Động Lực Học Của Chiết Xuất

Nội Dung Chính

Trong một thế giới lý tưởng, chúng ta sẽ xay cà phê thành một loại bột mịn, ném vào nước để nó hòa tan tất cả các hương vị. Thật không may, điều này dẫn đến một tách cà phê cực kỳ đắng chát. Bởi vì không phải tất cả các hương vị của cà phê đều tốt. Mặt khác, bạn không thể chỉ đơn thuần sử dụng nhiều cà phê hơn và chiết xuất ít hơn để tránh những hương vị được chiết xuất quá mức. Bởi vì chiết xuất kém – tức chưa lấy hết các hợp chất hòa tan cần thiết cũng sẽ tạo ra một thức uống rất tệ.

Quay lại với khái niệm “chiết xuất”, chúng ta đã biết nó không chỉ đại diện cho kết quả của việc “hoà tan cà phê trong nước”, mà còn chỉ toàn bộ quá trình này. Những chất hòa tan này tạo nên (gần như) mọi hương vị mà bạn cảm nhận được. Tuy vậy, không phải tất cả hương vị của cà phê đều được chiết xuất như nhau, tại cùng thời điểm. Vấn đề đặt ra là phải kiểm soát lượng hương vị mà chúng ta đưa vào nước để tạo ra một tách cà phê ngon. Điều này bắt nguồn từ việc hiểu cách mà nước lấy đi các hương vị trong cà phê. Như vậy, dù muốn hay không – khi nhắc đến chiết xuất, nghĩa là chúng ta phải đề cập đến vai trò của nước.

Ở cấp độ phân tử, nước là một dung môi tuyệt vời vì nó có sự sắp xếp phân cực, tức là hai nguyên tử Hydro với điện tích dương (+) ở một bên và một nguyên tử Oxy có điện tích âm (-) ở bên kia tạo thành phân tử nước (H2O). Điều này làm cho nước “siêu hấp dẫn” với nhiều loại phân tử. Và bởi vì nước có tính hấp dẫn rất mạnh, nó sẽ kéo đứt các liên kết của các phân tử khác, khiến chúng hòa tan vào nước. Nếu bạn đun nóng nước, tất cả các phân tử của nó sẽ bắt đầu di chuyển nhanh chóng, làm cho nó trở thành một dung môi – thậm chí còn hiệu quả hơn trong việc hòa tan các hương vị khác nhau trong cà phê.

Thông thường, khi nước nóng tiếp xúc với một hạt cà phê xay, chỉ trong vài giây, quá trình xói mòn sẽ rửa trôi các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp và dễ hòa tan, cũng như các hợp chất thơm dễ bay hơi. Đồng thời, các hạt cà phê trương nở lên, do cấu trúc cellulose không hòa tan trong nước, chúng sẽ sắp xếp lại về mặt hình học do dòng nước và / hoặc áp suất (như trong trường hợp của Espresso). Cùng với sự giải thoát khí CO2 ra khỏi cấu trúc hạt, nước sẽ đi sâu vào các khoang rỗng bên trong hạt cà phê và bắt đầu quá trình khuếch tán.

Việc lấy đi chất hòa tan từ bên trong hạt chủ yếu dựa vào sự khuếch tán – một quá trình mất vài phút và không bao giờ hoàn thành. Trong quá trình khuếch tán, sự chênh lệch nồng độ làm cho chất rắn di chuyển từ hạt cà phê sang nước (chất rắn sẽ luôn di chuyển từ khu vực có nồng độ cao sang khu vực lân cận có nồng độ thấp hơn). Chất rắn hòa tan trong nước sau đó phải khuếch tán qua các lỗ của cấu trúc hạt (cellulose) để hòa vào chất lỏng bao quanh hạt. Do vậy, sự khuếch tán bên trong hạt chậm hơn vì trải qua nhiều bước: Nước phải đi qua các lỗ rỗng từ mặt cắt hạt, hòa tan chất rắn, đi ngược lại các lỗ rỗng và cuối cùng mang chất rắn ra khỏi bã cà phê. Các hạt cà phê càng lớn, quá trình chiết xuất càng chậm, vì chúng có đường khuếch tán dài hơn.

1. Xói mòn

Trong tự nhiên, chúng ta chứng kiến sự xói mòn đất, nơi các chất dinh dưỡng và thành phần hữu cơ bị loại bỏ khỏi đất và đá. Thì với cà phê, xói mòn là một trong hai cách thức góp phần vào quá trình chiết xuất cà phê, trong quá trình này, nước sẽ di chuyển trên bề mặt của những hạt cà phê và cuốn đi những chất hoà tan mà nó gặp phải.

Hãy tưởng tượng với một miếng xốp đầy bọt mà bạn muốn rửa sạch xà phòng càng nhanh càng tốt. Nếu chỉ đặt miếng xốp dưới vòi nước chảy, dòng nước sẽ đi qua bề mặt miếng xốp, và không loại bỏ được nhiều xà phòng. Nếu bạn lấy một cái kéo và cắt miếng xốp thành nhiều mảnh, sau đó dội nước lên chúng, bạn sẽ có thể loại bỏ được nhiều xà phòng hơn. Thực tế này mô tả vai trò của diện tích bề mặt đối với quá trình xói mòn xảy ra trong các phương pháp chiết xuất như lọc hoặc Espresso. Đặc biệt là đối với Espresso vì phương pháp này có thời gian chiết xuất rất ngắn, việc chiết xuất cà phê phụ thuộc vào sự rửa trôi chất tan trên bề mặt các hạt cực kỳ mịn (chúng ta sẽ đề cập chi tiết hơn trong phần Espresso).

2. Khuếch tán

Trong nước, các phân tử cà phê có thể di chuyển một cách tự nhiên từ khu vực có nồng độ cao đến khu vực có nồng độ thấp mà không cần đến sự xói mòn gây ra bởi dòng chảy. Sự dịch chuyển này được gọi là khuếch tán và động lực của nó được gọi là sự chênh lệch nồng độ. Khi bạn đặt một túi trà vào một cốc nước nóng và không lắc mạnh, những vùng trong cốc rất gần với túi trà sẽ có màu sẫm hơn với nồng độ chất rắn hòa tan cao hơn. Bên trong túi trà là khu vực có nồng độ cao nhất và vành ngoài của cốc có nồng độ thấp nhất. Đây là một môi trường chênh lệch nồng độ cơ bản, với sự khác biệt về nồng độ rất lớn. Trên thực tế, chúng ta thường lắc túi trà và trộn tất cả chúng lên để giúp tăng sự chênh lệch nồng độ (chất lỏng gần với túi trà trở nên “loãng” sau khi lắc túi trà – nó trộn với tất cả chất lỏng có nồng độ thấp ở cạnh của cốc).

Trong các phương pháp pha ngâm như French press việc chiết xuất sẽ diễn ra lâu hơn (thậm chí là không bao giờ hoàn thành trong thời gian cà phê còn nóng). Vì nước pha không được “thay mới” liên tục trong suốt quá trình, chênh lệch nồng độ không cao như đối với các phương pháp pha lọc.

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