Chất lượng của một tách cà phê không chỉ được xác định bởi những gì nó hòa tan (tỷ lệ chiết xuất) mà còn phụ thuộc vào hàm lượng của những chất hòa tan đó – Nói cách khác, “độ mạnh” của cà phê cũng quan trọng không kém. Khi chúng ta nói về sức mạnh hay độ mạnh – Điều này không có nghĩa là hàm lượng caffeine trong cốc. Trong cà phê, độ mạnh (Strength) liên quan đến hàm lượng các hợp chất hòa tan trong thức uống (tức khối lượng chất rắn đi từ cà phê vào nước).
Tuy nhiên, điều quan trọng là bạn phải hiểu rằng độ mạnh có mối quan hệ chặt chẽ với tỷ lệ chiết xuất (tỷ lệ các chất tan so với khối lượng cà phê mang đi pha). Nếu bạn đang sử dụng ít nước hơn để tăng độ đậm đà của cà phê, thì nước sẽ khó chiết xuất ra tất cả các hương vị mong muốn. Vì vậy, bạn nên tìm một tỷ lệ pha tối ưu để tạo ra độ đậm đà của cà phê mà bạn thưởng thức trước khi bắt tay vào cải thiện quá trình chiết xuất của mình. Mối quan hệ giữa ba yếu tố: (1) độ mạnh; (2) tỷ lệ chiết xuất; và (3) tỷ lệ pha, đã được phát triển thành một tiền đề nghiên cứu quan trọng từ những năm 1950, và trở thành nền tảng cho Khoa học Chiết xuất hiện đại.
Bài viết tập trung khá chi tiết vào mối liên hệ giữa độ mạnh/nồng độ chất tan (TDS) và tỷ lệ chiết xuất (EY), và tỷ lệ pha (brew ratios) nếu chưa rõ các khái niệm này, bạn nên xem lại các bài viết sau:
Một công trình của Ernest Earl Lockhart
Có nhiều chương trình khoa học tập trung vào rượu, bia, ca cao hoặc hạnh nhân, nhưng các chương trình nghiên cứu chuyên sâu vào cà phê pha vẫn còn sơ khai. Vì vậy, SCA đã từng đề cập trên một bài đăng của họ rằng: So với nhiều sản phẩm thực phẩm quan trọng khác, cà phê pha không may là ít được chú ý về mặt học thuật. Như vậy, có thể nói lịch sử nghiên cứu hàn lâm về cà phê nói chung, và cà phê lọc (drip) nói riêng còn tương đối thưa thớt.
Tuy nhiên, đã có một ngoại lệ liên quan đến công việc của Ernest Earl Lockhart. Một nhà hóa sinh nhận bằng tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vào năm 1939, Lockhart đã có một sự nghiệp hấp dẫn: trước khi khám pha cà phê, ông đã giúp khám phá Nam Cực (cùng những chú chó kéo xe) vào năm 1940 (nơi có lẽ ông đã phát triển niềm đam mê với cà phê nóng!) Sau đó, ông nghiên cứu và giảng dạy về khoa học thực phẩm tại MIT, nhưng đối với những người đam mê cà phê, đóng góp quan trọng nhất của ông là với tư cách là giám đốc của Coffee Brewing Institute – một trong những viên nghiên cứu đầu tiên hoạt động trong lĩnh vực khoa học cà phê.
Lockhart đã có một đóng góp to lớn cho khoa học cà phê với một bài báo vào năm 1957. Đây là lần đầu tiên ngành công nghiệp cà phê đi tìm câu trả lời cho vấn đề có bao nhiêu chất hòa tan trong cốc cà phê. Kết quả được trình bày trong công trình nổi tiếng: “The Soluble Solids In Coffee As An Index To Cup Quality” (Tạm dịch: Chất rắn hòa tan trong cà phê là chỉ số cho chất lượng ).
Trong nghiên cứu này, ông đã đề xuất một ý tưởng khá cấp tiến vào thời đại của mình: Bạn có thể mô tả cà phê của mình ngon như thế nào đơn giản bằng cách đo lượng bã cà phê hòa tan vào chất lỏng. Theo thuật ngữ hiện đại, chúng ta gọi số đo này là “tổng chất rắn hòa tan” hoặc TDS (Total Dissolved Solids) của cà phê. Lockhart cũng chỉ ra rằng TDS có liên quan đến “năng suất chiết xuất” hoặc phần trăm chiết xuất gọi tắt là EY (Extraction Yield), có nghĩa là tỷ lệ giữa lượng cà phê hòa tan và chuyển sang pha lỏng trong cốc so với lượng cà phê ban đầu. TDS và EY liên kết với nhau bằng “tỷ lệ pha” tức là lượng nước bạn sử dụng trên mỗi khối lượng bã cà phê.
Coffee Brewing Control Chart
Trên thực tế, nghiên cứu về vấn đề này bắt đầu từ những năm 1950 và được tiến hành trong suốt những năm 1970 bởi một cơ sở có tên Coffee Brewing Institute – nơi đặt ra phần lớn các khái niệm nền tảng về chiết xuất cà phê mà chúng ta vẫn sử dụng ngày nay. Tiến sĩ E.E. Lockhart là giám đốc đầu tiên của viện. Ông đã được ghi nhận vì vai trò lãnh đạo của mình trong việc thực hiện một số nghiên cứu cà phê tiên tiến nhất vào thời điểm đó, bao gồm việc đo lường “lượng chất rắn hòa tan” trong cà phê và xem như một chỉ số của chất lượng cà phê pha.
Vào những năm 1950, có rất nhiều ý kiến trong ngành cà phê về việc đâu là yếu tố tạo nên một “tách cà phê ngon”, nhưng có rất ít nghiên cứu để làm sáng tỏ những ý kiến đó. Kết quả là, Hiệp hội Cà phê Quốc gia Hoa Kỳ đã cấp bằng Tiến sĩ công nghệ thực phẩm, từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho Tiến sĩ Ernest Earl Lockhart, để thực hiện một loạt các nghiên cứu nhằm xác định cách tốt nhất để xác định “chất lượng cà phê” mà chúng ta vẫn sử dụng ngày nay. Tiến sĩ E.E. Lockhart là giám đốc đầu tiên của viện. Ông đã được ghi nhận vì vai trò lãnh đạo của mình trong việc thực hiện một số nghiên cứu cà phê tiên tiến nhất vào thời điểm đó, bao gồm việc đo lường “chất rắn hòa tan” trong cà phê như một chỉ số của chất lượng.
Mặc dù có rất nhiều công trình nghiên cứu, nhưng một trong những tài sản quý giá nhất mà Tiến sĩ Lockhart cung cấp cho ngành cà phê là Biểu đồ kiểm soát quá trình pha cà phê (Coffee Brewing Control Chart). Mối quan hệ của độ mạnh, chiết xuất và tỷ lệ pha đã đưa ra một cách tiếp cận có thể định lượng yếu tố làm nên “chất lượng” trong quá trình chiết xuất cà phê. Biểu đồ kiểm soát quá trình pha cà phê đã cung cấp cho chúng ta một công cụ đơn giản để ghi lại tính nhất quán của quá trình chiết xuất. Công việc này đã đặt nền móng cho việc pha chế cà phê ngon và từ đó cho phép chúng ta thảo luận về vấn đề này giữa một cộng đồng cà phê có học thức.
Biểu đồ sơ khai của E.E. Lockhart
Biểu đồ Coffee Brewing Control Chart bên dưới được giới thiệu lần đầu tiên từ năm 1957. Trong hơn 60 năm, rất ít nghiên cứu đã xuất hiện kể từ đó xác nhận những phát hiện này. Hơn nữa, cách rang và pha cà phê đã phát triển trong những năm gần đây, và sở thích của người tiêu dùng cũng có thể thay đổi theo thời gian. Vì lý do này, các nhà nghiên cứu gần đây đã ứng dụng một phiên bản mới hơn của biểu đồ này (bên dưới).
Quan sát sơ đồ này bạn sẽ thấy trục tung bên trái của biểu đồ biểu diễn thang đo sức mạnh của cà phê dựa trên phần trăm tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solids (TDS)) bắt đầu từ 0,80% ở bên dưới và nâng lên 1,50% ở trên cùng. Trục hoành phía dưới biểu đồ sẽ cho bạn biết tỷ lệ chiết xuất chất tan (Extraction Yield (EY)), bắt đầu với 14% ở phía bên trái và mở rộng đến 26% ở phía bên phải. Các đường chéo trên biểu đồ từ trái sang phải đại diện cho tỷ lệ pha chế. Tỷ lệ cà phê/nước cụ thể được biểu thị trên đầu biểu đồ và xuống phía bên tay phải. Tỷ lệ mạnh nhất: 1.50 gallon nước (khoảng 5.67 lít) xuất hiện ở góc trên bên trái và tỷ lệ yếu nhất 4.00 gallon (khoảng 15.15 lít) xuất hiện ở góc dưới bên phải của biểu đồ.
Dựa trên CBCC bạn sẽ thấy rõ mối quan hệ giữa nồng độ và tỷ lệ chiết xuất. Nếu biết các giá trị của hai trong ba yếu tố nồng độ (TDS), tỷ lệ chiết xuất (Extraction Yield) và tỷ lệ pha chế (Brewing ratio), ta có thể tính giá trị của yếu tố thứ ba. Chúng tôi sẽ trình bày cách thức tính toán này, trong một bài đăng sau!
Một vấn đề nhỏ, nhưng có thể trở thành trở ngại lớn là thiết bị cho phép bạn đọc chính xác Tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong cà phê và sau đó so sánh các loại cà phê của bạn với Coffee Brewing Control Chart là khúc xạ kế – bạn có thể tham khảo một thiết bị như vậy ở BaristaHustle. Bằng cách này, bạn có thể tinh chỉnh kết quả của mình dựa trên khoa học cũng như khẩu vị. Tuy nhiên, một số người theo chủ nghĩa thuần túy phản đối ý tưởng sử dụng một thiết bị như thế này để đo chất lượng của một tách cà phê (chắc sẽ sớm đến lúc chúng ta ứng dụng trí tuệ nhân tạo để làm cà phê). Nó nhắc chúng ta về một cuộc tranh luận tương tự về chủ đề kiểm soát súng, có phải súng là vấn đề, hay là cách mọi người sử dụng chúng? Trong bài viết này, chúng ta sẽ hạn chế thảo luận về vấn đề này.
Vấn đề thứ hai với biểu đồ này là nó chỉ có giá trị cho các phương pháp pha lọc (drip), cách mà chúng ta thường gọi là Pour-over. Biểu đồ này không dành cho các phương pháp ngâm như French press hoặc Aeropress, và càng không phù hợp cho Espresso.
Biều đồ cải tiến từ SCA
Như chúng ta thấy, có chín vùng (hoặc hộp) với các thuộc tính cảm quan trong mỗi hộp như STRONG UNDER-DEVERLOPE, STRONG, STRONG BITTER, v.v… Và điều thú vị nhất là vùng ở giữa được dán nhãn là “IDEAL OPTIMUM BALANCE” tạm hiểu là “sự cân bằng tối ưu lý tưởng”. Vì vậy, để có được một tách cà phê ngon, chiết xuất cà Mục tiêu lý tưởng của biểu đồ kiểm soát quá trình pha (trong bản gốc và cả bản cải tiến) là đi vào khu vực “Cân bằng lý tưởng” (Ideal Optimum Balance).
Theo biểu đồ, cà phê lọc (pha drip) “lý tưởng” sẽ có tổng lượng chất rắn hòa tan trong khoảng 11,5 đến 13,5 gram/lít với tỷ lệ chiết xuất khoảng 18 đến 22%. Các con số này được xem là “tiêu chuẩn ngành” và không thay đổi trong hơn 60 năm, không có nhiều công trình nghiên cứu đã xuất hiện kể từ đó để xác nhận những phát hiện này. Nhưng nếu muốn có hương vị tối ưu, bạn phải lựa chọn một tỷ lệ chiết xuất phù hợp với cấu hình rang và loại dụng cụ pha chế của riêng mình, bằng cách sử dụng tỷ lệ pha 55 g/L theo khuyến nghị của SCA để đạt được (theo Tiêu chuẩn Golden Cup của SCA), hoặc bạn có thể sử dụng tỷ lệ pha ít hơn (50 g/L) hoặc cao hơn (65 g/L) nhưng vẫn ở trong vùng “lý tưởng”.
Biểu đồ dành cho mục đích nghiên cứu của SCA, với đơn vị đo tỷ lệ pha là Gram/Lít (Bản gốc của E.E. Lockhart xuất bản năm 1957 sử dụng đơn vị Gallon/Pound). Để bắt đầu, bạn cần biết nồng độ (TDS) của một cốc cà phê (bằng khúc xạ kế), qua đó có thể xác định vị trí giao điểm của đường ngang trên biểu đồ và đường chéo mô tả tỷ lệ pha được sử dụng để pha cà phê. Tại giao điểm này, hãy kẻ một đường thẳng đứng xuống dưới của biểu đồ. Bạn có thể biết phần trăm tỷ lệ chất hoà tan tại điểm giao với trục hoành.
Mặc dù Coffee Brewing Control Chart phù hợp trong thời đại của nó, nhưng ngày nay, biểu đồ cổ điển này không được ứng dụng nhiều trong pha chế hiện đại. Sở thích của người tiêu dùng, kỹ thuật pha cà phê và nhu cầu về cà phê đặc sản không ngừng thay đổi. Trong sự phát triển này, đã có một xu hướng nhắm đến tỷ lệ chiết xuất cao hơn, được thúc đẩy bởi những cải tiến trong thiết bị xay và kỹ thuật pha cà phê. Tức là, nếu cà phê được chiết xuất đồng đều hơn, thì có thể đạt được mức chiết xuất cao hơn mà không phát triển các hương vị tiêu cực đó.
Vấn đề làm cho CBCC không phù hợp trong thời hiện đại là nó đã kết hợp phân tích mô tả cảm quan (cà phê có vị gì?) với đánh giá thị hiếu (mọi người thích vị nào?). Những khái niệm về cà phê “under-developed” hay “over-developed” của một người, có thể là cà phê hoàn hảo của người khác. Định nghĩa về “lý tưởng” vẫn chưa rõ ràng. Lý tưởng theo ai? Điều gì tạo nên tách cà phê “lý tưởng”? Một tách cà phê lý tưởng của ai đó có thể là rất đắng, trong khi người khác lại thích cà phê “lý tưởng” ngọt hơn (Giáo sư William Ristenpart, sensoflavo.com).
Phạm vi của “Chiết xuất lý tưởng”
Mặc dù Coffee Brewing Control Chart phù hợp trong thời đại của nó, nhưng ngày nay, biểu đồ cổ điển này không được ứng dụng nhiều trong pha chế hiện đại. Sở thích của người tiêu dùng, kỹ thuật pha cà phê và nhu cầu về cà phê đặc sản không ngừng thay đổi. Trong sự phát triển này, đã có một xu hướng nhắm đến tỷ lệ chiết xuất cao hơn, được thúc đẩy bởi những cải tiến trong thiết bị xay và kỹ thuật pha cà phê. Tức là, nếu cà phê được chiết xuất đồng đều hơn, thì có thể đạt được mức chiết xuất cao hơn mà không phát triển các hương vị tiêu cực đó.
Với thiết bị và kỹ thuật tốt hơn, việc cà phê được chiết xuất từ 20-24% đang trở nên phổ biến và khái niệm về “chiết xuất quá mức” đang bị thách thức
Jonathan Gagne, 2019
Vào năm 2013, Hiệp hội Cà phê Đặc sản (Specialty Coffee Association (SCA)) đã công bố một nghiên cứu đánh giá lại sự phổ biến của phạm vi chiết xuất lý tưởng, họ đã phát hiện: Không có nhiều sự khác biệt về sở thích đối với các mức độ chiết xuất khác nhau. Ở các khu vực địa lý khác nhau, sở thích của người tiêu dùng về tỷ lệ chiết xuất cũng khác nhau. Điển hình là ở Milan, người tiêu dùng thích cà phê có chiết xuất cao nhiều hơn. Các nhà nghiên cứu suy đoán điều này là do những người uống cà phê ở Milan quen uống cà phê Espresso hơn, và do đó họ thích những hương vị đậm đà hơn của những ly cà phê chiết xuất cao. Điều này khiến chính SCA cũng đã giới thiệu một biểu đồ kiểm soát chiết xuất mới, để hiện đại hóa phiên bản cổ điển của E.E. Lockhart.
Những tiến bộ công nghệ gần đây đã mở rộng phạm vi chiết xuất “lý tưởng” sang một vùng biên mới. Một loạt nghiên cứu của các nhà khoa học tại UC Davis Coffee Center đã cho thấy phạm vi lý tưởng tại trung tâm biểu đồ của E.E. Lockhart không thực sự phổ biến, thay vào đó người tiêu dùng ưa thích cà phê có chiết xuất 19 – 24% và 1,1 – 1,3% TDS (Cotter & cộng sự, 2020)
Quan điểm hiện đại về cảm quan
Giáo sư E.E. Lockhart rõ ràng đã nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách pha cà phê; Coffee Brewing Control Chart của ông đã được các chuyên gia cà phê sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới để đánh giá các loại cà phê của họ. Tuy nhiên, đồng thời, các nhà lãnh đạo tư tưởng trong ngành cà phê từ lâu đã nhận ra rằng biểu đồ cổ điển có một vài thiếu sót.
- Các vùng biên giới under-developed, ideal, bitter gợi nên một ý niệm sai lầm rằng những thay đổi nhỏ sẽ dẫn đến khác biệt lớn về các thuộc tính cảm quan. Vì vậy, biểu đồ ngụ ý rằng cà phê có chiết xuất 17,9% và 18,1% sẽ có sự khác biệt rất lớn về các thuộc tính cảm quan – điều này thật vô lý.
- Biểu đồ bỏ qua nhiều thuộc tính cảm quan trong cà phê như đã được liệt kê trong Coffee Taster’s Flavor Wheel. Trong bản cập nhật vào năm 2016, có 110 thuộc tính hương vị khác nhau được liệt kê Coffee Taster’s Flavor Wheel cho thấy cà phê còn nhiều hương vị hơn thay vì là “strong”, “weak” và “bitter”.
- Cuối cùng, dữ liệu cảm quan được sử dụng trong biểu đồ dựa trên người tiêu dùng năm 1950, rõ ràng không đại diện cho người tiêu dùng cà phê ngày nay (nếu quan tâm về vấn đề cảm quan, bạn có thể xem quyển sách Khoa học Cảm quan của PrimeCoffee).
Để giải quyết các vấn đề mà Coffee Brewing Control Chart gặp phải, các nhà nghiên cứu của Trung tâm Cà phê của đại học UC Davis – California, Hiệp hội Cà phê Đặc sản (SCA) và Quỹ Khoa học Cà phê vào năm 2017 đã quyết định bắt đầu dự án nhằm cập nhật và hiện đại hóa Biểu đồ kiểm soát quá trình pha cà phê cổ điển của E.E. Lockhart. Nếu tò mò, bạn có thể nghiên cứu thêm trên bài viết của SCA, các biểu đồ mới tương đối khó hiểu, mang đậm tinh thần toán học và có lẽ chưa thực sự dành cho ứng dụng. Nhưng hiện tại, chúng tôi nghĩ rằng Tiến sĩ E.E. Lockhart sẽ hài lòng vì những ý tưởng mà ông đã đi tiên phong trong những năm 1950 đang đóng vai trò là nền tảng cho khoa học cà phê ngày nay. Đồng thời, chúng ta rất vui mừng được dõi theo hành trình hướng tới một biểu đồ kiểm soát quá trình pha cà phê được cập nhật cho thế kỉ hai mươi mốt.
Nguồn tham khảo:
- www.sca.coffee/Towards a New Brewing Chart | 25, Issue 13
- www.baristahustle.com/ Towards a Common Coffee Control Chart
- www.sensoflavo.com/The Upcoming Coffee Brewing Control Chart: Why the classic one needs an update?
- www.theatlantic.com/ How to Make Perfect Coffee
