Khi nghiên về lịch sử rang cà phê nói chung (và sự phát triển của máy rang cà phê nói riêng) chúng ta sẽ trông thấy sự tách bạch trong hai thời kỳ. Bài viết hôm nay, Mayaca sẽ giới thiệu đến các bạn cuộc cách mạng máy rang cà phê thương mại.

Máy rang cà phê, trong thời đại công nghiệp

Vào thế kỷ 19, nhiều bằng sáng chế khác nhau đã được trao ở Mỹ, châu Âu. Tạo ra các máy rang thương mại, để cho phép rang những mẻ cà phê lớn.

may-rang-ca-phe-trong-thoi-dai-cong-nghiep

Tuy nhiên, rang tại nhà vẫn rất phổ biến. James H. Forbes trong những ngày đầu rang xay và bán cà phê tại cửa hàng bán lẻ ở St. Louis, Missouri (trước khi trở thành trùm cà phê tại Hoa kỳ) nói rằng “bán cà phê rang là công việc tồi. Vì hầu hết người ta đều tự rang cà phê tại nhà. Mọi người đã mua cà phê ở mức hai mươi xu và tự rang nó. Trong khi chúng tôi bán hai mươi lăm xu cho cà phê “rang sẵn”. Chính vì thế, đòi hỏi rất nhiều lời giải thích về chất lượng và hương vị của nó.”

Buổi đầu của máy rang thương mại

Những thập niên đầu thế kỷ 19 được xem là thời đại đổi mới trong tất cả các ngành công nghiệp. Vào năm 1824, khi Richard Evans được cấp bằng sáng chế tại Anh cho máy rang cà phê thương mại quy mô lớn đầu tiên.

Ngoài kích thước của nó, máy rang hình thương mại này còn được bổ sung một số cải tiến. Bao gồm cơ chế tháo toàn bộ cà phê ra khỏi buồng rang một cách dễ dàng. Đồng thời thêm vào một ống lấy mẫu để có thể theo dõi hạt cà phê trong suốt quá trình rang. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc theo đuổi chất lượng.

may-rang-ca-phe-trong-thoi-dai-cong-nghiep-1

Tuy nhiên, tại châu Âu lúc này lại rất vắng bóng các phát minh về việc rang cà phê của người Pháp. Hầu hết họ đang bận rộn hơn với việc tạo tác ra các dụng cụ pha chế cà phê thật giàu chất nghệ thuật.

Trong khi đó, tại Anh và Hoa Kỳ các nhà phát minh đang tìm các cải thiện việc rang cà phê. Những bộ óc nhạy bén đã làm việc. Để tạo ra những máy rang cà phê phù hợp cho mục đích thương mại. Việc áp dụng tư tưởng chuyên sâu theo hướng này đã được định sẵn để gặt hái thành tựu ở Mỹ vào năm 1846 và ở Anh vào năm 1847-48.

Bước qua những thách thức công nghiệp

James W. Carter, ở Boston đã được cấp bằng sáng chế cho thiết kế cho máy rang cà phê kéo rời (pull-out roaster) vào năm 1846. Đây là một nguyên mẫu được các nhà rang xay thương mại được lựa chọn trong hai thập kỷ sau đó.

Máy rang Carter về cơ bản là một cái trống bằng sắt được quay thủ công. Nó có kích thước bằng một thùng rượu lớn. Được cố định vào một lò nung. Tuy nhiên, tải và dỡ cà phê được thực hiện bằng cách lấy toàn bộ trống ra khỏi lò và mở một cánh cửa ở bên cạnh. Đây chính là một điểm khác biệt lớn so với các loại máy khác.

may-rang-ca-phe-trong-thoi-dai-cong-nghiep-2

Trước khi Carter giải quyết vấn đề này, người ta phải tạt nước vào máy rang để giảm nhiệt. Sau đó cà phê nhanh chóng được lấy. Chúng văng khắp tung tóe và ngập ngụa trong hơi nước. Bằng cách này, ta có thể dừng rang trong khi vẫn duy trì nguồn nhiệt. Các mẻ có thể được thực hiện nhanh hơn.

Sau Carter, bằng sáng chế máy rang cà phê tiếp theo được cấp vào 1847-48. Cho William và Elizabeth Dakin ở Anh. Thay vì đặt thùng chứa cà phê trên ngọn lửa, máy rang Dakin có kết cấu giống như một xilanh. Nó được đặt nằm ngang, đặt trên cao và có thể duy chuyển theo chiều ngang để ra vào lò rang. Ngọn lửa sẽ không làm nóng trực tiếp cho xilanh. Mà chỉ đun nóng bên ngoài buồng chứa xilanh. Người rang cà phê có thể đã cảm thấy thoải mái hơn khi làm việc. Nhưng Dakin đã không đạt được một thành công thương mại tương xứng.

Jabez Burns, cha đẻ của máy rang hiện đại

Vị cha đẻ không thể chối cãi của máy rang cà phê thương mại hiện đại chắc chắn sinh ra ở Lon Don. Nhưng sau đó là Jabez Burns đã chuyển trụ sở đến New York.

Năm 1864, Jabez Burns đã được cấp bằng sáng chế của Hoa Kỳ cho máy rang cà phê Burns. Đây là chiếc máy đầu tiên không phải di chuyển khỏi đống lửa để xả cà phê rang. Để lại một trong những dấu ấn rõ rệt trong công cuộc sáng chế thiết bị rang cà phê.

jabez-burns-cha-de-cua-may-rang-hien-dai

Các máy rang cà phê Burns đã thể hiện hai cải tiến lớn so với các thiết kế trước đó. Cả hai cơ chế này đều có thể được tìm thấy trong các máy rang trống quay đương đại.

Đầu tiên là một loạt các vành kim loại xoắn ốc được đặt ở bên trong trống rang. Về cơ bản là một thiết kế vít Archimedes đã được sửa đổi. Các vành bố trí dạng trục trục vít liên tục. Giúp định hướng sự duy chuyển của hạt cà phê qua lại trong suốt chiều dài của trống rang. Nhằm làm cho nhiệt lượng phân phối đồng đều xung quanh hạt. Đồng thời dễ dàng tháo cà phê ra ở một đầu trống rang mà không cần dịch chuyển toàn bộ kết cấu.

Không dừng lại ở việc rang cà phê

Đổi mới thứ hai của Burns, là trong lĩnh vực làm mát sau khi rang. Trong một thiết kế năm 1867, ông đã áp dụng phương pháp hút không khí làm mát cà phê sau khi rang qua một hệ thống sàn lỗ. Làm tăng tốc quá trình hạ nhiệt. Giúp cải thiện chất lượng sản phẩm. Các máy rang trống hiện đại đều được bố trí khay làm mát & hoạt động theo cùng một nguyên tắc.

khong-dung-lai-o-viec-rang-ca-phe

Năm 1867, Jabez Burns đã được cấp bằng sáng chế Hoa Kỳ về máy làm mát cà phê. Burns cũng đã đưa ra đề tài nghiên cứu quá trình làm mát cà phê sau khi rang. Trước khi Burns chứng minh vai trò làm mát nhanh chóng, nhiều phương pháp đã được sử dụng.

Chẳng hạn như đặt cà phê trong những chiếc trống quay được phủ bằng vải (để lọc bụi bẩn). Mặc dù cũng có có hiệu quả khi áp dụng đúng cách. Tuy nhiên, ý tưởng của Burns là làm mát bằng phương pháp hút. Để tạo ra một luồng gió đi xuyên qua lớp cà phê từ trên xuống vẫn hiệu quả đến ngày nay.

Những tiến bộ của máy rang thương mại

Ngoài việc khám phá quá trình rang, công cuộc tìm kiếm nhiên liệu cũng sục sôi trong giai đoạn này. Ban đầu các máy rang công nghiệp được làm nóng bằng than. Cho đến lúc khí đốt tự nhiên được chào đón ở các thành phố châu Âu và châu Mỹ vào giữa thế kỷ 19. Vì nó vừa không khói vừa dễ kiểm soát hơn. Hầu hết các nhà sản xuất máy rang thương mại đã chuyển sang sản xuất các mô hình khí đốt từ những năm 1880 trở đi.

nhung-tien-bo-cua-may-rang-thuong-mai

Các máy rang cà phê lồng cầu (giống như những quả cầu sắt lớn) nhằm phân phối nhiệt tốt hơn đã đạt được sự phổ biến ngắn ngủi vào đầu thế kỷ 19. Nhưng những thiết kế này đã sớm lỗi thời trước sự ưu tiên cho khả năng vận hành.

Vào đầu thế kỷ 20, mẫu cho máy rang hiện đại đã ít nhiều được phác họa rõ nét. Thông qua thiết kế máy rang ‘Perfekt’ của Probat ra mắt vào năm 1907. Với trống rang hình trụ ngang, vận hành với độ chính xác cao. Được gia nhiệt bằng khí nóng với hệ thống cyclone hỗ trợ làm mát và loại bỏ vỏ cháy . Tất cả những thành tựu công nghiệp này đã đến với lĩnh vực rang cà phê “lành tính” sớm hơn trên chiến trường thế chiến II vào thời kỳ đó.

Thời kỳ nhiệt điện

Những tiến bộ hơn nữa, vươn xa trong hiệu quả rang cà phê (nhưng tương đối nhỏ trong việc thay đổi thiết kế cơ bản) đã được các nhà rang xay hoan nghênh trong suốt thế kỷ 20. Sự ra đời của trống đôi (trống rang hai lớp) và truyền nhiệt gián tiếp. Đây là hai yếu tố quan trọng nhất trong việc cải thiện chất lượng cà phê.

thoi-ky-nhiet-dien

Cả hai công nghệ này đều tăng tốc độ, tính nhất quán và độ chính xác của quá trình rang. Trong khi thiết kế trống rang kép giúp nâng cao hiệu quả dẫn truyền, ổn định nhiệt độ (dẫn nhiệt trực tiếp, đối lưu và bức xạ nhiệt giữa hai lớp vỏ) giúp cà phê rang đồng đều hơn. Thì hệ thống truyền nhiệt đối lưu khí nóng giúp tăng tốc độ độ quá trình rang đồng thời giảm hao phí nhiệt lượng.

Nguyên lý hoạt động

Theo truyền thống, trống rang làm nóng trực tiếp được gia nhiệt từ bên dưới bởi ngọn lửa khí đốt. Một ống xả phía trên sẽ hút khói, hơi nước và bất kỳ sản phẩm phụ nào khác ra khỏi trống rang.

Trong khi đó, các máy rang được làm nóng gián tiếp sẽ bơm không khí nóng vào trống rang. Điều này có nghĩa là nhiệt độ trống rang sẽ thấp hơn nhiều so với khi được làm nóng trực tiếp. Quan trọng nhất là không khí nóng sẽ được lưu chuyển theo một dòng tuần hoàn để bù nhiệt. Giải pháp kinh tế này cho phép tái sử dụng một phần khí thải nóng trở lại buồng rang. Qua đó nó giúp duy trì nhiệt độ bên trong trống rang ổn định hơn. Từ đó giảm thiểu khả năng cháy xém hạt.

Thời kỳ nhiệt điện ohats triển mạnh mẽ vào thế kỷ 20

Khi nguồn năng lượng điện ngày càng dễ tiếp cận hơn vào đầu thế kỷ 20. Ngành công nghiệp rang cà phê đã thích nghi và tận dụng tối đa sức mạnh của điện. Động cơ điện đã giúp giải phóng sức lao động con người trong quá trình vận hành trống rang. Và bởi vì cảm biến nhiệt điện có thể dễ dàng kiểm soát. Nên việc rang được thực hiện một cách nhất quáng hơn bao giờ hết, cũng như ít nguy hiểm hơn. Lần đầu tiên, các nhà rang xay có thể kiểm soát nhiệt độ chính xác ở từng con số cùng khả năng tái tạo năng lượng tốt hơn.

Các hệ thống điều khiển tinh vi trên các máy rang hiện đại ngày nay có nhiều tính năng nổi bật. Không chỉ cho phép kiểm soát hoàn toàn nhiệt độ. Kiểm soát luồng không khí, tuần hoàn không khí, tốc độ trống quay, cơ chế làm mát, nhiệt lượng. Mà còn được cấu hình hóa các thứ như vậy, để đáp ứng phù hợp theo yêu cầu của từng loại hạt.

Bài viết của chúng tôi đã tóm tắt về cuộc cách mạng máy rang cà phê thương mại. Hy vọng người đọc sẽ có thêm nhiều thông tin bổ ích.

Biên dịch: Primecoffea

Nguồn tham khảo:

  • All About Coffee, Book by William H. Ukers | Chapter XXV: Factory preparation of roasted coffee ; Chapter XXXIV: The Evolution Of Coffee Apparatus
  • The Curious Barista’s Guide to Coffee, Book by Tristan Stephenson | Chapter 3: Roasting Coffee; The evolution of the coffee roaster

Chuyên mục kiến thức về cà phê được Mayaca Coffee sưu tầm, tổng hợp và biên dịch từ nhiều nguồn khác nhau nhằm mang đến cho khách hàng những điều thú vị về lịch sử, văn hóa, khoa học, công dụng của cafe đối với cuộc sống con người.