Biểu Đồ Kiểm Soát Quá Trình Pha Cà Phê (Coffee Brewing Control Chart)

Nội Dung Chính

Có nhiều chương trình khoa học tập trung vào rượu vang, bia, ca cao hoặc sữa, nhưng các chương trình nghiên cứu chuyên sâu vào cà phê pha vẫn còn sơ khai. Vì vậy, Hiệp hội Cà phê Đặc sản (SCA) đã từng đề cập rằng: So với nhiều sản phẩm thực phẩm quan trọng khác, cà phê pha không may ít được chú ý về mặt học thuật. Như vậy, có thể nói lịch sử nghiên cứu hàn lâm về cà phê nói chung còn tương đối thưa thớt.

Tuy nhiên, đã có một ngoại lệ liên quan đến Ernest Earl Lockhart – một nhà hóa sinh học làm việc tại Viện Công nghệ Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology, viết tắt là MIT). Lockhart đã có một sự nghiệp hấp dẫn: Trước khi nghiên cứu việc pha cà phê, ông đã giúp khám phá Nam Cực trong những năm 1939 – 1941 (nơi có lẽ ông đã phát triển niềm đam mê với cà phê nóng!). Núi Lockhart, một ngọn núi ở Nam Cực, được đặt theo tên của ông.

Sau đó, ông nghiên cứu và giảng dạy về khoa học thực phẩm tại MIT. Nhưng đối với những người đam mê cà phê, đóng góp quan trọng nhất của ông là vào năm 1955, khi ông rời MIT để trở thành giám đốc nghiên cứu tại Coffee Brewing Institute (viết tắt là CBI) – một trong những viện nghiên cứu đầu tiên hoạt động trong lĩnh vực khoa học cà phê.

Mặc dù CBI đã đổi tên một lần (Coffee Brewing Center) trước khi đóng cửa vào năm 1975, các kết quả nghiên cứu mà họ đưa ra vẫn gây ra tranh luận trong ngành cà phê. Một mặt, các thiết bị đo lường trong những năm 1950 và 1960 rất khác với những hệ thống đo lường trong thế giới kỹ thuật số ngày nay. Nhưng cách tiếp cận của CBI trong việc đo lường mối quan hệ của độ mạnh, chiết xuất và tỷ lệ pha đã đưa ra một cách tiếp cận có thể định lượng yếu tố làm nên “chất lượng” trong quá trình chiết xuất cà phê vẫn là một ý tưởng đặc biệt cấp tiến ở thời đại đó.

Như vậy, có thể nói những vấn đề mà chúng tôi đề cập trong cuốn sách này, đã được bắt đầu nghiên cứu từ những năm 1950 bởi Giáo sư E.E. Lockhart tại CBI. Ông đã được ghi nhận vì vai trò lãnh đạo của mình trong việc thực hiện một số nghiên cứu cà phê tiên tiến nhất vào thời điểm đó bao gồm việc đo lường “lượng chất rắn hòa tan” trong cà phê và xem như một chỉ số của chất lượng cà phê pha.

Lockhart đã có một đóng góp to lớn cho khoa học cà phê với một bài báo vào năm 1957. Đây là lần đầu tiên ngành công nghiệp cà phê đi tìm câu trả lời cho vấn đề có bao nhiêu chất hòa tan trong cốc cà phê. Kết quả được trình bày trong công trình nổi tiếng: “The soluble solids in beverage coffee as an index to cup quality” (Tạm dịch: Chất rắn hòa tan trong cà phê là chỉ số cho chất lượng).

Trong nghiên cứu này, ông đã đề xuất một ý tưởng khá cấp tiến vào thời đại của mình: Bạn có thể mô tả cà phê của mình ngon như thế nào đơn giản bằng cách đo hàm lượng hương vị cà phê hòa tan vào thức uống – theo thuật ngữ hiện đại, chúng ta gọi số đo này là tổng chất rắn hòa tan (TDS) của cà phê. Lockhart cũng chỉ ra rằng tổng chất rắn hòa tan có liên quan với tỷ lệ chiết xuất – có nghĩa là tỷ lệ giữa lượng cà phê hòa tan và chuyển sang pha lỏng so với lượng cà phê ban đầu. Hai thông số này liên kết với nhau bằng “tỷ lệ pha” tức là lượng nước bạn sử dụng trên một khối lượng cà phê.

E.E. Lockhart đã công bố những phát hiện của mình dưới dạng biểu đồ – một đồ thị mà người Mỹ vào thời điểm đó có thể chấp nhận đâu là loại cà phê ngon nhất. Kể từ những năm sau đó, nghiên cứu nền tảng được thực hiện bởi CBI và Giáo sư E.E. Lockhart, ngành công nghiệp cà phê đặc sản đã có cơ sở để rang, xay và chiết xuất cà phê một cách thích hợp. Đây là nền móng cho nhiều sản phẩm và chương trình giáo dục của Hiệp hội Cà phê Đặc sản.

Dần dần, các quy tắc cơ bản để pha cà phê ngon hơn đã được phát triển bởi SCA, và đánh dấu bằng sự ra đời của “Tiêu chuẩn Cốc vàng” (Golden Cup Standard) vào tất cả các chương trình đào tạo liên quan đến cà phê của họ: “Cà phê tiêu chuẩn Golden Cup phải thể hiện độ mạnh – được đo bằng tổng lượng chất rắn hòa tan, là 11.5 đến 13.5 gam/lit, tương ứng với 1.15 đến 1.35% trên SCA Brewing Control Chart, dẫn đến tỷ lệ chiết xuất chất hòa tan từ 18 đến 22%”. Nhưng nếu muốn có hương vị tối ưu, chúng ta phải lựa chọn một tỷ lệ chiết xuất phù hợp với mức độ rang và loại dụng cụ pha chế, dựa trên tỷ lệ pha khuyến nghị 55 gam/lit.

Cần lưu ý, SCA Brewing Control Chart mà chúng tôi minh hoạ trong quyển sách này (ở trang sau) đã được Hiệp hội Cà phê Đặc sản (SCA) cập nhật và hiện đại hoá vào năm 2019, nhằm thuận tiện cho việc nghiên cứu. SCA đã sử dụng đơn vị khối lượng (gam) để thể hiện tỷ lệ cà phê/nước pha. Tuy nhiên, trong bản gốc của giáo sư E.E. Lockhart xuất bản năm 1957, ông đã sử dụng đơn vị gallon/pound. Ngoài ra, Coffee Brewing Control Chart của SCA chỉ được ứng dụng cho các phương pháp pha lọc (drip), biểu đồ này không dành cho các phương pháp ngâm như French press hoặc Aeropress, và càng không phù hợp cho Espresso.

Extraction – Solubles Yield
Chiết xuất – Tỷ lệ chất tan

Coffee Brewing Control Chart (CBCC) hay Biểu đồ kiểm soát quá trình pha cà phê được xuất bản lần đầu vào năm 1957, thực chất là một sơ đồ đơn giản về mối quan hệ giữa ba biến số chính: Strength, Extraction, Brewing ratio (Độ mạnh, chiết xuất và tỷ lệ pha). Ba yếu tố này kết hợp với nhau tạo nên hương vị và kết cấu tổng thể của cà phê.

Độ mạnh (hay nồng độ) là thước đo hàm lượng chất tan của cà phê và được biểu hiện bằng tỷ lệ giữa lượng cà phê hòa tan so với lượng nước trong cốc. Chiết xuất (hay tỷ lệ chiết xuất ), được biểu hiện bằng tỷ lệ phần trăm của lượng cà phê trong cốc so với lượng cà phê được sử dụng để pha chế. Cuối cùng, tỷ lệ pha được hiểu là tỷ lệ cà phê so với lượng nước sử dụng khi pha.

Quan sát biểu đồ, bạn sẽ thấy trục tung bên trái của biểu đồ biểu diễn thang đo nồng độ của cà phê dựa trên phần trăm tổng chất rắn hòa tan (TDS) bắt đầu từ 0.90% ở bên dưới và nâng lên 1.80% ở trên cùng. Trục hoành phía dưới biểu đồ sẽ cho bạn biết tỷ lệ chiết xuất chất tan (Ey), bắt đầu với 14% ở phía bên trái và mở rộng đến 26% ở phía bên phải.

Các đường chéo trên biểu đồ từ trái sang phải đại diện cho tỷ lệ pha chế. Tỷ lệ cà phê/ nước cụ thể được biểu thị trên đầu biểu đồ và xuống phía bên tay phải. Tỷ lệ mạnh nhất (1:12) xuất hiện ở góc trên bên trái và tỷ lệ yếu nhất (1:22) xuất hiện ở góc dưới bên phải của biểu đồ. Để bắt đầu, bạn cần biết nồng độ (TDS) của một cốc cà phê (bằng khúc xạ kế), qua đó có thể xác định vị trí giao điểm của đường ngang trên biểu đồ và đường chéo mô tả tỷ lệ pha được sử dụng để pha cà phê. Tại giao điểm này, hãy kẻ một đường thẳng đứng xuống dưới của biểu đồ. Bạn có thể biết tỷ lệ chiết xuất tại điểm giao với trục hoành.

Để áp dụng biểu đồ, bạn có thể thực hiện các bước sau:

+ Pha một tách cà phê bằng phương pháp lọc (ví dụ như V60) với tỷ lệ được đề xuất trên biểu đồ. Cần lưu ý, CBCC không áp dụng cho cà phê Espresso – vì Espresso là một thức uống cô đặc có chủ ý nhằm “làm giàu” một lượng lớn chất hòa tan trong một thể tích nhỏ, nên sẽ không có tỷ lệ pha của Espresso trên biểu đồ.

+ Sử dụng khúc xạ kế để đo nồng độ chất rắn hòa tan trong cốc cà phê của bạn. Giả sử, nếu đang sử dụng 15 gam cà phê với 240ml nước (tỷ lệ 1:16) và máy đo khúc xạ xác định nồng độ cốc cà phê của bạn là 1,45% thì biểu đồ này sẽ cho bạn biết tỷ lệ chiết xuất là khoảng 21%. ·

+ Theo cách này, chúng ta kỳ vọng sẽ tìm thấy giao điểm của TDS và EY tại khu vực “Cân bằng lý tưởng” (Ideal Optimum Balance – ở trung tâm biểu đồ). Nhưng nếu cốc cà phê của bạn có tỷ lệ chiết xuất dưới 18% (vùng bên trái biểu đồ) tức là nó chưa khai thác hết thành phần hương vị của hạt cà phê. Các nhà khoa học gọi đây là giới hạn chiết xuất dưới – hoặc chiết xuất kém (Underextracted). Ngược lại, nếu tỷ lệ chiết xuất cao hơn 22% (vùng bên phải biểu đồ) sẽ rất đậm và đắng, vì vậy tại đây chúng ta có giới hạn chiết xuất trên – hay chiết xuất quá mức (Overextracted).

+ Ngoài ra, CBCC cũng cho thấy một loại cà phê có thể có vị rất đậm nhưng tỷ lệ chiết xuất thấp (Strong & Underextracted); và ngược lại, cà phê có vị nhạt/nhẹ nhưng tỷ lệ chiết xuất rất cao (Weak & Overextracted). Do đó, có thể nói nồng độ chất tan (TDS) không hoàn toàn quyết định “độ ngon miệng” của một cốc cà phê.

Lockhart rõ ràng đã nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách pha cà phê; biểu đồ kiểm soát của ông đã được các chuyên gia cà phê sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới để đánh giá các loại cà phê của họ. Tuy nhiên, các nhà lãnh đạo tư tưởng trong ngành cà phê (chúng tôi đang nói đến Hiệp hội Cà phê Đặc sản) từ lâu đã nhận ra rằng biểu đồ cổ điển có một vài thiếu sót.

Vấn đề làm cho CBCC không phù hợp trong thời hiện đại là nó đã kết hợp phân tích mô tả cảm quan (cà phê có vị gì?) với đánh giá thị hiếu (mọi người thích vị nào?). Những khái niệm về chiết xuất như “Underextracted” hay “Overextracted” của một người, có thể là cà phê hoàn hảo của người khác. Định nghĩa về “lý tưởng” vẫn chưa rõ ràng. Lý tưởng theo ai? Điều gì tạo nên tách cà phê “lý tưởng”? Một tách cà phê lý tưởng của ai đó có thể là rất đắng, trong khi người khác lại thích cà phê “lý tưởng” ngọt hơn.

Thứ hai, biểu đồ được chia thành chín vùng hình chữ nhật gợi ý cho những thay đổi nhỏ trong các thông số pha chế sẽ mang đến sự thay đổi lớn trong các thuộc tính cảm quan. Bạn có thể di chuyển rất nhanh từ cà phê được chiết xuất kém sang tách cà phê lý tưởng bằng cách vượt qua con số 18%. Vì vậy, biểu đồ ngụ ý rằng cà phê có chiết xuất 17.9% và 18.1% sẽ có sự khác biệt rất lớn về các thuộc tính cảm quan.

Thứ ba, và có lẽ quan trọng nhất, biểu đồ cổ điển này hoàn toàn bỏ qua sự đa dạng về hương vị mà ngày nay chúng ta biết có thể xuất hiện trong cà phê. Hầu hết độc giả của ấn phẩm này sẽ quen thuộc với vô số các thuộc tính hương vị được liệt kê trong Coffee Taster’s Flavor Wheel (Vòng tròn hương vị cà phê) được cập nhật và phát hành vào năm 2016 bởi SCA. Vòng tròn hương vị có hàng trăm thuộc tính hương vị, bao gồm các thuộc tính tích cực như việt quất, sô-cô-la, cam, dâu tây, hạnh nhân và vani, cũng như các thuộc tính tiêu cực hơn như cao su, dược liệu, gỗ, khói, mốc, v.v… Sự đa dạng về hương vị trong Coffee Taster’s Flavor Wheel là minh chứng cho sự phức tạp và đa dạng của cà phê.

Tuy nhiên, CBCC cổ điển đã làm giảm tất cả sự phức tạp này xuống chỉ còn hai thuộc tính: “Bitter” và “Underdeveloped” (minh họa ở trang 192 dựa theo bản cập nhật của SCA vào năm 2019, các từ “Bitter” trong các phiên bản trước đó đã được thay bằng cụm từ “Overextracted” và “Underdeveloped” được thay bằng “Underextracted”).

Cuối cùng, mặc dù Coffee Brewing Control Chart phù hợp trong thời đại của nó, nhưng ngày nay, biểu đồ cổ điển này không được ứng dụng nhiều trong pha chế hiện đại. Thay vào đó, nhiều nhà sản xuất đang hướng đến việc ứng dụng các phương pháp tính toán của Lockhart để xác định nồng độ chất tan và tỷ lệ chiết xuất của cà phê, từ đó đưa ra các tinh chỉnh trong phương pháp chiết xuất dựa trên khẩu vị, thị hiếu khách hàng. Từ đây, sở thích của người tiêu dùng, kỹ thuật pha cà phê và nhu cầu về cà phê đặc sản không ngừng thay đổi.

Trong sự phát triển này, đã có một xu hướng nhắm đến tỷ lệ chiết xuất cao hơn, được thúc đẩy bởi những cải tiến trong thiết bị xay và kỹ thuật pha cà phê. Tức là, nếu cà phê được chiết xuất đồng đều hơn (mọi hương vị từ trong cà phê hiện diện trong cốc với một tỷ lệ tương đối) thì có thể đạt được mức chiết xuất cao hơn. Do đó, chúng ta có thể nói rằng, mục đích của khoa học chiết xuất hiện đại là “đồng đều” hoặc “cân bằng” chứ không còn là “lý tưởng”.

Nếu chắt lọc tất cả nội dung liên quan đến cà phê đặc sản thành một khái niệm thiết yếu, đó sẽ là từ “đồng đều”. Từ này mô tả phương pháp thu hoạch/chế biến tốt nhất, kỹ thuật rang – xay tốt nhất và là mục tiêu lý tưởng của quá trình chiết xuất.

Vào năm 2013, SCA đã công bố một nghiên cứu đánh giá lại sự phổ biến của phạm vi chiết xuất lý tưởng, họ đã phát hiện: Không có nhiều sự khác biệt về sở thích đối với các mức độ chiết xuất khác nhau. Ở các khu vực địa lý khác nhau, sở thích của người tiêu dùng về tỷ lệ chiết xuất cũng khác nhau. Điển hình là ở Milan, Ý, người tiêu dùng thích cà phê có tỷ lệ chiết xuất cao nhiều hơn. Các nhà nghiên cứu suy đoán điều này là do những người uống cà phê ở Milan quen uống cà phê Espresso hơn, và do đó họ thích những hương vị đậm đà hơn của cà phê chiết xuất cao.

Những tiến bộ công nghệ gần đây đã mở rộng phạm vi chiết xuất “lý tưởng” sang một vùng biên mới. Một loạt nghiên cứu từ SCA đã cho thấy phạm vi lý tưởng tại trung tâm biểu đồ của E.E. Lockhart không thực sự phổ biến, thay vào đó người tiêu dùng ưa thích cà phê có tỷ lệ chiết xuất 19-24% và nồng độ chất tan trong khoảng 1.1-1.3%.

Chúng ta tin rằng Giáo sư E.E. Lockhart sẽ hài lòng vì những ý tưởng mà ông đã đi tiên phong đang đóng vai trò là nền tảng cho khoa học cà phê ngày nay. Đồng thời, chúng ta rất kỳ vọng được dõi theo hành trình hướng tới một phiên bản hiện đại hoá của Coffee Brewing Control Chart – hiện đang có tuổi đời hơn 60 năm này, một công cụ mới sẽ tập hợp tất cả các phương pháp pha chế vào một nơi, để giúp các barista khám phá toàn bộ cách chiết xuất và hương vị.

Hãy là người đầu tiên chia sẻ bài đăng này!

Bài đăng mới

Máy Pha Cà Phê Espresso

Theo từ điển Merriam-Webster, Espresso được định nghĩa là “cà phê được pha bằng cách ép hơi nước hoặc nước nóng qua các hạt cà

Hạt Mịn (Fine)

Hạt cà phê là một ma trận ba chiều phức tạp của các sợi cellulose được phủ bằng dầu và các chất rắn khác. Những