Đo màu rang cà phê bằng Agtron: Vì sao hạt nguyên và bột xay cho kết quả khác nhau?

Một mẻ cà phê vừa ra khỏi lồng rang có thể nhìn khá đồng đều bằng mắt thường. Tuy nhiên, khi đưa vào máy đo Agtron, kết quả giữa mẫu hạt nguyên và mẫu bột xay đôi khi lại khác nhau đáng kể.

Đây không nhất thiết là lỗi của thiết bị. Hạt cà phê không phải một vật liệu đồng nhất từ bề mặt đến lõi. Trong quá trình rang, nhiệt truyền từ ngoài vào trong, các phản ứng hóa học diễn ra theo những tốc độ khác nhau và mức độ biến đổi của từng vùng trong hạt cũng không hoàn toàn giống nhau.

Vì vậy, màu sắc sau rang không chỉ là một đặc điểm cảm quan. Khi được đo bằng thiết bị phù hợp và quy trình chuẩn hóa, nó trở thành một chỉ số hữu ích để kiểm soát tính nhất quán giữa các mẻ rang.

1. Agtron thực sự đo điều gì?

Agtron là tên thường được sử dụng trong ngành rang cà phê để chỉ hệ thống đo độ rang thông qua đặc tính phản xạ năng lượng của mẫu cà phê.

Thiết bị Agtron E20-CP III được nhà sản xuất mô tả là một máy quang phổ rút gọn, được thiết kế riêng để đánh giá cả cà phê hạt nguyên và cà phê đã xay. Thiết bị sử dụng vùng năng lượng cận hồng ngoại (Near Infrared – NIR), thay vì chỉ dựa vào cảm nhận màu sắc bằng mắt.

Nguyên lý cơ bản là chiếu năng lượng lên mẫu, thu nhận tín hiệu phản xạ và sử dụng hệ thống hiệu chuẩn để chuyển tín hiệu đó thành chỉ số tương ứng với mức độ rang.

Khi cà phê rang càng đậm, các biến đổi hóa học và cấu trúc trong hạt làm thay đổi đặc tính phản xạ. Trên thang Agtron thông dụng, số đo thấp hơn thường tương ứng với mẫu rang đậm hơn, trong khi số đo cao hơn tương ứng với mẫu sáng hơn.

Điểm cần lưu ý: Agtron không đơn giản là một chiếc máy chụp ảnh rồi so sánh độ nâu của hạt. Nó đo một đặc tính quang học đã được chuẩn hóa theo thiết bị và thang đo cụ thể.

2. Gourmet Scale và Commercial Scale có giống nhau không?

Agtron có hai hệ thang đo được sử dụng phổ biến là Gourmet Scale và Commercial Scale.

Hai thang đo này không thể tùy tiện thay thế cho nhau. Nhà sản xuất Agtron cho biết thiết bị E20-CP III có thể được hiệu chuẩn theo một trong hai thang đo này.

Ví dụ, một nhà rang công bố sản phẩm có chỉ số Agtron 60 nhưng không nói rõ đang sử dụng Gourmet hay Commercial thì thông tin này chưa đủ để nhà rang khác tái lập kết quả.

Đó là lý do dữ liệu kiểm soát chất lượng phải ghi rõ model thiết bị, thang đo và loại mẫu.

3. Vì sao hạt nguyên và bột xay có số Agtron khác nhau?

Đây là điểm quan trọng nhất khi xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng sau rang.

Đo trên hạt nguyên

Khi đo hạt nguyên, thiết bị chủ yếu tiếp nhận tín hiệu phản xạ từ bề mặt hạt. Bề mặt này có thể thể hiện những biến đổi do quá trình rang, nhưng không đại diện hoàn toàn cho mức độ biến đổi bên trong hạt.

Nếu mẻ rang có sự chênh lệch nhiệt giữa bề mặt và lõi, phép đo hạt nguyên có thể không thể hiện đầy đủ sự khác biệt đó.

Đo trên bột xay

Khi nghiền hạt, phần bên trong được bộc lộ. Mẫu bột sau đó được phân bố thành một lớp đo, giúp thiết bị tiếp nhận tín hiệu từ một tập hợp vật liệu đồng nhất hơn so với bề mặt của từng hạt nguyên.

Điều này có thể làm thay đổi đáng kể giá trị đo.

Nghiên cứu của Yeager và cộng sự công bố năm 2022 trên Journal of Food Science ghi nhận chỉ số Agtron Gourmet và các giá trị màu L*a*b* của mẫu bột có thể cao hơn mẫu hạt nguyên. Nhóm tác giả giải thích rằng quá trình nghiền làm đồng nhất mẫu và bộc lộ phần bên trong ít bị rang hơn.

Không nên mặc định chênh lệch giữa hạt nguyên và bột xay luôn cố định. Nó phụ thuộc vào giống, cấu trúc hạt, mức rang, độ đồng đều và phương pháp chuẩn bị mẫu.

4. Mốc Agtron 63 của SCA có ý nghĩa gì?

Trong tài liệu hướng dẫn chuẩn bị cho kỳ thi Q Grader, Specialty Coffee Association (SCA) đưa ra mốc tham khảo cho cà phê dùng trong bài thực hành rang và cupping:

SCA cũng minh họa những trường hợp mẫu rang quá nhạt, quá đậm, rang quá nhanh và quá chậm. Đáng chú ý, hai mẻ rang có thể đạt cùng một chỉ số màu nhưng có thời gian rang rất khác nhau.

Đó là lý do màu rang không thể thay thế việc đánh giá profile nhiệt độ và cảm quan.

5. Màu rang có thể nói gì về hương vị?

Trong quá trình rang, các phản ứng Maillard, phân hủy đường, biến đổi axit chlorogenic và những phản ứng nhiệt khác tạo ra các hợp chất ảnh hưởng đến màu sắc và hương vị.

Mức độ nâu hóa tăng lên thường đi cùng với sự thay đổi về cấu trúc hóa học của hạt. Tuy nhiên, màu sắc chỉ là một chỉ dấu tổng hợp, không thể cho biết chính xác từng nhóm hợp chất đã được hình thành hoặc phân hủy đến mức nào.

Nghiên cứu của Anokye-Bempah và cộng sự công bố năm 2025 trên Scientific Reports khảo sát bảy profile rang có cùng tổng thời gian nhưng khác động lực nhiệt, sử dụng ba nguồn gốc cà phê trong máy rang trống thương mại 5 kg.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy các giá trị màu trong không gian L*a*b* có thể được mô tả bằng một đường cong màu rang chung tại các mốc phát triển quan trọng. Đây là hướng nghiên cứu có ý nghĩa đối với việc chuẩn hóa phép đo màu trong ngành rang, nhưng không có nghĩa mọi loại máy rang, giống cà phê và điều kiện sản xuất đều có thể sử dụng một mô hình màu duy nhất mà không cần xác nhận lại.

6. L*a*b* và Agtron: Hai cách biểu diễn khác nhau

Ngoài Agtron, ngành thực phẩm còn sử dụng hệ màu CIE L*a*b* để mô tả màu sắc bằng ba tọa độ:

• L*: độ sáng, từ tối đến sáng.
• a*: trục xanh lá đến đỏ.
• b*: trục xanh lam đến vàng.

Hai hệ thống không thể chuyển đổi tùy tiện chỉ bằng một công thức đơn giản. Agtron là chỉ số được xây dựng theo hệ thống đo riêng của thiết bị, còn L*a*b* mô tả màu trong một không gian màu tiêu chuẩn.

Nghiên cứu của Carvalho Pires và cộng sự năm 2024 đánh giá ba phương pháp thu nhận màu gồm máy đo màu để bàn, hình ảnh điện thoại thông minh và cảm biến màu. Nghiên cứu sử dụng 70 mẫu cà phê rang, gồm cả hạt nguyên và bột xay.

Với máy đo màu để bàn, mô hình tốt nhất đạt R² = 0,99 ở cả hai nhóm mẫu; sai số RMSE được báo cáo ở mức 1,91% đối với hạt nguyên và 0,87% đối với bột xay.

Kết quả cho thấy phương pháp đo chi phí thấp có tiềm năng hỗ trợ kiểm soát rang khi được xây dựng mô hình hiệu chuẩn phù hợp. Tuy nhiên, kết quả của một bộ mẫu nghiên cứu không chứng minh mọi điện thoại hoặc ứng dụng chụp ảnh đều có thể thay thế máy đo chuyên dụng.

7. Xây dựng quy trình đo màu rang cho nhà rang

Đối với một nhà rang cần kiểm soát sự đồng đều giữa nhiều mẻ sản xuất, SAVINA đề xuất quy trình nội bộ theo hướng chuẩn hóa như sau:

Bước 1: Xác định hệ thang đo

Chọn Gourmet hoặc Commercial và giữ nguyên trong toàn bộ hệ thống theo dõi. Nếu thay đổi thang đo, cần thực hiện hiệu chuẩn lại theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Bước 2: Chuẩn hóa mẫu

• Lấy mẫu đại diện từ mẻ rang sau khi làm nguội.
• Không đo mẫu còn nóng vì nhiệt độ có thể ảnh hưởng kết quả.
• Nếu đo hạt nguyên, sử dụng cùng cách bố trí mẫu.
• Nếu đo bột xay, giữ ổn định thiết bị xay, độ mịn, cách san phẳng và độ đầy của khay.

Bước 3: Kiểm tra hiệu chuẩn thiết bị

Thực hiện hiệu chuẩn bằng đĩa chuẩn hoặc phương pháp được nhà sản xuất quy định. Không nên lấy kết quả của một thiết bị chưa được kiểm tra làm chuẩn cho toàn bộ dây chuyền.

Bước 4: Đo lặp lại

Đo nhiều lần trên mẫu đại diện, ghi lại kết quả trung bình và độ dao động. Đây là quy trình kiểm soát nội bộ được đề xuất nhằm đánh giá độ lặp lại của phép đo, không phải một con số bắt buộc do SCA quy định.

Bước 5: Đối chiếu với profile rang và cupping

So sánh màu rang với các dữ liệu:

• BT – Bean Temperature.
• ET – Environmental Temperature.
• RoR – Rate of Rise.
• Development Time Ratio.
• Weight Loss – tỷ lệ hao hụt khối lượng.
• Kết quả cupping sau khi cà phê được nghỉ phù hợp.

Tham khảo thêm các bài chuyên sâu của SAVINA về BT, ET và RoR trong rang cà phê, DTR và thời gian phát triển, cũng như phản ứng Maillard trong rang cà phê.

Giá trị của phép đo màu trong sản xuất cà phê

Agtron không phải công cụ dùng để quyết định cà phê ngon hay dở. Giá trị thực tế của nó nằm ở khả năng biến một nhận xét tương đối như “mẻ này rang đậm hơn mẻ trước” thành dữ liệu có thể theo dõi và so sánh.

Khi kết hợp đúng với chuẩn bị mẫu, hiệu chuẩn, kiểm soát profile nhiệt và đánh giá cảm quan, phép đo màu trở thành một mắt xích quan trọng trong hệ thống quản lý chất lượng của nhà rang.

Với nhà rang chuyên nghiệp, điều đáng quan tâm không phải là đạt một con số Agtron đẹp, mà là khả năng tái tạo được đặc tính mong muốn của sản phẩm qua nhiều mẻ rang khác nhau.

Nguồn tham khảo

1. Agtron Inc. – E20-CP III Coffee Roast Analyzer. Thông số và nguyên lý thiết bị.
2. Specialty Coffee Association – How to Prepare for the Q Grader Course. Mốc chuẩn bị cupping Agtron 63 ground và khoảng 58 whole bean.
3. Yeager et al. (2022). Roast level and brew temperature significantly affect the color of brewed coffee. Journal of Food Science. DOI: 10.1111/1750-3841.16089.
4. Carvalho Pires et al. (2024). Feasibility of using colorimetric devices for whole and ground coffee roasting degrees prediction. Journal of the Science of Food and Agriculture. DOI: 10.1002/jsfa.13376.
5. Anokye-Bempah et al. (2025). A universal color curve for roasted arabica coffee. Scientific Reports. PMID: 40624084.
6. Bicho et al. (2012). Use of colour parameters for roasted coffee assessment. Food Science and Technology. DOI: 10.1590/S0101-20612012005000068.