Rang Cà Phê Arabica Rang Và Robusta

CFRR – Những đặc điểm khác nhau giữa hạt cà phê arabica và robusta trong quá trình rang

Hạt cà phê arbica chiếm khoảng 60% tổng sản lượng cà phê được tiêu thụ trên toàn thế giới và 40% còn lại là cà phê canephora bao gồm cả robusta và conilon. Trong khi đó có rất nhiều sự khác biệt từ hai loại cà phê phổ biến này từ nguồn gốc, thành phần, cấu trúc hạt, quá trình rang và hương vị cà phê pha.

Sự khác biệt cơ bản của hạt cà phê robusta và arabica

Nguồn gốc

Trong khi cà phê arbica có nguồn gốc từ Ethiopia thì robusta được cho là có nguồn gốc từ rừng nhiệt đới tại Uganda (Coste, 1992). Cây cà phê arabica được lai giữa C.eugenioides x C.canephora (Campuzano-Duque và cộng sự, 2021), có thể trồng từ độ cao 700-2600m, nhiệt độ từ 8-24 độ C, lượng mưa từ 800-2000mm/năm, độ ẩm từ 60-80%. Trong điều kiện độ cao, khí hậu, thời tiết khác nhau cũng cho ra được các hương vị khác nhau.

Cây cà phê có thể cao từ 6-15m và sống đến 25 năm, hiện nay Brazil và Columbia là các nước sản xuất chính của loại cây này. Hạt cà phê Arabica có hình bầu dục, dài, rãnh giữa có hình lượn sóng (Campuzano-Duque và cộng sự, 2021), có mùi thơm và độ chua rõ rệt và được ưa chuộng trên thế giới(Souza và cộng sự, 2018). Độ cao trồng ảnh hưởng lớn đến chất lượng của hạt cà phê dưới góc độ vật lý, các tương tác gien, trọng lượng của hạt, và năng suất. Dwi Nugroho và cộng sự (2016) đã kết luận rằng hạt cây arabica ở độ cao trên 1200m so với mực nước biển cho năng suất giảm đến 33% so với cây được trồng ở độ cao thấp dưới 900m.

Vào năm 1869 bệnh gỉ sắt trên lá đã phá hủy gần như toàn bộ cây arabica của Ceylon và Java thì giống cây robusta mới được phát triển vào năm 1900 du nhập vào Đông Nam Á (Coste, 1992). Thuật ngữ ‘robusta’ thực ra là tên của một loài thực vật được trồng rộng rãi ở Tây và Trung Phi, khắp Đông Nam Á và ở mức độ nào đó ở Brazil, nơi nó được biết đến với tên địa phương là conilon.

Cây cà phê robusta có thể sinh trưởng và phát triển ở độ cao khoảng dưới 700m so với mực nước biển, nhiệt độ thích hợp từ 22-30 độ C, lượng mưa từ 2000-3000mm/năm, độ ẩm khoảng 85%, hàm lượng caffeine có thể lên đến 4%, hạt nhỏ, tròn, hình bầu dục hoặc elip, rãnh giữa thường thẳng, hương vị đậm đà, và mùi thơm thấp (Campuzano-Duque và cộng sự, 2021). Carlos và cộng sự (2020) đã kết luận rằng giống cây C.canephora trồng ở độ cao càng lớn sẽ góp phần tạo ra loại cà phê chất lượng cao hơn.

Các hợp chất hóa học

Cà phê xuất phát từ hạt của quả cà phê chín ở cây cà phê thuộc chi Coffea, họ Rubiaceae (Thiến thảo). Có được những hương vị khác nhau do trong hạt cà phê chứa từ khoảng 2-3% caffeine, 3-5% tannin, 13% protein, 10-15% là dầu (Spiller MA, 1998), ngoài ra còn có các axit citric, axit chlorogenic, acetaldehyde, xanthine, thiamin và các hợp chất khác.

Cà phê có một số thành phần hóa học, chủ yếu là nước và chất khô, chẳng hạn như khoáng chất, chất hữu cơ (carbohydrate, lipid, protein), alkaloids (caffeine và trigonelline), axit cacboxylic và phenolic, và các hợp chất dễ bay hơi chịu trách nhiệm về hương thơm. Tất cả cùng nhau dẫn đến sự đa dạng và phức tạp của cấu trúc; tuy nhiên, chúng có thể bị thay đổi trong bất kỳ giai đoạn nào bắt đầu từ cây trồng cho tới khi pha chế (Montilla và cộng sự, 2008).

Thành phần hóa học thay đổi tùy theo loài (Puertas, 2011). Coffea arabica có hàm lượng lipid và sucrose cao hơn coffea canephora; trong khi đó robusta khác biệt bởi hàm lượng polysaccharid, caffeine, axit chlorogenic và ashes (Laura và cộng sự, 2019). Bảng dưới đây thể hiện sự tổng hợp các thành phần hóa học tiêu biểu nhất trong các loài arabica và robusta.

Sự ảnh hưởng của thành phần tới hương vị cà phê

Các thành phần hóa học đóng vai trò quan trọng đến chất lượng của một loại cà phê sẽ là axit chlorogenic, caffeine, trigonelline, phenol, và sucrose (Farah và cộng sự, 2006). Thành phần các hợp chất này trong arabica và robusta khác nhau dẫn đến cảm quan về hương vị của hai loại cà phê này sẽ khác nhau, CFRR dựa trên tỷ lệ % các chất trong hạt cà phê của Campuzano-Duque và cộng sự (2021), để đưa ra bảng tổng hợp về hương vị dựa trên các chất hóa học như bên dưới:

Quá trình rang cà phê cơ bản

Hạt cà phê arabica và robusta nhìn chung có sự khác biệt về thể chất. Trong quá trình rang hạt cà phê với các dạng vật chất khác nhau, có thể sẽ có sự khác biệt về nhiệt độ rang và hàm lượng nước trong hạt, quá trình pha chế. Có một số yêu cầu cần được xem xét trong quá trình rang cà phê như độ ẩm của hạt, nhiệt độ trong lò sấy và thời gian để hạt cà phê chín như mong muốn. Việc sử dụng năng lượng nhiệt để thu được mùi thơm và vị đặc trưng trong hạt cà phê là rất cần thiết.

Hệ thống rang cà phê là một công đoạn cần thiết để nhận biết mùi vị đặc trưng của hạt cà phê (Amri và cộng sự, 2020). Theo Edvan và cộng sự (2016) cho biết rang cà phê là một quá trình truyền nhiệt phức tạp. Các phản ứng xảy ra trong quá trình rang như nhiệt phân, oxy hóa, caramen hóa và maillard có thể ảnh hưởng đến hạt cà phê chuyển từ màu nâu sang đen và cà phê có vị khác nhau tùy theo cách xử lý.

Theo Bottazzi và cộng sự (2012) cho rằng rang là phương pháp sử dụng nguyên liệu hạt cà phê bằng cách sử dụng một nguồn nhiệt nhất định để làm tăng màu sắc của cà phê như mong muốn để từ đó thu được mùi và vị đặc trưng từ hạt cà phê. Có 3 mức thang đo trong quá trình rang, đó là mức độ chín thấp nhất (rang nhẹ) với nhiệt độ rang khoảng 193 độ C đến 199 độ C, mức độ chín vừa (rang vừa) với nhiệt độ rang khoảng 204 độ C, và độ chín rang cao nhất (rang đậm) với nhiệt độ rang 205 độ C đến 220 độ C.

Thời gian rang hạt cà phê kéo dài, trọng lượng sẽ giảm do lượng nước giảm (Fikri và cộng sự, 2021). Một trong những thang đo quan trọng trong việc chú ý đến chất lượng của sản phẩm là màu sắc. Hương vị và mùi thơm có thể được nhìn thấy từ sự thay đổi màu sắc của hạt cà phê khi rang (Sutarsi và cộng sự, 2016).

Rang với nhiệt độ cao và thời gian dài sẽ có xu hướng làm giảm hàm lượng nước. Nước sẽ bay hơi và giảm cùng với thời gian của quá trình rang. Dựa trên nghiên cứu cho thấy rằng có một mối quan hệ giữa môi trường làm nóng và vật liệu sản phẩm, cụ thể là chênh lệch nhiệt độ cao có thể đẩy nhanh tốc độ bay hơi. Điều này là do sự truyền năng lượng nhiệt từ nguồn nhiệt sang vật liệu thử nghiệm. Việc giảm lượng nước trong hạt cà phê trong quá trình rang thay đổi từ 1 đến 5%, điều này bị ảnh hưởng bởi thành phần, nhiệt độ cao, thời gian rang và xử lý làm nguội (Cho và cộng sự, 2017; Yuksel và cộng sự, 2020). Rang kín có lợi ích là hình thành mùi thơm đặc biệt và thay đổi mùi vị của hạt cà phê. Điều này là do hạt cà phê không bị ảnh hưởng bởi mùi bên ngoài, đặc biệt là nhiên liệu đốt hoặc khí đốt (Afriliana, 2018).

Sự khác biệt trong quá trình rang cà phê

Quá trình rang hạt cà phê bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, thời gian, máy được sử dụng hoặc nguồn nhiệt. Máy rang cà phê sử dụng nguồn nhiệt gas mất 20 đến 30 phút để rang. Trong khi loại máy rang kiểu trụ quay bằng nguồn nhiệt gas mất 1 giờ cho 12,3 kg cà phê hạt (Silva và cộng sự, 2021). Việc sử dụng máy rang cà phê với nguồn nhiệt từ ga là tiết kiệm chi phí về mặt kỹ thuật, ngoài ra còn có máy rang cà phê sử dụng năng lượng điện.

Nghiên cứu rang cà phê sử dụng nhiệt điện cho ra hạt cà phê đạt chất lượng rang đậm ở nhiệt độ 205 độ C với thời gian rang 90 phút. Một nghiên cứu khác sử dụng máy rang kiểu ống trụ mất 40 đến 50 phút để tăng nhiệt độ lên 205 độ C (Syafriandi và cộng sự, 2021). Syafriandi và cộng sự (2022) đã tìm ra những đặc điểm khác biệt của quá trình rang cà phê arabica và robusta bằng máy rang ống trụ quay có nguồn nhiệt, cụ thể là điện được trình bày như dưới đây

Nhiệt độ và thời gian rang hạt cà phê

Quá trình rang hạt cà phê robusta từ nhiệt độ ban đầu đến khi chín mất 114 phút. Thời gian cần thiết cho quá trình rang từ 36 phút, sau đó nhiệt độ trong ống rang đạt 205 độ C với mức tăng nhiệt độ trung bình mỗi phút là 4,69 độ C. Hơn nữa, khi nhiệt độ ống đạt đến 205 độ C, cà phê nhân xanh được đưa vào ống rang. Có sự giảm năng lượng nhiệt trong ống rang khi hạt cà phê được đưa vào lần đầu tiên, cụ thể là nhiệt độ trong ống còn 160 độ C sau 42 phút. Quá trình rang hạt cà phê trong ống rang kiểu hình trụ này mất 78 phút để cà phê chín ở mức độ rang sẫm màu.

Rang hạt cà phê arabica từ nhiệt độ ban đầu 36 độ C đến 205 độ C mất 36 phút với tốc độ tăng nhiệt độ mỗi phút là 4.69 độ C. Nhiệt độ trong ống khi không có hạt cà phê tăng lên khá nhiều. Hơn nữa, khi nhiệt độ trong ống rang đạt 205 độ C, hạt cà phê được cho vào, nhiệt độ trong ống giảm xuống 156 độ C sau 42 phút. Sau đó, nhiệt độ tiếp tục tăng lên và phải mất 78 phút để hạt cà phê chín ở màu của hạt cà phê rang đậm.

Trong quá trình rang cà phê, quá trình truyền nhiệt xảy ra do dẫn nhiệt và đối lưu. Quá trình dẫn nhiệt xảy ra khi hạt cà phê rang được làm nóng trực tiếp bởi thành ống rang làm bằng thép không gỉ, trong khi quá trình đối lưu xảy ra khi các luồng không khí mang năng lượng nhiệt đi vào ống rang và làm nóng hạt cà phê. Quy trình rang cà phê sử dụng máy rang ống trụ quay có gia nhiệt điện với nhiệt độ rang 205 độ C có thể rang cà phê đến độ rang đậm và thời gian rang là 78 phút. Rang cà phê bằng máy rang cà phê ống trụ quay sử dụng nguồn nhiệt điện mất khá nhiều thời gian so với các máy rang khác, đặc biệt là với nhiên liệu gas, điều này là do một lượng lớn năng lượng nhiệt thoát ra từ các khoảng trống của động cơ và công suất đốt nóng nhỏ được sử dụng.

Thời gian rang hạt cà phê thay đổi tùy theo máy rang được sử dụng và mức độ chín mong muốn của hạt cà phê được thử nghiệm. Quá trình rang hạt cà phê có tác động làm thay đổi bề mặt hạt cà phê, có sự biến đổi màu sắc của hạt cà phê từ xanh sang nâu hoặc đen là một chỉ số đánh giá chất lượng cuối cùng của quá trình rang. Rang hạt cà phê đến độ chín thường được đặc trưng bởi sự xuất hiện của các vết nứt đầu tiên và quá trình đổi màu. Hạt cà phê chuyển sang màu vàng do phản ứng của khí carbon dioxide và nước bốc hơi từ hạt cà phê. Quá trình này có thể được đặc trưng bởi âm thanh lạo xạo giống như tiếng hạt đậu bị nứt (Herawati và cộng sự, 2019). Giai đoạn này rất cơ bản vì tất cả các đặc tính, mùi thơm và vị của hạt cà phê bắt đầu hình thành.

Hàm lượng nước

Độ ẩm của hạt cà phê robusta và arabica trước khi rang lần lượt là 12,50% và 12,36%. Hạt cà phê robusta rang giảm độ ẩm ở phút thứ 6 từ 12,50% xuống 11,90% ở 205 độ C. Dần dần hàm lượng nước trong hạt cà phê robusta tiếp tục giảm xuống 3,66% trong vòng 78 phút. Trong quá trình rang, hàm lượng nước trong hạt cà phê robusta giảm 7,49%/giờ. Trong khi đó, khi rang hạt cà phê arabica, hàm lượng nước giảm từ 12,36% xuống 11,60% ở phút thứ 6 ở 205 độ C và độ ẩm cuối cùng là 3,54% trong 78 phút. Khi rang, hàm lượng nước trong hạt cà phê arabica giảm với tốc độ 7,47%/giờ.

Ở nhiệt độ cao, hàm lượng nước giảm giá trị. Nhiệt độ càng cao thì nhiệt năng truyền vào sản phẩm càng nhiều nên nhiệt độ tăng cũng làm sản phẩm nóng lên (Nugroho và cộng sự, 2009). Hàm lượng nước trong hạt cà phê có thể bốc hơi trong quá trình rang với thời gian cần thiết là 78 phút. Theo Allesina và cộng sự (2017), khi rang sẫm màu, độ ẩm ban đầu của hạt cà phê sẽ bị thất thoát từ 8 đến 14%. Rang cà phê ở nhiều nhiệt độ khác nhau sẽ dẫn đến những thay đổi về tính chất vật lý của hạt cà phê, cụ thể là hàm lượng nước giảm nhanh hơn, hạt cà phê dễ vỡ hơn và màu sắc đậm nhạt của hạt cà phê thay đổi nhanh hơn.

Màu sắc hạt cà phê rang

Kết quả kiểm tra màu sắc được cung cấp hai lựa chọn màu sắc theo Agtron Color Hệ thống phân loại từ SCAA (Hiệp hội cà phê đặc sản của Mỹ), cụ thể là Color track-60 và Color track-65

Dựa vào kết quả thu được, có thể kết luận rằng màu sắc của hạt cà phê sau khi rang của robusta và arabica đối với độ chín rang đậm với nhiệt độ 205 độ C có xu hướng giống với màu của track-60. Màu sắc của hạt cà phê arabica sau khi rang phù hợp với color track-65. Thang màu color track-60 cho thấy giá trị agtron là 40-45 khi hạt cà phê có màu nâu đậm được tạo ra, trong khi thang màu track-65 cho thấy giá trị agtron là 40-35 sẽ tạo ra hạt cà phê có màu nâu rất đậm. Theo SCAA (2017), màu sắc của hạt cà phê rang có thể thay đổi tùy thuộc vào độ dài của thời gian rang và nhiệt độ rang, áp suất không khí trong buồng rang và loại hạt cà phê được rang.

Kết luận

Kết quả rang cho thấy, nhiệt độ rang hạt cà phê arabica và robusta xảy ra ở 205 độ C trong 114 phút. Thời gian tăng nhiệt độ rang là 36 phút, với quá trình rang là 78 phút. Sau khi rang, một thử nghiệm phân tích màu sắc đã được thực hiện trên cả hai loại hạt cà phê. Kết quả cho thấy màu chủ đạo của hạt cà phê được nhìn thấy trong track-60 với thang hệ thống phân loại màu Agtron. Kết quả phân tích hàm lượng nước của hạt cà phê robusta trước khi rang 12,50% giảm xuống 3,66%, trong khi hạt cà phê arabica có hàm lượng nước 12,36%, giảm xuống 3,54%.

Tham gia cộng đồng The life of coffee để khám phá thế giới thú vị của cà phê tại ‘Link‘

Nguồn tham khảo

Afriliana, A. 2018. The Latest Coffee Processing Techniques. Deepublish: Yogyakarta.

Allesina G, Pedrazzi S, Allegretti F and Tartarini P 2017 Spent coffee grounds as heat source for coffee roasting plants: Experimental validation and case study Appl. Therm. Eng. 126 730- 6

Amri, A. F., Herawati, E. R. N., Nurhayati, R., dan Susanto, A. 2020. Identification of coffee Quality Profile as a Reference for Speciality Product Development in menorah Area, Kulon Progo, Yogyakarta. Jurnal Industri Hasil Perkebunan, 15(1), 17-28.

Bottazzi, D., Farina, S., Milani, M., dan Montorsi, L. 2012. A Numerical Approach For The Analysis of The Coffee Roasting Process. Journal of Food Engineering, 112(3), 243-252.

Campuzano-Duque,L.F.; Herrera, J.C.; Ged, C.; Blair, M.W (2021). Bases for the Establishment of Robusta Coffee (Coffea canephora) as a New Crop for Colombia. Agronomy 2021,11,2550. https://doi.org/10.3390/agronomy11122550

Carlos Alexandre Pinheiro, Lucas Louzada Pereira, Emanuele Catarina da Silva Oliveira, Josimar Aleixo da Silva, (2020). Physico-chemical properties and sensory profile of Coffea canephora genotypes in high-altitudes. https://www.researchgate.net/publication/338345687

Cho J S, Bae H J, Cho B K and Moon K D 2017 Qualitative properties of roasting defect beans and development of its classification methods by hyperspectral imaging technology Food Chem. 220

Coste R. (1992). Coffee: the plant and the product. London: MacMillan Press Ltd.

Da Silva C Q, Fernandes A da S, Teixeira G F, França R J, Marques M R da C, Felzenszwalb I, Falcão D Q and Ferraz E R A 2021 Risk assessment of coffees of different qualities and degrees of roasting Food Res. Int. 141

Dwi Nugroho, Panjisakti Basunanda, Suyadi Mw, (2016). Physical Bean Quality of Arabica Coffee (Coffea Arabica) at High and Medium Altitude

Edvan, B. T., Edison, R., & Same, M. 2016. The Effect of Type and Roasting Time on the Quality of Robusta Coffee (Coffea robusta). Journal of Plantation Agro Industry, 4(1), 31-40.

Fadri RA, Sayuti K, Nazir N, Suliansyah I. 2019. Review of Coffee Roasting Process and Formation of Acrylamide Related to Health. Journal of Applied Agricultural Science and Technology, 3(1), 129-145

Farah A, Monteiro M C, Calado V, Franca A and Trugo L C, (2006). Correlation between cup quality and chemical attributes of Brazilian coffee Food Chemistry 98 373-38

Farah, A.; Monteiro, M.C.; Calado, V.; Franca, A.S.; Trugo, L.C. (2006). Correlation between cup quality and chemical attributes of Brazilian coffee. Food Chemistry, v.98, p.373-380. DOI: 10.1016/j.foodchem.2005.07.032.

Fikri, M.K., Prihandono, T., dan Nuraini, L. 2021. Effect of Temperature and Roasting Time on Density of Robusta Coffee Beans Using a Hot Air Roasting Machine. Jurnal Pembelajaran Fisika, 10(1), 29-35.

Herawati D, Giriwono PE, Dewi FNA, Kashiwagi T, Andarwulan N. 2019. Critical roasting level determines bioactive content and antioxidant activity of Robusta coffee beans. Food Science and Biotechnology, 28, 7-14

Montilla Pérez J, Arcila Pulgarín J, Aristizábal-Loaiza M, Montoya-Restrepo EC, Puertas Quintero GI, Oliveros-Tascón CE, et al. (2008). Caracterización de algunas propiedades físicas y factores de conversión del café References Coffee – Production and Research 14 durante el proceso de beneficio húmedo tradicional. Cenicafé;59:2

Nugroho WKJ, Rahayoe S, Meliala EA. 2009. Effect of Time Temperature History on Coffee Aroma During Roasting with Heat Conduction. Proceedings of the 10th International Agricultural Engineering Conference, Bangkok, Thailand, 7-10 December, 2009.

Puertas Quintero GI. Composición química de una taza de café. Av Tecnológicos Cenicafé. (2011);414:1-12

SCAA. 2017. Speciality Coffee Association of America. Speciality Coffee Facts and Figures

Souza, C.; Rocha, R.; Alves, E.; Teixeira, A.; Dalazen, J.; Aymbiré, F.A. (2018). Characterization of beverage quality in Coffea canephora Pierre Ex A. Froehner. Coffee Sci. 13, 210-218. [CrossRef]

Spiller, M.A.(1998). The chemical components of coffee. Caffeine. 1998:97-161

Sutarsi, S., Rhosida, E., & Taruna, I. 2016. Determination of Coffee Roast Levels Based on Physical Chemical Properties Using Rotary Type Roasting Machine. Proceedings of the APTA National Seminar. Jember.

Syafriandi et al 2022 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 1116 012032. Characteristics of roasting arabica and robusta coffee beans with rotary cylinder tube roast machine with electric heat source. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/1116/1/012032/pdf

Syafriandi, Fachruddin,F., Lubis, A., Maulina, H., and Nazura, P. 2021. Testing coffee roasting machine with electric heater as energy source. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 922 012073

Yüksel A N, Özkara Barut K T and Bayram M 2020 The effects of roasting, milling, brewing and storage processes on the physicochemical properties of Turkish coffee Lwt 131 1-8

Chuyên mua bán Cà phê Nhân Xanh - Cà phê rang mộc công nghệ HotAir 132/6 Đường TL-29 Quận 12, TP HCM

20%

Cà phê tẩy da chết cho mặt

20%

Cà Phê Hạt Robusta S18

20%

Cà Phê Hạt Culi Robusta

20%

Cà Phê Hạt Arabica S18

20%

Hạt Arabica chế biến ướt S16

• Xưởng Rang Trà Cafe
• Liên hệ:Barista Mr Nghĩa
• Zalo(Phone): 0942322324
• Email: tracafelamdong@gmail.com
• Website: www.rangxaycafe.com

Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn báo giá Trà, Cà Phê Bảo Lộc - Di Linh: Cà phê nhân xanh: Robusta, Arabica, Culi - Cafe hạt rang mộc công nghệ rang HotAir, Cafe cho quán đã tẩm ướp có 2 dòng Pha Máy và Pha Phin, Các loại trà ướp hương pha trà sữa như Trài Lài, Trà Sâm dứa...giao hàng tận nơi.