咖啡烘焙过程中会发生什么：物理变化

烘焙使咖啡从一粒绿色的种子变成我们喜爱的芳香四溢的咖啡豆。但是在这个过程中会发生什么呢?

当我们烘烤咖啡豆时，它们会发生物理和化学变化。在这个由两部分组成的系列文章的第一部分中，了解更多关于焙烧炉内部发生的物理变化。

烘焙师正在检查刚烤好的咖啡豆。图片来源： Devon Barker

物理结构的重要性

咖啡豆的解剖结构对于创造我们想要的美味烘焙成品至关重要。如果没有特定的物理结构，就不会发生风味和香气所必需的化学反应。

在《咖啡的工艺和科学》一书中，布里塔·福尔默指出:“研磨的绿色咖啡粉暴露在与咖啡豆烘焙过程相似的温度历史下，不会产生所需的风味化合物。”完整的咖啡豆在化学反应中扮演着重要的“微型反应器”角色。它控制反应环境的方式是，正确的前体可以按照正确的顺序相互反应。”

准备烘焙的绿色咖啡豆。图片来源：Neil Soque

戏剧性的变化

绿咖啡豆的种子结构致密。但当你把它们介绍给烘焙师时，它们的原始形式就完全改变了。让我们看看发生了什么物理变化。

颜色

也许在烘烤过程中最明显的变化是颜色。在烘焙之前，咖啡豆是蓝绿色的。它们变成棕色是因为产生了蛋白黑素。这些聚合物是糖和氨基酸在高温下结合时形成的。在烘烤过程中，谷壳或银箔也会脱落。这是咖啡豆的纸质外层。

烘焙师和消费者使用颜色的水平作为一个参数的质量和型材。

一盘绿色的咖啡豆。图片来源：Julio Guevara

水分和质量

在加工和干燥的绿豆中，水约占10-12%，但烘焙将这一比例降至2.5%左右。除了绿豆中已经存在的水分，还有额外的水分是通过化学反应产生的。然而，这是蒸发在焙烧。

水分的流失和一些干物质转化为气体是咖啡豆在烘焙后整体质量下降的原因。平均而言，豆类的体重会减少12-20%。烘焙师经常跟踪减肥的百分比，以帮助确定哪些批次可能需要在质量保证方面进行额外的检查。

不同的烘焙方式会影响脱水过程。烘焙过程中不同部位水活度的变化可能意味着化学反应的不同，这可能会对最终的轮廓产生影响。

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新鲜烘焙的咖啡冷却下来。

体积和孔隙度

咖啡豆的细胞壁在植物界是最强的。他们有外部环，加强细胞，增加其刚度和强度。

当咖啡被烘焙时，温度的升高和水转化为气体会在咖啡豆内部产生很高的压力。这些条件改变了细胞壁的结构，从刚性到橡胶。这是因为多糖(结合糖分子)的存在。

内部物质向细胞壁推进，在细胞中心留下一个充满气体的空隙。这意味着豆子的体积会随着质量的下降而增大。大部分的气体都是在烘烤后释放的二氧化碳。

烘焙也会增加孔隙度，使咖啡豆的密度降低，更容易溶解。当然，这对于把它们做成美味的饮料是至关重要的。

烘焙好的咖啡豆。

油

咖啡豆含有油脂。在烘焙过程中，高的内部压力会导致这些化合物从细胞中心迁移到咖啡豆表面。

脂质有助于将挥发性化合物保存在细胞内。挥发性化合物是一种在室温下具有高蒸气压的化学物质，其中一些对于创造咖啡的风味和香气至关重要。没有这些油，它们可能会分散。

黑烘咖啡豆。

烤的时间越长，结构的变化就越明显。豆子的密度不断下降，随着时间的推移会产生更多的气体，在非常深的烘焙过程中，你可能会看到油会迁移到豆子的表面。

这些进展在一定程度上解释了为什么深焙咖啡和浅焙咖啡的味道不同，但也有影响剖面的重要化学变化。我们将在第二部分中看到这些。

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在一个咖啡烘焙工坊里。

什么时候发生：烘焙的阶段

不同的烘焙方式会影响咖啡的最终口感、香气和口感。这是因为发生化学反应的机会不同。

但无论你选择哪种烘焙方式，都有三个主要阶段:干燥、褐变或梅拉德反应，以及发育。这些流行的术语实际上描述了化学和物理变化的不同阶段。

烘干

干燥阶段在转折点之后立即开始。(当你把冷豆子放进烤箱时，机器内部的热量会下降，然后再上升。它开始上升的点就是转折点。在干燥过程中，水分开始蒸发，压力开始在豆子内部积聚。

烘焙豆子的样品。

梅拉德反应

当你看到咖啡豆开始变成棕色时，梅拉德反应就开始了。这发生在150°C/302°F左右。在梅拉德反应中，产生了包括二氧化碳、水蒸气和一些挥发性化合物在内的气体。内部压力的增加足以打破豆子的细胞壁，发出砰的一声。这个事件被称为第一次破裂。

在这个阶段，黑色素细胞开始发育。除了改变咖啡豆的颜色，它们还有助于咖啡的最终口感。

发展

在第一次开裂后，烘烤从吸热反应(豆子从桶中吸收热量)变成放热反应(豆子释放热量)。在这一阶段，物理转化会继续——豆子的孔隙率会增加，油脂会迁移到细胞壁，颜色会变暗。很多化学反应也发生在这个阶段，我们将在第二部分讨论。

烘焙师检查新鲜的一批。图片来源： Devon Barker

虽然看起来很简单，但是咖啡烘焙是一个复杂的过程，包括许多物理和化学的转变。所有这些都是因为咖啡种子独特的结构而成为可能。

所以，下次你清空烘焙机或者买袋咖啡的时候，停下来想想每颗咖啡豆是如何经过这些奇妙的过程到达那里的。

由VerônicaBelchior撰写。