Saturday, June 10, 2017

CHIẾT XUẤT VÀ NHỮNG YẾU TỐ CẦN NẮM



Những phần trước, chúng ta đã nói nhiều về kỹ thuật, máy pha, máy xay … Cọ nghĩ, nếu hiểu rõ những vấn đề trên, thì Barista đã có thể làm ra 1 ly espresso rất tốt và ổn định rồi. Tuy nhiên, trên thực tế, gu cà phê mỗi người không giống nhau, đôi khi pha “Đúng” chưa chắc đã hợp gu, ví dụ như 1 người khách thích thơm, vị chua nhẹ, và ít đắng, nhưng gu cà phê ở quán lại hơi đắng, vậy trong trường hợp này barista phải hiệu chỉnh như thế nào để phù hợp với cùng 1 loại cà phê, máy pha và máy xay có sẵn? điều này đòi hỏi Barista phải hiểu rõ những yếu tố ảnh hưởng đến hương vị như: loại cà phê, nhiệt độ pha, độ xay, thời gian pha, tỉ lệ,…vv ngoài ra Barsita còn phải hiểu rõ những thuật ngữ như Cường độ (TDS hay Brew Strength), tỉ lệ chiết xuất (Extraction yield hay Soluble yield) để có thể hiệu chỉnh một cách chính xác.

Trước tiên hãy tìm hiểu về 2 thuật ngữ rất quan trọng trong chiết xuất, đó là TDS (Brew Strength)Soluble Yield (Extraction yield)

1/ Strength (Brew strength hay tds) là gì?
Theo Lingle, T (1995) trong cà phê, Brew strength (TDS) thể hiện % tỉ lệ chất rắn hòa tan trong tách cà phê. Nói nôm na, chất lỏng cà phê mà bạn đang uống có cô đặc (Concentrated) hay không? Theo Kingston, L (2015) một tách cà phê “tiêu chuẩn” sẽ từ 1.2 đến 1.45% TDS, phần còn lại sẽ là nước.

Hình 1: Strength
Cách đo TDS từ Matt Perger https://www.youtube.com/watch?v=fL7vNbEcsxk

2/ Extraction yield ảnh hưởng đến hương vị (Flavor) như thế nào?
Tỉ lệ chiết xuất (Extraction yield hay Solubles yield)tỉ lệ các chất hòa tan từ bột cà phê (Coffee ground) chiết xuất ra tách, được hiển thị bằng %. Ví dụ Extraction yield 20% nghĩa là nếu 20g cà phê được dùng để chiết xuất, trong đó sẽ có 4g là thành phần hương vị (flavor material) hòa tan được trong nước. Extraction Yield cao hay thấp sẽ chỉ ra chiết xuất bị Under hay Over.
Theo Lingle, T (1995), ly cà phê sẽ đạt được độ cân bằng tối ưu (Optimal balance) nếu Extraction yield đạt từ 18-22% và TDS từ 1.15-1.35%. (Xem hình 2)
Hình 2: Brewing Control Chart

Nếu Extraction yield thấp hơn 18% nghĩa là, những chất hòa tan (những chất chỉ có thể chiết xuất ở giai đoạn muộn hơn) sẽ không có cơ hội được chiết xuất dẫn đến Under Extraction. Ngược lại, Extraction yield cao hơn 22% nghĩa là, vị đắng sẽ tiếp tục được lấy ra sau khi chua và ngọt đã chiết xuất xong, dẫn đến bị Over.

Extraction yield được tính như thế nào?
Từ TDS ở trên ta sẽ tính được Extraction Yield theo công thức:

Ví dụ: TDS 10% X 36g (hay ml) espresso / 18g lượng cà phê bột (Dose) = 20% Extraction yield

Nói tóm lại, nếu Extraction yield nằm trong khoảng 18– 22% thì có khả năng đây là ly cà phê ngon vì được chiết xuất ra đầy đủ flavor.
*Lưu ý: Extraction yield cao hay thấp được đánh giá dựa trên Flavor được chiết xuất, không phải dựa trên Strength. Điều này có nghĩa là một ly cà phê “mạnh” (Strong do TDS cao) cũng có thể bị Under. Ngạc nhiên chưa? 1 trường hợp điển hình đó là lấy nhiều cà phê nhưng thời gian chiết xuất lại quá ngắn, lúc này ly cà phê có thể “mạnh” (Strong do TDS cao), nhưng các flavor  lại không rõ vì Extraction yield thấp. Tại sao lại như vậy? Theo Schulman, T (2007), một số chất chỉ được lấy ra trong giai đoạn sau của chiết xuất, do đó trong thời gian quá ngắn các chất sẽ chiết xuất ra không đầy đủ dẫn đến bị Under. (Xem hình 3)   

Hình 3: TDS, Extraction yield và những hành động liên quan
3/ Lý thuyết chiết xuất
Các yếu tố ảnh hưởng đến chiết xuất
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chiết xuất, nhưng theo Cọ có 3 yếu tố chính: Độ xay, nước và thời gian pha.
a/ Độ xay
Chiết xuất sẽ tỉ lệ nghịch với độ xay. Độ xay càng mịn sẽ có bề mặt tiếp xúc càng nhỏ, do đó khi gặp nước nóng các chất trong cà phê sẽ chiết xuất ra nhanh hơn (Nhưng tổng thời gian chiết xuất lại chậm hơn). Trong khi đó, nếu độ xay thô, với bề mặt tiếp xúc lớn, các hạt cà phê sẽ cần nhiều thời gian hơn để chiết xuất ra đủ chất. Đó là lí do tại sao French Press cần thời gian ngâm 4 phút vì độ xay khá thô trong khi đó espresso với độ xay mịn chỉ cần thời gian chiết xuất từ 20-30s. Tuy nhiên khi pha, độ 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). Ngược lại với độ xay quá mịn, khoảng cách giữa hạt cà phê khít hơn nên nước thấm qua lâu hơn và cà phê sẽ bị đắng (Over).
Do đó, kích cỡ xay (PSD: Particle Size Distribution) đồng nhất rất quan trọng, 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 flavor mong muốn.
Làm sao để tìm ra độ xay hoàn hảo?
Theo Cọ, không có độ xay nào là tuyệt đối cho các kiểu pha, các Barista có thể “chơi” với nhiều mức xay để có thể tìm ra “flavor profile” yêu thích. Ví dụ như, khi pha Ethiopia cho espresso, Cọ thích xay không quá mịn để cà phê chiết xuất nhanh (khoảng 18-20s cho 30ml) mục đích là lấy ra nhiều hương hoa, vị trái cây, ít đắng và ngọt hơn, tuy nhiên cà phê sẽ hơi chua. Một ví dụ khác đó là Aeropress có thể pha với 2 kiểu xay, xay thô thì pha lâu hơn (thời gian ngâm lâu hơn) vì các hạt lớn cần nhiều thời gian hơn để chiết xuất ra đủ chất, hay có thể xay mịn hơn nhưng thời gian ngâm ngắn hơn vì các hạt nhỏ sẽ chiết xuất ra nhanh hơn, với 2 kiểu xay, barista có thể tạo ra những profile đa dạng với Aeropress. 
Theo Kilbride, D một khi Barista đã tìm ra kích cỡ xay ưa thích cho từng kiểu pha, họ vẫn phải thay đổi mức xay để thích nghi với từng loại hạt khi pha (hạt mới rang hay hạt cũ, độ rang đậm hay nhạt, hạt trồng ở đâu, trọng lượng nhiều hay ít khi pha). Ví dụ như khi pha một loại hạt rang nhạt, hay hơi cũ sau khi rang vài tuần, nên xay mịn hơn một chút để tránh bị flat.
    
b/ Nước
 Có 4 vần đề liên quan đến nước: Chất lượng, nhiệt độ, “Turbulence” và tỉ lệ nước với cà phê.
+ Chất lượng: Theo Rao, S (2008) nước dùng để pha cà phê nên có những tiêu chuẩn sau (Xem hình 4)

Hình 4: Tiêu chuẩn nước
Tuy nhiên, để đạt được tiêu chuẩn như trên không phải dễ, nếu không có những dụng cụ chuyên dụng thì cách đơn giản nhất để cải thiện chất lượng nước là sử dụng nước đã qua bộ lọc. Chất lượng nước sẽ ảnh hưởng rất đáng kể đến chất lượng ly cà phê đấy.
+ Nhiệt độ nước: rất quan trọng vì sẽ ảnh hưởng đến tỉ lệ các chất hòa tan được chiết xuất. Theo Kingston, L (2015) nhiệt độ pha nên từ 91-96c. Thay đổi nhiệt độ sẽ là sự đánh đổi, nếu nhiệt độ thấp hơn 90c, một số chất hòa tan tạo thành hương vị không được chiết xuất, dẫn đến ly cà phê bị yếu và “flat”. Nếu nhiệt độ quá cao, một số chất không mong đợi như vị đắng sẽ được chiết xuất nhiều. Theo Cọ, tùy vào từng loại hạt, ta có thể điều chỉnh nhiệt độ cao hay thấp. Ví dụ như hạt rang hơi đậm, có thể pour với nhiệt thấp (88-90c) để tránh lấy ra nhiều vị đắng và cân bằng hơn, làm ngược lại cho hạt rang quá nhạt.
+ Turbulence: Trong quá trình pha, hiện tượng Turbulencre ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chiết xuất của các chất, vậy turbulence là gì?
Theo Rao, S (2008) turbulence là hỗn hợp giữa bột cà phê, gas và nước nóng trong quá trình pha. Hiểu ngắn gọn, turbulence là “coffee/water movement” xảy ra do 2 lực tác động, 1 là do tác động khuấy từ người pha (Agitation), 2 là do sự nhả khí gas (Outgassing) từ chính bột cà phê. Trong khi sự Agitation sẽ làm gia tăng chiết xuất thì Outgassing lại có những tác động phức tạp lên chiết xuất.
Agitation (Sự khuấy động): Khi ngâm 1 gói trà đen vào nước sôi, nếu tác động bằng cách nhúng gói trà nhiều lần, ta sẽ thấy chiết xuất diễn ra nhanh hơn, đây là minh họa cho sự ảnh hưởng của Agitation lên chiết xuất. 1 kỹ thuật phổ biến thường được áp dụng bởi Scott, Matt và Tim khi pha pourover đó là dùng muỗng khuấy trong giai đoạn “bloom” đầu tiên. Mục đích là để tất cả các hạt cà phê đều ngấm nước sôi trước khi giai đoạn chiết xuất chính thức diễn ra, điều này sẽ giúp tất cả các hạt được nở đều, chiết xuất ra đồng thời, nhanh hơn và không bị dính lên thành Brewer. Tuy nhiên theo Rao, S (2010), phải cẩn thận trong việc khuấy vì khuấy nhiều sẽ làm giảm nhiệt độ pha trong dripper xuống đến 0,5c mỗi giây. Do đó hãy tác động nhẹ nhàng thôi, và hãy pha với nhiệt độ cao hơn nếu các bạn khuấy nhiều nhé.   
Outgassing (Nhả gas): Để ý lượng CO2 rất quan trọng trong lúc pha cà phê. Khi chiết xuất, các hạt cà phê khi ngấm nước nóng sẽ thoát khí CO2, cà phê càng mới thì CO2 càng nhiều. Trong Pour Over, theo Rao, S (2010) cà phê sau khi rang dưới 2 ngày sẽ còn nhiều gas, chính khí gas này sẽ tạo ra nhiều “turbulence” sinh ra lực cản ngăn nước nóng thấm đều các hạt cà phê, làm cho dòng chảy bị chậm và cuối cùng là Over Extraction. Còn trong Espresso, lực đẩy của CO2 sẽ cản dòng chảy xuống trung tâm và đẩy ra xung quanh rìa của basket, gây ra Channeling, làm cho espresso bị chiết xuất nhanh và bị Under (Có bao giờ bạn tự hỏi tại sao cà mới rang lại bị chiết xuất nhanh trong Espresso nhưng lại bị chậm trong Pour over chưa?). Ngược lại cà phê rang quá 10 ngày sẽ ít CO2 tạo ra ít turbulence hơn, lúc này barista có thể chỉnh độ xay mịn hơn 1 chút để làm chậm dòng chảy và tránh bị under.
+ Ratio (tỉ lệ nước với cà phê): Cho pha drip sẽ là 1:15 – 1:17, nghĩa là 1g cà phê sẽ pha 15g nước, còn Espresso sẽ là 1:1 đến 1:3. Tất nhiên, tỉ lệ này sẽ thay đổi tùy theo gu của mỗi người và theo kiểu pha, ví dụ như cho Aeropress (Immersion), Cọ thường pha tỉ lệ 1:13 để body đậm hơn. Trong khi V60 (Pour over) sẽ là 1:16 để lấy nhiều hương, vị chua và ít đắng hơn.
 
c/ Thời gian pha (Contact time)
Cuối cùng, thời gian chiết xuất sẽ ảnh hưởng nhiều đến hương vị cà phê. Thời gian chiết xuất ngắn, cà phê sẽ chua, vị trái cây và hương hoa rõ hơn (nếu có). Còn quá lâu cà phê sẽ bị đắng. Do đó, nếu muốn bớt đắng, thì thời gian chiết xuất nên ngắn lại. Tuy nhiên nếu quá ngắn sẽ dẫn đến chua gắt. Áp dụng vào thực tế, khi pour những loại cà Trung Mỹ (Honduras, Guatemala…), thường Cọ sẽ xay thô và nhiệt độ nước thấp hơn (khoảng 90c) mục đích là làm giảm vị đắng, và tăng độ chua. Trong khi pour cà Châu Phi (Ethiopia, Kenya) thì ngược lại để giảm bớt độ chua, tăng body và độ đắng lên một chút.
Gỉai thích cho điều này, theo Schulman, (2007) khi chiết xuất quá nhanh, chỉ vị chua được lấy ra, bởi vì theo trình tự acids được chiết xuất sớm, trong khi ngọt và đắng chiết xuất ra ở giai đoạn sau. Trên lý thuyết, Extraction yield dưới 18% là “under extracted” nghĩa là những thành phần mong đợi không được chiết xuất triệt để dẫn đến “unbalanced”. Trong khi đó, nếu thời gian pha quá lâu, dẫn đến yield trên 22% nghĩa là "over-extracted", kéo theo nhiều vị đắng vốn sẽ tiếp tục được lấy ra sau khi chua và ngọt đã chiết xuất xong. Kingston, L (2015) cũng đồng quan điểm, theo cô, những chất hòa tan khác nhau sẽ chiết xuất vào những thời điểm khác nhau trong quá trình pha. Ví dụ như, nếu pha Espresso trong 27s và chia làm 3 ly, 9 giây cho ly đầu tiên, espresso sẽ có vị rất chua, mạnh và dầu (Oily). Ly thứ 2 sẽ có vị ngọt, caramel, béo (Creamy) và dịu, và ly cuối cùng sẽ loãng (Watery) và đắng nhiều. Khi pha Espresso, nếu muốn bớt vị đắng có thể chiết xuất ít lại, nhưng nếu ít quá sẽ dẫn đến hương vị không đầy đủ và bị under.

2/ Sự hòa tan
Ngoài những yếu tố ảnh hưởng đến sự chiết xuất kể trên, hiểu rõ sự hòa tan của những phân tử trong khi pha cũng là 1 yếu tố rất quan trọng, vì nó giúp các barista nắm rõ mối liên hệ giữa chiết xuất và hương vị (Flavor). Ngoài ra, nó còn giúp barista phân tích việc chiết xuất dựa trên dự đoán những flavor nào đang hiện diện để hiệu chỉnh cho đến khi đạt được ly cà phê lý tưởng.
Theo Schulman, j (2007), có rất nhiều Flavor trong cà phê, nhưng những flavor này có thể xếp thành những nhóm lớn với những cách thức chiết xuất khác nhau. Khởi nguồn từ Lingle, T (1995), người đã sắp xếp các flavors dựa trên trọng lượng phân tử, nghĩa là phân tử flavor có trọng lượng nhẹ nhất sẽ được phân hủy nhanh nhất sau đó sẽ tới những phân tử nặng hơn.
Theo Schulman, J (2007) có 2 nhóm phân tử nhẹ, phân hủy nhanh khi chiết xuất
Enzymatic hay Fruity Acids (Chua trái cây): với aroma và flavor của hoa và trái cây. Đây là những phân tử flavor nhẹ nhất và được hòa tan sớm trong quá trình chiết xuất.
Maillards Compounds (Thành phần Maillards) đây là sản phẩm phụ từ phản ứng Mallards trong quá trình rang cho ra vị hạt (Nutty), ngũ cốc nướng (Toasted grain), mạch nha (Malty) hay thịt xong khói (barbecued food). Hay cả vị gỗ, giấy, tannin (chất gây ra vị chát thường thấy trong rượu vang đỏ) nếu cà phê rang chưa chín (Under development). Nhóm này chiết xuất chậm hơn nhóm fruity. 
Browning Sugar/Caramels (Đường và Caramel) Nhóm này sẽ có vị vani, chocolate và caramel do đường bị caramel hóa khi rang và độ ngọt do đó sẽ giảm đi. Ngoài ra, nhóm này sẽ mất nhiều thời gian hơn để chiết xuất.
Dry Disillates (Chưng cất khô) Nhóm nổi bật với flavor và aroma khói, tro, thuốc lá, đinh hương … thường thấy trong dark roast. Đây là nhóm hòa tan chậm nhất, lý giải tại sao, với những ly chiết xuất bị over quá mức hay pha quá lâu mới lên được những vị này.

Có thể bạn chưa biết, nhưng theo thứ tự chiết xuất, các vị mặn, chua, ngọt, đắng, umami (Một vị giúp ăn ngon miệng hơn) sẽ được  chiết xuất ra dần dần. Lý do liên quan đến các nhóm hòa tan kể trên. Những nhóm này hỗ trợ trong việc đạt được sự cân bằng trong chiết xuất bằng cách phân tích flavor để quyết định ly cà phê đó bị over hay under. Nói cho dễ hiểu, khi uống mà thấy quá nhiều aroma và flavor của nhóm Dry Distillates như khói, chocolate đắng, thuốc lá… Có thể dự đoán ly đó bị Over. Ngược lại nếu uống mà thấy chua gắt thì có thể bị under.


Reference
Lingle, Ted R. (1995), The Coffee Brewing Handbook (First ed.), Specialty Coffee Association of America
Kingston. L (2015), How to Make Coffee - The Science Behind the Bean, NEW YORK, ABRAMS IMAGE.
Rao, Scott (2010). Everything but Espresso: Professional Coffee Brewing Techniques, Canada
Rao, S (2008), The Professional Barista's Handbook, An Expert's Guide to Preparing Espresso, Coffee, and Tea, United States of America
Danielle, Kilbride (2017). "Coffee 101: Extraction & The." Perfect Daily Grind. N.p., 19 May 2017. Web. 09 June 2017.
Schulman, Jim (2007), Some Aspects of Espresso Extraction. N.p., n.d. Web.

2 comments: