Chương 3: Xử lý quá trình sau thu hoạch cà phê

1. Giới thiệu

Quá trình chế biến cà phê sau khi thu hoạch này có thể điều chỉnh chất lượng cốt lõi của hạt cà phê và nhấn mạnh các đặc tính như độ axit hoặc cơ thể mà không nhất thiết phải thay đổi các đặc tính cảm quan khác của hạt cà phê. Cà phê có nhiều lớp bao phủ hạt như da, mủ, vỏ và lớp bạc (Wintgens, 2009; Borem, 2014). Có hai cách cơ bản để chế biến cà phê để đạt được điều kiện ổn định: phương pháp khô và ướt (Wintgens, 2009; Borem, 2014).

Ngoài ra, còn có nhiều biến thể khác như cà phê tự nhiên, xử lý mật ong hoặc lột ướt. Tất cả nhằm mục đích cho phép quá trình sấy cà phê đạt độ ẩm an toàn để tránh hoạt động của vi khuẩn hoặc nấm mốc. Phương pháp khô, thường được gọi là tự nhiên, bao gồm việc sấy cà phê cùng với da và mủ, sau đó mới loại bỏ chúng khi đã khô. Phương pháp này tạo ra một loại cà phê có cơ thể đậm, hương vị ngọt ngào, mềm mại và phức tạp.

Phương pháp ướt, tuy nhiên, có nhiều cách để điều chỉnh quá trình để đạt được sự thay đổi về hương vị. Da và mủ được loại bỏ trước khi sấy và các biến thể trong quá trình này có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng và tiềm năng hương vị trong cốc cà phê.

Phương pháp truyền thống để loại bỏ mủ là bằng quá trình lên men tự nhiên, thường mất từ 12 đến 24 giờ để hoàn thành, sau đó là việc rửa sạch. Quá trình phân hủy này có thể được thực hiện bằng hai cách, dưới nước hoặc không cần thêm nước, tạo ra sự khác biệt đáng kể về hương vị. Ví dụ, quá trình lên men dưới nước được cho là nhấn mạnh độ axit và hương thơm và loại bỏ một số đặc tính cay. Cà phê tự nhiên hoặc xử lý mật ong bao gồm quá trình kết hợp cả hai phương pháp ướt và khô. Mủ không được loại bỏ hoặc chỉ loại bỏ một phần, điều này có thể tạo ra một số hương vị ngọt ngào đặc biệt, gần với một quá trình tự nhiên.

Quá trình sấy là giai đoạn đưa hạt cà phê đến mức độ ẩm 10-12% trên cơ sở ướt (wb). Đây là một bước rất quan trọng đối với người nông dân vì tất cả chất lượng đã được đưa vào quá trình chế biến hạt cà phê ở giai đoạn này có thể bị hỏng nếu không tuân thủ các phương pháp sấy tốt. Quá trình sấy có thể được thực hiện bằng cách cơ khí hoặc sấy tự nhiên dưới ánh nắng mặt trời (Bore´m, 2014). Sấy cà phê bằng cách cơ khí được thực hiện trong vài giờ và sấy cà phê dưới ánh nắng mặt trời kéo dài trong vài ngày. Sự khác biệt về hương vị được quan sát giữa hai phương pháp này vì thời gian lâu dài cần thiết cho quá trình sấy dưới ánh nắng mặt trời có thể dẫn đến tiền lên men, tạo ra một hương vị mong muốn hơn từ phôi bào trong hạt. Sự khác biệt này rõ rệt hơn đối với phương pháp sấy dưới ánh nắng mặt trời kéo dài (Bore´m, 2014).

Điều rõ ràng từ trên đó là mọi thứ xảy ra với cà phê ngay sau khi thu hoạch đều có tác động quan trọng đối với các đặc điểm của cốc cà phê. Điều này cũng rất thú vị khi xem xét rằng việc lựa chọn hệ thống chế biến sau thu hoạch thường mang tính văn hóa và liên quan đến quốc gia xuất xứ của cà phê. Ví dụ, Kenya AA và Colombia Excelso luôn được rửa sạch vì đây là hệ thống chế biến sau thu hoạch phổ biến ở những quốc gia này. Những người sản xuất cà phê ở Brazil truyền thống sử dụng phương pháp chế biến khô, nhưng ngày nay, quá trình semiwashed dẫn đến pulped naturals đang trở nên phổ biến. Cà phê Ấn Độ được tiếp thị với việc xác định rõ hệ thống chế biến sau thu hoạch tại trang trại vì người trồng cà phê Ấn Độ sử dụng cả hệ thống rửa sạch và tự nhiên cho cả Arabica và Robusta. Mặc dù Robusta chủ yếu được chế biến bằng phương pháp tự nhiên, Ấn Độ, cùng với những nơi khác, là một ví dụ về một ngoại lệ nơi phương pháp rửa sạch được sử dụng. Ở Indonesia, việc lột ẩm ướt là một thực hành truyền thống liên quan đến độ ẩm cao từ mùa mưa.

Tuy nhiên, ngay cả khi việc lựa chọn phương pháp chế biến chủ yếu là do văn hóa, cũng có xu hướng thay đổi các quy trình một cách cố ý để thay đổi hương vị của cà phê. Người tiêu dùng ngày nay quan tâm đến việc khám phá hương vị và mùi thơm mới. Đối với đồ uống cà phê, họ không còn hài lòng với cà phê từ nguồn gốc kỳ lạ, hoặc các loại cây truyền thống và quy trình. Thay vào đó, họ muốn thử nghiệm, cá nhân hóa lựa chọn của họ và tùy chỉnh đồ uống của họ. Trong chương này, chúng tôi sẽ xem xét xu hướng này và xem xét các cách khác nhau để chế biến cà phê có thể cải thiện chất lượng hoặc đảm bảo tính nhất quán về chất lượng, mở rộng tiềm năng hương vị hoặc cải thiện các khía cạnh môi trường.

Điểm chung của mỗi phương pháp là chúng chủ yếu được điều khiển bởi quản lý một tham số cụ thể: lượng nước, oxy (aerobic hoặc anaerobic) hoặc vi khuẩn. Các ví dụ được đưa ra trong một số trường hợp cụ thể cho một văn hóa địa phương, dẫn đến một hương vị cụ thể của cà phê từ khu vực đó. Hương vị đặc biệt thu được đôi khi đi kèm với một câu chuyện tuyệt vời, khiến cà phê trở nên hấp dẫn hơn đối với ngành cà phê chuyên nghiệp. Thông qua quá trình chế biến kiểm soát, người ta có thể tăng cường sự đa dạng hương thơm và do đó tăng giá cà phê. Điều này có thể tăng doanh thu cho người nông dân.

2. Thu hoạch cà phê

Quả cà phê cần được thu hoạch từ cây và đưa đến các cơ sở chuyển đổi thành sản phẩm ổn định. Có hai cách chính để thu hoạch cà phê: bằng cách hái bằng tay hoặc bằng cách cơ khí. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào một số yếu tố như địa hình, độ dốc, loại cà phê, chi phí lao động, kích thước của trang trại và phân phối độ chín của quả cà phê.

2.1 Khái quát

Thu hoạch cơ khí được lựa chọn chủ yếu để tận dụng đất phẳng và đất dốc nhỏ và cần đầu tư lớn vào trang thiết bị, tuy nhiên, có thể được chia sẻ giữa nhiều người trồng và có thể được khấu hao bởi hiệu suất và giảm chi phí lao động. Một ví dụ tốt để đề cập đến là ở khu vực Cerrado của Minas Gerais, Brazil, nơi quá trình chín của hạt cà phê được đồng bộ thông qua việc sử dụng tưới tiêu; do đó, lượng quả chưa chín cần phải được sắp xếp trước khi chế biến giảm đi (Bore´m, 2014). Hái bằng tay là phương pháp ưa thích khi thu hoạch chọn lọc là một yêu cầu, và đối với những dốc cao và địa hình khó khăn nơi mà việc sử dụng máy móc lớn là không thể. Phương pháp này cũng phụ thuộc vào sự có sẵn của lao động. Phạm vi là khả năng thu hoạch chọn lọc chỉ quả chín. Ngược lại, điều này ngụ ý việc thực hiện nhiều lô thu hoạch để hái quả chín từ toàn bộ trang trại, điều này làm cho quá trình trở nên tốn sức lao động và đắt đỏ và điều này phải được bù đắp bằng chất lượng và giá trị được trả.

Có những phương pháp thu hoạch khác như stripping, là việc kéo ra tất cả quả cà phê (chín và chưa chín) từ mỗi cành. Việc sắp xếp quả chín và chưa chín sau đó là cần thiết trước khi chế biến. Việc sử dụng ngón tay cơ khí rung trong các máy hái bằng tay với động cơ nhỏ hiện đang phổ biến ở Brazil để thực hiện stripping cơ khí với mức độ chọn lọc hạn chế. Những máy hái nhỏ này đôi khi thuộc sở hữu của những người hái cà phê. Những máy này dần dần được thử nghiệm và sử dụng ở các quốc gia khác. Cuối cùng, còn có một số phát triển mới để tạo điều kiện thu hoạch quả cà phê, như sử dụng vòng rung được áp dụng vào thân cây cà phê và sử dụng nguyên tắc rằng cà phê chín rụp dễ rơi hơn cà phê chưa chín, hoặc bơm chân không để chọn lựa quả chín và kéo ra từ cành, nhưng những máy này vẫn cần được thu nhỏ và giảm chi phí để có thể mua được bởi người trồng và tạo ra lợi ích cho họ. Ngoài những phương pháp thu hoạch thông thường nơi quả chín được lựa chọn, quả cà phê cũng có thể được thu hoạch khi quá chín, tạo thêm hương vị mới cho tách cà phê.

2.2 Thu hoạch muộn

Thay vì thu hoạch những quả cherry chín, người ta cũng có thể thu hoạch quả cà phê ở một giai đoạn muộn hơn, tức là không khi chúng chín (màu đỏ sáng) mà là sau khi để chúng trên cây cho đến khi chúng quá chín (màu tím đỏ). Nguyên tắc này không mới trong ngành thực phẩm. Sự cảm hứng đến từ ngành công nghiệp rượu vang, nơi ở một số vùng, nho (Vitis vinifera) được để trên cành nho lâu hơn cả thời điểm chín lý tưởng, cho phép chúng trở nên quá chín tạo ra một loại rượu ngọt (Barbeau et al., 2001).

Các yếu tố cần được xem xét để sản xuất cà phê được biết đến là thu hoạch muộn bao gồm địa thế và loại cây trồng. Ở Brazil, quá trình này thường được sử dụng ở những vùng nóng và khô và nơi mà có thể giữ quả cherry trên cây cho đến khi chúng khô (độ ẩm gần 30%). Máy thu hoạch cơ khí hái tất cả các quả cherry với khả năng rất thấp để có quả chưa chín, sau đó chúng được phơi khô. Những loại cà phê này được biết đến là cà phê thu hoạch muộn chưa rửa. Ở vùng Cerrado của Minas Gerais, cà phê thu hoạch theo quy trình này nhận được điểm số cao trong các cuộc thi quốc tế như Cup of Excellence.
Ở Colombia, quá trình này không phổ biến nhưng đã được thử nghiệm ở vùng Tolima vào năm 2010 [dữ liệu chưa được công bố từ Liên đoàn người trồng cà phê Colombia (FNC) và Nespresso]. Các giống cây trồng hiện có đã được đánh giá ở các vùng khác nhau của đất nước mà được biết đến có các loại đất và điều kiện khí hậu khác nhau, thường được biết đến là các vùng sinh thái (Go´mez et al., 2001). Kết quả tốt nhất được đạt được với giống cây Castillo, nơi quả cherry cà phê đã từ trạng thái chín đến quá chín mà không rơi từ cành xuống đất.

Quá trình chín của quả cherry cà phê trải qua bốn giai đoạn chính (định nghĩa chưa được công bố từ FNC). Giai đoạn đầu kéo dài từ khi hình thành hạt đến khoảng tuần thứ tám, giai đoạn thứ hai kéo dài đến tuần thứ 26, giai đoạn thứ ba kéo dài đến tuần thứ 32, và giai đoạn thứ tư được biết đến là giai đoạn quá chín kéo dài khoảng tuần thứ 34 và 35 (Hình 3.1). Sau tuần thứ 32 (hơn 225 ngày), hạt trở nên quá chín và chuyển sang màu tím đậm, sau đó cuối cùng là khô và mất cân nặng và tạo ra màu đen hoặc đen. Đặc điểm hương vị độc đáo và đặc biệt được đạt được với những ghi chú ngọt ngào như rượu vang.

Các giai đoạn chín của quả cà phê theo khối lượng

Ngoài màu sắc của quả cherry, dấu hiệu tốt nhất cho thấy quả cherry đã đạt giai đoạn quá chín tối ưu là bằng cách đo độ Brix, đó là một chỉ số của chất rắn hòa tan, bao gồm đường, trong mủ cà phê (1 bằng 1 gram đường mía trong 100 mL nước, sự hiện diện của các loại đường khác sẽ ảnh hưởng đến chỉ số đo). Độ Brix tăng theo quá trình chín với mức tối đa ở “quá chín” và sau đó giảm khi khô/khô (giá trị Brix chính xác sẽ phụ thuộc, ví dụ, vào loại cây trồng, độ cao, độ ẩm). Để đảm bảo chất lượng tối ưu, quả chưa chín và khô cần được loại bỏ để đảm bảo rằng chỉ có cà phê quá chín được chế biến. Cà phê thu hoạch muộn được xử lý bằng quy trình ướt yêu cầu thêm 2 giờ so với thời gian lên men bình thường.

3. Biến thể trong việc loại bỏ mủ để ảnh hưởng đến hương vị

Trong quá trình lên men, lớp mủ dính vào vỏ hạt cà phê tự nhiên phân hủy và bị loại bỏ khỏi hạt cà phê. Quá trình phân hủy này do vi khuẩn phân hủy cấu trúc mủ bằng cách sử dụng hoặc thông qua hoạt động enzym hoặc sử dụng nó như một nguồn carbon. Hoạt động enzym chủ yếu do pectinase gây ra. Trong quá trình xử lý ướt, khi mủ đã bị phân hủy, nó được loại bỏ bằng cách rửa. Lên men cũng xảy ra trong quá trình ướt khô và khô bằng cách giảm độ ẩm của cà phê. Quá trình lên men là một quá trình tự nhiên xảy ra do vi khuẩn phát triển trong môi trường. Nó bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện ban đầu của hạt cà phê, cũng như loại, khí hậu và trái chín. Những yếu tố bên ngoài này đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men vì chúng xác định thời gian hoạt động của vi khuẩn và biến đổi chất cơ bản. Trong quá trình lên men, các phản ứng sinh hóa tác động lên các hợp chất khác nhau, chủ yếu là các hợp chất carbohydrate, và gây ra sự tăng nhiệt độ và giảm pH, điều này có thể ảnh hưởng đến hương vị cà phê. Vi khuẩn cũng có thể thay đổi chất lượng và hương vị của cà phê Arabica. Các quần thể vi sinh vật thay đổi trong quá trình lên men. Ở đầu quá trình, thường vi khuẩn chiếm ưu thế, tiếp theo là các loại men khác nhau ở giữa và cuối cùng là nấm sợi (thường xảy ra đồng thời với sự bắt đầu của điều kiện hô hấp) .

Ngoài quá trình lên men, còn tồn tại các quy trình khác để loại bỏ mủ từ hạt cà phê. Ví dụ, việc thêm enzym pectinolytic vào quá trình lên men là một cách tự nhiên để tăng tốc quá trình phân hủy, mà không có tác động đáng kể đến chất lượng. Mủ cũng có thể được loại bỏ bằng cách cơ học. Mặc dù có sự ưa chuộng trên thị trường cho cà phê được xử lý bằng quá trình lên men tự nhiên, nhưng việc loại bỏ mủ cơ học dẫn đến một sản phẩm ổn định hơn vì tất cả các hạt đều nhận được cùng một xử lý. Cà phê loại bỏ mủ cơ học thường có độ axit hơi cay hơn so với quá trình lên men, mang đến hương vị ngọt ngào và tinh tế hơn. Để hoàn tất quá trình loại bỏ mủ cơ học, Pabo´n Usaque´n và đồng nghiệp (2009) phát hiện ra rằng việc rửa cà phê sau khi loại bỏ mủ trước khi sấy có tác động tích cực đối với chất lượng, ngay cả khi đã trôi qua tới 14 giờ. Đáng chú ý là so với việc loại bỏ mủ cơ học, quá trình lên men gây mất trọng lượng 2-3% và còn nhiều hơn ở nhiệt độ cao hơn .

Trong quá trình ướt, quả cà phê chín mọng cần được xử lý ngay lập tức để tránh hỏng hóc hóa học và/hoặc sinh học, dẫn đến mất hương vị và các khuyết điểm về hương vị. Ngoài ra, điều kiện xử lý không kiểm soát hoặc thực hành kém có thể gây ra các hương vị không mong muốn như hương vị y học, đất, mốc, và hương vị khó chịu (như thuốc lá, giống như da lộn) (Lingle, 1986).

Đối với ngành công nghiệp cà phê, rõ ràng quá trình lên men là rất quan trọng; các yếu tố liên quan đến quá trình lên men, sự tương tác của chúng và sự biến đổi của các phương pháp lên men đều đóng một vai trò quan trọng. Điều này góp phần vào thành phần cà phê và hình thành các hợp chất tiền thân hương thơm và hương vị. Và điều này cuối cùng lại tạo ra những trải nghiệm giác quan khác nhau.
Tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về một số biến thể của quá trình lên men thông thường sẽ làm tăng giá trị của cà phê thông qua các khía cạnh chất lượng hoặc hương vị.

3.1 Bột tự nhiên và mật ong đã qua chế biến

Viện Nông nghiệp Campinas, IAC, tại Brazil đã thử nghiệm xử lý semiwashed vào đầu những năm 1950. Trong quá trình này, mủ được loại bỏ và vỏ hạt cà phê được phơi khô với một phần hoặc toàn bộ mủ còn lại. Vào những năm 1980, một số nông dân ở phía Nam của Minas Gerais đã triển khai phương pháp này trên quy mô thương mại với tác động tích cực đối với chất lượng. Điều này dẫn đến việc phổ biến rộng rãi sau khi Pinhalense phát triển thiết bị xay ướt cần thiết, lắp đặt nhà máy thử nghiệm ở các khu vực sản xuất khác nhau của Brazil và giới thiệu sản phẩm mới cho các nhà rang nội địa và nước ngoài. Sản phẩm cuối cùng của quá trình pulped natural ở Brazil cũng được biết đến với tên gọi Cereja Descascado hoặc CD.

Lượng mủ còn lại trên vỏ hạt cà phê semiwashed sẽ ảnh hưởng đến hương vị của cà phê. Đặc điểm cốc thường tương tự như cà phê tự nhiên, nhưng không có hương vị cay không mong muốn của quả chín chưa đủ. Nói cách khác, quá trình này cho phép sản xuất cà phê tự nhiên chất lượng cao mà không có hương vị xanh, chưa chín mà thường gặp, ví dụ, trong cà phê tự nhiên Brazil khi quả chín không đồng đều. Sau một khởi đầu chậm chạp tại Brazil vào cuối những năm 1980, quá trình pulped natural mới đã trở nên phổ biến khi cà phê mà nó sản xuất bắt đầu được sử dụng rộng rãi bởi các nhà rang vào những năm 1990.
Trong khi hệ thống pulped natural ban đầu được phát triển để giải quyết vấn đề về chất lượng, hệ thống này hiện cũng được sử dụng để đạt được các hương vị và chất lượng khác nhau và do đó mở rộng từ Brazil sang các khu vực khác như Trung Mỹ, nơi cà phê được biết đến với tên gọi là cà phê mật ong và được phơi khô trong một quá trình chậm hơn trong môi trường ẩm, dẫn đến một hương thơm phong phú hơn. Giống như ở Brazil, đặc tính cốc thay đổi tùy thuộc vào lượng mủ còn lại trên hạt cà phê. Ở Trung Mỹ, có ba loại cà phê honey-processed là màu vàng, đỏ và đen, mỗi loại được mô tả dưới đây (Hình 3.2).
Đối với sản xuất Yellow Honey, mủ được loại bỏ một phần bằng thiết bị cơ học. Cà phê có thể được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời và quá trình tổng cộng có thể mất khoảng 8 đến 10 ngày, dẫn đến một lớp vỏ cà phê màu vàng đến vàng. Hương vị gần giống với cà phê washed, và tùy thuộc vào loại cà phê, độ axit và hương vị ngũ cốc có thể được tăng cường.

Ở Trung Mỹ, có ba loại cà phê honey-processed là màu vàng, đỏ và đen

Đối với sản xuất Red Honey, khoảng 50 đến 75% mủ được giữ lại để phơi khô, quá trình này mất 12 đến 15 ngày và cần phải quay đều đặn. Máy sấy cơ học có thể được sử dụng vào cuối quá trình để đảm bảo độ ẩm đồng nhất của cà phê. Độ axit tự nhiên và tinh tế của cà phê được thể hiện trong khi tiết lộ hương vị ngọt ngào.

Black Honey được phơi khô với 100% mủ. Do độ dính cao của cà phê, cần phải quay đều và trộn lẫn thường xuyên để tránh sự hình thành của khối cà phê. Đây là quá trình khó khăn nhất và mất rất nhiều thời gian và sự chăm sóc từ người trồng. Quá trình này mất khoảng 30 ngày để phơi khô cà phê hoàn toàn. Đa phần sử dụng sự kết hợp giữa ánh nắng mặt trời và phơi khô cơ học. Hình dạng cuối cùng của cà phê là màu nâu đậm. Quá trình này thu hút sự quan tâm từ phân khúc cà phê đặc biệt do hương vị của nó có thể thay đổi từ hương hoa đến hương ngọt, và từ độ axit nhẹ nhàng đến hương vị mọng nước.

Việc áp dụng quá trình honey cho các loại cà phê đặc biệt tăng cường cường độ và các đặc tính cảm quan của chúng. Các loại cà phê honey processed và pulped natural như Geisha, Bourbon, Catuaı´, Typica, Maragogype thường đạt điểm số cao nhất trong các chương trình như Cup of Excellence, Hiệp hội Cà phê Đặc biệt của Châu Mỹ (SCAA), Best of Panama và nhiều chương trình khác.
Bất chấp các lựa chọn trên, có thể phơi khô cà phê với mủ gắn kèm nhanh hơn. Cà phê pulped natural với toàn bộ mủ gắn kèm có thể cần chỉ mất 1 ngày dưới ánh nắng mặt trời với việc quay đều thường xuyên trước khi có thể được phơi khô cơ học với việc cung cấp trực tiếp vào máy sấy quay.

3.2 Lên men ruột

Một số loài động vật ăn quả cà phê như một phần của chế độ ăn hàng ngày của chúng, chẳng hạn như mèo lùa Indonesia (Paradoxurus hermaphroditus), chim Jacu Brazil (Penelope obscura), và một số con voi châu Phi, nhưng chúng không tiêu hóa hạt cà phê. Tất cả cà phê thu được từ phân của những loài động vật đó có sẵn trong số lượng hạn chế và vì lý do đó mà giá cả cao.
Cà phê Luwak lần đầu tiên trở nên nổi tiếng ngay trước những năm 1950, khi các vườn cà phê mở rộng mạnh mẽ trong thời kỳ thống trị của Hà Lan tại Đông Ấn Độ. Tuy nhiên, nó chỉ trở nên rộng rãi biết đến trong giới người yêu cà phê thượng lưu vào những năm 1980. Năm 2010, nó gây tiếng vang tại Úc sau khi Tổng thống Indonesia, Susilo Bambang Yudhoyono, tặng cà phê Luwak cho Thủ tướng Úc, Kevin Rudd, trong chuyến thăm Úc của ông.

Cà phê Luwak được sản xuất theo một cách đặc biệt. Mèo lùa chỉ chọn những quả chín và ngọt. Đường ruột tiêu hóa của mèo lùa loại bỏ vỏ và nhầy của quả cà phê. Sự khác biệt chính so với quá trình ướt là vi khuẩn có mặt trong động vật không giống như những vi khuẩn được tìm thấy trong bể lên men. Quá trình tiêu hóa mất khoảng từ 12 đến 24 giờ (trong trường hợp của chim Jacu, quá trình tiêu hóa ngắn hơn nhiều). Khi vỏ và nhầy được tiêu hóa, hạt cà phê được đưa ra ngoài. Cà phê được thu từ phân của mèo lùa hoang dã hoặc từ những con vật được nuôi trên trang trại cho mục đích này. Trong cả hai trường hợp, người nông dân cần thu gom phân mèo lùa mỗi ngày. Hạt cà phê được ngâm và rửa, sau đó cà phê được phơi khô dưới ánh nắng. Người sành cà phê định nghĩa hương vị của cà phê này là ít axit hơn, có cơ thể hơn và vị sau còn lâu và mạnh mẽ. Không có ảnh hưởng đến hàm lượng caffeine (Yusianto et al., 2012).

Nồng độ axit malic và citric được sử dụng như dấu vân tay hóa học để phân biệt và xác định cà phê Luwak thật từ hạt cà phê kém chất lượng hoặc giả mạo (Jumhawan et al., 2013). Cà phê Luwak được xử lý tốt được coi là kosher (Hội đồng Ulema Indonesia, Majelis Ulama Indonesia, thông qua fatwa số 4, ngày 20 tháng 7 năm 2010).

Mèo cầy chọn ăn quả cà phê đỏ, Giấy da cà phê từ cầy hương hoang dã

4. Sự biến đổi trong quá trình sấy và lưu trữ cà phê

Quá trình sấy cà phê phải được kiểm soát chặt chẽ để tránh mất tiềm năng hương vị và sự phát triển của nấm mốc. Việc lưu trữ hạt cà phê thường được coi là một hoạt động passiv từ quá trình sấy đến việc rang. Tuy nhiên, thực tế thì nó rất tích cực với các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và thời gian cần được xem xét vì chúng có thể đóng góp vào việc kiểm soát, duy trì hoặc làm hỏng hương vị một cách linh hoạt. Hạt cà phê trải qua nhiều thay đổi vật lý, hóa học và (vi) sinh học theo thời gian. Tuổi thọ tiêu chuẩn của hạt cà phê không giống nhau giữa các quốc gia, khu vực và loại cà phê. Trong quá trình lưu trữ, một loại cà phê có thể trải qua những thay đổi vẫn tạo ra một hương vị chấp nhận được, trong khi loại cà phê khác có thể trở nên không chấp nhận được.

Cà phê đã được lưu trữ có thể được cảm nhận là axit hơn do mất đi các đặc tính hương vị khác, và trở nên nhẹ nhàng hơn. Tuy nhiên, việc lưu trữ không kiểm soát có thể gây ra các khuyết điểm. Một chuyên gia cà phê có một khẩu hiệu đơn giản: “Nếu điều kiện tốt cho con người, chúng cũng tốt cho cà phê.” Trong thực tế, sự thông gió và cách nhiệt rất quan trọng trong quá trình lưu trữ cà phê vì độ ẩm của cà phê sẽ thích nghi với độ ẩm của môi trường. Do đó, phải có đủ không gian và tuần hoàn không khí để duy trì mức độ độ ẩm và nhiệt độ ổn định. Ngay cả khi nhiệt độ tăng lên, sự tuần hoàn không khí tốt có thể ngăn chặn nhiệt độ của cà phê tăng lên.

Hạt cà phê cũng có thể trải qua các môi trường khác nhau khi đi xuống chuỗi giá trị. Ví dụ, hạt cà phê tiếp xúc với các nhiệt độ và độ ẩm khác nhau khi chúng đi đến cảng. Sự thay đổi nhiệt độ nhanh có thể gây ra sự ngưng tụ, một vấn đề lớn khi hạt cà phê từ các quốc gia sản xuất ở những vùng nhiệt đới nóng được vận chuyển đến nơi có nhiệt độ lạnh hơn. Những rủi ro của các điều kiện lưu trữ không thuận lợi là nấm mốc có thể sản xuất ra các độc tố, chủ yếu là ochratoxin, chẳng hạn như Aspergillus ochraceus và Aspergillus carbonarius, và Penicillium verrucosum (Ismayadi et al., 2005).

Khi hạt cà phê được lưu trữ trong thời gian dài, ngay cả trong điều kiện lý tưởng, màu sắc của hạt cà phê thay đổi (Yusianto et al., 2007) và hương vị cà phê trở nên gỗ đá. Các nghiên cứu đã gợi ý rằng sự oxy hóa của lipid chịu trách nhiệm cho những thay đổi này. Sự gần gũi giữa protein và lipid bên trong tế bào cũng có thể cho phép protein oxy hóa cùng với lipid. Sự hiện diện của các nhóm carbonyl trong protein cho thấy rằng các loại oxy hóa hoạt động hoặc oxy hóa của lipid có thể tạo ra sự oxy hóa này. Sự hiện diện của các chất có khả năng phản ứng với axit thiobarbituric và các nhóm carbonyl ở đầu quá trình lưu trữ gợi ý rằng quá trình oxy hóa đã xảy ra trong quá trình sấy (Rendo´n et al., 2012).

Mặc dù nói chung quá trình sấy và lưu trữ cà phê nhằm vào việc ảnh hưởng đến chất lượng ít nhất có thể, những quá trình này cũng có thể là cách tạo ra hương vị mới và do đó tạo ra giá trị mới. Tiếp theo, chúng ta sẽ mô tả hai ví dụ về quá trình lưu trữ được sử dụng ở các quốc gia khác nhau để tạo ra các hương vị cụ thể.

4.1 Cà phê Labu Indonesia

Quá trình chế biến cà phê Labu ở Indonesia độc đáo này kết hợp việc lên men vi khuẩn vi sinh không khí nhỏ kết hợp với quá trình lột vỏ ẩm thường được áp dụng ở nhiều vùng ở Indonesia như Gayo-Central Aceh, Bắc Sumatra, Tây Java, Enrekang, Toraja, Manggarai và một số vùng ở Bali (Kintamani), Bajawa-Ngada và Đông Java. Quả cà phê đã được lột vỏ được lên men trong túi nhựa polypropylene, trong đó không khí tối đa được loại bỏ trước khi niêm phong. Do đó, vi khuẩn vi sinh không khí nhỏ dẫn đầu quá trình lên men và tạo ra các chất trung gian trong giai đoạn tăng trưởng, khác biệt so với quá trình lên men không khí (ví dụ, trong các bể lên men truyền thống). Thời gian lên men kéo dài và túi cà phê phải được lật để tăng tốc quá trình. Hương vị của cà phê trở thành hương vị của các loại trái cây đỏ hoang dã với độ axit cay. Sau quá trình lên men, cà phê được rửa và phơi nắng từ 1 đến 3 ngày. Khi vỏ bọc cà phê khô (nhưng không phải hạt cà phê), nó sẵn sàng cho quá trình lột vỏ ẩm, còn được gọi là giling basah.

Lý do áp dụng phương pháp này là mùa mưa đến vào cùng thời kỳ thu hoạch, và thời gian phơi khô có thể kéo dài đến 2 đến 3 tuần. Do đó, cà phê cần được phơi khô càng nhanh càng tốt để tránh sự phát triển của nấm mốc. Quá trình lột vỏ ẩm là một quá trình phức tạp và khó khăn. Nguy cơ hạt cà phê bị tổn thương tăng cao do áp lực từ cà phê ẩm và mềm trong buồng lột vỏ. Cà phê được phơi khô một cách bán ẩm nếu điều kiện thời tiết thuận lợi. Cũng có thể áp dụng quá trình sấy cơ khí. Cà phê Labu được đánh giá cao bởi thị trường chuyên biệt với điểm số SCAA cao nhờ vào độ axit cay đặc trưng, cơ thể mạnh mẽ và hương vị phức tạp.

4.2 cà phê Ấn Độ “Monsooned”

Ấn Độ đã tung ra loại cà phê đặc sản “Monsooned” trên thị trường quốc tế ngay từ năm 1972, ngay cả trước khi phong trào đặc sản này đạt được đà phát triển trên thế giới. Câu chuyện về cà phê Gió mùa bắt đầu vào giữa những năm 1800, hơn một thế kỷ trước khi từ “đặc sản” thậm chí còn được đặt ra cho cà phê.

Quá trình monsooning bắt đầu từ khi một lô hạt cà phê rời bờ biển Malabar và đi đến khu vực Scandinavia vào khoảng năm 1850. Trong quá trình vận chuyển dài hạn này, hạt cà phê Arabica trong bao jute đã hấp thụ độ ẩm thông qua các khoang gỗ trên tàu, do nước biển và gió ẩm từ mưa mùa gió lớn đã làm cho hạt cà phê hấp thụ độ ẩm, trải qua các thay đổi hóa học, thay đổi hình dạng từ hạt màu xám xanh sang hạt màu vàng kem, trở nên nhẹ và tăng gấp đôi kích thước. Hương vị của cà phê cũng thay đổi theo. Người tiêu dùng Scandinavia đã quen với hạt cà phê màu vàng vàng này và hương vị đặc biệt của chúng.

Sau nhiều năm, quá trình vận chuyển cải thiện, cũng như đóng gói và container hóa của những bao cà phê Arabica này. Khi đến nơi đích ở Scandinavia, hạt cà phê không còn lớn và màu vàng vàng nữa và có một hương vị khác. Có phàn nàn về chất lượng từ người mua ở các quốc gia Scandinavia và Ấn Độ đã phải gửi một đội ngũ đặc biệt để xác định nguyên nhân của phàn nàn về chất lượng.

Qua cuộc điều tra kỹ lưỡng, đã phát hiện ra rằng sự thay đổi trong hạt cà phê đã diễn ra trong quá trình vận chuyển dài hạn và đã tạo ra hương vị mềm mại. Mô phỏng chuyến đi trên biển đã được thực hiện và các thử nghiệm monsooning đã được tiến hành trên bờ biển phía tây Ấn Độ. Quá trình monsooning đã xuất hiện và cùng với nó là những loại cà phê đặc biệt như Monsooned Malabar và Basanally.

Ngày nay, quá trình monsooning được kiểm soát tốt và được thực hiện tại một vị trí cụ thể trên bờ biển phía tây Ấn Độ từ tháng 6 đến tháng 10, với vụ thu hoạch mới nhất. Trong thời gian này, mùa mưa phía nam, với gió từ Biển Ả Rập, quật ngã bờ biển phía tây của đất nước. Cà phê chất lượng cao (cherry) liên quan đến Arabica và Robusta được lựa chọn cho quá trình monsooning. Kích thước hạt quan trọng, với chất lượng cốc của Arabica và Robusta được lựa chọn là “sạch” và “tốt” chất lượng cốc.

Sau khi lựa chọn lô cà phê, những hạt cà phê có kích thước lớn được đưa vào quá trình monsooning, bao gồm việc phân phối hạt cà phê thành một lớp dày trên sàn nhà bê tông hoặc gạch của một kho lưu thông khí tốt. Những hạt cà phê được phơi bày và được đảo đều trong hơn một tuần để hấp thụ độ ẩm và gió mưa đầy muối. Khi hạt cà phê đã tăng kích thước và thay đổi màu từ màu xám nâu sang màu vàng nhạt, cà phê được thu hoạch và đựng trong bao jute. Sau đó, chúng được lưu trữ hơn một tuần trong hàng gió và tiếp xúc với gió mưa, cho phép không khí ẩm thấp đi qua hạt cà phê trong bao và hấp thụ thêm độ ẩm. Hạt cà phê lại được phân phối trên sàn nhà và tiếp xúc với thời tiết mưa gió, sau đó lại được đóng bao. Quá trình này của việc phân phối và đóng bao được tiếp tục cho đến khi cà phê có màu vàng vàng, đó là đặc điểm của loại cà phê đặc biệt này. Nồng độ độ ẩm của hạt cà phê monsooned khoảng 13-14% và ngay cả ở mức độ ẩm cao này, không quan sát thấy sự hư hại từ nấm mốc hoặc nấm, và được giả định, mặc dù không được xác định khoa học, rằng muối từ nước biển có thể đang hoạt động như một chất bảo quản.

Hương vị của cà phê Arabica monsooned rất thú vị với cốc có cảm giác mềm mại, creme, ấm áp, ngọt ngào và hấp dẫn, với những đợt sáng. Tổng thể, hương vị mềm mại, với những hương vị phức tạp, có thể là một hỗn hợp của caramel, sô cô la đen, hạt điều, thuốc lá ống, đất sét và một chút gia vị bao quanh vòm miệng.

5. Các quy trình và công nghệ để cải thiện chất lượng và đồng đều chất lượng

Quá trình và Công nghệ để cải thiện Chất lượng và Độ nhất quán về Chất lượng Nếu các biến chính liên quan đến quá trình không được xác định và kiểm soát tốt, có nguy cơ gây ra các thuộc tính sản phẩm không thể tái tạo, và do đó chất lượng không đồng nhất. Do đó, nguyên liệu thô nên được xử lý và duy trì theo một cách chuẩn hóa. Đối với những người trồng cà phê nhỏ thực hiện quá trình sau thu hoạch trên trang trại của họ, điều này trở thành một rào cản của tính nhất quán của chất lượng. Xu hướng hiện tại trong ngành cà phê là các nhà trồng cà phê, nhà khoa học và kỹ sư đang tập trung vào việc phát triển công nghệ mới và cách tiếp cận sáng tạo để xử lý cà phê, với mục tiêu mang lại những đặc tính đặc biệt cho đồ uống. Ví dụ, các công nghệ mới cho phép người trồng cà phê có quy trình chuẩn hóa trên trang trại của họ, hoặc các nhà máy trung tâm được xây dựng nơi các quy trình nghiêm ngặt được tuân theo. Các khía cạnh môi trường, xã hội và kinh tế của các công nghệ và quy trình mới nên được xem xét, vì chúng đóng vai trò quan trọng trong sự bền vững của doanh nghiệp.

5.1 Độ chính xác của quy trình xử lý cà phê Microlot

Các bước xử lý cần thiết cho cà phê microlot không khác biệt so với những bước cần thiết để xử lý các lô cà phê chuyên biệt lớn hơn, mà qua đó không khác biệt so với những bước cho cà phê thương mại. Điều thay đổi trong trường hợp của cà phê chuyên biệt và thậm chí hơn nữa trong trường hợp của microlots là cách thực hiện một số bước này. Trong trường hợp của microlots, thách thức bổ sung đặt ra bởi các khối lượng nhỏ vì rất khó, nếu không thể, xử lý trên các thiết bị lớn do thiếu thời gian để điều chỉnh máy móc trong khoảng thời gian ngắn mà microlots phải trải qua chúng. Trong việc sử dụng các máy tiêu chuẩn hoặc lớn, kiểm soát chất lượng sẽ gặp nguy cơ và sự chính xác sẽ bị mất trong một tình huống mà chúng là quan trọng. Giải pháp đã được sử dụng là sử dụng các dây ẩm ướt nhỏ hơn, máy sấy với dung tích hoặc ngăn chứa nhỏ hơn, và các nhà máy sấy khô được dành riêng cho việc xử lý microlots. Dung tích của các nhà máy ẩm ướt thường không phải là vấn đề vì chúng entweder nhỏ hoặc đã được chia thành nhiều dây. Thách thức ở đây là tính linh hoạt, ví dụ, khả năng tách và xử lý riêng biệt quả cherry ở một số mức độ chín và để phù hợp với các loại lên men khác nhau kết hợp hoặc không kết hợp với việc loại bỏ cơm mỡ bằng cách cơ học.

5.2 Chuyển đến Nhà máy Trung tâm

Hầu hết các nhà sản xuất cà phê trên thế giới đều là người trồng cà phê nhỏ lẻ, và họ xử lý cà phê của họ theo các cách khác nhau ảnh hưởng đến chất lượng. Điều này đặt ra một thách thức lớn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về cà phê có chất lượng đồng nhất. Một giải pháp nằm ở việc xử lý ướt cà phê từ nhiều người trồng nhỏ lẻ trong một đơn vị trung tâm sử dụng các bước xử lý giống nhau để đạt được chất lượng đồng nhất mong muốn. Mô hình này đang trở nên phổ biến hơn vì ngoài việc kiểm soát chất lượng, nó cũng đã cho thấy những lợi ích về môi trường, kinh tế và xã hội.

Mặc dù người trồng cà phê nhỏ lẻ thường bị hạn chế trong việc sử dụng máy nghiền nhỏ thường là thủ công và lên men tự nhiên trong điều kiện khó kiểm soát, một nhà máy ướt trung tâm có thể sử dụng công nghệ mới nhất có sẵn. Điều này có thể bao gồm tách quả cherry theo mức độ chín, giảm thiểu tổn thất cà phê, tách bã cà phê cải tiến, loại bỏ mủ cải tiến đáp ứng yêu cầu chất lượng cụ thể, giảm tiêu thụ nước và xử lý nước thải một cách đúng đắn. Kết quả chung là chất lượng cao và đồng nhất hơn đến từ một nhóm người trồng khác nhau có thể sản xuất chất lượng khác nhau nếu không có nhà máy trung tâm. Nhân viên được đào tạo giám sát và kiểm soát quá trình và tập trung vào kiểm soát chất lượng một cách mà người trồng cà phê cá nhân có thể không làm được.

Tác động tích cực đối với môi trường liên quan đến việc tập trung xử lý nước thải thay vì có hàng chục hoặc hàng trăm lượng xả không kiểm soát trong một khu vực. Ngoài ra, việc tạo ra khí sinh học và việc phân hủy trong quy mô thương mại là khả thi trong các nhà máy trung tâm và có phạm vi hoặc sử dụng bởi người trồng cà phê nhỏ lẻ. Quy mô kinh tế của việc xử lý trung tâm là đáng kể. Máy nghiền nhỏ lẻ thuộc sở hữu của từng người trồng chỉ hoạt động trong một thời gian ngắn mỗi ngày, trong khi một nhà máy trung tâm sẽ hoạt động ít nhất 6 đến 8 giờ. Giá của thiết bị trên mỗi kilogram cà phê của công suất lớn hơn nhiều so với thiết bị lớn hơn. Có thể có sự khác biệt về mặt vận hành vì chi phí lao động mà người trồng cà phê cá nhân phải chịu thường là ẩn (tức là không tính toán hoặc không được tính toán bởi người trồng) nhưng nó trở nên rõ ràng và phải được trả trong một nhà máy trung tâm. Cuối cùng, chi phí bổ sung này có thể được bù đắp bằng cách thu được cà phê chất lượng tốt hơn, điều này có thể dẫn đến thu nhập cao hơn cho người trồng từ giá bán cao hơn cho sản phẩm. Cuối cùng, ở các nhà máy trung tâm, người trồng cà phê có thể nhận được thanh toán ngay lập tức cho vụ mùa của họ thay vì cần phải chờ khi bán cà phê đã qua xử lý.

Có những lợi ích khác từ việc xử lý trung tâm có thể giúp bù đắp chi phí lao động bổ sung này và dẫn đến lợi ích xã hội: việc hỗ trợ đào tạo (về chất lượng, kiểm soát chi phí, trồng trọt, v.v.) khi người trồng cà phê tập trung tại trang trại trung tâm, khả năng mua nguyên liệu cùng nhau và, trong dài hạn, tiếp thị cà phê cùng nhau. Tổng thể, tác động xã hội tích cực là kết quả của một cách sống tốt hơn vì người trồng cà phê có nhiều thời gian cho các dự án cá nhân và gia đình, thay vì dành nhiều thời gian xử lý vụ mùa của họ, nhưng cũng là môi trường lành mạnh và trong nhiều trường hợp tăng thu nhập cho giáo dục và sức khỏe.

Một nhược điểm quan trọng trong nhà máy trung tâm là mất tính nguồn gốc cụ thể đến từng khu vực hoặc thậm chí từng trang trại, như thường được yêu cầu bởi các nhà rang cà phê chuyên biệt ngày nay. Nếu các lô nhỏ phải được xử lý tập trung và được giữ riêng biệt, sẽ có thời gian không hoạt động đáng kể và cũng ít cơ hội để điều chỉnh máy móc trong thời gian ngắn mà một lô nhỏ được xay, điều này có thể gây ra quá trình xử lý và chất lượng không tối ưu. Tình huống lý tưởng là các lô nhỏ được đưa lại cùng trước khi xay và được xử lý như một lô lớn với các chủ sở hữu cá nhân chia sẻ sản phẩm đi ra. Một phương án khác để xử lý các lô nhỏ là các dây chuyền riêng mà nhà máy trung tâm nên có như đã giải thích trong Phần 5.1 về độ chính xác quá trình trên cà phê microlot. Thông thường, các nhà máy trung tâm có các ngăn chứa và dây chuyền riêng; các bể lên men thường là nhiều trong mọi trường hợp. Máy sấy nhỏ hoặc máy sấy lớn với các ngăn chứa riêng cũng được đề cập trong phần về microlots.

5.3 Phương pháp xử lý sử dụng ít nước

Vòng đời của quá trình chế biến cà phê ướt chỉ yêu cầu sử dụng nước duy nhất trong quá trình loại bỏ mủ cà phê, thường được thực hiện theo hai phương pháp: qua quá trình lên men tự nhiên và rửa hoặc bằng cách cơ học (Roa Mejia và cộng sự, 1999). Lượng hữu cơ trong nước thải sau giai đoạn này phụ thuộc vào lượng nước cụ thể; càng ít nước được sử dụng, lượng hữu cơ trong nước thải càng tập trung hơn.
Nhiều nhà sản xuất máy móc cung cấp thiết bị xay ướt với lượng nước tiêu thụ tối thiểu. Tuy nhiên, có những sự đánh đổi quan trọng giữa việc sử dụng nước và chất lượng cà phê. Khi sử dụng ít nước, có xu hướng tăng sự hỏng hóc của lớp vỏ và hạt cà phê. Tương tự, sự mất vỏ với bã và bã kết hợp với vỏ cũng ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng cà phê. Ngoài ra, việc cắt giảm lượng nước tiêu thụ cũng khó khăn hơn trong các nhà máy xay ướt lớn hơn so với những nhà máy xay ướt nhỏ hoặc siêu nhỏ.

Vận chuyển khô phải được sử dụng với thang máy và băng tải thay thế các kênh sử dụng nước để vận chuyển cà phê. Quá trình lên men khô kết hợp với vận chuyển khô của cà phê cũng là một phương án tốt thay thế cho quá trình lên men ướt và thậm chí cả máy loại bỏ mủ cà phê luôn cần một ít nước.

Trong thời điểm mà có sự chuyển đổi sang việc xay trung tâm để đảm bảo chất lượng, sự đồng nhất và lý do chi phí, việc theo đuổi máy móc nhỏ đến trung bình với lượng nước tiêu thụ ít vẫn nên được theo đuổi vì một nhà máy trung tâm thường là sự kết hợp của nhiều dây chuyền khác nhau có thể là kích thước trung hoặc thậm chí nhỏ để xử lý cả microlots. Những nhà máy này cũng đảm bảo sự đồng nhất về chất lượng được yêu cầu bởi ngành công nghiệp. Các nhà khoa học tại Cenicafe đã phát triển công nghệ ECOMILL, giảm lượng nước tiêu thụ, kiểm soát ô nhiễm nước, mang lại cà phê với tiêu chuẩn chất lượng cao (Hình 3.7). Công nghệ này có một máy rửa cơ học dòng lên trong đó nước thải được đẩy ra thông qua các lỗ thông qua tác động của sự khuấy động và/hoặc lực ly tâm (Oliveros Tasco´n và cộng sự, 2013b, 2014). Máy rửa cơ học được thiết kế để đạt được yêu cầu về công suất và nước thấp nhất, mà không làm hỏng hạt cà phê.

Công nghệ ECOMILL đi kèm với các bể tròn và một băng tải vít dưới cùng để cung cấp lượng cà phê đúng cho máy rửa cơ học. Mủ cà phê được loại bỏ bằng cách lên men tự nhiên hoặc bằng cách thêm enzyme pectinolitic. Hộp chứa có một góc nghiêng rõ ràng và một lối ra rộng để cho phép cà phê với mủ cà phê bị hỏng chảy mà không cần sử dụng nước. Nước thải đặc được sấy khô bằng các máy sấy năng lượng mặt trời chi phí thấp (Hình 3.8) (Oliveros Tasco´n và cộng sự, 2011). Sản phẩm cuối cùng có tính chất phân bón rất tốt. Một phương án khác là pha nước thải đặc với bã (vỏ trái cây) thu được trong giai đoạn xay trước đó, như đã được đề xuất cho công nghệ Becolsub (Roa Mejia và cộng sự, 1999).

5.4 Sử dụng năng lượng mặt trời để sấy khô

Nồng độ hơi ẩm cao của cà phê sau khi rửa, từ 52.7 đến 53.5% (Puerta Quintero, 2005), cùng với thành phần hóa học và điều kiện thời tiết ẩm ướt, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, chủ yếu là nấm và men, có thể ảnh hưởng đến chất lượng và tính vô hại của cà phê. Vi sinh vật có thể đến từ cánh đồng, cây cối (coliform tổng), tiếp xúc với tay người hái cà phê và từ nước được sử dụng để rửa (Archila, 1985). Cũng có khả năng bị ô nhiễm trong các cơ sở chế biến cà phê.

Có một thuộc tính vật lý đo lường sự sẵn có của nước trong thực phẩm cho các phản ứng sinh học, được gọi là hoạt độ nước, đối với cà phê xanh được xác định bằng tỷ lệ giữa áp suất hơi của hạt và áp suất hơi của nước tinh khiết ở cùng điều kiện. Khi sấy khô sản phẩm nông nghiệp xuống mức độ cần thiết cho an toàn thực phẩm, đối với cà phê là từ 10 đến 12%, hoạt độ nước giảm xuống còn 0.65 đến 0.68, ở đó sự phát triển vi sinh vật và hoạt động chuyển hóa giảm đi. Hoạt độ nước tối thiểu cho sự phát triển của Aspergillus ochraceus dao động từ 0.77 đến 0.83 và cho việc sản xuất ochratoxin A (OTA) từ 0.83 đến 0.87 (Urbano et al., 2001). Pardo et al. (2005) quan sát không có sự sản xuất OTA ở hoạt độ nước 0.80. Theo Sua´rez-Quiroz et al. (2004), ở hoạt độ nước dưới 0.80, cà phê được bảo vệ khỏi A. ochraceus.

Phương pháp sấy nắng, nơi cà phê được phơi trên sân là phương pháp phổ biến nhất để sấy khô cà phê. Đây là phương pháp rẻ tiền và tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, điều kiện thời tiết có thể ảnh hưởng đến chất lượng thông qua mưa hoặc ánh nắng mạnh. Do đó, các giải pháp khác đã được phát triển để giảm thiểu nguy cơ mất chất lượng trong quá trình sấy khô. Ví dụ, các đường hầm năng lượng mặt trời đã được phát triển tại Colombia để có được sản phẩm với chất lượng vật lý và giác quan cao với việc sử dụng hiệu quả năng lượng mặt trời và năng lượng không khí (Oliveros Tasco´n et al., 2013a). Chúng là cấu trúc chi phí thấp, với lưới nhựa che 40%, một lớp phủ nhựa trong suốt để tận dụng hiệu ứng nhà kính và bảo vệ hạt cà phê khỏi mưa. Nó có rèm bên để tạo điều kiện cho các hoạt động vận hành như xếp cà phê ướt, khuấy đảo hạt cà phê và lấy sản phẩm đã khô (Hình 3.9). Ngoài ra, cấu trúc này cho phép luồng không khí thông qua đường hầm loại bỏ độ ẩm và tăng tốc quá trình sấy khô.

Một sáng kiến thú vị khác sử dụng năng lượng mặt trời là việc sử dụng tấm pin mặt trời để vận hành máy sấy cà phê cơ khí. Bức xạ mặt trời trong khu vực các vườn cà phê dao động từ 3000 đến 4500 Wh/m2. Chuyển đổi năng lượng này sang máy sấy cơ khí có thể là một cách rất hiệu quả để sử dụng năng lượng này so với phương pháp sấy trực tiếp vì nó có hiệu suất chuyển đổi từ 40 đến 50% so với chỉ 10 đến 15% trong phương pháp sấy trực tiếp (Mulato et al., 1998). Những máy sấy cơ khí này có thể hoạt động bằng năng lượng mặt trời nhưng cũng có thể hoạt động bằng đốt cháy hoặc sự kết hợp của cả hai (Hình 3.10). Lợi ích so với phương pháp sấy cơ khí truyền thống là lượng khí thải cacbon có thể đưa về 0 nếu hoạt động hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời. Trung tâm Nghiên cứu Cà phê và Cacao Indonesia (ICCRI) là một trong những cơ sở đã phát triển máy sấy cà phê cơ khí hoạt động với bộ thu năng lượng mặt trời được lắp đặt trên mái nhà ngoài việc sử dụng bếp gỗ. Buồng sấy sử dụng loại đa lưu lượng kiểu phẳng, mỗi loại được trang bị quạt trục, nhưng cũng có thể xem xét các loại máy sấy khác. Lưu lượng không khí đốt cháy là 100 m3/h với nhiệt độ sấy tối đa là 80°C và công suất nhiệt đốt cháy dao động từ 50 đến 100 kW.

5.5 Sử dụng các phương pháp phân tích để kiểm soát chất lượng

Trong ngành công nghiệp cà phê hiện nay, có một nhu cầu ngày càng tăng về các phương pháp phân tích thực tế và hiệu quả chi phí cho một số lượng lớn mẫu cà phê xanh ở các giai đoạn khác nhau trên chuỗi giá trị. Đầu tiên, nhu cầu chính của người nông dân là kiểm soát chất lượng trong quá trình chế biến. Đối với người nông dân, các phương pháp cần phải đơn giản để áp dụng và có chi phí đầu tư và vận hành thấp. Khi di chuyển dọc theo chuỗi giá trị từ các trạm mua hàng đến nhà rang xay, các phương pháp có thể trở nên phức tạp hơn khi cần kiểm tra lượng cà phê lớn. Mục tiêu chung là xác định chất lượng của các lô hàng khác nhau và đảm bảo rằng mỗi lô được sử dụng một cách tối ưu cho đặc tính của nó và đảm bảo rằng giá trị tạo ra không bị mất ở bất kỳ giai đoạn nào.

Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ mô tả một số ví dụ về cách sáng tạo trong các phương pháp kiểm soát chất lượng có thể dẫn đến các công cụ rất đơn giản mà người nông dân có thể dễ dàng sử dụng hoặc các kỹ thuật rất phức tạp như phân tích DNA cho mục đích truy xuất.

5.1.1 Công cụ kiểm soát chất lượng cho nông dân

Công cụ kiểm soát chất lượng cho người nông dân là một yếu tố quan trọng. Người nông dân chế biến cà phê trên trang trại cần phải dựa vào kinh nghiệm để chế biến cà phê một cách tối ưu. Một số công cụ sáng tạo cơ bản đã được phát triển có thể giúp kiểm soát các giai đoạn quan trọng khác nhau của quá trình chế biến cà phê, bao gồm quá trình lên men và sấy khô. Quá trình lên men là một quá trình phức tạp phụ thuộc vào nhiều biến số và sự cẩu thả có thể tạo ra các khuyết điểm về mặt vật lý và vị cà phê. Một phương pháp mới, Fermaestro, đã được phát triển để giúp kiểm soát quá trình lên men dựa trên sự thay đổi thể tích giữa cà phê mới được bóc vỏ và cà phê sau khi lớp nhầy của nó hoàn toàn bị phân hủy. Phương pháp này bao gồm việc đổ cà phê mới được bóc vỏ vào một hũ nghiêng nửa lít có lỗ thông hơi nằm trong bể lên men. Khi hũ đầy, nắp được siết chặt và thiết bị được đưa vào khối cà phê. Sau một khoảng thời gian, một không gian trống trên đỉnh của hũ nghiêng sẽ xuất hiện, do nhầy chảy ra. Khi không gian trống đạt đến một đánh dấu xác định, điều đó có nghĩa là quá trình lên men đã hoàn tất và cà phê đã sẵn sàng để được rửa. Trên các trang trại, các thử nghiệm đã chỉ ra rằng phương pháp này có thể được sử dụng cho các loại cà phê Coffea arabica khác nhau, ở nhiều độ cao và điều kiện thời tiết khác nhau, và các cách chế biến khác nhau, bao gồm cả quá trình lên men dưới nước.

Một quá trình quan trọng khác đối với người nông dân là quá trình sấy khô cà phê. Để xác định thời điểm phù hợp để kết thúc quá trình sấy khô, người nông dân sử dụng các phương pháp truyền thống, chẳng hạn như đánh giá màu sắc hoặc độ cứng của cà phê xanh và cũng âm thanh phát ra bởi hạt cà phê vỏ khi được khuấy trong máy sấy. Đôi khi, những phương pháp này dẫn đến việc đưa ra quyết định sai lầm về thời điểm kết thúc quá trình sấy khô và điều này có thể gây mất chất lượng và ảnh hưởng đến thu nhập của người sản xuất. Một phương pháp cân nặng để đo hàm lượng nước của hạt cà phê trong quá trình sấy khô bằng năng lượng mặt trời đã được phát triển. Phương pháp này giả định rằng trong quá trình sấy khô, chỉ có nước được loại bỏ, tức là mất chất khô từ quá trình hô hấp là không đáng kể. Hàm lượng nước ban đầu của hạt được thiết lập, ví dụ, là 53%, trong trường hợp của cà phê rửa và hàm lượng nước cuối cùng của cà phê được thiết lập là 11% wb, đảm bảo rằng không có hạt nào có độ ẩm vượt quá 12% wb có thể gây ra sự từ chối khi bán. Đối với việc áp dụng phương pháp cân nặng, gọi là Gravimet, một rổ nhỏ làm từ lưới nhựa được sử dụng. Rổ được lấp đầy với một lớp hạt cà phê bằng với hạt cà phê trong máy sấy năng lượng mặt trời. Khối lượng mẫu được đo vào đầu quá trình và khi khối lượng đã giảm đi 47-48%, quá trình sấy khô được hoàn tất. Sự mất khối lượng được theo dõi bằng cách sử dụng một cân kỹ thuật số chi phí thấp (15 đô la Mỹ) với dải đo từ 0 đến 5 kg và độ phân giải 1 g. Phương pháp này đã được xác minh trong điều kiện kiểm soát với sai số từ 1,92% đến 0,09% (wb) và trên trang trại với hiệu quả đạt 93%. Phương pháp này có thể dễ dàng triển khai cho các loại cà phê khác và ở các quốc gia khác bằng cách xem xét hàm lượng nước ban đầu của sản phẩm.

5.5.2 Cận hồng ngoại để phân tích hóa học

Trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu, có sẵn các phương pháp phân tích phức tạp hơn có thể giúp truy cập vào các thông số chất lượng cà phê khác nhau. Trong hai thập kỷ qua, đã có nhiều ứng dụng sử dụng phổ gần hồng ngoại (NIR) cho phân tích cà phê (Barbin et al., 2014). Ví dụ, việc xác định các hợp chất sinh học chính của cà phê xanh như caffeine hiện có thể dễ dàng thực hiện (Huck et al., 2005; Pizarro et al., 2007; Davrieux et al., 2004). Các ví dụ khác về ứng dụng NIR trên cà phê rang xay bao gồm phân biệt giữa Arabica và Robusta (Downey và Boussion, 1996; Kemsley et al., 1995; Esteban-Díez et al., 2007), sự hiện diện của lúa mạch như một chất pha trộn (Ebrahimi-Najafabadi et al., 2012; Wang et al., 2009), và các chỉ số liên quan đến các đặc tính cảm quan như độ axit và đắng (Ribeiro et al., 2011). Phổ gần hồng ngoại kết hợp với hóa học số cho thấy những ưu điểm của việc chuẩn bị mẫu dễ dàng và cho phép dự đoán đồng thời nhiều thông số.

Các lĩnh vực liên quan đến phổ khác nhau như hóa học số, các thành phần quang học, cảm biến và điện tử liên tục tiến triển dẫn đến các phương pháp phức tạp hơn nhưng cũng nhanh chóng và rẻ hơn. Các công cụ phân tích cầm tay được phát triển và trở nên hiệu quả về mặt phát hiện, độ nhạy và dễ sử dụng, ví dụ, với ứng dụng đọc sinh học trong lá cà phê (Hình 3.13).

5.5.3 Cộng hưởng từ hạt nhân cho phân tích hóa học

Kỹ thuật hạt từ trường hạt nhân (NMR) đang tiến triển và trở thành một công cụ kiểm soát cho các thuộc tính liên quan đến chất lượng. Các ví dụ về ứng dụng cho nước trái cây, dầu ôliu, chiết xuất từ thực vật đã được báo cáo trong văn học (Belton et al., 1996; Kim et al., 2012; Fauhl et al., 2000). Công ty Eurofins sử dụng phương pháp NMR để đảm bảo tính chất và nguồn gốc của thực phẩm và đồ uống (Jamin, 2010), ví dụ, để phát hiện đường được thêm vào mật ong, các hợp chất nitơ tăng tỷ lệ protein trong sữa hoặc để phát hiện hoa cúc dại trong hồng hoa saffron.

Các ứng dụng khác được báo cáo cho kiểm soát chất lượng cà phê xanh, 13C NMR kết hợp với phân tích thành phần chính hoặc phân tích phần bậc tối thiểu trực giao được sử dụng để phân biệt giữa các loài Arabica và Robusta và các mẫu từ sáu nguồn địa lý (Wei et al., 2012). Phân tích chất chuyển hóa dựa trên H NMR đã được sử dụng để phân loại hạt cà phê xanh: hạt cà phê chuyên biệt hoặc hạng cao so với hạt cà phê thương mại (Kwon et al., 2015). Kết quả từ nghiên cứu này chứng minh rằng mức độ cao của sucrose và mức độ thấp của g-aminobutyric acid, quinic acid, choline, acetic acid và axit béo đều là chỉ số cho chất lượng cà phê.

5.5.4 Phân tích DNA để truy xuất nguồn gốc một giống

Tương tự như trong ngành công nghiệp rượu vang nơi một số terroirs và loại nho đơn được đánh giá cao về chất lượng, cà phê chuyên biệt được xem là một sản phẩm cao cấp, nhờ vào nguồn gốc đơn và/hoặc các loại cà phê đơn như Geisha, Maragogype, hoặc Bourbon. Việc theo dõi nguồn gốc là rất quan trọng để đảm bảo nguồn gốc, loại và quy trình được áp dụng. Phân tích DNA đã được sử dụng để đảm bảo tính chất và nguồn gốc của các loại đơn trong sản phẩm hoàn thiện.

Nespresso đã phát triển một phương pháp dựa trên PCR DNA để xác định các loại qua chuỗi giá trị, từ cánh đồng đến sản phẩm hoàn thiện (Morel et al., 2012). Phương pháp này được sử dụng như một công cụ kiểm soát chất lượng để đảm bảo tính nguyên chất và tính chất của nguyên liệu thô. Kiểm tra DNA được áp dụng cho các lô hạt cà phê xanh từ các trang trại ở miền Nam Brazil, nơi trồng các loại cà phê bourbon màu đỏ và vàng.

6. Triển vọng

Trong vài thập kỷ qua, ngành công nghiệp nông nghiệp đã chứng kiến những thay đổi lớn do nhu cầu về sản phẩm nông nghiệp chất lượng cao và các đặc tính khác biệt được trồng một cách bền vững. Cà phê không phải là ngoại lệ. Cà phê chuyên biệt đã trở nên phổ biến trong những năm gần đây khi người tiêu dùng muốn khám phá hương vị mới và đặc biệt. Điều này đã trở thành động lực cho người trồng cà phê trên toàn thế giới tập trung vào chất lượng và các đặc tính hương vị, từ các loại cà phê ưu việt hoặc thông qua việc áp dụng các quy trình sau thu hoạch cụ thể. Các nhà rang xay sau đó mang những sản phẩm này đến người tiêu dùng, quảng bá về loại cà phê và các quy trình áp dụng thường kết hợp với câu chuyện văn hóa. Ngoài ra, sự chú ý đã được dành cho các phương pháp cải thiện để giảm thiểu tác động đến môi trường, với việc sử dụng nước cho quá trình chế biến là trọng tâm chính.

Những khía cạnh khác nhau này, trong khi xem xét chi phí đầu tư thấp cho người trồng cà phê, đã truyền cảm hứng cho sự sáng tạo của người trồng trồng, kỹ sư và nhà khoa học để tìm ra những giải pháp sáng tạo như được minh họa bằng một số ví dụ trong chương này. Nhưng các nhà khoa học, nhà nông học và người trồng cà phê không ngừng làm việc một cách rất lớn để đạt được những phương pháp kiểm soát chất lượng tốt hơn, hương vị sáng tạo và các phương pháp môi trường cải tiến hơn nhằm tạo ra giá trị cho cả người trồng và người tiêu dùng.

Ví dụ, việc sử dụng công nghiệp tốt hơn của sản phẩm phụ đang được xem xét cả về mặt môi trường và như một sản phẩm có giá trị cao có thể tăng thu nhập cho người trồng. Mọi người trồng đều biết rằng bã cà phê và nhầy là nguyên liệu giàu dinh dưỡng và đã có những sáng kiến ban đầu để biến chúng thành các sản phẩm công nghiệp có giá trị. Người trồng có thể sử dụng bã cà phê giàu nitơ để bón phân cho vườn cà phê và do đó thay thế phân bón hóa học. Nhưng bã cà phê cũng có thể được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học. Ở Nhật Bản, một sản phẩm dựa trên cà phê rang và bã cà phê đã được tiếp thị (DyDo CoffeeBerry). Ngoài ra, đã được chứng minh rằng tính tốt của cà phê có tác động tích cực đối với sức khỏe con người. Do đó, người ta có thể xem xét một loạt các cơ hội mỹ phẩm hoặc dược phẩm để tạo ra giá trị bằng cách sử dụng hạt cà phê bị loại bỏ vì hương vị hoặc khuyết điểm vật lý. Ở Colombia, có một sáng kiến để sử dụng nước thải như mô tả trong Phần 5.3. Ngoài việc phục hồi và sử dụng làm phân bón, nước thải giàu chất chống oxy hóa từ bã cà phê, có thể được sử dụng để sản xuất đường mía và các sản phẩm mỹ phẩm (Naox, xem http://naoxantioxidante.blogspot.com.co/). Alejandro Méndez từ El Salvador, World Barista Championship 2011, đã sử dụng nhầy để làm ngọt cho đồ uống chiến thắng của mình.

Cà phê vẫn còn rất nhiều để học hỏi từ ngành công nghiệp rượu vang nơi lên men đóng vai trò quan trọng. Câu hỏi là khi các bể lên men sẽ được thay thế bằng các bể phản ứng với các điều khiển và thiết bị phức tạp trong đó các biến số như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, vi sinh vật và nhiều biến số khác được quản lý để tối ưu hóa tiềm năng hương vị.

Các phương pháp phổ cận hồng ngoại và hồng ngoại trung có thể trong một số trường hợp thay thế phân tích hóa học để cung cấp các giải pháp sáng tạo cho năng suất tối đa và hiệu quả chi phí (Osborne, 2000; Cozzolino, 2009; Lin và Ying, 2009). Một phương pháp phân tích nhiệt độ cao với độ phân giải cao, cho phép xử lý mẫu nhanh chóng với thời gian đến kết quả giảm, đã được phát triển cho việc chứng nhận giống nho và ôliu (Mackay et al., 2008) và có tiềm năng sử dụng cho việc xác định nguồn gốc/loại cà phê.

Để kết luận, sự sáng tạo của các nhà nghiên cứu, nhà nông học và người trồng cà phê cùng nhau sẽ tiếp tục nghiên cứu các cách tiếp cận ban đầu để chế biến cà phê một cách chất lượng và bền vững. Họ sẽ một mặt cung cấp cái nhìn về việc tạo ra hương vị và câu chuyện mới dẫn đến các sản phẩm sáng tạo và bền vững để người tiêu dùng khó tính khám phá. Mặt khác, việc sử dụng tốt hơn các nguồn tài nguyên tự nhiên có thể giúp tạo ra giá trị mới cho các nhà sản xuất hiện có và mới trong chuỗi giá trị cà phê.