Nhiệt độ pha cà phê ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy của espresso theo những cách không ngờ tới, nhờ vào khí hòa tan.

Trong phần gần đây nhất của chúng tôi về khóa Espresso nâng cao, chúng tôi đã bàn về một phát hiện đáng ngạc nhiên trong tài liệu khoa học: rằng việc tăng nhiệt độ cafe làm cho dòng chảy espresso chảy chậm hơn . Chúng tôi đã tự mình kiểm tra điều này và phát hiện ra rằng, sự thật tinh tế hơn: Hó ra việc thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng khác nhau đến tốc độ dòng chảy, tùy thuộc vào phần nào trong quá trình chiết xuất mà bạn thấy.

Thực tế, nếu bạn tăng nhiệt độ pha, phần đầu tiên của shot espresso sẽ chảy chậm hơn, nhưng phần cuối sẽ chảy nhanh hơn. Điều này có nghĩa là trong thử nghiệm của chúng tôi, tổng thời gian pha là như nhau, nhưng bạn có thể nhận được nhiều kết quả nhau tùy thuộc vào tỷ lệ pha bạn chọn

Ảnh hưởng này sẽ thường hay thấy được trong các loại cafe tươi hơn và khi rang sẫm màu hơn, điều này giúp ta có thể hiểu được rằng đó là kết quả của của việc khí gas trong quá trình rang đang thoát ra ngoài trong quá trình chiết xuất cafe. Một khả năng nữa là ở nhiệt độ cao, nhiều bong bóng không khí xuất hiện nằm trong bánh cafe ở những giây đầu của quá trình chiết xuất. Điều này bằng cách nào đó đã dẫn đến việc cản trở dòng chảy, và dẫn đến lỗi kênh rãnh xuất hiện trong suốt quá trình sau

Hồ sơ

Đầu tiên chúng ta hãy xem xét các bằng chứng được công bố hiện nay nhé : Các bài báo khoa học về chủ đề này thường cho rằng nhiệt độ cao hơn dẫn đến tốc độ dòng chảy thấp hơn. Kết quả này được báo cáo bởi Marino Petracco (2005), Người cho thấy sự khác biệt lớn về tốc độ dòng chảy khi sản xuất ở 4 ° C so với 90 ° C.

hình:trongfile

Tốc độ dòng chảy của espresso được pha từ nhiệt độ 4 ° C và 90 ° C. A. Illy And R. Viani (Eds), Cà phê Espresso: Khoa học về Chất lượng, p268.

Hiệu ứng tốc độ dòng chảy này dễ dàng nhận thấy khi giảm nhiệt độ từ 90 ° C xuống 70 ° C. Trong khi đó, kết quả thí nghiệm của baristas trong điều kiện pha chế thực tế lại trái ngược nhau. Trong khi thí nghiệm của Monika Fekete ủng hộ ý tưởng rằng nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến dòng chảy trong phạm vi nhiệt độ có liên quan (90-95 ° C), một thí nghiệm khác của Andre Eiermann, Nhà vô địch Barista Thụy Sĩ 2017, thấy rằng không có ảnh hưởng đến thời gian bắn giữa 90 và 98 ° C. Trải nghiệm của Baristas dường như khác nhau, cho thấy hiệu ứng này còn tùy thuộc loại cà phê khác nhau hoặc các thiết bị khác nhau. Để tự xác minh những gì đang diễn ra, và để tìm hiểu lý do tại sao những người khác nhau lại có nhiều kết quả khác nhau, chúng tôi đã thử một thí nghiệm khác của riêng chúng tôi

Kết quả

Chúng tôi đã thực hiện các shot cafe từ 3 loại cafe – 3 tháng kể từ ngày rang, cafe rang sáng màu tươi,và cafe rang sẫm màu tươi, và kỹ thuật pha chế cũng phải chu đáo kỹ càng như yếu tố nhiệt độ của máy xay. Chúng tôi thấy rằng thời gian chiết suất đã không thay đổi tổng thể với nhiệt độ cho cả 3 loại cafe

Tuy nhiên, chúng tôi đã thấy thời gian để chiết suất ra 20gram cuối cùng giảm đáng kể, có nghĩa là dòng chảy nhanh hơn khi gần kết thúc – hiệu ứng dễ thấy ở cafe tươi và lớn nhất là cafe tươi rang sẫm màu.

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian để chiết xuất 20 gr cuối cùng trong quá trình. Càng về sau thì dòng chảy càng nhanh đối với nhiệt độ cao hơn. Cafe tươi rang sẫm màu, thì thời gian chiết xuất nhanh hơn, sau đó đó là tới cafe tươi rang sáng màu, và cuối cùng là cafe 3 tháng sau khi rang. Ở các loại cafe tươi hơn, chúng tôi cũng thấy được thời gian chiết xuất 20gram đầu tiên cũng tăng lên- mất trung bình khoảng 1 giây lâu hơn ở 95 ° C so với 80 ° C trong cà phê mới rang.

Mặt khác, ở loại cafe đã được bảo quản trong 3 tháng, 20gr đầu tiên của quá trình chiết xuất chậm đi không đáng kể, và lượng dòng chảy ở phần cuối cũng không tăng nhiều – điều này cho thấy khí hòa tan cũn đóng góp vai trò trong đó.

Chúng ta có thể giải thích vấn đề này như thế nào?

Một khả năng của ảnh hưởng này là do khí gas trong cafe. Các khí như CO2 đóng vai trò quan trọng trong chiết xuất espresso. Khí rang bị mắc kẹt trong cafe được giải phóng khi tiếp xúc với nước. Một số khí hòa tan trong nước, nhưng một số có thể tạo ra bong bóng làm cản dòng chảy của nước cũng như quá trình chiết xuất. Ở nhiệt độ cao hơn, khí ít tan trong nước. Điều này có nghĩa là ở nhiệt độ cao hơn, hình thành nhiều bong bóng hơn, cản trở dòng chảy của nước. Đó là lý do tại sao phần đầu của espresso dòng chảy rất chậm, bởi vì đó là lúc bong bóng được giải thoát. Khi các khí đã được giải thoát ra, hoặc đã đủ nước để làm hòa tan khí còn lại, hiệu ứng này ngưng và dòng chảy espresso sẽ nhanh hơn.

Tuy nhiên, điều này không giải thích tại sao phần giữa của shot espresso lại chảy nhanh hơn, thay vì cùng mức độ ở phần trước. Có vẻ như điều này là do lỗi kênh rãnh ở nhiệt độ cao hơn. Và bởi vì chiết xuất cao hơn ở nhiệt độ cao hơn sẽ phá vỡ bánh cafe nhanh hơn, hoặc có lẽ do sự xuất hiện của bong bóng khí gas làm vỡ bánh cafe theo cách nào đó.

Trong thực tế, dòng chảy ở phần cuối sẽ nhanh hơn ở cafe tươi và cafe rang đậm – điều này cho thấy rằng ảnh hưởng này là do các khí hòa tan và bong bóng khiến gây nên lỗi kênh rãnh. Các bong bóng có thể phá vỡ kết cấu bánh cafe theo quy mô nhỏ, nhưng đồng thời chúng cũng để lại những mảng cafe khô. Vì cafe chứa nhiều hợp chất kỵ nước, nên nước sẽ không thể chảy qua những mảng khô đó, dẫn đến lỗi kênh rãnh xuất hiện

Một khả năng khác là nếu như ta cho nước chảy chậm ở lúc đầu, sẽ giúp cho bánh cafe có thêm thời gian để làm ướt hoàn toàn trước khi dòng chảy bắt đầu, điều này sẽ làm giảm sự di chuyển của các hạt mịn – theo cách tương tự như dòng chảy áp lực thấp sẽ giúp phần cuối của shot espresso chảy chậm hơn

Có ứng dụng nào trong thực tế không?

Những ảnh hưởng này ở tốc độ dòng chảy không nhiều đối với nhiệt độ mà bạn đang dùng để pha, do đó nó sẽ không ảnh hưởng nhiều trong espresso. Dựa trên các thử nghiệm của chúng tôi, ảnh hưởng lớn nhất mà bạn muốn thấy là khi tăng nhiệt độ lên  1° C thì nửa sau của shot chỉ nhanh hơn 1/10 giây

Ngay cả khi bạn thực hiện thay đổi lớn ở nhiệt độ pha, thì nó cũng sẽ tác động, ảnh hưởng đến các yếu tố khác, nhiều hơn là chỉ ở dòng chảy. Tuy nhiên, kết quả này cho chúng ta biết một điều thú vị về vai trò của khí gas trong quá trình chiết xuất espresso. Đây có thể là 1 phần lý do “độ nở” trong espresso sẽ có tác dụng cao trong việc chiết xuất – dành ra 1 chút thời gian để các chất khí hòa tan cũng như khí gas thoát ra ngoài để loại bỏ bong bóng và tăng sự hiệu quả của quá trình chiết xuất

Thí nghiệm

Đối với các bạn nào muốn có đầy đủ chi tiết thử nghiệm và thảo luận chi tiết về các kết quả, hãy đọc tiếp !

Giao thức

Chúng tôi đã thử các shot trong các thí nghiệm này ở tỉ lệ cố định 18gr và nhiệt độ chế dao động từ 80–95° C. Chúng tôi đã đo lường thời gian chiết xuất tổng thể và thời gian đạt được 20gram trong tách. Để tránh việc kết quả bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của máy xay nóng lên, chúng tôi đã chọn ngẫu nhiên nhiệt độ cho mỗi lần chiết xuất

Chúng tôi sử dụng EK43 trên cài đặt xay cố định và chiết xuất bằng máy La Marzocco Linea Classic, và chỉ sử dụng một đầu pha . Khi thay đổi nhiệt độ, su khi nhiệt độ nồi hơi ổn định, chúng tôi đã xả nước ở đầu pha kỹ càng và đợi 10 phút để máy trở về nhiệt độ ổn định, cân bằng. Đầu pha cũng được xả nước ở giữa mỗi lần pha để loại bỏ cafe còn sót lại và làm nóng các bộ phận trước khi pha

Các kết quả 

Chúng tôi bắt đầu bằng cách thử nghiệm hai loại cafe: một là loại đã bảo quản 3 tháng sau khi rang, và loại 3 ngày sau khi rang. Chúng tôi thực hiện chiết xuất với công thức cố định cùng 3 loại cafe khác nhau và đo thời gian cần thiết để espresso đạt mức 20gr và 40gr trong cốc.  Như với thí nghiệm Eiermann, chúng tôi không tìm thấy sự khác biệt đáng kể nào trong tổng thời gian pha hoặc thời gian cần để espresso đạt đến 20gr

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian đạt được mức 20gr và 40gr. Nhiệt độ pha không ảnh hưởng tổng thể đến thời gian chiết xuất.

Tuy nhiên chúng tôi đã nhận ra một cái gì đó bất thường. Mặc dù thời gian pha tổng thể không thay đổi, nhưng thời gian cần để espresso đạt được 20gr và 40gr dường như ngắn hơn khi nhiệt độ tăng lên. Sự khác biệt giữa 80° C và 95°C dễ dàng thấy được khi xem trên bảng thống kê cho cả 2 loại rang cũ và mới , mặc dù cafe tươi mới sẽ có sự khác biệt lớn hơn

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian thực hiện để chiết xuất 20gr cuối cùng ở mỗi shot. Nhiệt độ cao hơn làm cho nửa cuối của shot chảy nhanh hơn.

Chúng tôi cũng thấy một sự gia tăng ở thời gian chiết suất đạt mức 20gr trong cafe tươi – trung bình khoảng 1 giây trong khoảng từ 80 ° C đến 95 ° C. Bởi vì hiệu ứng này không nhiều và sự thay đổi ngẫu nhiên trong thời gian chiết xuất khiến nó trở nên khó thực hiện . Phần đầu chiết xuất sẽ ảnh hưởng chính đến sự thay đổi thời gian pha, do đó thời gian pha tổng thể không thay đổi, và ta sẽ nghĩ rằng không có sự khác biệt gì trong suốt quá trình pha.

Cách dễ dàng nhất để xem những gì đang xảy ra trong ở phần này là ta chia espresso thành 3 phần, mỗi phần 20gr. Và xem tỷ lệ thời gian thực hiện mỗi phần so với tổng thời gian pha – thời gian pha phần đầu so với thời gian pha tổng thể .

Chúng tôi thấy rằng tỷ lệ này tăng theo nhiệt độ. Nói cách khác, bất kể thời gian pha thực tế bao nhiêu, nhiệt độ cao hơn sẽ làm phần đầu tiên của shot espresso chảy chậm hơn

Một lần nữa, bảng thống kê (thử nghiệm T, p <0,05)cho ta thấy được sự khác biệt giữa 80 ° C và 95 ° C ở  cho cả hai loại rang và sự khác biệt dường như lớn hơn đối với cà phê rang tươi.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tỷ lệ của tổng thời gian pha chơi 20gr đầu tiên. Nhiệt độ cao hơn sẽ làm dòng chảy chậm hơn so với thời gian tổng thể

Để xác nhận rằng hiệu ứng này được duy trì trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn, chúng tôi đã pha thử vài shot ở 60 ° C và thấy rằng tình trạng này xảy ra tiếp tục.

Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ lớn hơn: đường màu đỏ cho thấy thời gian cần để chiết xuất 20gr cuối cùng (trục trái) và đường màu xanh thể hiện tỷ lệ thời gian thực hiện để chiết xuất 20gr đầu ở mỗi shot. Tình trạng dòng chảy chậm khi bắt đầu và càng lúc càng nhanh ở phần cuối tại nhiệt độ  60° C.

Tại điểm này, chúng tôi nghi ngờ rằng hiện tượng này có thể liên quan đến khí hòa tan và khí gas, vì vậy chúng tôi đã thực hành thí nghiệm với lọi cafe rang sẫm hơn và chứa nhiều khí hơn – hỗn hợp espresso chứa 25% Robusta , 4 ngày sau khi rang.

Cà phê này cho thấy những gì đang diễn ra rõ ràng hơn: tổng thời gian pha không thay đổi trong khoảng từ 80 đến 95 ° C (29,8 giây so với 29,5 giây), nhưng các shot  mất khoảng 1 giây nữa để đạt trung bình 20 g (23,4 giây so với 22,3 giây),

Tỷ lệ thời gian đạt tới 20 g tăng theo cách tương tự với cà phê rang tươi và 20 g cuối cùng chảy nhanh hơn nhiều (7,5 giây so với 6,1 giây) – hiện tượng này có sự khác biệt lớn hơn chúng ta thấy ở mức rang sáng.

Ảnh hưởng của nhiệt độ ở mức rang sẫm hơn: các hộp màu đỏ hiển thị thời gian cần thiết để chiết xuất 20 g cuối cùng (trục trái) và các hộp màu xanh hiển thị tỷ lệ thời gian thực hiện để chiết xuất 20 g đầu tiên của mỗi lần pha (bên phải trục tay). Ở nhiệt độ cao hơn, phần đầu tiên của shot (màu xanh) chạy chậm hơn, so với đến thời gian pha tổng thể. Phần thứ hai của shot(màu đỏ) chạy nhanh hơn.

Điều này khẳng định rằng ở nhiệt độ cao hơn, dòng chảy ở phần đầu tiên của shot bị chậm lại, trong khi dòng chảy ở phần thứ hai của lại tăng lên. Những hiện tượng này này mang sự khác biệt lớn ở cafe cũ và cafe mới, rang sáng màu thì tốc độ tăng dần ở giai đoạn cuối lớn hơn. Điều này phù hợp với lý thuyết rằng khí hòa tan đang đóng một phần trong hiện tượng này