Mục đích chính của bộ lọc là tách bã ra khỏi đồ uống cà phê sau khi kết thúc chu trình pha. Thông thường, một bộ lọc thường bao gồm hai phần:
- Một cấu trúc cứng chắc, định hình và chứa lớp cà phê khi nước đi qua chúng.
- Phương tiện lọc – thường là lưới thép, vải dệt hoặc giấy được tạo hình sẵn – ngăn không cho bã cã phê lọt vào đồ uống thành phẩm.
Vì vậy, nếu hiểu một cách đơn giản, khi đề cập đến bộ lọc là chúng ta đang đề cập trọn bộ một thiết bị pha cà phê lọc nào đó, ví dụ như phễu Hario V60 và giấy lọc của nó, bình Chemex và giấy lọc của nó, hay Kone Filter (không cần giấy lọc),… Khi hoạt động hiệu quả, một bộ lọc còn đạt được các mục tiêu sau:
Tách riêng chiết xuất và bã cà phê một cách hiệu quả
Trước tiên, và quan trọng nhất, một bộ lọc cần tách riêng bã cà phê và chiết xuất thành hai pha riêng biệt. Nếu bã cà phê còn sót lại trong quá trình pha, quá trình chiết xuất sẽ không được xem là hoàn thành và kéo dài vô hạn.
Định hình nên lớp bã cà phê.
Bộ lọc, cùng thao tác thủ công nhằm phân bổ cà phê trong đó sẽ quyết định nên cấu trúc tổng thể của khối bột cà phê trong suốt quá trình pha, hình thái này cần đảm bảo chiết xuất đồng đều từ mỗi hạt cà phê. Điều này đặc biệt quan trọng với các phễu lọc trong phương pháp pha Espresso. Khi phân phối cà phê trong bộ lọc, nếu lớp cà phê không bằng phẳng – một số phần sâu hơn những phần khác, nước sẽ không chảy qua với tốc độ như nhau. Kết quả là, một số phần sẽ được trích xuất nhiều hơn những phần khác.
Có độ sâu (chiều cao) thích hợp
Để đáp ứng điều này, một bộ lọc phải có khả năng chứa được một lớp cà phê có độ sâu 3.8 cm ± 0,5. Nếu lớp lọc quá mỏng, có độ sâu dưới 2.5cm nước sẽ chảy qua quá nhanh. Kết quả là cà phê sẽ yếu, chiết xuất kém. Nếu độ sâu vượt quá 5.0cm sẽ tạo ra khả năng phân luồng. Điều này xảy ra khi nước đi theo con đường ít lực cản nhất, hình thành một rãnh (kênh lưu dẫn) không đi qua cà phê. Một số khu vực trên lớp cà phê sẽ vẫn khô hoàn toàn, trong khi nơi cà phê tiếp xúc với các rãnh này sẽ bị chiết xuất quá mức, dẫn đến vị đắng, khó chịu.
Cung cấp nhiều điểm thoát nước
Cần có nhiều hơn một điểm để thúc đẩy dòng nước chảy đồng đều qua lớp cà phê. Điều này đảm bảo làm ướt và chiết xuất bã cà phê thích hợp. Đồng thời, càng có nhiều điểm thoát nước, càng có khả năng ngăn chặn việc chiết xuất quá mức, vì những khu vực mà nước không được thoát ra cà phê sẽ dễ bị chiết xuất quá mức. Các bộ lọc bằng tấm kim loại đục lỗ có thể thực hiện chức năng quan trọng này rất hiệu quả nếu được giữ sạch sẽ và không bị tắc nghẽn. Bộ lọc vải và giấy cần có các cấu trúc nâng đỡ hỗ trợ đăc biệt. Nếu không, giấy hoặc vải sẽ xẹp hoặc trĩu xuống và làm giới hạn khả năng thoát nước – nhất là ở các khu vực tiếp xúc giữa giấy/vải và thành của bộ lọc.
Cho phép nước đi qua trong khoảng thời gian thích hợp
Sau khoảng 10 phút tiếp xúc với nước, cà phê xay mất độ nổi và chìm xuống đáy bình pha cà phê. Nhờ xu hướng này, các phương pháp pha cà phê như Ibrik và cupping theo truyền thống không yêu cầu bất kỳ quá trình lọc nào vì trọng lực giúp loại bỏ các hạt xay ra khỏi cà phê đã pha. Các phương pháp pha cà phê khác, chẳng hạn như French press sử dụng lưới thép dệt để lọc các hạt xay lớn giúp công việc gạn cà phê đã pha dễ dàng hơn. Đối với phương pháp lọc, một bộ lọc cần làm chậm dòng chảy của nước đủ lâu để cho phép các nguyên liệu tạo hương vị cà phê di chuyển từ trung tâm của các hạt cà phê lên bề mặt, nơi nó hòa vào dung dịch với dòng nước chảy qua. Nếu nước đi qua các hạt cà phê quá nhanh, quá trình xói mòn sẽ chiếm ưu thế. Nước chỉ loại bỏ chất tạo hương vị bề mặt của các hạt cà phê.
Cho phép một lượng dầu và chất rắn không hoà tan đi qua
Loại bỏ dầu và vật liệu không hòa tan (thường được gọi là cặn) là vai trò quan trọng nhất của một bộ lọc. Tuy nhiên, một bộ lọc không chỉ cần làm tốt vai trò lọc bã cà phê, nó cần để cho một lượng dầu nhất định và các phân tử không hoà tan (ở trạng thái huyền phù trong chiết xuất) để tạo nên cảm giác miệng tốt hơn. Vật liệu làm nên bộ lọc ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả lọc, và cho phép bao nhiêu vật liệu không hoà tan đi vào chiết xuất để tạo nên thuộc tính body của cà phê thành phẩm, qua đó ảnh hưởng đến hương vị của đồ uống. Sự thể hiện đồng thời của hương vị và các thuộc tính cảm giác miệng này sẽ giúp hoàn thiện trải nghiệm hương vị của cà phê.
Bộ lọc kim loại và vải
Về mặt thúc đẩy hoặc ngăn chặn các chất rắn không hoà tan đi vào chiết xuất cà phê. Mỗi loại bộ lọc đều có ưu điểm và nhược điểm. Ngoài ra, một số dễ sử dụng hơn hoặc ít tốn kém hơn. Ví dụ: các bộ lọc kim loại, dạng đĩa đục lỗ hoặc lưới thép thường có giá cao hơn. Tuy nhiên, so với chi phí của giấy lọc dùng một lần, chúng ít tốn kém hơn nhiều trong suốt vòng đời của thiết bị.
Thép không gỉ có mật độ cao và khả năng phản ứng thấp với các chất khác trong cà phê giúp dễ dàng làm sạch và tái sử dụng trong quá trình pha. Tuy nhiên, vì nó rất cứng nên rất khó chế tạo các bộ lọc từ thép không gỉ có lỗ nhỏ hơn khoảng 50μm. Và trong bất kỳ phương pháp pha cà phê nhất định nào, sẽ có hàng chục nghìn hạt nhỏ hơn 50μm. Vì lý do này, cà phê pha từ French press (với lưới lọc thép) thường có độ đục rất cao, và do đó bộ lọc thép thường chỉ được ứng dụng trong quá trình pha cà phê ngâm tĩnh, cho phép trọng lực thực hiện hầu hết công việc loại bỏ các hạt mịn.
Ngoài ra, các bộ lọc bằng kim loại cần được làm sạch thường xuyên. Nếu không được bảo quản đúng cách, chúng sẽ bị tắc với dầu cà phê và cặn bã tạo ra mùi vị khó chịu. Nếu xử lý không cẩn thận, lỗ lọc của chúng có thể bị giãn/tắc; điều này dẫn đến sự rò rỉ quá mức hoặc tắc cục bộ trong quá trình trình chiết xuất. Bộ lọc vải đòi hỏi sự cẩn trọng nhiều nhất trong việc làm sạch và đảm bảo không có vật liệu lạ có thể xâm nhập vào đồ uống. Nếu vải kém chất lượng, hoặc nếu đường may bị giãn, chiết xuất sẽ bị vẩn đục và chứa quá nhiều huyền phù.
Một khó khăn khác trong việc sử dụng bộ lọc vải có thể bắt nguồn từ nguồn gốc thực vật của vật liệu được sử dụng trong sản xuất chúng. Nhiệt độ cao và không đổi theo yêu cầu của quá trình pha chế cộng với chiết xuất có tính axit (độ pH của cà phê lọc, được pha từ cà phê arabica thường dao động trong khoảng 4.6–5.5 pH) sẽ đẩy nhanh quá trình phân hủy các sợi vải và làm tăng khả năng hấp thụ nhiều loại hóa chất vào vải.
Kiểu dệt của vải sẽ ảnh hưởng đến cả tốc độ dòng nước chảy qua lớp cà phê và mức độ trong của đồ uống. Theo tác giả Ted R. Lingle, trong The Coffee Brewing Handbook, để chiết xuất có thể đạt được độ trong tốt nhất, nên sử dụng vải lọc kiểu dệt 64 x 60 sợi trên mỗi inch vuông.
Giấy lọc
Mặc dù giấy lọc đã được sử dụng trong môi trường phòng thí nghiệm trong hơn 100 năm, nhưng ngành công nghiệp cà phê mới bắt đầu sử dụng chúng tương đối gần đây. Giấy lọc cà phê đầu tiên được cấp bằng sáng chế vào năm 1908 cho Melitta Bentz*, một bà nội trợ người Đức, tên của bà cũng được đặt cho một trong các dụng cụ pha cà phê lọc thành công nhất trong lịch sử – phễu Melitta. Trước khi có bộ lọc giấy, hầu hết mọi người pha cà phê bằng bộ lọc bằng vải lanh hoặc kim loại đơn giản. Vào những năm 1910, những loại giấy lọc được sản xuất bởi Melitta Bentz có hình tròn và chỉ đến những năm 1930, nó mới trở thành hình nón cụt dễ nhận biết như hiện nay.
Ngày nay, hầu hết các loại giấy lọc và bộ lọc hình nón hiện đại đều dựa trên thiết kế đơn giản nhưng thanh lịch này. Melitta cũng là công ty đầu tiên cung cấp giấy lọc không tẩy trắng (màu nâu tự nhiên) và sau đó, là giấy lọc được làm trắng bằng quy trình tẩy trắng không dùng clo – cả hai đều là tiêu chuẩn công nghiệp ngày nay.
Tuy nhiên, đánh dấu cho sự phổ biến của giấy lọc có thể được quy cho một dụng cụ pha cà phê bằng thuỷ tinh có hình dạng đồng hồ cát, ra đời vào năm 1941 – bình Chemex, được phát minh bởi nhà hóa học người Đức – Peter Schlumbohm. Vào năm 1958, bình pha cà phê Chemex được công nhận là “một trong những sản phẩm có thiết kế đẹp nhất thời hiện đại”, và do đó được đưa vào bộ sưu tập của Bảo tàng Nghệ thuật Hiện đại ở Thành phố New York.
Khi thiết kế bình Chemex, Peter Schlumbohm mong muốn không chỉ pha cà phê hoàn hảo một cách đơn giản mà còn phải rất đẹp mắt. Thêm vào đó với vai trò là một nhà hóa học, ông nghiên cứu và hiểu rõ tính chất đằng sau việc khai thác hương vị từ hạt cà phê. Chính kiến thức này đã giúp ông sáng tạo loại giấy lọc dùng riêng cho những chiếc bình thủy tinh của mình. Giấy lọc đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thương mại hóa và sử dụng rộng rãi bình Chemex.
[*] Melitta Bentz sinh ra ở vùng Đông Đức vào năm 1873 (mất năm 1950) trong một gia đình doanh nhân. Là một bà nội trợ vào thời điểm đó, Bentz nhận thấy rằng hai trường phái pha cà phê phổ biến đều có vấn đề: máy pha cà phê kiểu Espresso có xu hướng để lại cặn trong đồ uống và bộ lọc dạng túi vải lanh rất khó vệ sinh. Melitta Bentz đã tạo ra một hệ thống lọc hai phần bằng cách sử dụng giấy thấm trong cuốn sách bài tập ở trường của con trai bà và một chiếc phễu bằng đồng thau dùng đinh đục lỗ. Kết quả là một bộ lọc cà phê rẻ tiền, dùng một lần và dễ làm sạch đã tạo ra cà phê ngon hơn. Khi cà phê ít đắng hơn được mọi người đón nhận nhiệt tình, Melitta Bentz đã thành lập công ty cùng tên để kinh doanh giấy lọc và phễu lọc.
