. Hiểu được những phản ứng này, sẽ giúp bạn chuẩn hóa quá trình rang cà phê, bạn sẽ biết nên làm gì tiếp theo để mẻ rang được tốt hơn.

Thông tin liên hệ

Công ty Cổ phần VCU (VCU JSC)
Địa chỉ:
– – Cơ sở rang: Tổ dân phố 6, Thị trấn Chư Prông, Huyện Chư Prông, Tỉnh Gia Lai
– – Cơ sở cà phê nhân xanh: Xã Ia Ve, Huyện Chư Prông, Tỉnh Gia Lai

– Hotline: +84 866 895 379

– Fanpage: VCU – Vietnam Coffee United

– Email: info@vietnamcoffeeunited.com