Nhiệt độ, là dạng năng lượng phổ biến nhất được ứng dụng vào việc pha cà phê. Và có hai lý do cho việc này; Thứ nhất, một vật thể càng nóng thì càng có nhiều năng lượng. Do đó, càng nóng, các phân tử (hoặc nguyên tử của vật chất) rung động càng nhiều (tức là động năng càng lớn); Thứ hai, nhiệt độ tuân theo quy tắc chuyển hóa năng lượng, đi từ các phân tử có năng lượng cao sang các phân tử có ít năng lượng hơn.
Điều này áp dụng cho pha cà phê theo hai cách. Thứ nhất, là ở nhiệt độ càng cao, động năng của các phân tử nước cao hơn. Do đó, chúng có tính di động cao hơn làm tăng khả năng lấy đi các hợp chất từ hạt cà phê do lực vật lý mạnh hơn – Nói một cách đơn giản, là nhiệt độ giúp quá trình hòa tan cà phê trong nước tốt hơn. Thứ hai, nhiệt từ nước sẽ bị hao hụt trong quá trình chiết xuất do dẫn nhiệt qua dụng cụ pha chế, môi trường, v.v… vậy nên nước nóng cung cấp một khoản bù trừ để cà phê vẫn đủ nóng sau khi pha – điều này thực sự rất quan trọng về mặt cảm quan.
93.33°C
Bởi vì nhiệt độ nước phù hợp sẽ giúp bạn cảm nhận các hương vị từ cà phê tốt hơn. Nếu nhiệt độ thấp, cà phê có thể có vị mỏng (độ nhớt thấp), phẳng và có cường độ hương vị thấp. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử hòa tan trong chiết xuất tăng cường hoạt động, giúp ta cảm nhận được hương vị rõ ràng, phong phú và tinh tế hơn. Thông thường cà phê để nguội sẽ có vị đắng và chua hơn. Tuy nhiên, không phải thực sự các chất đắng hay axit tăng lên, mà vì khi đó các hương vị dễ chịu đã giảm hoạt động nên cho phép khứu giác và vị giác cảm nhận rõ hơn các hương vị khác.
Theo Cẩm nang pha chế cà phê (The Coffee Brewing Handbook) Hiệp hội cà phê đặc sản xuất bản đề cập rằng nhiệt độ chiết xuất nước từ 92–96 °C là cần thiết để “chiết xuất đúng cách” (nghĩa là TDS và PE trong “phạm vi lý tưởng”). Nhiệt độ ngoài phạm vi này có thể chiết xuất quá mức – khiến cà phê của bạn có vị quá đắng, chát; trong khi nhiệt độ dưới phạm vi đó có thể dẫn đến chiết xuất dưới mức, khiến bạn có một tách cà phê yếu hoặc chua.
Ngày nay, bên cạnh các tiêu chuẩn về phân loại cà phê nhân, cupping, nước pha, v.v… trong bộ tiêu chuẩn thực hành pha chế tốt nhất (Brewing Best Practices), SCA đã khuyến nghị nhiệt độ nước pha cần nằm trong khoảng 93.0°C ± 3°C*. Nhiều cuốn sách về cà phê khác cũng đề cập đến khoảng nhiệt độ tối ưu tương tự. Tuy nhiên, gần như không có nguồn nào cung cấp bất kỳ dữ liệu chứng minh cho các phạm vi nhiệt độ được chỉ định. Trong các tài liệu khoa học, người ta chấp nhận rằng nhiệt độ ảnh hưởng đến độ hòa tan, độ bay hơi và động học chiết xuất của các thành phần cà phê khác nhau, nhưng chỉ có một lượng nhỏ nghiên cứu đề cập đến tác động trực tiếp của nhiệt độ nước pha.
Ngoài ra, nhiệt độ tối ưu cho chiết xuất còn phụ thuộc đáng kể vào mức độ rang. Điều này là do quá trình rang sẽ làm thay đổi cấu trúc tế bào trong hạt cà phê và thời gian rang càng lâu, thì cấu trúc tế bào của hạt cà phê càng bị phá vỡ. Như vậy, cà phê rang càng đậm (sẫm màu hơn) thì thường xốp hơn và chứa nhiều chất dễ hòa tan hơn – và do đó cần nền nhiệt pha thấp hơn. Ngược lại, cà phê rang nhạt có cấu trúc tế bào nguyên vẹn hơn, ít xốp hơn, nghĩa là những hợp chất tạo thêm hương vị cho cà phê của bạn sẽ khó hòa tan hơn. Khi đó, ngưỡng nhiệt độ nước pha cao hơn sẽ phù hợp.
Nhiệt độ và tỷ lệ chiết xuất
Về lý thuyết, nhiệt độ của nước sẽ có tác động đến số lượng hợp chất được chiết xuất từ cà phê. Theo đó độ hòa tan của hầu hết các hợp chất trong cà phê thường tăng theo nhiệt độ. Tuy nhiên, mối quan hệ này không phải lúc nào cũng đúng trong mọi trường hợp. Ví dụ: Trong khi axit citric có sự tăng độ hòa tan tuyến tính với nhiệt độ thì độ hòa tan của caffeine lại tăng gấp bốn lần trong khoảng từ 80 đến 100oC (hơn 80% lượng caffein sẽ được giải phóng trong vòng hai phút đầu tiên của chu trình pha chế). Nói cách khác, trong phạm vi hẹp đó, sự thay đổi nhiệt độ nhỏ có ảnh hưởng đáng kể đến độ hòa tan của hợp chất này. Do đó, tỷ lệ hòa tan giữa axit citric và caffeine sẽ khác nhau tùy theo nhiệt độ nước.
Vì vậy, việc thay đổi nhiệt độ chiết xuất không chỉ thay đổi quá trình chiết xuất tổng thể mà còn thay đổi tỷ lệ tương đối của các hợp chất khác nhau được chiết xuất. Điều này có nghĩa là việc thay đổi nhiệt độ pha sẽ làm thay đổi sự cân bằng hương vị, ngay cả khi tổng lượng chất hoà tan thu được là không đổi.
Điều này cũng giải thích tại sao cà phê được chiết xuất ở nhiệt độ nước thấp (ví dụ, cold brew) thường thiếu độ mạnh (strength) do tổng lượng chất rắn hòa tan ít hơn cũng như thiếu sự hòa tan của các hợp chất tác động mạnh đến vị giác. Tuy nhiên, điều này có thể được bù một phần bởi thời gian trích xuất dài hơn (8 đến 24 giờ), để cho phép một lượng hương vị vừa đủ. Mặt khác, tổn thất của chất dễ bay hơi trong quá trình chiết xuất với nhiệt độ nước thấp sẽ ít hơn nhiều so với chiết xuất nóng, các phân tử mùi thơm này bị “nhốt” bên trong đồ uống. Nguyên lý này thể hiện thông qua cà phê pha lạnh (cold brew) – một loại đồ uống có khác biệt đáng ngạc nhiên so với cà phê được pha chế nóng truyền thống, với điều kiện là thời gian cần thiết để chiết xuất dài hơn. Do đó, những hợp chất tạo mùi trong cà phê sẽ được giải phóng vào trong không khí trong quá trình chiết xuất, nhiệt độ càng cao ta càng mất nhiều mùi hương. Tất nhiên, việc lan tỏa mùi hương cà phê trong quá trình chiết xuất (và ngay sau đó) góp phần vào nhận thức và trải nghiệm hương-vị tổng thể, nhưng làm giảm nồng độ của chúng trong cốc.
Một ảnh hưởng khác của nhiệt độ nước nhiều hơn ở khía cạnh vật lý, là ở nhiệt độ càng cao thì độ nhớt của nước càng giảm. Độ nhớt thấp hơn có nghĩa là nước có thể dễ dàng xâm nhập vào cấu trúc hạt cà phê và len lỏi vào các khoảng không gian (ngay cả bên trong cấu trúc tế bào đã xơ hóa) để hòa tan các hợp chất có trong cà phê. Hiệu ứng này giải thích tại sao lượng dầu (lipid) trong cà phê tăng lên khi nhiệt độ nước tăng.
Trong một nghiên cứu kéo dài ba năm do Trung tâm Cà phê UC Davis và Hiệp hội Cà phê Đặc sản thực hiện được xuất bản vào năm 2020 với nhan đề: Brew temperature, at fixed brew strength and extraction, has little impact on the sensory profile of drip brew coffee,(tạm dịch: Nhiệt độ pha cà phê, ở nồng độ pha và tỷ lệ chiết xuất nhất định, ít ảnh hưởng đến cấu hình cảm quan của cà phê lọc”).
Trong nghiên cứu này, Khi tổng nồng độ chất rắn hoà tan (TDS) và tỷ lệ chiết xuất (Ey) giống nhau trên tất cả các biến thể nhiệt độ của ba loại cà phê lọc (87℃, 90℃, 93℃) thì những người nếm thử không nhận ra sự khác biệt giữa chúng. Ngược lại, khi TDS và/hoặc Ey khác nhau, người nếm có thể dễ dàng phân biệt các loại cà phê hơn. Theo nghiên cứu, TDS và Ey – cái trước nhiều hơn cái sau, có tác động lớn nhất đến các đặc tính cảm quan của một loại cà phê nhất định. Như vậy, khi TDS và Ey không đổi thì những thay đổi về nhiệt độ nước pha không dẫn đến những thay đổi cảm quan có thể nhận thấy được. Nói cách khác, nhiệt độ nước pha không thành vấn đề, miễn là bạn điều chỉnh nhiệt độ đó để đạt được TDS mong muốn.
[*] Trên thực tế, 93.33°C là tương đương với 200°F. Theo quan điểm của người Mỹ, đó là “nhiệt độ thuận tiện” Vì 200°F sẽ dễ nhớ đối với hầu hết mọi người – và nó đảm bảo thấp hơn nhiệt độ sôi một chút.
