Quá trình rang cà phê chịu ảnh hưởng bởi nhiều biến số nội tại, bao gồm nhiệt độ nguyên liệu đầu vào, tốc độ gia tăng nhiệt độ (Rate of Rise – RoR), thời gian phát triển (development time) và nhiệt độ kết thúc mẻ rang. Mặc dù các thông số này đóng vai trò quyết định đối với sự phát triển của hồ sơ rang, các điều kiện môi trường xung quanh máy rang cũng có thể tác động đáng kể đến quá trình truyền nhiệt và diễn biến của các phản ứng hóa học. Do đó, ngay cả khi tất cả các thông số vận hành được giữ nguyên, sự thay đổi của môi trường bên ngoài vẫn có thể dẫn đến những khác biệt trong kết quả rang.

 

Theo Stacy Visser, Giám đốc điều hành của The Bean Cartel tại Melbourne: “Nhiều yếu tố môi trường có thể tác động đến quá trình rang cà phê, đặc biệt là khí hậu, nhiệt độ môi trường, luồng không khí và độ ẩm”. Ông nhấn mạnh rằng việc hiểu rõ sự tương tác giữa các yếu tố này với điều kiện khí hậu và môi trường vận hành của xưởng rang là yếu tố then chốt để duy trì tính nhất quán và khả năng kiểm soát chất lượng trong quá trình rang.

 

Vì quá trình rang cà phê được chi phối bởi động học truyền nhiệt, những thay đổi dù nhỏ trong các điều kiện môi trường xung quanh vẫn có thể làm biến đổi đặc tính truyền nhiệt giữa trống rang và hạt cà phê, qua đó ảnh hưởng đến sự phát triển của hồ sơ rang và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

 

Một trong những yếu tố môi trường rõ ràng nhất mà nhiều nhà rang xay nhận thức được và tính đến là nhiệt độ môi trường xung quanh. 

 

“Nhiệt độ môi trường cao hơn có thể rút ngắn thời gian rang, trong khi điều kiện mát hơn có thể làm chậm quá trình này,” Stacy giải thích.

 

Khi môi trường xung quanh ấm hơn, lượng nhiệt thất thoát từ máy rang sẽ giảm, do đó quá trình rang sẽ diễn ra nhanh hơn. Ngược lại, với điều kiện lạnh hơn có thể làm chậm quá trình truyền nhiệt và kéo dài thời gian rang.

 

Những biến động này có thể tác động đến các giai đoạn then chốt của quá trình rang, bao gồm giai đoạn sấy khô (drying phase), phản ứng Maillard và thời điểm xuất hiện nứt lần thứ nhất (first crack). Do đó, người vận hành máy rang cần theo dõi và điều chỉnh các thông số rang phù hợp nhằm duy trì tốc độ phát triển mong muốn, đảm bảo sự phát triển đồng đều của hạt cà phê và tính nhất quán của hồ sơ rang.

 

Đôi khi, độ ẩm không dễ nhận thấy nhưng cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình rang cà phê . 

 

Stacy Visser cho biết: “Độ ẩm môi trường cao có thể làm chậm quá trình rang vì hàm lượng hơi nước trong không khí tăng lên, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt giữa máy rang và hạt cà phê”.

 

Theo Scott Rao trong cuốn “The Coffee Roaster’s Companion”, sự thay đổi độ ẩm môi trường có thể ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt và tốc độ thoát ẩm của hạt cà phê trong quá trình rang, từ đó làm thay đổi động học của quá trình rang và kết quả cuối cùng.

 

Trong môi trường có độ ẩm cao, giai đoạn sấy có thể kéo dài hơn, điều này có thể ảnh hưởng đến sự phát triển hương vị nếu không điều chỉnh lại các thông số cho phù hợp.

Luồng không khí là một biến số quan trọng khác. Luồng không khí đầy đủ là cần thiết để điều chỉnh sự phân bổ nhiệt bên trong máy rang, loại bỏ khói và vỏ trấu sinh ra trong quá trình rang.

 

Hệ thống gia nhiệt của máy rang sử dụng không khí từ môi trường xung quanh làm tác nhân truyền nhiệt và lưu thông trong quá trình rang. Do đó, nếu khu vực sản xuất không được thông gió hiệu quả, luồng không khí cấp vào máy có thể trở nên không ổn định, dẫn đến sự biến động về áp suất và lưu lượng khí. Điều này có thể làm giảm hiệu quả hút khói và hơi ẩm ra khỏi trống rang, đồng thời gây dao động nhiệt độ trong buồng rang, ảnh hưởng đến tính ổn định của hồ sơ rang.

 

Luồng không khí không đủ trong quá trình rang có thể làm giảm hiệu quả loại bỏ khói, hơi ẩm và các hợp chất bay hơi sinh ra từ hạt cà phê. Sự tích tụ của các hợp chất này trong buồng rang có thể dẫn đến sự hình thành các đặc tính cảm quan không mong muốn trong sản phẩm cuối cùng. Theo Stacy Visser: “Tình trạng thiếu luồng không khí có thể khiến cà phê xuất hiện mùi khói và cảm giác khô hơn trong hương vị”.

 

Hơn nữa, nếu hồ sơ rang được xây dựng trong điều kiện lưu lượng không khí không đủ, nhưng lưu lượng không khí lại được tăng lên trong quá trình sản xuất, sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt và sự phát triển của hạt cà phê. Kết quả là hương vị và chất lượng rang có thể không nhất quán so với hồ sơ rang ban đầu.

Đối với nhiều nhà rang xay, sự biến đổi của môi trường không chỉ là một sự bất tiện nhất thời mà là một vấn đề luôn thay đổi. Các nhà rang xay phải tính đến một số yếu tố bên ngoài khi xây dựng hồ sơ rang và trong quá trình sản xuất.

 

Ví dụ, một hồ sơ được xây dựng trong những tháng hè ấm áp có thể cho ra kết quả khác biệt đáng kể trong những mùa lạnh hơn nếu như không có sự điều chỉnh hợp lí.

 

“Hiểu và quản lý các yếu tố môi trường là điều cần thiết để duy trì chất lượng rang cà phê ổn định mỗi ngày,” Stacy nói. “Ngay cả những thay đổi nhỏ trong điều kiện môi trường xung quanh cũng có thể ảnh hưởng nếu bạn không chuẩn bị trước.”

 

Để giải quyết những thách thức này, các nhà sản xuất thiết bị rang cà phê ngày càng tập trung vào việc thiết kế các hệ thống giám sát và vận hành ổn định  trong điều kiện rang. Máy rang hiện đại ngày càng tích hợp nhiều cảm biến và hệ thống điều khiển để điều chỉnh luồng không khí, nhiệt độ và truyền nhiệt trong suốt quá trình rang.

 

Theo Stacy Visser: “Các máy rang của IMF được tích hợp nhiều giải pháp thiết kế nhằm giảm thiểu tác động của các biến số môi trường đến quá trình rang”. Bà cho biết: “Hệ thống Vortex độc quyền của IMF giúp đảm bảo luồng không khí cấp vào đạt đến nhiệt độ mục tiêu trước khi đi vào trống rang. Nhờ đó, nhiệt lượng được phân bố đồng đều hơn trong buồng rang, góp phần nâng cao độ ổn định của quá trình truyền nhiệt và tính nhất quán của hồ sơ rang”.

 

Ngoài ra, máy rang IMF còn được trang bị hệ thống Equaliser, có chức năng điều tiết và cân bằng lưu lượng không khí cấp vào máy rang. Theo Stacy Visser, hệ thống này giúp phân phối nhiệt đồng đều trong toàn bộ trống rang, đồng thời hạn chế các dao động nhiệt độ trong quá trình vận hành. Nhờ đó, các điều kiện rang được duy trì ổn định hơn, giúp người vận hành kiểm soát quá trình phát triển của hạt cà phê một cách chính xác hơn.

 

Ngoài việc cải thiện tính nhất quán, một số hệ thống rang còn tích hợp công nghệ tuần hoàn nhiệt, thu hồi và tái sử dụng nhiệt dư sinh ra trong quá trình rang. Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả năng lượng mà còn giúp ổn định điều kiện rang bằng cách duy trì mức nhiệt độ ổn định hơn trong suốt quá trình.

 

“Công nghệ tích hợp trong máy rang IMF cho phép kiểm soát luồng khí và nhiệt độ tốt hơn, giúp duy trì quá trình rang ổn định, bất kể điều kiện thời tiết nào trong suốt cả năm,” Stacy nói.

 

Có rất nhiều bước thiết thực mà các nhà rang xay có thể thực hiện để chủ động theo dõi các biến số môi trường và điều chỉnh quy trình làm việc của họ nhằm giảm thiểu tác động của chúng, bất kể họ sử dụng hệ thống rang xay nào. 

Một phương pháp phổ biến để giảm thiểu tác động của các yếu tố môi trường là hiệu chỉnh hồ sơ rang khi điều kiện vận hành thay đổi. Chẳng hạn, trong điều kiện nhiệt độ môi trường thấp hơn, người vận hành có thể cần tăng nhẹ nhiệt độ nạp hạt hoặc điều chỉnh lưu lượng không khí nhằm duy trì tốc độ truyền nhiệt phù hợp và đảm bảo tiến trình rang diễn ra theo kế hoạch.

 

Tương tự, sự thay đổi theo mùa cũng có thể ảnh hưởng đến cách người rang điều chỉnh giai đoạn phát triển hương vị. Trong điều kiện môi trường lạnh hơn, sự thất thoát nhiệt gia tăng có thể làm chậm tốc độ rang và kéo dài thời gian để hạt cà phê đạt đến giai đoạn nứt lần thứ nhất (first crack). Trong những trường hợp này, người rang có thể điều chỉnh hoặc kéo dài nhẹ thời gian phát triển nhằm tạo điều kiện cho các phản ứng hóa học diễn ra đầy đủ hơn, từ đó đạt được đặc tính hương vị mong muốn.

 

Ngược lại, nhiệt độ môi trường cao hơn thường làm tăng tốc quá trình rang và giảm mức độ thất thoát nhiệt của hệ thống, khiến hạt cà phê hấp thụ nhiệt nhanh hơn. Trong những điều kiện này, người rang có thể cần rút ngắn thời gian rang hoặc điều chỉnh hồ sơ rang phù hợp để tránh hiện tượng phát triển quá mức (overdevelopment).

 

Ví dụ, một loại cà phê có thể đạt chất lượng cảm quan mong muốn với tổng thời gian rang 9 phút và thời gian phát triển 1 phút 30 giây trong điều kiện mùa hè. Tuy nhiên, vào những tháng mùa đông có nhiệt độ thấp hơn, cùng loại cà phê đó có thể chỉ đạt tiêu chuẩn thử nếm khi tổng thời gian rang được kéo dài lên khoảng 9 phút 30 giây, với thời gian phát triển khoảng 1 phút 45 giây.

 

Việc theo dõi những điều chỉnh này theo thời gian cho phép các nhà rang xay xây dựng chiến lược rang xay theo mùa, giúp duy trì sự nhất quán trong suốt cả năm.

Việc ghi chép dữ liệu môi trường cùng với nhật ký rang cà phê cũng có thể cung cấp những thông tin cần thiết để thực hiện các điều chỉnh phù hợp trong suốt cả năm.

 

Bằng cách theo dõi nhiệt độ môi trường, độ ẩm và lưu lượng không khí cùng với dữ liệu đường cong rang, người rang có thể dần nhận biết được những xu hướng và mối liên hệ khó quan sát trong quá trình vận hành hằng ngày. Theo thời gian, việc tích lũy và phân tích các dữ liệu này giúp họ điều chỉnh hồ sơ rang phù hợp hơn với điều kiện thực tế, từ đó duy trì sự ổn định và tính nhất quán giữa các mẻ rang.

 

Ban đầu, đây là một trong những cách dễ nhất để người rang cà phê có thể bắt đầu cải thiện chất lượng và tính nhất quán giữa các mẻ rang nếu họ hoạt động trong môi trường có điều kiện nhiều biến động. 

Cách bố trí vật lý của xưởng rang cũng có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của các điều kiện môi trường trong quá trình vận hành. Hệ thống thông gió, hệ thống kiểm soát luồng không khí và hệ thống HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí) đều góp phần duy trì nhiệt độ, độ ẩm và lưu thông không khí ở mức phù hợp trong khu vực rang.

 

Mức độ kiểm soát các biến số môi trường phụ thuộc phần lớn vào điều kiện và cơ sở hạ tầng của từng xưởng rang. Theo Stacy Visser, việc duy trì nhiệt độ môi trường ổn định trong khu vực rang có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể đối với tính nhất quán của quá trình rang. Bà cho biết điều này có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng các hệ thống thông gió, quạt tuần hoàn, thiết bị sưởi hoặc hệ thống điều hòa không khí phù hợp.

 

Ngay cả những cải tiến tương đối nhỏ trong việc kiểm soát môi trường cũng có thể giúp giảm sự biến động về chất lượng trong quá trình rang.

 

“Hiệu quả năng lượng cũng ngày càng trở nên quan trọng. Với giá khí đốt tăng đáng kể trong những năm gần đây, thiết bị rang IMF của chúng tôi tái sử dụng nhiệt và cải thiện hiệu quả hoạt động, qua đó có thể tiết kiệm chi phí theo thời gian,” Stacy nói thêm.

Một số xưởng rang cà phê cũng điều chỉnh kế hoạch sản xuất để thích ứng với sự thay đổi của điều kiện môi trường. Chẳng hạn, The Bean Cartel phải đối mặt với những biến động khí hậu theo mùa tương đối rõ rệt tại Melbourne, điều này có thể ảnh hưởng đến các điều kiện vận hành trong quá trình rang.

 

“Xưởng rang cà phê của chúng tôi nằm ở Notting Hill, vùng ngoại ô phía đông nam Melbourne, một thành phố nổi tiếng với thời tiết thất thường và thay đổi theo mùa,” Stacy giải thích. Trong những tháng nóng, nhiệt độ bên trong xưởng rang có thể tăng lên đáng kể.

 

Theo ông, nhiệt độ môi trường cao hơn có thể làm tăng tốc độ rang và ảnh hưởng đến đặc tính truyền nhiệt bên trong trống rang.

 

Để giải quyết vấn đề này, nhóm đã điều chỉnh lịch trình sản xuất của mình: “Chúng tôi tập trung vào việc duy trì luồng không khí tối ưu trong toàn bộ không gian bằng cách sử dụng nhiều quạt và bắt đầu sản xuất sớm hơn vào buổi sáng, đôi khi sớm nhất là 4 giờ sáng, trước khi nhiệt độ đạt đỉnh.”

 

Tóm lại, không có giải pháp chung nào cho việc quản lý các biến số môi trường. Mỗi xưởng rang cà phê hoạt động trong điều kiện riêng biệt của mình.

 

Stacy Visser cho biết Alan, bậc thầy rang cà phê của họ, nhấn mạnh rằng mỗi xưởng rang đều hoạt động trong một môi trường riêng biệt. Do đó, việc hiểu rõ điều kiện cụ thể và dự đoán các thách thức tiềm tàng là chìa khóa để kiểm soát hiệu quả quá trình rang.

 

 

Từ lâu, các nhà rang xay đã hiểu, ít nhất là ở mức độ cơ bản, cách các điều kiện môi trường ảnh hưởng đến quá trình rang. Tuy nhiên, khi các tiêu chuẩn trong hạt cà phê của khách hàng ngày nay càng tiếp tục được nâng cao và các biện pháp kiểm soát chất lượng tại các nhà rang xay tiếp tục được điều chỉnh, khả năng quản lý các biến số này ngày càng trở nên quan trọng.