Tầm quan trọng của độ ẩm trong cafe xanh được biết đến rất rõ. Quá trình sấy khô không đúng cách có thể gây ra tất cả các loại lỗi, từ nấm mốc được tìm thấy ở trong cafe sấy không đủ khô, đến chất lượng bảo quản kém đối với cafe không sấy khô đều. Tuy nhiên, để đo lường và giám sát các ảnh hưởng này,các chuyên gia cà phê xanh đang dần dần bỏ qua việc chỉ đo độ ẩm theo phần trăm, hướng tới một biện pháp gọi là Hoạt độ nước (còn được viết là WA – Water Activity).

Hoạt độ nước là một phép đo tương đối mới trong cafe đặc sản, mặc dù nó được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực khác trong ngành công nghiệp thực phẩm. Thay vì đo tổng độ ẩm trong một mẫu, nó đo mức độ liên kết chặt chẽ của nước trong mẫu. Trong một mẫu, nếu hoạt tính nước cao, nước ít bị ràng buộc và sẽ xảy  ra nhiều phản ứng hóa học hoặc các quá trình khác một cách dễ dàng. Trong các ngành công nghiệp khác, hoạt động của nước đã được chứng minh là có ảnh hưởng hơn là độ ẩm. Ví dụ, thực phẩm dễ bị mốc và có mùi hôi khi nước có hoạt tính cao

Kể từ năm 2012,  một nhóm ở “Cafe nhập khẩu” đã đo hoạt động của nước của tất cả các mẫu được gửi cho họ, tổng cộng có 25 000 mãu. Họ đã sử dụng bộ dữ liệu lớn bất thường này để thử và điều tra một số tác động của hoạt độ nướctrong cafe đặc sản, và để giúp cho nông dân, nhà nhập khẩu cafe xanh và nhà rang hiểu được những số liệu này sẽ giúp được gì cho họ

Hoạt độ nước là gì?

Định nghĩa chặt chẽ của hoạt độ nước là: tỷ lệ áp suất hơi của nước trong một chất so với áp suất hơi của nước tinh khiết trong điều kiện tiêu chuẩn.

Để hiểu áp suất hơi, hãy tưởng tượng nước tinh khiết đầy một nửa bình chứa kín khí. Không khí trên mặt nước ở áp suất khí quyển (chỉ hơn 1bar). Bởi vì một phần nước đã bay hơi vào không khí,nên một phần áp suất trong đó là do hơi nước, còn lại của áp suất là do các phân tử không khí khác. Trên thực tế, trong hệ thống này, khoảng 0,03 bar áp suất đã xuống hơi nước; đây là áp suất hơi một phần của nước tinh khiết.

Bây giờ hãy tưởng tượng cùng một hệ thống, nhưng với nước mặn trong chai thay vì nước tinh khiết. Nước mặn sẽ có hoạt độ nước thấp hơn vì các ion muối liên kết với nước, do đó nó giải phóng ít nước vào không khí. Vậy thì áp suất hơi nước trong hệ thống này sẽ thấp. Hoạt độ nước của nước mặn được định nghĩa là có tỉ lệ 2 – vậy nước bay hơi vào không khí càng ít thì hoạt độ nước càng thấp.

Do đó, nước tinh khiết có hoạt độ nước là 1( tỉ lệ 1:1), trong khi một chất tạo ra một nửa áp suất hơi sẽ có hoạt độ nước là 0,5. Con số này là thước đo lượng nước có sẵn để xảy ra các phản ứng – vì vậy một loại thực phẩm có hoạt độ nước thấp sẽ không bị mốc, bởi vì các hơi nước không xuất hiện đủ để nuôi các vi sinh vật

Họ đã tìm thấy gì? 

Nhóm nghiên cứu đã ghi lại Hoạt động của nước, độ ẩm và điểm cupping của 25 000 mẫu ở các giai đoạn khác nhau của quy trình mua – các mẫu trước khi được giao từ các nơi sản xuất, các mẫu khi vừa đến nơi, và các mẫu khi được bảo quản trong kho 3 tháng. Các mẫu này bao gồm nhiều loại cafe khác nhau, phạm vi điểm từ 70-90, ngoại trừ các loại cafe khử caffein, cafe “monsooned” và robusta

Hoạt động của nước và hàm lượng độ ẩm

Kết qủa quan trọng đầu tiên là hoạt độ nước của các mẫu này rất hiếm khi nằm ở ngoài mức được chấp nhận. Hoạt độ nước trung bình ở các mẫu chỉ ở mức 0.554 . Sự tăng trưởng của vi sinh vật không xảy ra khi hoạt độ nước dưới 0.6 và phần lớn cafe đều nằm ở mức này. Giới hạn trên hiện tại đối với hoạt độ nước trong cafe đặc sản là 0.7 và 95% mẫu được gửi đã đạt tiêu chuẩn. “Những tiêu chí này lỏng lẻo đến mức vô nghĩa”.2

Họ cũng nhận thấy rằng hàm lượng độ ẩm là cái dễ dàng để đo đạc, nhưng cũng không phải cách hoàn hảo hay là tệ hại để dự đoán hoạt động của nước. Do đó họ cho rằng, sử dụng điểm giới hạn 11% độ ẩm có thể đủ để giảm thiểu các vấn đề liên quan đến hoạt động của nước. “Cafe xanh được chế biến để xuất khẩu rất hiếm khi đo được độ ẩm 11% đi chung với hoạt độ nước lớn hơn 0,610” – họ nói

Họ cũng lấy mẫu do trong quá trình sấy ở Costa Rica và Columbia. Họ phát hiện ra rằng trong khi độ ẩm giảm trong quá trình sấy, thì hoạt độ nước sẽ thay đổi. Vì vậy, họ kết luận rằng khi xem xét một mẫu để phê duyệt, “hoạt động của nước thường không phù hợp [so với độ ẩm] để xảy những vấn đề ngoài ý muốn”

Phản ứng Maillard, quen thuộc hơn với chúng ta từ việc rang cafe, cũng có thể diễn ra từ từ trong quá trình lưu trữ trong cafe với hoạt độ nước cao. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện một loạt thí nghiệm được thiết kế để xem liệu điều này có ảnh hưởng gì đến việc hóa nâu trong cafe hay không, sử dụng các mẫu cafe với nhiều hoạt tính nước khác nhau, sau đó thay đổi hoạt tinh của một loại cafe bằng cách sử dụng chất hút ẩm hoặc lưu trữ bảo quản trong môi trường khô ráo.

 Trong mọi trường hợp, Cafe có hoạt tính nước cao hơn có xu hướng nghiêng về màu rang sáng hơn, cho thấy hoạt tính nước cao hơn không đóng góp vào quá trình hóa nâu trong khi rang. Họ cũng đã kiểm tra hoạt tính nước của các mẫu được lấy ở các nhiệt độ khác nhau trong giai đoạn Maillard của một mẻ rang, và thấy nó thay đổi đáng kể so với hoạt tính nước ban đầu, nhưng không tìm thấy bất kỳ ảnh hưởng nào đến màu rang

Sự oxi hóa lipid

Một trong những vấn đề liên quan đến hoạt tính nước cao là quá trình oxy hóa lipid, có liên quan đến các hương vị như giấy,bìa carton ướt hoặc gỗ tuyết tùng. Bằng cách phân tích dữ liệu cupping của họ, họ đã tìm thấy điểm cao nhất của hương vị cafe khi hoạt tính nước trên 0.610. Họ đề xuất nghiên cứu thêm về vấn đề oxi hóa của lipid sẽ mang lại giá trị hiệu quả

Thời hạn sử dụng

Để xem hoạt tính nước có giúp dự đoán sẽ giúp chúng ta bảo quản tốt cafe như thế nào , họ đã so sánh điểm số cupping ở giai đoạn khác nhau : trước khi mua, khi hàng dược giao đến. Họ phát hiện ra rằng cafe có hoạt tính cao hơn sẽ xuống cấp nhanh hơn bình thường ở mỗi giai đoạn,và điều này ảnh hưởng nhiều loại cafe giống nhau

Các loại cafe có số điểm cao nhất ở PSS dường như xuống cấp nhanh nhất và cho thấy ảnh hưởng lớn nhất của hoạt tính nước : Cafe có hoạt tính nước trên 0.610 đạt 90 điểm tại PSS và tụt xuống mức trung bình ~81 điểm khi đã được bảo quản từ 3-4 tháng ( so với điểm 84-86 ở các chỉ số hoạt tính nước )

Họ cũng nhận ra rằng khi cafe trải qua quá trình chế biến, hoạt độ nước của các loại cafe khác nhau có xu hướng tập trung lại khi chúng đạt đến trạng thái cân bằng với điều kiện bảo quản kho. Nhưng nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng những thay đổi do hoạt độ nước, như oxi hóa lipid, không thể đảo ngược. Vì vậy hoạt độ nước cần được kiểm soát ở mọi giai đoạn trong vận chuyển và bảo quản để giảm thiểu các ảnh hưởng này

Kết luận

Xem xét mối quan hệ chặt chẽ giữa độ ẩm và hoạt độ nước, nhóm nghiên cứu lập luận rằng “Ngay lúc này, chưa có nhu cầu khẩn cấp nào cần thiết để áp dụng hoạt độ nước vào ngành công nghiệp ” Dựa vào hoạt độ nước trong các hợp đồng và quyết định mua bán, thì đa số những người không có khả năng chi trả sẽ nói rằng :” Đó là một phép đo đắt tiền và không hiệu quả”. Thay vào đó, họ đề xuất rằng nếu có dữ liệu về hoạt độ nước sẽ được dùng tốt hơn để tinh chỉnh về hàm lượng độ ẩm, như vậy sẽ dễ dàng và tốn ít chi phí hơn. Từ phần dữ liệu, họ nhận ra rằng phần lớn mọi người sử dụng độ ẩm giới hạn là 12%  để thông qua một số loại cafe có hoạt độ nước trên 0.610 – đủ cao để ảnh hưởng đến chất lượng . Họ đề nghị rằng đặt 11,5 hoặc 11%  sẽ làm giảm thiểu đi tỉ lệ lỗi. Nhưng có rất ít loại cafe đạt mức này