Độ cứng thường bị nhầm lẫn với mật độ trong các cuộc thảo luận về hạt cà phê xanh của các nhà rang xay. Nhiều người cho rằng hạt cà phê có mật độ cao được trồng ở độ cao lớn hơn cũng sẽ cứng hơn. Quan điểm này được củng cố bởi cách sử dụng thuật ngữ “hard” (cứng) trong việc phân loại cà phê xanh ở các nước Trung Mỹ, để chỉ những hạt được trồng ở độ cao nhất định.
Tuy nhiên, độ cứng không nhất thiết liên quan chặt chẽ với mật độ. Jonathan Gagné đã đo độ cứng và mật độ của các hạt cà phê đặc sản từ nhiều vùng khác nhau và nhận thấy rất ít sự khác biệt về mật độ, nhưng có sự khác biệt đáng kể về độ cứng (Gagné 2019). Ông cho rằng vì sự khác biệt về độ cứng lớn hơn, đây có thể là chỉ số hữu ích hơn so với mật độ trong việc dự đoán cách hạt cà phê sẽ phản ứng khi rang.
Độ cứng và độ ẩm
Độ cứng của hạt cà phê xanh liên quan chặt chẽ đến hàm lượng ẩm. Các nhà sản xuất cà phê biết rằng hạt có độ ẩm cao thường mềm hơn, và họ thường kiểm tra độ cứng của hạt (bằng cách cắn thử) như một phương pháp sơ bộ để đánh giá tiến trình sấy khô. Khi hạt chuyển từ trạng thái mềm dẻo sang cứng, hàm lượng ẩm đang tiến gần mức 12% (Gautz và cộng sự 2008).
Khi độ ẩm tiếp tục giảm, hạt trở nên mềm hơn. Trong một nghiên cứu về việc sấy khô và tái hydrat hóa hạt cà phê xanh, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng khi hoạt độ nước (water activity) tăng lên khoảng 0.5 (tương đương 11% độ ẩm), hạt trở nên cứng hơn. Tuy nhiên, ở mức hoạt độ nước trên 0.76, hạt nhanh chóng trở nên mềm hơn (Rocculi et al 2011).
Độ cứng và phương pháp chế biến
Một nghiên cứu so sánh độ cứng của cà phê Mexico qua các phương pháp chế biến khác nhau cho thấy cà phê chế biến mật ong (honey process) tạo ra hạt cứng nhất. Nguyên nhân được cho là do lớp nhầy giữ ẩm cho hạt trong quá trình lưu trữ (Juárez González và cộng sự 2021).
Độ cứng của hạt cà phê khi còn trong quả cũng liên quan đến độ chín: hạt trở nên cứng hơn khi quả chín (Tinoco và cộng sự 2022). Tuy nhiên, mối liên hệ giữa độ chín và độ cứng của hạt sau khi chế biến vẫn chưa được xác định rõ.
Độ cứng và quá trình rang
Độ cứng của hạt cà phê giảm mạnh trong quá trình rang. Cà phê rang càng đậm thì hạt càng mềm (Indriati và cộng sự 2020). Robert McKeon Aloe cũng tìm thấy mối liên hệ giữa khối lượng mất đi khi rang và độ mềm của hạt, nhưng chưa rõ điều này do độ ẩm ban đầu hay mức độ rang, vì cả hai yếu tố đều ảnh hưởng đến khối lượng mất đi (McKeton Aloe 2020).
Phương pháp đo lường độ cứng
Trong khoa học vật liệu, độ cứng được định nghĩa là “khả năng chống lại sự biến dạng cục bộ của vật liệu.” Nói cách khác, đây là thước đo mức độ thay đổi hình dạng của vật liệu khi chịu lực tác động tại một điểm cụ thể trên bề mặt.
Cách phổ biến nhất để đo độ cứng là sử dụng máy đo độ cứng (durometer). Thiết bị này dùng một đầu dò để tạo áp lực lên vật liệu và đo độ sâu của vết lõm.
Các bước sử dụng máy đo độ cứng cầm tay:
- Đặt hạt cà phê, mặt phẳng hướng xuống, trên một bề mặt cứng, phẳng và ngang.
- Cầm máy đo bằng cả hai tay, đặt đầu dò tiếp xúc gần trung tâm hạt.
- Nhấn xuống chắc chắn và theo phương thẳng đứng.
- Ghi lại kết quả ngay khi số đo ổn định.
Để tăng độ chính xác, nên lấy trung bình từ nhiều lần đo và loại bỏ kết quả nếu hạt bị nứt khi chịu lực. Nếu giữ máy đo quá lâu, số đo có thể bị sai lệch do bề mặt hạt biến dạng. Do đó, nên ghi lại kết quả ngay khi số đo ổn định hoặc sau một số giây cố định.
