Phân tích màu sắc cà phê: Điều mà người rang cà phê cần biết

• Phân tích màu sắc cà phê khi rang là điều rất cần thiết cho việc kiểm soát chất lượng, nhưng nó đòi hỏi những công cụ phù hợp.
• Máy đo màu, máy quang phổ và thiết bị phân tích Agtron có thể cung cấp dữ liệu chính xác về màu sắc của cà phê rang. Tuy nhiên, không phải nhà rang cà phê nào cũng có điều kiện tiếp cận hoặc đầu tư vào những thiết bị chuyên dụng này.
• Theo nghiên cứu từ Hiệp hội Cà phê thế giới, hơn một nửa số nhà rang xay cà phê tham dự Hội nghị thường niên vào năm 2023 đã mô tả mức độ rang của hạt cà phê “chỉ bằng cách nhìn vào chúng” , điều này đặt ra câu hỏi về độ chính xác và tính nhất quán.
• Công nghệ dùng để phân tích màu sắc cà phê ngày càng trở nên tinh vi hơn, cung cấp nhiều chức năng trong cùng với thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng sử dụng đối với người dùng.

---

Sự khác biệt giữa một mẻ cà phê chất lượng cao và một mẻ cà phê thực sự xuất sắc đôi khi chỉ nằm ở những điều chỉnh rất nhỏ trong quá trình rang. Trong nhiều năm, đường cong nhiệt độ (roast profile) được xem là công cụ quan trọng giúp các nhà rang xay kiểm soát quá trình rang. Tuy nhiên, ngày nay màu sắc của hạt cà phê rang ngày càng được đánh giá là chỉ số phản ánh chính xác hơn mức độ rang và chất lượng thành phẩm.

Thông qua các thiết bị như máy đo quang phổ (spectrophotometer) và máy phân tích Agtron, các nhà rang xay ngày nay có thể xác định chính xác màu sắc của cà phê rang, từ đó đánh giá mức độ rang và dự đoán đặc tính hương vị. Thông thường, chỉ số màu càng cao cho thấy cà phê được rang nhạt hơn, trong khi chỉ số thấp hơn phản ánh mức độ rang đậm hơn.

Các nhà rang xay sử dụng những dữ liệu này để duy trì sự đồng nhất về chất lượng và hương vị giữa các mẻ rang. Tuy nhiên, hiện nay ngành cà phê vẫn chưa có một tiêu chuẩn chung về phương pháp đo và diễn giải các chỉ số màu sắc.

Đối với người tiêu dùng, mức độ rang thường là một trong những yếu tố quan trọng nhất khi lựa chọn cà phê. Vì vậy, việc cung cấp thông tin chính xác về mức độ rang là điều cần thiết đối với các thương hiệu cà phê. Tuy nhiên, các thiết bị phân tích màu sắc chuyên dụng thường có chi phí đầu tư cao, đồng thời kết quả đo giữa các dòng máy khác nhau đôi khi không hoàn toàn đồng nhất. Điều này có thể khiến các nhà rang xay vô tình cung cấp thông tin chưa chính xác cho khách hàng, ảnh hưởng đến trải nghiệm mua hàng và thậm chí làm giảm doanh thu.

Trong bài viết này, James Corwin từ DiFluid, blogger cà phê DPGG cùng chuyên gia tư vấn kinh doanh và chủ quán cà phê Chacha sẽ chia sẻ những kiến thức quan trọng mà các nhà rang xay cần biết về phân tích màu sắc cà phê.

1. Đo lường hồ sơ rang: Từ nhiệt độ đến màu sắc

Trong nhiều thập kỷ, các nhà rang cà phê chủ yếu dựa vào nhiệt độ để kiểm soát và đánh giá quá trình rang. Bằng cách theo dõi đường cong nhiệt độ và tốc độ tăng nhiệt (Rate of Rise – RoR), họ có thể tạo ra những mẻ rang có độ ổn định cao.

Theo Chacha, tác giả của The Coffee Walker’s Holographic Roasting Method, khi nhiệt độ và thời gian rang tăng dần, hạt cà phê sẽ trải qua một chuỗi biến đổi màu sắc rõ rệt. Từ màu xanh hoặc vàng xanh của cà phê nhân, hạt chuyển sang màu vàng, sau đó là các sắc độ nâu khác nhau. Khi tiếp tục tiếp xúc với nhiệt trong thời gian dài hơn, hạt cà phê dần chuyển sang nâu sẫm và cuối cùng là màu đen cháy.

Mặc dù nhiệt độ vẫn là yếu tố quan trọng để xây dựng hồ sơ rang, nhưng nó không phản ánh đầy đủ toàn bộ quá trình phát triển của hạt cà phê.

DPGG, blogger chuyên nghiên cứu khoa học rang cà phê, cho biết đầu dò nhiệt trên máy rang thường đo đồng thời nhiệt độ của hạt và môi trường bên trong máy. Tuy nhiên, vị trí lắp đặt, kích thước và độ nhạy của đầu dò có thể khác nhau đáng kể giữa các dòng máy rang.

Điều này đặc biệt dễ nhận thấy khi một nhà rang xay chuyển từ máy rang mẫu sang máy rang sản xuất hoặc khi sử dụng các thiết bị khác nhau. Cùng một hồ sơ nhiệt độ nhưng trên hai máy rang khác nhau thường không tạo ra kết quả hoàn toàn giống nhau do cách đo nhiệt độ của từng thiết bị có sự khác biệt.

Chính vì vậy, màu sắc của cà phê rang ngày càng được xem là chỉ số đáng tin cậy để đánh giá mức độ rang. Từ rang nhạt, rang vừa đến rang đậm, màu sắc mang lại một điểm tham chiếu trực quan và ổn định hơn so với dữ liệu nhiệt độ đơn thuần.

Tuy nhiên, các thuật ngữ như “rang nhạt”, “rang vừa” hay “rang đậm” vẫn mang tính tương đối. Một mức rang được một nhà rang xay gọi là trung bình có thể bị một nhà rang khác đánh giá là đậm. Sự khác biệt trong cách định nghĩa này không chỉ gây khó khăn cho các chuyên gia trong ngành mà còn khiến người tiêu dùng dễ nhầm lẫn khi lựa chọn sản phẩm.

2. Vì sao các nhà rang cà phê phân tích màu sắc hạt rang?

So với nhiệt độ, màu sắc cung cấp một điểm tham chiếu khách quan hơn về mức độ phát triển của hạt cà phê trong quá trình rang.

DPGG cho rằng màu sắc bề mặt là một đặc tính vốn có của hạt cà phê và ít chịu ảnh hưởng bởi loại máy rang hay điều kiện vận hành. Vì vậy, đây là chỉ số phản ánh chính xác hơn mức độ rang thực tế và quá trình phát triển hương vị của hạt.

Theo James Corwin, Giám đốc Sản phẩm của DiFluid, việc phân tích màu sắc ngày càng đóng vai trò quan trọng trong ngành cà phê.

Màu sắc giúp các nhà rang xay truyền đạt chính xác mức độ rang với nhau, hỗ trợ lựa chọn phương pháp pha phù hợp và tối ưu hóa hồ sơ rang. Bên cạnh đó, việc đo màu cà phê nhân trước khi rang còn giúp dự đoán cách hạt cà phê sẽ biến đổi trong suốt quá trình chế biến.

Trong quá khứ, việc đánh giá màu sắc chủ yếu dựa trên quan sát bằng mắt thường. Tuy nhiên, phương pháp này có độ chính xác thấp do bị ảnh hưởng bởi điều kiện ánh sáng, màu sắc môi trường xung quanh và khả năng cảm nhận của từng người.

Sự phát triển của công nghệ đã giúp thu hẹp khoảng cách giữa đánh giá cảm quan và đo lường khoa học.

Trước đây, chỉ những nhà rang cà phê quy mô lớn mới sử dụng thiết bị phân tích màu sắc nhằm đảm bảo tính nhất quán giữa các nhà máy và các lô sản xuất. Ngày nay, khi chi phí thiết bị ngày càng giảm, các công cụ đo màu đã trở nên dễ tiếp cận hơn đối với các xưởng rang nhỏ và cả người rang tại nhà.

Ngoài việc kiểm soát tính đồng nhất giữa các mẻ rang, các thiết bị như Omni, Omix và OmniFlux còn giúp đánh giá độ đồng đều của blend cà phê, phát hiện hiện tượng rang không đều hoặc cháy khét, từ đó nâng cao chất lượng thành phẩm và tiêu chuẩn hóa quy trình sản xuất.

3. Phân tích màu sắc cà phê trên hành trình hướng tới sự hoàn hảo

Trong nhiều năm, ngành cà phê chưa từng có một tiêu chuẩn thống nhất để đánh giá màu sắc của hạt cà phê rang. Tuy nhiên, việc phân tích màu sắc ngày càng được công nhận là công cụ quan trọng giúp các nhà rang xay hiểu rõ hơn về mức độ phát triển của hạt cà phê, từ đó kiểm soát chất lượng và tối ưu hóa hương vị trong tách cà phê cuối cùng.

Nhằm thúc đẩy tính nhất quán trong toàn ngành, Specialty Coffee Association (SCA) gần đây đã công bố một báo cáo đề xuất thang đo tiêu chuẩn mới để đánh giá mức độ rang dựa trên phép đo ánh sáng khả kiến. Dự thảo tiêu chuẩn dự kiến sẽ được hội đồng chuyên gia xem xét vào cuối năm 2025 trước khi tiếp tục được Hội đồng Phát triển Tiêu chuẩn đánh giá trong năm 2026.

Mối liên hệ giữa màu sắc hạt rang và hương vị cà phê tuy phức tạp nhưng rất rõ ràng. Sự thay đổi màu sắc trong quá trình rang phản ánh hàng loạt phản ứng hóa học tạo nên các hợp chất hương thơm và vị đặc trưng của cà phê.

Trong quá trình rang, hạt cà phê trải qua các phản ứng hóa nâu không do enzyme, chủ yếu bao gồm phản ứng Maillard và quá trình caramel hóa. Đây chính là những phản ứng tạo nên màu sắc, hương thơm và độ ngọt đặc trưng của cà phê rang.

Theo Chacha, sự phát triển màu sắc và hương vị của hạt cà phê được quyết định bởi các phản ứng hóa học phụ thuộc vào nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian. Trong đó, bản thân nguyên liệu lại chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như độ cao canh tác, giống cà phê, độ chín của quả và mức độ lên men sau thu hoạch.

Điều đó đồng nghĩa với việc hai loại cà phê có thành phần hóa học khác nhau có thể phát triển màu sắc theo tốc độ hoàn toàn khác nhau, ngay cả khi được rang bằng cùng một hồ sơ nhiệt độ. Vì vậy, việc theo dõi màu sắc giúp nhà rang xay nhận biết chính xác hơn mức độ phát triển thực tế của hạt cà phê thay vì chỉ dựa vào dữ liệu nhiệt độ.

Để hỗ trợ quá trình này, thiết bị OmniFlux của DiFluid được thiết kế để theo dõi màu sắc theo thời gian thực trong suốt quá trình rang. Hệ thống không chỉ ghi nhận sự thay đổi màu sắc mà còn xây dựng đường cong màu sắc và tốc độ thay đổi màu sắc tương tự như cách các nhà rang xay theo dõi đường cong nhiệt độ.

Theo James Corwin, chỉ cần hướng OmniFlux vào cửa quan sát của máy rang, người dùng có thể theo dõi sự biến đổi màu sắc của hạt cà phê trong thời gian thực. Dữ liệu này cho phép xây dựng hồ sơ rang dựa trên màu sắc thay vì chỉ dựa vào nhiệt độ, từ đó nâng cao độ chính xác và khả năng tái lập giữa các mẻ rang.

4. Công cụ kiểm soát chất lượng sau rang

Giá trị của phân tích màu sắc không dừng lại ở giai đoạn rang. Sau khi rang hoàn tất, việc đo màu sắc tiếp tục đóng vai trò như một công cụ kiểm soát chất lượng hiệu quả.

Các thiết bị hiện đại ngày nay có thể đo màu sắc của cả hạt nguyên và cà phê xay, đồng thời cung cấp biểu đồ phân bố dữ liệu để đánh giá độ đồng đều của toàn bộ lô hàng.

Theo Chacha, những dữ liệu này giúp nhà rang xay đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào cũng như mức độ phân bổ năng lượng trong suốt quá trình rang. Các chỉ số như RD (Relative Density), độ lệch chuẩn và dạng phân bố dữ liệu đặc biệt hữu ích trong việc xác định liệu một mẻ rang có đạt được sự đồng nhất hay không.

Từ kinh nghiệm thực tế khi sử dụng OmniFlux, Chacha cho biết khoảng cách giữa cảm biến và lớp hạt cà phê cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của phép đo. Trong các thử nghiệm của ông, khoảng cách khoảng 30 cm cho kết quả ổn định và đáng tin cậy nhất.

5. Khi màu sắc và nhiệt độ không còn đi cùng nhau

Một trong những ứng dụng thú vị nhất của phân tích màu sắc là hỗ trợ nghiên cứu và thử nghiệm trong lĩnh vực cà phê.

James Corwin kể lại một thí nghiệm khi ông ngâm cà phê trong kombucha trong một ngày trước khi sấy khô và rang lại để đánh giá sự thay đổi hương vị. Do quá trình sấy chưa hoàn chỉnh, sau 14 phút rang nhiệt độ hạt chỉ đạt khoảng 180°C, thấp hơn gần 20°C so với ngưỡng thường xuất hiện ở tiếng nổ đầu tiên (First Crack).

Tuy nhiên, bất ngờ là màu sắc của hạt lúc đó đã đạt khoảng 60 Agtron, tương đương mức rang trung bình đến trung bình đậm.

Mặc dù thí nghiệm không mang lại kết quả hương vị như mong muốn, nó đã chỉ ra một thực tế quan trọng: màu sắc và nhiệt độ không phải lúc nào cũng phát triển song song. Trong một số trường hợp, màu sắc của hạt có thể thay đổi nhanh hơn hoặc chậm hơn đáng kể so với những gì dữ liệu nhiệt độ thể hiện.

Theo James, đây chính là minh chứng rõ ràng cho thấy việc theo dõi màu sắc có thể cung cấp những góc nhìn mà dữ liệu nhiệt độ đơn thuần không thể phản ánh đầy đủ. Đó cũng là lý do ngày càng nhiều nhà rang xay hiện đại xem phân tích màu sắc là một công cụ không thể thiếu trong hành trình theo đuổi sự nhất quán và hoàn thiện chất lượng cà phê.

6. Công nghệ phân tích màu sắc cà phê đang thay đổi ngành rang xay như thế nào?

Nhiều năm qua, máy đo màu Agtron được xem là tiêu chuẩn tham chiếu của ngành rang cà phê. Thiết bị này sử dụng công nghệ độc quyền để chuyển đổi màu sắc của hạt cà phê thành các giá trị số, giúp nhà rang xay đánh giá chính xác mức độ rang và duy trì tính nhất quán giữa các lô sản xuất.

Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao cùng quy trình vận hành tương đối phức tạp khiến các hệ thống Agtron truyền thống khó tiếp cận đối với nhiều xưởng rang quy mô nhỏ và vừa.

Ngày nay, sự phát triển của công nghệ đã làm thay đổi đáng kể bức tranh này. Các thiết bị phân tích màu sắc thế hệ mới ngày càng nhỏ gọn, dễ sử dụng và tích hợp nhiều tính năng trong cùng một nền tảng. Nhờ đó, việc đo lường màu sắc không còn là đặc quyền của các nhà rang công nghiệp lớn mà đã trở nên khả thi đối với cả các xưởng rang độc lập và những người rang cà phê chuyên nghiệp quy mô nhỏ.

Sự phổ biến của các công cụ đo màu hiện đại không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong quá trình rang mà còn tạo ra một ngôn ngữ chung để các nhà rang xay, nhà nhập khẩu và khách hàng có thể trao đổi thông tin về mức độ rang một cách minh bạch hơn.

6.1 Từ đo màu sau rang đến theo dõi màu sắc theo thời gian thực

Một trong những bước tiến đáng chú ý nhất của công nghệ hiện nay là khả năng kết hợp nhiều chức năng đo lường trong cùng một thiết bị.

Ví dụ, OmniFlux của DiFluid không chỉ đo màu sắc của cà phê sau khi rang mà còn có khả năng theo dõi sự thay đổi màu sắc trong suốt quá trình rang theo thời gian thực.

Trong quá trình rang, thiết bị hoạt động như một hệ thống giám sát màu sắc liên tục, giúp người rang xay quan sát trực tiếp sự phát triển của hạt cà phê. Sau khi rang hoàn tất, thiết bị tiếp tục đóng vai trò như một máy quét màu để đánh giá mức độ đồng đều và chất lượng của từng lô hàng.

Ngoài ra, OmniFlux còn được trang bị các cổng kết nối đầu dò nhiệt độ và cảm biến nhiệt hồng ngoại tích hợp, cho phép theo dõi đồng thời nhiều thông số quan trọng trong quá trình rang.

Theo James Corwin, khi chuyển sang chế độ Cool Track và hướng thiết bị về phía khay làm nguội, người dùng có thể vừa theo dõi quá trình giảm nhiệt vừa phân tích sự phân bố màu sắc của toàn bộ mẻ rang. Điều này giúp đảm bảo màu sắc của hạt cà phê không tiếp tục thay đổi trong giai đoạn làm nguội – một yếu tố thường bị bỏ qua nhưng có thể ảnh hưởng đến chất lượng cuối cùng.

6.2 Một thiết bị, nhiều công cụ hỗ trợ rang xay

Không dừng lại ở chức năng đo màu, các thiết bị thế hệ mới còn được thiết kế như những trung tâm dữ liệu thu nhỏ dành cho nhà rang xay.

Thông qua chế độ Tool Mode, OmniFlux có thể hiển thị dữ liệu thời gian thực từ toàn bộ hệ thống cảm biến tích hợp. Thiết bị có thể hoạt động như:

• Máy đo màu cà phê rang.
• Nhiệt kế hồng ngoại.
• Thiết bị đo khoảng cách.
• Công cụ đo độ nghiêng.
• Hệ thống theo dõi môi trường vận hành.

Việc tích hợp nhiều chức năng trong một thiết bị giúp nhà rang xay dễ dàng thu thập và phân tích dữ liệu mà không cần đầu tư nhiều công cụ riêng biệt.

6.3 Thúc đẩy tiêu chuẩn hóa và chia sẻ kiến thức trong ngành

Một trong những lợi ích lớn nhất của công nghệ phân tích màu sắc hiện đại là khả năng chuẩn hóa dữ liệu giữa các nhà rang xay.

Theo Chacha, hệ sinh thái thiết bị của DiFluid được xây dựng theo hướng đồng bộ và có thể nâng cấp phần mềm từ xa thông qua OTA (Over-the-Air). Điều này cho phép người dùng liên tục cập nhật tính năng mới mà không cần thay thế phần cứng.

Trong khi đó, DPGG đánh giá cao khả năng kết hợp giữa đo lường động và đo lường tĩnh của các thiết bị thế hệ mới. Không chỉ theo dõi được quá trình phát triển màu sắc theo thời gian thực, chúng còn cung cấp dữ liệu phân tích chi tiết sau khi rang với độ chính xác cao.

Rang cà phê luôn là sự kết hợp giữa khoa học và kinh nghiệm. Tuy nhiên, trước đây phần lớn quyết định của nhà rang xay vẫn dựa nhiều vào cảm quan và trực giác.

Sự xuất hiện của các công cụ phân tích màu sắc hiện đại đang giúp thu hẹp khoảng cách giữa kinh nghiệm thực tiễn và dữ liệu khoa học. Thay vì chỉ dựa vào nhiệt độ, thời gian hay cảm nhận bằng mắt thường, nhà rang xay giờ đây có thể quan sát trực tiếp cách màu sắc phát triển trong từng giai đoạn của quá trình rang.

Dù được sử dụng để theo dõi màu sắc theo thời gian thực, đánh giá chất lượng sau rang hay kết hợp cả hai phương pháp, các công cụ phân tích màu sắc đang mang đến cho ngành cà phê những góc nhìn sâu sắc hơn bao giờ hết về quá trình rang xay. Và chính những dữ liệu đó đang giúp các nhà rang xay tiến gần hơn tới mục tiêu tạo ra những mẻ cà phê có chất lượng ổn định và hương vị tối ưu.