Roast profile: First Crack và các điểm cần lưu ý

Sau khi đã nắm được cách điều chỉnh mức gas và airflow để duy trì nguồn nhiệt ổn định trong suốt quá trình rang, một thách thức mới lại xuất hiện ở giai đoạn sau first crack – nơi mà những biến động tinh vi trong tốc độ tăng nhiệt (rate of rise – RoR) có thể dẫn đến hiện tượng crash và flick. Đây là hai điểm gãy thường gặp trong hồ sơ rang: một sự sụt giảm đột ngột khiến mẻ rang “khựng lại”, và một cú bật nhiệt độ khiến hạt dễ bị cháy cạnh.

Nếu không được quản lý cẩn thận, quá trình rang sẽ cho thấy tốc độ gia tăng nhiệt độ hạt (rate of rise – RoR) nhích lên ngay trước first crack (rise), tụt dốc đột ngột khi nổ bắt đầu (crash), và rồi bật ngược trở lại một cách dữ dội (flick) vào cuối giai đoạn first crack. Những dao động này có thể khiến cà phê bị baked – nhạt nhòa, thiếu vị ngọt – hoặc charred – cháy khét, làm mất đi những hương vị tinh tế vốn có.

Dù nhỏ, nhưng nếu không được nhận diện và kiểm soát đúng lúc, crash và flick có thể đánh mất sự tinh tế của hương vị, làm mẻ rang trở nên xám xịt, thiếu sức sống. Tiếp nối loạt bài về kiểm soát quá trình rang, bài viết này sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về hiện tượng crash–flick và những chiến lược thực tiễn để phòng tránh chúng một cách chủ động.

Lần nứt đầu tiên và lần nứt thứ hai

Dù lần nứt đầu tiên (first crack) và lần nứt thứ hai (second crack) rất quan trọng với những người rang cà phê, nguyên nhân gây ra hai tiếng “pop” này trong quá trình rang vẫn chưa được hiểu rõ lắm. Lần nứt đầu tiên xảy ra khi áp suất hơi nước tích tụ bên trong hạt cà phê trở nên quá lớn, vượt qua sức chịu đựng của cấu trúc hạt, làm hạt nứt ra. Lúc này, một luồng hơi nước và khí carbon dioxide thoát ra từ hạt.

Người ta hay ví lần nứt này giống như cách bỏng ngô nổ: hơi nước đột ngột bung ra, làm vỡ cấu trúc hạt. Nhưng có một điểm khác biệt quan trọng: hạt cà phê không nở bung đột ngột như bỏng ngô. Thay vào đó, hạt cà phê nở dần đều trong suốt quá trình rang.

Giải thích lần nứt đầu tiên

Một cách giải thích chính xác hơn về hiện tượng “nứt lần đầu” trong quá trình rang cà phê liên quan đến sự chuyển pha thủy tinh (glass transition) và sự bốc hơi bề mặt (the evaporation front) bên trong hạt. Khi rang, nước trong hạt bay hơi từ lớp ngoài vào sâu trong lõi, khiến lớp vỏ ngoài khô trước và lõi trong giữ ẩm lâu hơn. Điều này dẫn tới sự chênh lệch về nhiệt độ chuyển pha: phần ngoài hạt, do khô hơn, có nhiệt độ chuyển từ trạng thái thủy tinh giòn sang trạ ng thái cao su mềm ở mức cao hơn, trong khi phần lõi, nhờ giữ được độ ẩm, đạt ngưỡng chuyển pha ở nhiệt độ thấp hơn.

⤍ Xem thêm: Sự chuyển pha thủy tinh trong quá trình rang và Độ ẩm và quá trình truyền nhiệt

Khi nhiệt độ hạt tiếp tục tăng, lõi trong trở nên mềm dẻo và bắt đầu giãn nở dưới áp suất hơi nước tích tụ, nhưng lớp vỏ ngoài vẫn duy trì trạng thái giòn và cứng, chống lại sự giãn nở này. Sự khác biệt về tính chất cơ học giữa lõi mềm và vỏ cứng tạo ra ứng suất nội tại trong hạt, tích tụ dần theo thời gian. Đến một mức độ nhất định, ứng suất này vượt quá giới hạn chịu đựng của lớp vỏ ngoài, dẫn đến việc vỡ nứt – hiện tượng chúng ta gọi là lần nứt đầu tiên – first crack (Fadai et al 2019).

Lần nứt thứ hai (Second Crack)

Sau lần first crack, áp suất bên trong hạt cà phê bắt đầu tăng trở lại. Ở giai đoạn này, áp suất chủ yếu đến từ khí carbon dioxide được tạo ra trong các phản ứng nhiệt phân (pyrolysis), vì hầu hết độ ẩm trong hạt đã thoát ra ngoài. Sau một khoảng thời gian ngắn, hạt sẽ nứt lần thứ hai, thường có âm thanh nhỏ hơn so với lần nứt đầu tiên.

Giống như lần nứt đầu tiên, nguyên nhân chính xác khiến hạt cà phê nứt lần thứ hai vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng, nhưng nguyên nhân có thể chủ yếu là do cấu trúc màng tế bào bị phá vỡ. Cấu trúc màng tế bào bị suy yếu do thời gian rang lâu, và sau lần nứt thứ hai, các sợi cellulose của màng tế bào cho thấy dấu hiệu hư hại nghiêm trọng (Fernandes, 2019).

Rise, Crash, và Flick

Theo lý thuyết, rise xảy ra khi độ ẩm bên trong hạt tích tụ nhiệt mạnh trước khi kịp thoát ra ngoài, khiến nhiệt độ hạt tăng dần và có thể được quan sát bằng hiện tượng khói hoặc hơi nước bốc lên rõ rệt khi hạt bắt đầu làn nứt đầu . Đến khi nứt lần đầu diễn ra, hạt cà phê bắt đầu giải phóng ồ ạt năng lượng và hơi nước theo cơ chế toả nhiệt, tạo ra một cú giảm nhiệt đột ngột – crash – do khối hơi nóng này tạm thời làm nguội không gian rang. Sau khi hơi nước được thoát hết ra ngoài, nhiệt độ lại có xu hướng tăng trở lại nhanh chóng, tạo thành flick.

Cả crash lẫn flick đều không thể hiện rõ qua cảm quan, nhưng đều để lại hậu quả đáng kể trong cốc cà phê: crash làm chậm quá trình phát triển, khiến hương vị nhạt nhòa; còn flick xảy ra khi hạt đang ở trạng thái rất dễ tổn thương, có thể khiến mẻ rang bị khét và mất cân bằng.

Đó là lý do vì sao Scott Rao – trong cuốn The Coffee Roaster’s Companion – đã coi việc ngăn chặn crash và flick là một trong những “nguyên tắc” quan trọng trong nghệ thuật rang cà phê. Dù ông cũng nhấn mạnh rằng đây chỉ là hướng dẫn – không nên tuân thủ một cách cứng nhắc – nhưng nếu thường xuyên bỏ qua chúng, bạn sẽ phải đánh đổi bằng chất lượng trong từng cốc cà phê mình tạo ra.

“Crash” (tụt nhiệt) là thuật ngữ chỉ thời điểm trong quá trình rang khi tốc độ gia tăng nhiệt độ hạt cà phê (bean-temperature rate of rise – RoR) đột ngột sụt giảm, thường xảy ra ngay sau khi bắt đầu first crack. Mặc dù mức độ crash có thể khác nhau tùy vào từng loại cà phê, nhưng hầu hết các mẻ rang đều sẽ gặp phải hiện tượng này ở mức độ nào đó, trừ khi người rang chủ động áp dụng các biện pháp ngăn ngừa.

Hệ quả của Crash

Về bản chất, crash không gây ra hậu quả nghiêm trọng ngay lập tức. Nó có thể làm cho cà phê kém tròn vị, giảm đi độ ngọt hoặc cảm giác mọng nước, nhưng nhìn chung, một mẻ rang có xuất hiện crash vẫn có thể cho chất lượng tạm ổn. Vấn đề lớn hơn nằm ở những gì xảy ra sau cú crash.

Khi RoR đã sụp xuống, người rang gần như không còn lựa chọn lý tưởng nào để tiếp tục mẻ rang một cách trọn vẹn. Nếu bạn để RoR tăng trở lại (flick), nguy cơ xuất hiện hương cháy, khói, hoặc tro than là rất cao. Nếu bạn giảm gas để ngăn RoR không tăng lại, đường cong nhiệt sẽ dễ dàng đi vào trạng thái bằng phẳng (flatline), dẫn đến hiện tượng baked – cà phê nhạt nhòa, đơn điệu và có vị khô, thô. Trong trường hợp bạn tiếp tục để RoR giảm sâu hơn nữa, mẻ rang có thể rơi vào trạng thái stall – tức tốc độ tăng nhiệt giảm về 0, nhiệt độ hạt không còn tăng và quá trình phát triển hương vị trong hạt gần như dừng lại.

Trước tình huống khó xử này, nhiều nhà rang lựa chọn phương án thứ tư: kết thúc mẻ rang ngay sau crash, trước khi RoR có cơ hội bật lại hoặc rơi vào trạng thái bằng phẳng. Cách làm này có thể giúp tránh được hương vị cháy khét, nhưng lại mang đến rủi ro underdeveloped – tức cà phê chưa đủ chín về mặt hương vị, thiếu chiều sâu và độ cân bằng. Do đó, thay vì khắc phục hậu quả sau khi crash xảy ra, chiến lược tốt nhất là chủ động phòng tránh ngay từ đầu. Một mẻ rang không có crash sẽ cho phép bạn phát triển cà phê đầy đủ hơn, thậm chí tiến xa hơn về mức độ rang tối mà không lo bị flick, từ đó bảo toàn tối đa chất lượng và đặc tính hương vị mong muốn.

Ngăn ngừa hiện tượng Crash

Bước đầu tiên để tránh xảy ra crash là giảm mức gas ngay trước thời điểm first crack, nhằm ngăn RoR bị chững lại (plateau). Nếu RoR có xu hướng bằng phẳng hoặc tăng nhẹ trước first crack, khả năng xảy ra crash sau đó sẽ cao hơn đáng kể. Tuy nhiên, nếu bạn hạ gas quá sớm hoặc quá nhiều, khi first crack bắt đầu, mẻ rang có thể mất đà và rơi vào trạng thái stall – tức không còn đủ nhiệt để tiếp tục quá trình phát triển hương vị.

Trong giai đoạn “vùng dễ crash” – tức ngay sau khi first crack bắt đầu – mẻ rang cần được duy trì ở mức năng lượng đủ cao để giữ nhịp tăng nhiệt. Do đó, việc chọn mức gas trước first crack cần đạt được sự cân bằng: đủ thấp để tránh RoR bị plateau, nhưng vẫn đủ cao để duy trì đà nhiệt sau first crack.

Trên máy rang trống, nhiều người có thể bị cám dỗ bởi chiến thuật “tăng gas sau first crack” nhằm tránh crash và tạo ra đường cong đẹp mắt. Tuy nhiên, thao tác này dễ dẫn đến vị cháy khét vì nhiệt độ trống quá cao, khiến cà phê trở nên khô, gắt và mất đi sự tinh tế. Ngược lại, chiến thuật này lại có thể khả thi trên các máy rang khí nóng (hot air), nơi nhiệt độ trống không đóng vai trò quá lớn và dòng khí nóng được kiểm soát chính xác hơn.

Một lựa chọn khác để phòng ngừa crash là tăng luồng khí (airflow) ngay trước khi crash bắt đầu. Biện pháp này đôi khi hiệu quả, nhưng đồng thời cũng làm thất thoát lượng nhiệt lớn khỏi máy rang. Hệ quả là năng lượng tích nhiệt bên trong máy bị suy giảm, ảnh hưởng đến các mẻ rang tiếp theo. Vì lý do đó, Scott không khuyến nghị sử dụng cách này, trừ khi bạn áp dụng nó một cách nhất quán cho tất cả các mẻ rang. Khi đó, bạn cần điều chỉnh lại quy trình giữa các mẻ (between-batch protocol) để bù đắp cho phần nhiệt bị mất đi.

Nhìn chung, chiến lược đơn giản và hiệu quả nhất để ngăn chặn crash là: hạ gas xuống mức vừa đủ thấp, ngay trước thời điểm first crack, sao cho RoR không bị bằng phẳng. Sau đó, giữ nguyên mức gas này xuyên suốt giai đoạn đầu của first crack, cho đến khi nguy cơ crash không còn nữa.

Mặc dù những chiến lược quản lý gas và airflow trên được đúc kết từ kinh nghiệm thực tế và nền tảng lý thuyết vững chắc, chúng không phải là những nguyên tắc bất di bất dịch. Việc thực hành nhiều mẻ rang với cùng một loại cà phê sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về điểm nhiệt độ mà first crack bắt đầu cũng như cách mà mỗi loại cà phê có xu hướng crash. Không có gì bất ngờ khi mỗi loại cà phê đều phản ứng khác nhau với nhiệt và thời gian. Nếu bạn có thể dự đoán chính xác thời điểm first crack xảy ra và kiểm soát quá trình phát triển sau đó, chất lượng mẻ rang sẽ cải thiện đáng kể.

Cuối cùng, hãy nhớ rằng rang cà phê là sự kết hợp giữa kỹ thuật và cảm quan. Những gợi ý trong bài viết này là điểm khởi đầu, không phải điểm kết thúc. Nếu bạn đã tìm ra phương pháp hiệu quả hơn để tránh crash và flick, đừng ngần ngại chia sẻ — vì cộng đồng rang cà phê luôn cần những tiếng nói thực nghiệm, cởi mở và sáng tạo.

Cảm ơn bạn đã theo dõi loạt bài Hướng dẫn Rang cà phê từ PrimeCoffee. Tất cả nội dung đều được chúng mình tổng hợp và biên soạn kỹ lưỡng từ những nguồn tài liệu uy tín. Chúng mình khuyến khích bạn chia sẻ kiến thức này – nhưng vui lòng không sao chép hoặc tái bản dưới bất kỳ hình thức nào.