Hàm lượng ẩm là một trong những đặc tính quan trọng nhất của hạt cà phê xanh. Đây là yếu tố then chốt trong chuỗi cung ứng cà phê, từ người sản xuất, thương lái cho đến các nhà rang xay.
Đối với người sản xuất và thương lái, hàm lượng ẩm quyết định chất lượng của hạt cà phê vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian bảo quản. Tổ chức Cà phê Quốc tế (ICO) quy định tất cả cà phê xuất khẩu phải có hàm lượng ẩm nằm trong khoảng 8,0–12,5% (ICO 2021).
Nếu hạt cà phê được lưu trữ với hàm lượng ẩm trên 12,5%, chất lượng sẽ giảm sút nhanh chóng. Ngược lại, nếu sấy khô quá mức, màu sắc và hương vị của hạt cà phê có thể bị hư hại không thể phục hồi (Rojas 200). Ngoài ra, cà phê nhân có hàm lượng ẩm dưới 9–10% rất dễ bị vỡ trong quá trình xay xát. Chúng ta sẽ phân tích chi tiết hơn về tác động của độ ẩm và môi trường bảo quản cà phê trong phần sau.
Việc sấy khô cà phê vượt quá mức cần thiết để bảo quản cũng gây bất lợi cho người sản xuất và thương lái, bởi nó làm giảm trọng lượng tổng thể của hạt. Đối với khối lượng lớn, chỉ một điểm phần trăm chênh lệch trong hàm lượng ẩm cũng có thể tạo ra tác động tài chính đáng kể (Gautz et al 2008).
Đối với nhà rang xay, hàm lượng ẩm là một trong những yếu tố lớn nhất ảnh hưởng đến năng lượng cần thiết để đạt được hồ sơ rang mong muốn (Nogueira and Koziorowski 2019). Hàm lượng ẩm cũng tác động đến quá trình truyền nhiệt và chiếm phần lớn khối lượng mất đi trong quá trình rang.
Với tất cả những lý do trên, việc theo dõi hàm lượng ẩm của cà phê xanh một cách dễ dàng và chính xác là vô cùng cần thiết.
Đo lường hàm lượng ẩm
Phương pháp tiêu chuẩn quốc tế để đo hàm lượng ẩm của cà phê xanh là sấy trong lò. Dù mất thời gian, đây là phương pháp tham chiếu để hiệu chỉnh các thiết bị đo khác. Một loại lò chuyên dụng có luồng khí và nhiệt độ được kiểm soát chính xác sẽ mang lại kết quả chính xác nhất.
Nguyên lý của phương pháp này rất đơn giản:
- Cân mẫu hạt cà phê xanh, khoảng 10 gram.
- Đặt mẫu vào lò ở nhiệt độ 105°C trong 16 giờ.
- Cân mẫu lần thứ hai.
Phương pháp này giả định rằng sự chênh lệch khối lượng sau khi sấy chỉ do mất nước, mặc dù một phần nhỏ khối lượng có thể mất đi do các hợp chất khác trong cà phê bị phân hủy (Reh et al 2006).
Sử dụng thiết bị đo điện dung
Thiết bị đo điện dung là công cụ phổ biến nhất để ước tính hàm lượng ẩm trong các xưởng rang xay. Công cụ này đo lượng điện tích có thể tích tụ trong một lớp cà phê đặt giữa hai tấm kim loại.
Lượng điện tích phụ thuộc vào cả hàm lượng ẩm và mật độ khối của cà phê. Vì vậy, điều quan trọng là phải đổ đầy buồng đo để thiết bị có thể đọc chính xác mật độ (Gautz et al 2008).
Ngoài ra, cần đảm bảo cảm biến và hạt cà phê có cùng nhiệt độ khi đo, giống như cách cần đồng nhất nhiệt độ của cà phê và cảm biến trong khúc xạ kế để đo chính xác chỉ số TDS. Chúng tôi khuyến nghị nên để mẫu trong thiết bị một thời gian trước khi đo, để cảm biến và mẫu đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt độ.
Nếu được sử dụng đúng cách, thiết bị đo điện dung có thể nhanh chóng và chính xác, nhưng cần được hiệu chỉnh thường xuyên dựa trên phương pháp sấy lò (hoặc thiết bị khác đã được hiệu chỉnh chuẩn).
Công nghệ đô ảnh siêu phổ
Công nghệ hình ảnh siêu phổ (Hyperspectral imaging viết tắt là HSI) là một kỹ thuật mới, nhanh chóng với tiềm năng lớn để đo hàm lượng ẩm. HSI sử dụng cảm biến quang học, tương tự máy ảnh kỹ thuật số, nhưng có khả năng phát hiện bước sóng hồng ngoại ngoài quang phổ nhìn thấy, gọi là hồng ngoại sóng ngắn (SWIR).
Nước hấp thụ mạnh một số bước sóng hồng ngoại, vì vậy cảm biến SWIR có thể ước tính hàm lượng ẩm với độ chính xác dưới 0,3% (Caporaso et al 2019). Cảm biến tạo ra hình ảnh của hạt được quét, với một chỉ số hàm lượng ẩm riêng lẻ ở mỗi pixel. Điều này cho phép đo hàm lượng ẩm của từng hạt hoặc thậm chí đánh giá sự phân bố độ ẩm trong một hạt cà phê – giúp kiểm tra xem hạt đã được sấy khô đồng đều chưa.
Chúng ta sẽ trở lại chủ đề hàm lượng ẩm ở Chương 3, nơi thảo luận về những gì xảy ra với độ ẩm trong quá trình rang và ảnh hưởng của nó đến việc truyền nhiệt trong cà phê.
