Bốc Hơi Bề Mặt: Điều Gì Gây Ra Hiện Tượng Này?

Đo mức độ ẩm trong hạt cà phê trong quá trình rang là một quy trình tốn sức lao động. Nhà nghiên cứu sử dụng 2 phương pháp, và mỗi phương pháp đều có nhược điểm.

Đo mức độ ẩm trong các mẫu hạt cà phê ở các giai đoạn khác nhau của quá trình rang. Trước khi thực hiện đo này, cà phê phải được làm mát trước tiên. Trong thời gian này, nó có thể tiếp tục phát thải hoặc hấp thụ độ ẩm từ không khí. Ngay cả phương pháp đo độ ẩm trực tiếp trong hạt cà phê - trong lò sấy - cũng có thể gây ra sai số. Trước khi đo, mẫu cà phê phải được xay nhỏ, và trong quá trình này, khí và độ ẩm có thể được phát thải từ đó. Điều này cũng ảnh hưởng đến kết quả đo lường.

Đo mức độ ẩm của hơi bốc hơi. Đây là một quá trình kỹ thuật khó khăn, vì mức độ ẩm của chúng được xác định trong ống thông gió của lò rang. Nhưng trong đó, hơi nước bốc hơi từ hạt cà phê được kết hợp với hơi nước được tạo ra do các phản ứng hóa học khác trong quá trình rang.

James Davison, một kỹ sư hóa học và người sáng lập của Williamstown Roasters, đã sử dụng phương pháp thứ hai để đo độ ẩm của hạt cà phê. Theo kết quả của ông, tổng lượng nước được giải phóng khoảng 16% so với trọng lượng ban đầu của cà phê xanh. Hầu hết, theo ý kiến của ông, nước nên được tạo ra trực tiếp trong quá trình rang.

Điều này có nghĩa là khó để xác định chính xác hàm lượng nước trong cà phê trong quá trình rang, và các nỗ lực thường mang lại kết quả không nhất quán. Tuy nhiên, hầu hết bằng chứng cho thấy rằng nước bốc hơi trong suốt quá trình rang, không chỉ trong giai đoạn làm khô ở đầu tiên. Trong trường hợp này, hàm lượng nước giảm không đồng đều trong toàn bộ hạt cà phê.

Ở đầu quá trình rang, nhiệt độ của hạt cà phê tăng nhanh nhất gần bề mặt của nó. Sự lan tỏa nhiệt chậm nhất đến các lớp bên trong. Có một lớp phân chia chúng giữa phần khô ở bên ngoài của cà phê và phần ẩm ở bên trong của hạt.

Nước bốc hơi từ phần này trước hết và thoát ra dưới dạng hơi nước. Lớp này được gọi là Bốc Hơi Bề Mặt.

Khi nhiệt độ của hạt cà phê tăng lên trên 100 °C, áp suất bên trong nó bắt đầu tăng. Điều này được giải thích bằng việc hơi nước tích tụ nhanh hơn so với việc nó có thể thoát ra. Trong trường hợp này, áp suất bên trong hạt có thể tăng gấp mười lần. Điều này làm cho việc nước bốc hơi trở nên khó khăn. Tương tự như cách bình của máy pha cà phê espresso giữ cả hơi nước và nước ở 120°C hoặc cao hơn. Áp suất bên trong bình ngăn chặn sự bốc hơi, điều này cho phép nhiệt độ tăng lên trên điểm sôi bình thường.

Ở các lớp ngoại của hạt cà phê, hơi nước có thể thoát ra qua lỗ chân không của nó - sau đó áp suất giảm, và nước còn lại bốc hơi. Ở các lớp bên trong, hơi nước không thể thoát ra, vì nó đang chịu áp suất từ tất cả các phía.

Kết quả là phần ngoại cả của hạt trở nên khô, nhưng phần trong vẫn chứa nhiều nước. Trong quá trình rang, Bốc Hơi Bề Mặt di chuyển vào phía trong, về phần trung tâm của hạt cà phê khi càng có nhiều hơi nước thoát ra khỏi cà phê.

Chuyển nước thành hơi nước đòi hỏi một lượng năng lượng lớn, được gọi là nhiệt độ hóa hơi tiềm ẩn. Kiến thức này là chìa khóa để hiểu cách bốc hơi ẩm ướt ảnh hưởng đến phản ứng của hạt khi được đốt trong lò rang.

Nếu bạn làm nóng nước đều, nhiệt độ của nó tăng dần. Tuy nhiên, có điều kỳ lạ xảy ra ở 100°C. Bạn tiếp tục làm nóng nước, nhưng nhiệt độ của nó ngừng tăng, nó ở 100°C. Năng lượng tiêu tốn bây giờ đi vào việc biến nước thành hơi.

Điều này có nghĩa là ở Bốc Hơi Bề Mặt, hầu hết năng lượng mà hạt hấp thụ được dùng để bốc hơi nước trong đó, và không phải để tăng nhiệt độ. Đồng thời, ở lớp ngoài, tất cả nhiệt đó có thể bắt đầu các phản ứng hóa học của quá trình rang và làm tăng nhiệt độ của cà phê.

Hiệu ứng của một Bốc Hơi Bề Mặt là nhiệt độ của lớp bên ngoài tăng nhanh hơn so với lớp bên trong. Điều này dẫn đến một độ chênh lệch nhiệt độ sắc nét giữa phần bên ngoài và bên trong của hạt.

Hiện tượng này cũng có một tác động quan trọng khác. Khi nhiệt độ của hạt cà phê tăng, ở một thời điểm nào đó chúng dần chuyển từ trạng thái co dãn sang trạng thái giòn - còn gọi là chuyển đổi thủy tinh. Nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh phụ thuộc vào lượng nước: càng nhiều nước, càng thấp.

Điều này tạo ra một hiệu ứng thú vị: ở một nhiệt độ nhất định, lõi của hạt trải qua quá trình thủy tinh hóa. Nhưng vì nó chứa nhiều nước hơn, nó vẫn còn độ co dãn một thời gian và mở rộng với áp suất hơi tăng lên. Đồng thời, lớp vỏ ngoài của hạt cà phê mềm dẻo hơn, vì nó khô, và nó chống lại sự mở rộng của lõi. Khi nhiệt độ của cà phê tăng, sự căng thẳng tích tụ: bên trong của hạt cố gắng mở rộng, nhưng lại bị lớp vỏ dễ vỡ cản lại. Điều này có thể là nguyên nhân gây ra vụ nổ đầu tiên.

Mr. Viet sản xuất cà phê Việt Nam chính gốc. Các hạt cà phê của chúng tôi được rang một cách tinh tế tại vùng Đà Lạt, Việt Nam. Chúng tôi chọn lọc và kiểm soát sự rang cà phê một cách kỹ lưỡng để có được cà phê ngon và cân đối. Chúng tôi sản xuất theo tất cả các truyền thống của Việt Nam.

Theo dõi chúng tôi để tìm hiểu thêm về cà phê và văn hóa cà phê Việt Nam