CFRR – Kỹ thuật rang cà phê đã xuất hiện từ rất sớm ở thế kỷ XV và có những bước tiến vượt bậc cho tới ngày nay
Trải qua nhiều thế kỷ các nhà khoa học và sử học đã giúp chúng ta xác định cà phê có nguồn gốc từ đâu, bản thân lịch sử của cà phê đã vô cùng hấp dẫn đối với những người yêu mến chúng và chắc chắc rằng lịch sử phát triển của kỹ thuật rang còn thú vị hơn thế nữa. Chúng ta đã chứng kiến những công nghệ đáng kinh ngạc của các máy rang ngày nay, chúng vẫn còn được thử nghiệm để cải tiến chất lượng và hương vị, vì vậy thật khó để tưởng tượng dụng cụ rang đầu tiên đã được phát minh trong hoàn cảnh nào và kỹ thuật rang thời đó ra sao.
Rang cà phê số lượng nhỏ
Theo truyền thuyết ở Ethiopia khoảng năm 800, Kaldi và đàn dê của anh đã phát hiện ra cây cà phê cùng tác dụng ngăn ngừa mệt mỏi của chúng. Thời điểm đó cà phê được xem là một loại thực phẩm, một số bộ lạc đã hái quả chín đỏ nghiền nát trong chiếc cối và chày đá thô sơ, nặn thành những viên hình tròn béo ngậy, ngọt ngào từ chất nhầy ăn cùng với súp trong các bữa sáng hoặc bữa trưa. Thế kỷ thứ XX việc ăn cà phê giảm dần thay vào đó người bản địa sử dụng chúng như một loại nước uống giúp gia tăng sự tỉnh táo trái cà phê được một số bộ tộc lên men thành rượu, trong khi những nơi khác đã rang, nghiền, đun sôi cà phê hoặc thêm bơ, sữa trâu nấu chảy để gia tăng hương thơm và giảm vị đắng.
Dụng cụ rang cà phê đầu tiên được biết đến là đĩa đất sét nung thô hoặc trong bình đá trên lò lửa đặt ngoài trời vào khoảng năm 1200 – 1300.
Giữa những năm 1400 – 1500 những chiếc đĩa rang cà phê bằng đất nung, kim loại hoặc sứ đã xuất hiện, chúng có hình tròn đường kính từ 10 – 15cm, dày khoảng 7cm hơi lõm hoặc có đục lỗ gần giống chiếc muôi trong bếp ngày nay. Loại chảo này còn được trang bị một thìa khuấy mỏng cùng một tay cầm dài để có thể giữ nó trên chậu chứa than nóng (thường được gắn trên chân và trang trí lộng lẫy) cho đến khi cà phê được rang chín. Chúng được sử dụng ở Thổ Nhĩ Kỳ và Ba Tư để rang một lượng nhỏ cà phê.
Đế chế Ottoman (Đế chế Thổ Nhĩ Kỳ) phát triển mạnh mẽ về kinh tế vào thế kỷ XV và XVI do kiểm soát các tuyến thương mại đường bộ chính giữa châu Âu và châu Á, là một trong những Đế chế hùng mạnh nhất trong lịch sử nhân loại tồn tại hơn 600 năm, ở thời kỳ hưng thịnh nhất lãnh thổ Ottoman xuyên qua ba châu lục Á, Âu, Phi với tổng diện tích hơn 5,5 triệu km2.
Văn hóa cà phê Ottoman là văn hóa của tôn giáo, họ xem cà phê là thức uống mang lại sự tỉnh táo và sáng tạo củng cố đức tin cho họ khi phải thức khuya cầu nguyện. Những nơi đặc biệt mà mọi người có thể uống cà phê cùng nhau xuất hiện tại Đại thánh đường Mecca và càng trở nên phổ biến hơn vào năm 1575 khi quán cà phê đầu tiên được mở ở Istanbul trở thành một phương tiện giao tiếp xã hội khi mà mọi tầng lớp xã hội gặp nhau để trò chuyện, mua bán, tạo cảm hứng cho văn học, nghệ thuật, chính trị,… Cà phê là mặt hàng có giá trị và phổ biến nhất vào thời điểm đó vì vậy không chỉ dừng lại ở sản phẩm nội địa, người Ottoman đã xuất khẩu cà phê sang các nước châu Âu mang văn hóa cà phê Thổ Nhĩ Kỳ lan rộng khắp các châu lục, tuy nhiên vẫn nghiêm ngặt độc quyền trồng loại cây mang lại lợi nhuận cao này.
Cùng với sự bành trướng của Đế quốc Ottoman dụng cụ rang cà phê cũng có một số cải tiến đáp ứng nhu cầu của người thưởng thức, giữa năm 1500 – 1600 những người Ả Rập ở Bagdad và khu vực Lưỡng Hà sử dụng chảo nông có tay cầm dài cùng phần chân để đứng trên lửa rang. Tay cầm của những chiếc chảo này dài gần một mét, lòng chảo có đường kính 20cm, một thìa kim loại dài để cào hạt (gần giống với đĩa rang của Thổ Nhĩ Kỳ).
Dung cụ rang hình trụ đầu tiên có tay xoay giúp hạt cà phê chuyển động xuất hiện ở Cairo khoảng năm 1650, thường được làm bằng kim loại đồng hoặc gang đóng thành hộp, tay xoay lấy ý tưởng từ máy xay bỏ túi của Thổ Nhĩ Kỳ được thiết kế để sử dụng trên các ngọn lửa ngoài trời hoặc lò sưởi. Đây có thể được xem là phiên bản đầu tiên của “trống rang” một phương pháp giúp cho cà phê được cân bằng nhiệt, chín đều và đỡ bị ám mùi khói so với chảo hở trên lửa.
Đến năm 1660 thiết bị rang cà phê của Elford được phát minh ở Anh, đây chỉ đơn giản là phiên bản lớn hơn của dụng cụ rang hình trụ bằng sắt tráng thiếc, được thiết kế cho mục đích gia đình và thương mại trong thời kỳ bùng nổ quán cà phê. Các biến thế kiểu Pháp, Hà Lan, Ý dần xuất hiện và phổ biến trong thế kỷ tiếp theo ở châu Âu, Anh, các thuộc địa của Mỹ.
Từ năm 1670 đến giữa thế kỷ XIX người Hà Lan hoàn thiện một chiếc trụ rang cà phê hình trụ khác bằng sắt tấm nhỏ, kín có tay cầm dài cho phép xoay chúng trong lò lửa. Trụ sắt có đường kính khoảng 12cm, dài từ 15 – 20cm được gắn vào một thanh sắt dài từ 1 – 1,2m tay cầm bằng gỗ, cà phê được đưa vào thông qua một cửa trượt, để giữ thăng bằng người ta đặt đầu thanh sắt nhô ra của trụ rang vào một cái móc cần trục trong lò sưởi và xoay đến khi hạt cà phê chuyển sang màu thích hợp. Kiểu rang gia đình này rất được ưa chuộng ở Hà Lan, Pháp, Anh và Hoa Kỳ đặc biệt là ở các vùng nông thôn.
Giữa những năm 1700 – 1800 người ta tiếp tục phát triển một loại bếp di động đốt than hoặc củi làm bằng sắt với xi lanh nằm ngang để rang cà phê, được trang bị một tay cầm để quay, mái che ba mặt và ba chân được thiết kế để đứng trên ngọn lửa hoặc trong đống tro tàn âm ỉ. Do công suất lớn hơn nên chúng có thể được sử dụng ở các quán trọ và quán cà phê.
Máy rang cà phê thương mại phát triển
Những phát minh tại Anh và Hoa Kỳ
Việc uống rượu thường xuyên đã phổ biến ở Anh, hầu hết mọi người đều chọn rượu hoặc bia pha loãng thay vì phải uống nước sông ở London cho đến giữa thế kỷ XVII, sự xuất hiện của cà phê đã khơi dậy bình minh của sự tỉnh táo, đặt nền móng cho sự tăng trưởng ngoạn mục của nền kinh tế trong những thập kỷ sau đó. Cà phê dần phổ biến với những người bình thường ở Anh vào đầu những năm 1700, một bầu không khí thoải mái, giá rẻ chỉ trả bằng một xu cho một tách cà phê, các quán cà phê đóng vai trò như những ngôi nhà công cộng nơi tất cả mọi người được chào đón.
Đến thế kỷ XIX trong khi các nhà phát minh người Pháp đang bận rộn với nhiều bằng sáng chế cho những máy pha cà phê thì người Anh và người Mỹ đang nghiên cứu các phương pháp để cải tiến quy trình rang hạt cà phê. Rất nhiều bằng sáng chế khác nhau được trao ở Mỹ, châu Âu tiêu biểu là máy rang của Bull năm 1704 và Peregrine Williamson, ở Baltimore cho cải tiến máy rang năm 1820. Năm 1824 Richard Evans được cấp bằng sáng chế ở Anh cho phương pháp rang cà phê thương mại gồm một tấm sắt hình trụ lắp đặt mặt bích để trộn; một ống rỗng và một cái phễu để lấy mẫu cà phê khi đang rang; một trục để lật hoàn toàn máy rang cho cà phê ra ngoài.
Mãi cho đến năm 1836 bằng sáng chế đầu tiên của Pháp về máy xay và rang cà phê kết hợp mới được cấp cho François Réné Lacoux ở Paris. Máy rang cà phê được làm bằng sứ, vì nhà phát minh tin rằng kim loại sẽ khiến hạt cà phê có mùi vị khó chịu khi rang. Năm 1841, Claude Marie Victor Bernard, ở Paris được cấp bằng sáng chế của Pháp về máy rang cà phê, một cải tiến được thiết kế để đưa trục quay và ngọn lửa tiếp xúc gần hơn là chồng một vòng tròn bằng sắt xung quanh mép lò để tăng gấp đôi lượng nhiệt hấp thụ. Nhưng người Pháp chỉ đùa giỡn với máy rang cà phê bởi vì rang ở Pháp vẫn chưa phải là một ngành kinh doanh riêng biệt giống như ở Anh và Mỹ
1. Máy pha cà phê của Delephine.
2. Máy của Bernard năm 1841.
3. Vòng tròn bổ sung cho máy của Bernard.
4. Máy sử dụng ga của Postulart
Hoa Kỳ và Anh, nơi có những bộ óc sáng tạo và nhạy bén đã định hướng chuyên sâu về phát triển kỹ thuật rang cà phê, đã làm việc với máy rang trong suốt thời gian dài trình lên nhiều phát minh tạo tiền đề cho những công nghệ rang ngày nay.
Tiêu biểu là James W. Carter ở Boston phát minh chiếc máy rang “pull-out” (kéo ra) năm 1846, sở dĩ được gọi như vậy do phát minh là sự kết hợp của trụ rang và buồng khí với mục đích ngăn chặn sự thoát nhiệt quá nhanh. Các xi lanh sắt được lôi ra khỏi lò trên một trục cố định và quay để nạp hoặc đổ cà phê ra bằng cửa trượt sau đó được làm nguội bằng cách trải cà phê lên sàn, dàn đều bằng cào sắt và tưới nước, phòng rang sẽ ngập tràn trong sương mù cùng mùi rang cà phê. Carter “pull-out” được sử dụng phổ biến ở các xưởng rang thương mại tại Mỹ trong hai mươi năm tới, gắn liền với thời niên thiếu của George S. Wright (giám đốc của Công ty Dwinell-Wright – nhà máy rang cà phê lâu đời tại Mỹ) và AE Forbes cũng nhớ lại cỗ máy của cha ông ở St. Louis năm 1853, ông đã miêu tả Carter “pull-out” là một chiếc thùng có rãnh trượt hết chiều dài của chúng để lấp đầy cà phê vào bên trong hoặc đổ chúng ra.
Đến năm 1847 – 1848 là phát minh của William và Elizabeth Dakin ở Anh, chiếc máy kết hợp giữa việc làm sạch, rang và nấu cà phê. Bao gồm một xi lanh được lót bằng vàng, bạc, bạch kim hoặc hợp kim được vận chuyển ngang vào hoặc ra khỏi lò rang bằng đường ray sắt bên trên; việc nấu cà phê áp dụng một truyền động trục vít vào đĩa nằm bên trong ống xi lanh đục lỗ chứa cà phê xay, khi quy trình rang diễn ra truyền động sẽ ép chất lỏng từ bã cà phê ra ngoài. Ý tưởng của Dakin đã không thành công do cà phê bị ảnh hưởng nghiêm trọng khi tiếp xúc với sắt tuy nhiên thiết bị đã cung cấp một cải tiến mới đó là lấy mẫu cà phê rang để kiểm tra mà không cần phải dừng lại.
Trong cùng năm 1849 tiếp tục có hai cải tiến máy rang cà phê được cấp bằng sáng chế tại Anh và Hoa Kỳ. Máy của Apoleoni Pierre Preterre, ở Havre được cải tiến thêm bộ phận định lượng để chỉ ra sự giảm trọng lượng khi rang và tự động dừng quá trình rang; Thomas R. Wood, ở Cincinnati là chiếc máy rang hình cầu có thể sử dụng trong bếp trở nên phổ biến với các bà nội trợ thời bấy giờ.
Năm 1862 EJ Hyde, ở Philadelphia đã đánh dấu một cột mốc quan trọng cho sự thành công của máy rang thương mại và hiện nay chúng vẫn còn được sản xuất bởi Công ty Bramhall Deane ở New York. Chiếc máy là sự kết hợp giữa bếp và rang cà phê, được trang bị một cần trục, xi lanh có thể quay trong lò và kéo mở ngang để xả hoặc lấp đầy cà phê vào bên trong. Tiếp đến Jabez Burns năm 1864 ở New York chiếc máy đầu tiên không cần phải di chuyển ra khỏi lửa để xả cà phê, chúng là một hình trụ bằng sắt đặt trong lò gạch.
Hai mươi năm trước khi Jabez Burns sản xuất ra chiếc máy cách mạng hóa ngành kinh doanh cà phê Hoa Kỳ, ông đã từng là một người rang gia công cà phê khi còn là một sinh viên, cậu sinh viên đã dõi theo từ thời điểm mà phần lớn việc rang và pha chế cà phê chỉ thực hiện tại nhà, cho đến khi ở hầu hết mọi thị trấn đều xuất hiện ngành rang xay cà phê. Máy Burns đã được đặt ở tất cả các trung tâm rang chính như New York, St. Louis, Pittsburgh, Philadelphia,…
Máy rang kéo ngang của Hyde năm 1862 (bên trái)
và máy rang cố định của Burns năm 1864 (bên phải)
Từ kiến thức chuyên môn của mình về kỹ thuật rang cà phê, Jabez Burns nhanh chóng vượt lên vị trí dẫn đầu trong ngành và trở thành một cố vấn xây dựng thương mại. Năm 1845 năng lượng hơi nước được sử dụng rộng rãi, những cơ sở trong và xung quanh New York sử dụng máy rang của Jabez Burns đã rang cà phê với số lượng lớn đáp ứng phần lớn nhu cầu tiêu thụ trong nước. Các cửa hàng tạp hóa, cà phê và trà nhỏ mua mỗi lần từ 10kg trở lên để tiêu thụ tại địa phương, phương pháp này đã làm giảm giá cà phê rang xuống và mọi thứ đều rẻ trong những ngày đó đưa cà phê tiếp cận được nhiều tầng lớp trong xã hội hơn. Về sau, ông còn đệ trình những bằng sáng chế khác liên quan đến thiết bị cà phê như năm 1867, 1872, 1874 là các máy làm mát, máy trộn và nghiền cà phê, hai máy rang cải tiến vào năm 1881, 1883 trước khi ông qua đời năm 1888.
Sự quan tâm của người Đức đến máy rang cà phê
Người Đức bắt đầu quan tâm tích cực đến máy móc cà phê năm 1860, rất nhiều bằng sáng chế cải tiến công nghệ rang được cấp từ những năm 1868 – 1879, tiêu biểu là máy rang hình cầu năm 1868 của Alexius Van Gulpen, máy rang có “hoạt động khuấy theo chiều dọc” năm 1877 của G. Tubermann’s Son cùng với bảy bằng sáng chế khác cho các nhà phát minh.
Van Gulpen là cái tên thường được nhắc đến nhất trong quá trình phát triển của máy rang cà phê Đức, trong số những phát minh của ông có một chiếc quạt gió tròn để cung cấp không khí tươi cho hạt trong khi rang, thiết bị dập lửa, rang và làm mát ống xả, một máy trộn trong ống xi lanh trong quá trình rang. Những cải tiến này được áp dụng trong cỗ máy Meteor của Công ty Van Gulpen & Co, cùng lúc đó họ cũng sản xuất máy rang hình cầu.
Xưởng đúc sắt của Emmerich đã được cấp một số bằng sáng chế của Đan Mạch, Áo, Đức từ năm 1881 đến 1892 và giành được quyền sản xuất máy rang theo sáng chế của Henneman, Hà Lan. Năm 1892 Theodore von Gimborn nghiên cứu và phát triển mát rang sử dụng ngọn lửa khí trần trong xi lanh quay, năm 1897 là bộ làm mát nghiêng hình tròn được tích hợp trong máy rang Probat và Perfekt
Sự xem trọng của người Đức lên máy rang nhanh bằng gas bắt đầu từ những năm 80, khi công nghệ thổi khí được áp dụng dựa theo máy của Roure ở Marseilles (năm 1877) cung cấp nhiệt từ các vòi phun lên xi lanh rang cà phê. Năm 1889, Carl Alexander Otto sản xuất một chiếc máy hình xoắn ốc để rang cà phê trong ba phút rưỡi gây tác động mạnh mẽ đến ngành công nghiệp cà phê của Đức và Pháp.
Máy rang nhanh đã nhanh chóng được sử dụng rộng rãi ở Đức, các xưởng rang trước đây thường mất từ 10 đến 17 phút giờ đây đã có thể rút ngắn thời gian tạo ra số lượng sản phẩm lớn hơn. Sau đó là hai quan điểm trái chiều về việc làm mát cà phê sau khi rang, theo Thurmer làm mát chậm và tự nhiên là tốt nhất đối với quá trình rang nhanh nhưng ngược lại Mottant cho rằng làm mát nhanh là điều cần thiết, ông cũng là người sản xuất ra dòng máy rang nhanh tên là Magic. Các máy rang nhanh khác của Đức là Combinator, Tornado và Rekord.
Các kỹ sư người Đức đã lưu lại những cải tiến sáng tạo cho kỹ thuật rang cà phê mà cho đến ngày nay vẫn còn được tích hợp trong máy rang hiện đại như máy thổi khí tròn để đưa không khí vào trong xi lanh, thiết bị làm giảm lửa, hệ thống làm mát và máy trộn cực kỳ quan trọng trong việc đẩy cà phê từ xi lanh vào máy làm mát. Đến năm 1892 Theodore Von Gimborn đã nhận được bằng sáng chế cho việc sử dụng ngọn lửa gas trong xi lanh quay. Việc phát hiện ra khí gas có nghĩa là mùi khói và hương vị do than và gỗ tạo ra trên ngọn lửa trần có thể được loại bỏ, dẫn đến hương vị cà phê được trong sạch hơn.
Đầu thế kỷ XX điện đã trở nên phổ biến hơn nhiều doanh nghiệp bao gồm cả ngành cà phê đã áp dụng kỹ thuật rang cà phê bằng điện nhằm giảm thiểu số lượng lao động và nâng cao độ chính xác của quy trình rang. Trong thời kỳ này có ba phát minh đáng chú ý ở Hoa Kỳ là máy rang nhiệt điện của George C. Lester có hai trụ đựng cà phê bên trong làm bằng lưới thép bên ngoài bằng đồng và amiăng giữa hai trụ là bốn lò sưởi điện; tiếp theo là Robert H. Talbutt với lò sưởi điện nằm ở trung tâm lồng rang xi lanh; cuối cùng là cỗ máy làm nóng bằng điện có tên là Ben Franklin năm 1918 ở New York. Còn ở Đức năm 1906 là máy sử dụng các cuộc dây điện trở bao gồm các dây kim loại được quấn trên ống sứ truyền nhiệt cho không khí bên trong xi lanh rang.
Các phân tích cho thấy rằng máy rang cà phê bằng điện chứa nhiều các hợp chất hòa tan hơn rang bằng than, củi.
Kỹ thuật rang cà phê phổ biến
Lịch sử ngành rang cà phê chứng kiến ba phương pháp rang phổ biến bao gồm:
Drum roasting (trống rang cổ điển) là dạng máy rang làm bằng thép, hình trụ nằm ngang, có tay cầm để xoay liên tục theo quỹ đạo tròn giúp cà phê được chín đều và một lò đốt nằm dưới thân trụ rang, nguồn nhiệt sẽ làm nóng lồng rang và không khí bên trong nó đến cà phê.
Drum truyền nhiệt gián tiếp là loại máy có khả năng rang ở nhiệt độ cao mà không làm cháy khét cà phê, loại máy này nguồn nhiệt không tiếp xúc trực tiếp với lồng rang, nguyên lý của máy này là khí nóng sẽ được thổi từ buồng đốt sang lồng rang và làm chín hạt cà phê.
Máy rang dạng ống máy sẽ sử dụng dòng khí nóng với vận tốc cao thổi vào hạt cà phê làm chín hạt. Đây là loại máy truyền nhiệt chính bằng nhiệt đối lưu, máy không tích hợp hệ thống làm mát mà không khí sẽ được hút từ bên ngoài sang buồng đốt đi vào ống rang.
Máy rang hot air (không khí nóng hay hồi khí) khác biệt so với ba máy rang một chiều trên, máy rang hot air hiện đại hơn giúp loại bỏ tác động tiêu cực như mùi khói từ trống rang. Cà phê được nhào lộn lơ lửng trong dòng đối lưu của không khí nóng và dòng khí này sẽ bao phủ đều hạt để đạt được độ nhất quán trong mỗi lần rang, khi cà phê nứt và nở ra vỏ trấu sẽ được kéo ra khỏi buồng rang.
Kết luận
Bài viết tổng hợp một số phát minh tiêu biểu của máy rang cà phê sơ khai với chặng đường dài và những nỗ lực không ngừng nghỉ của nhiều người trong nhiều thập kỷ. Tuy ngày nay với các tiến bộ khoa học công nghệ chúng ta đã hiểu rõ hơn về thành phần của cà phê những biến đổi vật lý và các phản ứng hóa học xảy rang trong quá trình rang, người rang cà phê đã được trang bị tốt hơn các kỹ thuật và máy móc đo lường các biến số nhưng cũng thật thú vị khi tìm hiểu lịch sử của các dụng cụ rang thuở sơ khai.
Biến đổi hóa học trong quá trình rang cà phê
Sử dụng các thông số về màu để đánh giá cà phê rang
