Rang cà phê: tất cả đều phụ thuộc vào nhiệt. Nhưng bạn có biết rằng phần lớn nhiệt được truyền trong quá trình rang là do luồng không khí không? Việc kiểm soát hiệu quả quá trình truyền nhiệt là yếu tố then chốt để đạt được profile rang tối ưu và nhất quán. Bên cạnh các thông số nhiệt độ và thời gian, thiết lập luồng không khí trong máy rang đóng vai trò là một biến số kỹ thuật quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến động lực học nhiệt của hệ thống.
Bài viết này sẽ tập trung làm rõ kỹ thuật thiết lập luồng không khí một cách chính xác để tối ưu hóa quá trình rang về mặt thời gian, năng lượng và chất lượng cảm quan của sản phẩm cuối cùng.
Trước tiên lưu lượng khí (airflow) hay “luồng khí” – theo cách gọi phổ biến đóng vai trò cốt lõi trong bất kỳ máy rang cà phê nào. Nó đảm nhận hai chức năng chính: loại bỏ khói và vỏ trấu xung quanh hạt trong suốt quá trình rang, đồng thời dẫn truyền nhiệt cho hạt cà phê thông qua đối lưu. Trong các máy rang trống truyền thống, đối lưu chiếm ít nhất 70% tổng lượng nhiệt truyền đến hạt, và ở các máy rang bằng khí (air roaster), tỷ lệ này gần như tuyệt đối – lên đến 100%.
Lưu lượng, nhiệt độ và hướng của luồng gió sẽ quyết định tốc độ rang, độ đồng đều và hương vị cuối cùng của mẻ cà phê. Đặc biệt, sự tương quan giữa luồng không khí và áp suất bên trong trống rang sẽ chi phối kiểu gia nhiệt chủ yếu tác động lên hạt.
Khi áp suất cao kết hợp với luồng không khí thấp, sự tiếp xúc trực tiếp giữa hạt cà phê và bề mặt trống nóng sẽ tăng lên, làm cho dẫn nhiệt trở thành phương pháp gia nhiệt chủ đạo, tương tự như khi áp một chiếc bánh mì vào chảo nóng. Ngược lại, luồng không khí lớn và nóng sẽ tạo ra sự lưu thông mạnh mẽ của nhiệt xung quanh hạt, ưu tiên phương pháp đối lưu, giống như dùng máy sấy tóc để làm nóng một vật thể. Do đó, việc điều chỉnh luồng không khí là một yếu tố quan trọng để người rang kiểm soát tỷ lệ giữa dẫn nhiệt và đối lưu, từ đó tác động đến chất lượng và hương vị của cà phê rang.
⤍ Xem thêm: Dẫn nhiệt, Đối lưu và Bức xạ
Quay lại với thực tế rang cà phê, nếu máy rang có luồng không khí không đủ, cà phê sẽ hấp thụ mùi khói từ khói và vỏ trấu bị giữ lại trong trống trong quá trình rang. Ngược lại, luồng không khí quá mạnh có thể khó nhận biết hơn. Nếu máy rang có luồng không khí quá mức, bạn có thể nhận thấy cà phê phát triển các nốt hương “rang quá” (roasty). Những hương vị này có thể xuất hiện do truyền nhiệt qua dẫn nhiệt quá nhiều; cháy bề mặt hạt cà phê tạo ra hương vị rang đậm, kém tinh tế.
Lý do nằm ở chỗ: lưu lượng khí cao sẽ cuốn trôi quá nhiều nhiệt ra khỏi khoang rang, buộc người vận hành phải tăng mức gas để bù nhiệt. Trong các máy rang trống gia nhiệt trực tiếp, ngọn lửa thường được bố trí ngay dưới đáy trống. Khi tăng gas, nhiệt độ của thành trống cũng tăng theo, kéo theo sự gia tăng truyền nhiệt bằng dẫn. Điều này có thể khiến bề mặt hạt bị “cháy nhanh” trong khi bên trong chưa kịp phát triển hương vị đầy đủ, dẫn đến ly cà phê mang sắc thái đậm khét, thiếu tinh tế.
Do đó, lưu lượng khí lý tưởng phải vừa đủ để loại bỏ hiệu quả khói và vỏ trấu, nhưng vẫn duy trì mức truyền nhiệt ổn định, không ép người vận hành phải tăng gas vượt ngưỡng cho phép. Tinh chỉnh yếu tố này không chỉ giúp ổn định đường cong rang mà còn duy trì bản sắc hương vị mong muốn trong từng mẻ cà phê.
Cách đơn giản nhất để điều chỉnh luồng không khí trong máy rang trống là sử dụng mẹo bật lửa
Mẹo bật lửa là một cách dễ dàng để điều chỉnh luồng không khí trong phạm vi tối ưu. Tuy nhiên, ở hầu hết các máy rang, bạn có thể điều chỉnh luồng không khí chính xác hơn bằng cách phân tích đường cong nhiệt độ môi trường (ET) và điều chỉnh luồng không khí tương ứng. Nếu đầu dò ET được đặt gần phía trước của máy rang, như trong 90% máy rang trống truyền thống, bạn có thể sử dụng phương pháp này để tinh chỉnh cài đặt luồng không khí.
Sau khi rang vài mẻ cà phê, hãy xem xét đường cong ET được tạo ra trong quá trình rang. Nếu luồng không khí tối ưu, nhiệt độ môi trường sẽ đạt đỉnh trong khoảng 60–90 giây trước khi xảy ra tiếng nứt đầu tiên (first crack).
Lưu ý: Vị trí của đầu dò nhiệt cũng ảnh hưởng đến thời điểm đường cong ET đạt đỉnh. Nếu đầu dò nằm ở gần ống xả hoặc phía sau máy, đường cong ET sẽ đạt đỉnh sớm hơn nhiều so với 60–90 giây trước tiếng nứt đầu tiên. Nếu đầu dò ET của máy bạn nằm ở vị trí này, việc tinh chỉnh luồng không khí bằng phương pháp này sẽ khó khăn hơn.
Hầu hết các máy rang thương mại đều cho phép kiểm soát lưu lượng khí bằng một trong hai phương thức: bộ điều tiết dạng cửa (damper) hoặc biến tần điều chỉnh tốc độ quạt (VSD hoặc VFD). Một số máy hiện đại có thể tích hợp cả hai hệ thống để gia tăng khả năng điều chỉnh linh hoạt.
Damper là một cơ cấu dạng van hoặc cánh lật được gắn trên đường ống xả khí. Khi mở damper, luồng khí nóng được hút ra khỏi lồng rang nhiều hơn, đồng nghĩa với lưu lượng khí trong máy tăng lên. Ngược lại, khi đóng damper, luồng khí bị chặn lại một phần, làm giảm áp lực hút và lưu lượng khí tổng thể trong hệ thống.
Trong trường hợp máy rang của bạn sử dụng damper làm phương tiện điều chỉnh luồng khí, lời khuyên quan trọng là: hãy tìm một vị trí mở cố định phù hợp với phong cách rang của bạn và giữ nguyên trong suốt quá trình rang. Bởi lẽ, damper không cho phép điều chỉnh tinh vi và rất dễ gây sai số giữa các mẻ rang nếu bạn liên tục thay đổi vị trí. Việc đóng mở damper trong lúc rang cũng có thể tạo ra những biến động bất ngờ trong đường cong nhiệt độ, khiến việc kiểm soát mẻ rang trở nên phức tạp hơn.
Ngoài ra trên một số dòng máy rang như UG Series của Probat, hãng còn trang bị Aroma Wheel – một bộ điều chỉnh cơ học cho phép bạn kiểm soát luồng khí nóng trong quá trình rang cà phê. Bằng cách xoay bánh xe này, bạn có thể chọn một trong ba chế độ luồng khí, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ rang và hương vị của cà phê.
Khác với damper, biến tần (VSD – Variable Speed Drive) cho phép người vận hành điều khiển trực tiếp tốc độ quạt hút, từ đó kiểm soát lưu lượng khí một cách chính xác và hiệu quả hơn. Khi tăng tốc độ quạt, lưu lượng khí trong hệ thống cũng tăng theo. Điều này giúp bạn dễ dàng thiết lập nhiều mức độ lưu thông khí khác nhau cho từng phong cách rang, đồng thời vẫn đảm bảo tính nhất quán giữa các mẻ.
So với damper, VSD cung cấp dải điều chỉnh rộng hơn và độ chính xác cao hơn. Nhờ đó, nếu bạn cần thay đổi luồng khí để phù hợp với đặc tính của từng loại cà phê hoặc từng mục tiêu rang cụ thể, thì VSD là một công cụ lý tưởng.
Nhìn chung, Scott Rao khuyên bạn bạn vẫn nên giữ nguyên một mức cài đặt luồng khí cố định trong suốt quá trình rang – ngay cả khi có VSD,. Việc thay đổi luồng khí trong lúc rang không phải là điều kiện bắt buộc để đạt được một mẻ cà phê thành công, và thực tế, nó có thể làm phức tạp hóa đường cong nhiệt độ, khiến bạn khó tái tạo lại hồ sơ rang một cách chính xác ở những lần sau.
Ngoại lệ là khi máy rang của bạn bị thiếu công suất hoặc khối lượng mẻ rang vượt quá khả năng xử lý của thiết bị. Trong trường hợp này, bạn có thể bắt đầu với mức lưu lượng khí thấp để giữ nhiệt bên trong máy, giúp nhiệt độ tăng nhanh hơn trong giai đoạn đầu. Sau đó, khi quá trình rang tiến triển và bắt đầu sinh khói, bạn có thể tăng dần lưu lượng khí để loại bỏ khói và trấu, đồng thời đảm bảo quá trình truyền nhiệt đối lưu diễn ra hiệu quả.
Nếu máy rang của bạn sử dụng biến tần (VSD) để điều chỉnh lưu lượng khí, thì việc lắp đặt áp kế (manometer) là một lựa chọn rất nên cân nhắc. Dù thiết bị này không đo trực tiếp lưu lượng khí, nó giúp bạn kiểm soát sự ổn định của luồng khí qua việc đo áp suất trong lồng rang – một chỉ số có liên hệ chặt chẽ với lưu lượng khí thực tế.
Áp suất bên trong lồng rang thay đổi theo mức độ hút khí của quạt. Khi bạn đo được áp suất này, bạn có thể so sánh và đảm bảo rằng mỗi mẻ rang đều có cùng điều kiện khí lưu, từ đó duy trì sự ổn định giữa các mẻ và giúp kiểm soát chất lượng tốt hơn.
Tuy nhiên, theo thời gian, mối tương quan giữa áp suất và lưu lượng khí có thể thay đổi nhẹ do bụi khói và dầu tích tụ trong ống khói. Lượng cặn này dần dần làm hẹp đường ống, khiến lưu lượng khí thực tế giảm đi dù áp suất đo được vẫn như cũ. Khi bạn vệ sinh ống khói, độ mở của ống tăng lên trở lại, dẫn đến lưu lượng khí tăng đột ngột, dù cài đặt quạt và áp suất không thay đổi.
Tần suất vệ sinh ống khói phụ thuộc vào sản lượng rang và mức độ rang: nếu bạn rang nhạt khoảng 10 giờ mỗi tuần, việc vệ sinh ống khói mỗi 2–3 tháng là đủ; nhưng nếu bạn rang đậm đến 60 giờ mỗi tuần, bạn có thể phải làm sạch ống khói hàng tuần để duy trì hiệu suất và độ ổn định của hệ thống.
Mặc dù có những thiết bị đo lưu lượng khí chuyên dụng, chúng thường dễ bị tắc nghẽn bởi khói và cặn dầu, vì vậy áp kế vẫn là lựa chọn an toàn và bền bỉ hơn. Bạn có thể lắp đặt thiết bị này ở mặt trước của máy rang hoặc tại bất kỳ vị trí nào trên đường dẫn khí từ lồng rang đến ống thoát khói.
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.
Chào bạn, mình là Nguyễn Tống Hải Vân, người sáng lập PrimeCoffee từ năm 2017. Trang này là nơi mình chia sẻ kiến thức mình học được từ internet và sách vở theo cách trực quan và dễ hiểu hơn. Cảm ơn bạn vì đã đồng hành cùng mình và PrimeCoffee!
CÙNG CHỦ ĐỀ
THƯ VIỆN TÀI NGUYÊN
» Bạn thấy những chia sẻ này hữu ích? Hãy tiếp thêm động lực cho chúng mình bằng một cuốn sách hoặc một cốc cà phê bạn nhé!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Độ cao & mật độ hạt: Chúng ta thực sự đang nói về điều gì?
Độ cao từ lâu đã được xem là dấu hiệu của chất lượng – thường gắn với hạt cà phê đặc, giàu hương vị và độ chua tinh tế. Tuy nhiên, khi hiểu biết và công nghệ rang ngày càng tiến bộ, có thể thấy rằng độ cao không phải là chỉ số đơn lẻ đủ sức định đoạt chất lượng. Cùng tìm hiểu mối liên hệ giữa vùng trồng, mật độ hạt và hương vị trong quá trình rang xay.
Vòng tròn Hương vị Robusta (Coffea canephora)
Sau nhiều thập kỷ bị gắn với những định kiến về “hương vị gắt, chát và kém tinh tế”, cà phê Robusta (Coffea canephora) cuối cùng đã có một công cụ cảm quan riêng: Vòng
Một vài suy nghĩ về nghiên cứu khoa học trong ngành cà phê
Đằng sau những thuật ngữ “nghe kêu” trong ngành cà phê, đâu là thử nghiệm đâu là nghiên cứu khoa học thực thụ? Phân biệt nghiên cứu khoa học thật với chiêu trò, và hiểu vì sao nghiên cứu “khiêm tốn” lại là chìa khóa cho cà phê đặc sản bền vững!
PrimeCoffee là nền tảng thông tin chất lượng cao cho các chủ đề quan trọng trong ngành cà phê. Chia sẻ nội dung hữu ích một cách chuyên nghiệp & minh bạch là ưu tiên hàng đầu của PrimeCoffee.
