Đối với các nhà rang xay, mật độ hạt cà phê xanh là một trong những đặc tính vật lý quan trọng nhất. Hạt cà phê có cấu trúc cứng và đặc, với thành tế bào dày bất thường so với các loại vật liệu thực vật khác (Schenker và Rothgeb 2017).
Mật độ hat
Mật độ hạt gắn liền với chất lượng cà phê và các quy trình phân loại tại nhà máy sơ chế. Do đó, đo mật độ là một bước quan trọng khi đánh giá cà phê tại kho của nhà nhập khẩu. Mật độ của hạt cà phê xanh cũng ảnh hưởng lớn đến cách cà phê tương tác trong quá trình rang, bao gồm cách nhiệt truyền vào hạt và khả năng thoát khí dễ dàng.
Mật độ và độ xốp của hạt cà phê xanh có mối liên hệ chặt chẽ. Hạt cà phê xanh có cấu trúc xốp với các khoảng rỗng lớn bên trong hạt và các vi mao quản trong cấu trúc tế bào. Hạt có nhiều lỗ rỗng hơn và lỗ rỗng lớn hơn sẽ có mật độ thấp hơn.
Đối với Arabica, hạt cà phê có mật độ cao thường có rãnh giữa hạt chặt, uốn cong theo hình chữ S. Trong khi đó, hạt mật độ thấp có rãnh giữa mở rộng hơn, thường thẳng hơn.



Hình ảnh trực quan 3D về cấu trúc của cà phê nhân xanh cho thấy khoảng trống ở tâm hạt (a, b) và cấu trúc vi xốp của hạt (c). Minh họa từ Pittia et al (2011)
Đo mật độ
Việc đo mật độ khá phức tạp vì thuật ngữ “mật độ” có thể được sử dụng để chỉ nhiều phép đo khác nhau.
Đo mật độ khối
Mật độ khối là phép đo phổ biến nhất, dùng để chỉ mật độ của một thể tích cà phê, bao gồm cả các khe hở giữa các hạt. Đây là phép đo đơn giản và thường được sử dụng trong thực tế, chẳng hạn như khi đóng gói cà phê vào bao.
- Đổ cà phê vào một vật chứa có thể tích xác định, san phẳng bề mặt.
- Cân khối lượng hạt cà phê trong vật chứa.
- Hoặc, đổ một khối lượng cà phê đã biết vào ống đong và đo thể tích.
- Chia khối lượng hạt (gram) cho thể tích (mL) để ra kết quả (g/mL).
Để đạt độ chính xác cao hơn, nên lấy trung bình ba lần đo. Mật độ khối của cà phê xanh thường nằm trong khoảng 0,55-0,75 g/mL, trong đó cà phê đặc sản thường có mật độ cao hơn, khoảng 0,65-0,75 g/mL. Theo quy chuẩn ISO 6669, hạt cà phê nên được đo ở một mức độ ẩm nhất định, vì hàm lượng ẩm ảnh hưởng đến mật độ khối.
Đo mật độ hạt
Mật độ hạt chỉ mật độ của từng hạt riêng lẻ, không tính đến khoảng trống giữa các hạt nhưng bao gồm các lỗ rỗng trong bản thân hạt. Đây là phép đo chính xác hơn về mật độ vật chất, nhưng ít được sử dụng hơn vì tốn nhiều thời gian và phải loại bỏ hạt sau khi đo.
Các bước đo mật độ hạt như sau:
- Đổ nước vào ống đong đến một thể tích đã biết.
- Cân một mẫu hạt cà phê xanh và thêm vào ống đong.
- Gõ nhẹ ống đong để loại bỏ bọt khí.
- Đo mức tăng thể tích sau khi thêm hạt.
- Chia khối lượng mẫu (gram) cho thể tích tăng thêm (mL) để ra kết quả (g/mL).

Ngoài ra, một số nghiên cứu tập trung vào mật độ vật chất của hạt, loại trừ các lỗ rỗng bên trong. Để đo được thông số này, cần sử dụng thiết bị chuyên dụng vượt ngoài phạm vi thảo luận này.
Mật Độ và Chất Lượng
Hạt mật độ cao thường liên quan đến chất lượng cao vì nhiều lý do. Một trong những lý do nổi bật là sự liên kết với độ cao: hạt được trồng ở vùng cao hơn thường đặc và có hương vị đậm đà hơn (Lambot et al 2017).
- Hạt cũng trở nên đặc hơn và ít xốp hơn khi quả chín. Tuy nhiên, khi quả trở nên quá chín, mật độ lại giảm (Yuwana et al 2015). Hạt chưa chín có thành tế bào mỏng hơn so với hạt chín và thường chứa các khoảng trống rỗng (Teixeira và Teixeira 2005).
- Hạt có mật độ thấp cũng thường gặp các lỗi như sâu đục, lên men quá mức, hạt lép hoặc hiện tượng Rioy. Ngoài ra, mật độ hạt giảm khi lưu trữ trong thời gian dài (Carvalhaes et al 2005 ).
- Theo các thí nghiệm về sấy khô cà phê nhân, mật độ hạt tăng cùng với hàm lượng ẩm ( Afonso Júnior và cộng sự 2007).


Đối với quá trình rang, hạt có mật độ cao và ít xốp dẫn nhiệt hiệu quả hơn hạt mật độ thấp vì không khí trong các lỗ rỗng dẫn nhiệt kém hơn so với vật chất của hạt. Hạt mật độ cao cũng có nhiệt dung riêng cao hơn, nghĩa là cần nhiều năng lượng hơn để đạt mức nhiệt độ tương đương (Oliveros et al 2017).
Hầu hết các nhà rang xay chọn sử dụng nhiệt độ ban đầu cao hơn khi rang hạt mật độ cao. Vì hạt đặc truyền nhiệt vào bên trong tốt hơn, chúng có thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị cháy. Đồng thời, vì hạt đặc có nhiệt dung riêng cao hơn, chúng cần nhiều năng lượng hơn để hoàn tất quá trình rang.