Những vấn đề cơ bản về chiết xuất cà phê | PrimeCoffee

Chiết xuất được xem là khía cạnh quan trọng nhất và ít được hiểu biết nhất của việc pha chế cà phê. Nói một cách đơn giản tất cả những gì có trong cà phê, hòa tan vào nước được gọi là chiết xuất cà phê (Coffee Extraction). Tuy vậy, hàng ngày chúng ta vẫn nhận định rằng cà phê quá đậm, nhạt nhẽo, hay kém phần sắc nét, những lý luận này sẽ được làm rõ trong lý thuyết chiết xuất cà phê như một cơ sở cho quá trình điều chỉnh và khai thác hương vị một cách tốt nhất.

Những vấn đề cơ bản về chiết xuất cà phê  PrimeCoffee
Các khái niệm chiết xuất chỉ thực sự được quan tâm từ sau làn sóng thứ 2

Lý thuyết cơ bản về chiết xuất cà phê

Chiết xuất cà phê là quá trình hòa tan các hương vị có trong cà phê vào nước bằng một phương pháp nào đó, Mỗi quá trình chiết xuất đòi hỏi sự tham gia của thứ nhất là cà phê, thứ hai là nước và được tác động bởi nhiệt độ trong một thời gian nhất định.

Về bản chất, khi chiết xuất cà phê bằng nước nóng, bột cà phê nở ra và chúng ta có thể thu được rất nhiều “thứ” cùng với nước (còn gọi là dung môi) như: Hợp chất Caffeine (tạo ra vị đắng), Axit – Cụ thể là Acid citric (tạo ra hương vị chua và / hoặc ngọt, như cam, táo hoặc nho..v.v..) Lipid và chất béo, các thành phần Carbohydrate v.v… Và một số chất rắn không hoà tan khác.

Các thành phần chính trong chiết xuất cà phê

Xét theo khối lượng phân tử, nghĩa là phân tử hương vị nào nhẹ hơn sẽ đi vào chiết xuất cà phê trước, tiếp đến các phân tử nặng hơn ta sẽ có lần lượt bốn nhóm chất sau:

  • Enzymatic hay Fruity Acids:  Hương vị hoa quả, vị chua của axit trong cà phê, đây là những phân tử hương vị nhẹ nhất và được hòa tan sớm trong quá trình chiết xuất.

Caffeine được chiết xuất rất sớm, nên hầu như với mọi trường hợp tỷ lệ chiết xuất caffeine đều như nhau.

  • Maillards Compounds: Các thành phần do phản ứng Maillards (Phản ứng giữa Carbohydrat và Protein có trong hạt cà phê) sinh ra trong quá trình rang, phổ biến là hương vị hạt (Nutty), ngũ cốc nướng (Toasted grain), mạch nha (Malty) hay thịt xong khói (barbecued food), hay cả vị gỗ..
  • Browning Sugar/Caramels: Nhóm Đường và Caramel,  đây là sản phẩm của quá trình phân hủy carbohydrat trong lúc rang. Được chiết xuất sau vị chua, và dễ cảm nhận qua các hương vị vanilla, chocolate, hoặc caramel..
  • Dry Disillates: (Không nên dịch là khô, hay chưng cất). Đây là sản phẩm của quá trình rang đậm (Dark roads) trong đó các phân tử Polyphenol liên kết chặt với Protein trong nước bọt của bạn khi uống, gây ra cảm giác khô, chát đắng. Đây là thành phần hương vị không mong muốn vì gây nên cảm giác cay, hăng của khói, tro rất khó chịu và kéo dài – May mắn là chúng sẽ được chiết xuất sau cùng.
Coffee acidity
Chiết xuất đúng cách sẽ cho cà phê một sự đang dạng trong hương vị – chứ không đơn thuần chát đắng

Nồng độ và Tỷ lệ chiết xuất

Như đã nhắc đến, chiết xuất cà phê là tất cả những gì có trong cà phê được hòa tan trong nước bởi vô số cách pha chế khác nhau. Và khi làm quen với chiết xuất cà phê bạn sẽ bắt gặp hai khái niệm mang tính chủ chốt là Strength (nồng độ) và Extraction yield (tỷ lệ chiết xuất)

Nồng độ chiết xuất (Strenght)

Strength – Nồng độ chiết xuất là tỉ lệ (%) tổng số chất hòa tan có trong ly cà phê của bạn (Total Dissolved Solids – TDS). Khi nói đến ‘Nồng độ chiết xuất’ nghĩa là ta đang nói về cường độ hương vị của cà phê, bạn sẽ thường xuyên sử dụng các từ như đậm, loãng, nặng hay nhẹ (rich, watery, heavy and light) để mô tả tính chất này.

%TDS = Khối lượng chất hòa tan (Extraction mass) / Tổng khối lượng chiết xuất (Brewed coffee mass)

Thông thường, một cốc cà phê Espresso có nồng độ trong khoảng 7% đến 12%. Nghĩa là ly cà phê ấy có 93% đến 88% là nước, còn lại là các hợp chất cà phê. Đối với các phương pháp pha chế thông thường như Pour Over tỷ lệ này chỉ trong khoảng 1.2% đến 1.8%, có nghĩa là chúng chứa từ 98,2% đến 98,8% nước – theo baristahustle.

Chính vì một tách Espresso có thể mạnh hơn 10 lần so với cà phê drip truyền thống nên sẽ ảnh hưởng đáng kể đến khả năng nếm hương vị tự nhiên của cà phê (mặc dù cà phê chứa các hương vị giống nhau, song khẩu vị của bạn sẽ diễn giải chúng khác nhau ở các nồng độ khác nhau). Ở cường độ cao, bạn có thể nghĩ rằng cà phê rang quá sẫm – nhưng, sau khi pha loãng một cốc Espresso, bạn sẽ dễ dàng nếm được hương vị tạo ra bởi quá trình rang mà trước đó không rõ ràng.

Tỷ lệ chiết xuất (Extraction yield)

Tỉ lệ chiết xuất (Extraction Yield hay Solubles yield) là tỉ lệ các chất trong cà phê bị nước hòa tan so với tổng khối lượng cà phê ban đầu.

Mối tương quan giữa tỷ lệ pha Espresso với tỷ lệ chiết xuất, và nồng chất tan
Một ví dụ về tỷ lệ chiết xuất (Ey) và Nồng độ chiết xuất (TDS)

Nếu bạn đem 20g cà phê bột làm Espresso, được một cốc nặng 40 gam, và với dụng cụ đo nồng độ bạn thấy TDS = 10% (4 gam chất hòa tan trong cốc ấy), thì tỷ lệ chiết xuất (EY) của bạn là 4g/20g = 20% ; Trong khi đó nếu bạn dùng cà phê hòa tan thì (EY) hẳn là 99,99% luôn.

Tỷ lệ chiết xuất (lượng cafe được hòa tan/tổng khối lượng cafe) tối ưu: 18 -22% – Theo EE.Lockhart tại MIT – Coffee Brewing Institute (1950)

Extraction yield hay Solubles yield
Tỷ lệ chiết xuất tối ưu trong khoảng 18% -22%

Nếu cốc cà phê của bạn có tỷ lệ chiết xuất dưới 18% (Under-extraction) nghĩa là chưa khai thác hết thành phần hương vị mong muốn. Tỷ lệ chiết xuất càng thấp là có càng nhiều các chất hòa tan ở giai đoạn sau không có cơ hội để được chiết xuất, kết quả là hương vị không cân bằng. Ngược lại, nếu tỷ lệ chiết xuất hơn 22% (Over-extraction) sẽ rất đậm và đắng, vì các chất vị không mong muốn và khó tan cũng đã đi vào cà phê.

Mối liên hệ giữa Strength và Extraction yield

Không phải ngẫu nhiên mà ta có thể biết được tỷ lệ chiết xuất (Ey) hay nồng độ chiết xuất (TDS) trong một cốc Espresso là bao nhiêu, thông thường các Barista tạm tính các con số trên qua biểu đồ tỷ lệ pha chế Espresso Mặt khác, với một dụng cụ đo TDS (có thể đo bằng Brix kế – hay còn gọi là khúc xạ kế) để xác định nồng độ chất hòa tan có trong cà phê, sau đó tính ra tỷ lệ chiết xuất một cách chính xác hơn:

Extraction yield (% )= [ Brewed Coffee(g) x TDS(%) ] / Coffee Grounds(g)

Biểu đồ tỷ lệ pha Espresso Nguồn Sam Sgambellone of Coffee Kaizen
Biểu đồ tỷ lệ pha Espresso ; Nguồn Sam Sgambellone of Coffee Kaizen – Tải về Bản gốc 

Với biểu đồ trên (được cung cấp bởi Sam Sgambellone of Coffee Kaizen bạn sẽ dễ dàng tính được EY từ TDS trong cốc với qua EBR (tỷ lệ giữa lượng cà phê bột/ lượng Espreso thu được). Giả sử bạn có một cốc Espresso khoảng 32g được chiết từ 16g cà phê bột, thì tỷ lệ pha (EBR) của bạn là 2:1, nhìn lên biểu đồ, đường xiên 2:1 bạn sẽ thấy với TDS = 9% (trục tung) thì tương ứng với EY = 18% (trục hoành).

Ý nghĩa của tỷ lệ chiết xuất

Bạn đã bao giờ nghe nói một cốc cà phê quá nhạt, hay ai đó nói Espresso quá đậm? dựa vào đâu để kết luận rằng cà phê đậm, nhạt hay cân bằng? hàng ngày chúng ta vẫn luôn đưa ra kết luận về hương vị cà phê dựa trên điều này, nhưng thực sự rất ít đi sâu vào nguyên lý của nó.

Những vấn đề cơ bản về chiết xuất cà phê
Độ nhuyễn của cà phê là một trong các yếu tố chính ảnh hưởng đến tỷ lệ chiết xuất

Nói tóm lại sau mớ lý thuyết về TDS, Exy.. Nếu ly cà phê có Extraction yield nằm trong khoảng 18 – 22% thì có khả năng là “chuẩn” và “ngon”. Nhưng không phải đúng với mọi trường hợp. Vì mặc dù Extraction yield cao hay thấp được đánh giá dựa trên các hương vị được chiết ra (Arom and Flavvor) chứ không hẳn là cứ áp công thức để tính dựa trên Strength.

Cụ thể hơn, với một số trường hợp, một ly cà phê “mạnh” (do TDS cao) lại có thể bị Under Under – Extraction. Trường hợp điển hình là lấy quá nhiều cà phê sau đó chiết trong thời gian ngắn, lúc này ly cà phê có thể “mạnh” do nhiều chất dễ tan bị cuốn vào nước trong giai đoạn đầu, nhưng xét về thành phần các chất chiết được thì lại không đa dạng, vì đã để lại nhiều hợp chất trong giai đoạn sau của chiết xuất.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chiết xuất cà phê

Tỷ lệ chiết xuất phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố: nhiệt độ, thời gian pha chế và kích thước hạt xay và theo một cách phức tạp hơn, là phương pháp pha chế.

1. Độ xay & chiết xuất cà phê

Nếu cà phê xay mịn tổng bề mặt tiếp xúc lớn, nên khi gặp nước nóng các chất trong cà phê sẽ hòa tan nhanh hơn. Nhưng khi xay quá mịn, khoảng cách giữa hạt cà phê khít hơn nên nước thấm qua lâu hơn và cà phê sẽ bị đắng (Over-extraction). Ngược lại, nếu xay thô, bề mặt tiếp xúc lớn, các hạt cà phê sẽ cần nhiều thời gian hơn để chiết xuất chất. Đó là lí do tại sao French Press cần thời gian ngâm 4 đến 5 phút vì cỡ xay rất lớn, trong khi đó các máy Espresso với độ xay mịn chỉ cần thời gian chiết xuất từ 20-30s. Tuy nhiên khi xay quá thô, nước càng thấm qua cà phê nhanh hơn, thời gian chiết xuất ngắn hơn sẽ làm cà phê loãng và chua hơn (Under-extraction).

Coffee Grind Chart - By PrimeCoffee
Kích cỡ xay cà phê cho từng phương pháp pha chế – Coffee Grind Chart – By PrimeCoffee

Thêm vào đó, kích cỡ xay đồng nhất (Particle Size Distribution – PSD) cũng rất quan trọng, vì nếu xay ra nhiều cỡ khác nhau trong cùng 1 lần, các hạt sẽ được chiết xuất khác nhau do đó rất khó đạt được hương vị mong muốn.

Đây chỉ tóm tắt về độ xay của cà phê trong quá trình chiết xuất nói chung, đặc biệt đối với Espresso các bạn nên xem Yêu cầu kỹ thuật khi xay cà phê để được mô tả cụ thể hơn.

2. Nhiệt độ pha & chiết xuất cà phê

Nhiệt độ, hay chính xác là nhiệt độ nước có tác động rất quan trọng đến tỉ lệ các chất hòa tan trong chiết xuất. Theo Kingston, (2015) nhiệt độ pha chế nên từ 91-96oC. Nếu nhiệt độ thấp hơn 90oC, một số chất hòa tan cấu thành các hương vị không được chiết xuất, dẫn đến ly cà phê bị nhạt. Nếu nhiệt độ quá cao, một số chất không mong đợi như vị đắng sẽ được chiết xuất nhiều. Vì vậy, bằng cách điều chỉnh nhiệt độ ta có thể điều chỉnh hương vị chiết xuất cà phê, các bạn có thể xem thêm Nhiệt độ pha chế trong kỹ thuật Espresso để nắm rõ hơn.

3. Thời gian chiết xuất

Cuối cùng, thời gian chiết xuất sẽ ảnh hưởng nhiều đến hương vị cà phê (nhất là đối với Espresso). Thời gian chiết xuất ngắn, cà phê sẽ chua, vị trái cây và hương hoa quả rõ hơn (nếu có). Còn kéo dài cà phê sẽ bị đắng. Do đó, nếu muốn bớt đắng, thì rút ngắn thời gian chiết xuất lại. Tuy nhiên nếu quá ngắn sẽ dẫn đến vị chua gắt – Điều này sẽ được giải thích rõ hơn trong khoa học cảm quan về mùi hương cà phê.

Một số yếu tố liên quan khác

Nếu đối với Pour over (drip coffee) chúng ta được khuyến khích tỷ lệ 1:16 (theo SCA là 1:16 đến 1:18) nghĩa là 15 gram cà phê sẽ pha 240 gram nước. Thì trong trường hợp của Espresso, tỷ lệ pha lại phổ biến trong khoảng 1:1 đến 1:3. Tất nhiên, tỉ lệ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, mà chủ yếu là do mục đích chiết xuất của ban, ví như để hạn chế vị đắng, chúng ta thường sử dụng tỷ lệ 1:1 hay còn gọi là Ristretto để chỉ chiết ra các mùi hương hoa quả, hạt… mà để lại phần lớn nhóm vị hăng, cay, khói – Xem thêm các tỷ lệ pha Espresso để hiểu rõ hơn.

Loại nước: Tất cả chúng ta đều biết nước sử dụng có thể chia làm hai loại: nước cứng (có nhiều khoáng chất Ka, Ca,Na..) Nước mềm (đã lọc khoáng chất). Các loại nước mềm sẽ có xu hướng dẫn đến cà phê có chiết xuất quá mức (over-extraction) nên cà phê cần xay thô hơn, và ngược lại với nước cứng, cà phê nên xay mịn hơn. (Theo SCAA)


Tham khảo

  • www.baristahustle.com/ – Coffee Extraction and How to Taste It / -Espresso Recipes: Strength
  • www.en.wikipedia.org/ – Coffee extraction
  • La Ni Kingston (2015) – How to Make Coffee – The Science Behind the Bean

NgTg.HaiVan

View posts by NgTg.HaiVan
"Thiếu đi con người cà phê chỉ là một cấu trúc mang tính lý thuyết - Thiếu đi cà phê con người cũng mất đi phần nào tính vẹn toàn" | Pour Your Heart Into It.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Scroll to top