咖啡烘焙的原理與過程

　　我們必須先了解到，生豆是咖啡漿果內的堅硬種子，水分、綠原酸、蛋白質、生物鹼、咖啡因、脂肪類、糖類等物質。 在高溫烘焙的同時，上述的物質會出現像是梅納反應、史崔克降解等化學變化，從而產生咖啡單寧酸、菸草酸、芳香酯、醇類、碳水化合物等影響咖啡風味的物質。

　　所以，對於烘焙咖啡豆這件事，我們可以將它理解爲是個溫度上升的過程，但必須是在受控制的情況之下。 也因爲如此，烘焙時的溫度高低與升溫快慢，就是造成風味差異的主要原因。

　　從實際的烘焙過程中，我們可以觀察到生豆顏色的變化，會從原本含水量高時的青綠色，經過高溫烘焙脫去大部分的水份後，轉爲略白的黃色。 隨着溫度繼續上升，逐漸泛黃，當到達產生梅納反應的溫度時，表面明顯的變爲褐色，並逐漸加深。 若持續的加溫，會出現碳化現象，咖啡豆就變成深黑色，表面還帶着油脂的亮感，若不停止加熱，最後還會起火燃燒。

　　除了顏色上的變化，咖啡豆的體積也會出現不同的改變，除了小幅度的受熱膨脹之外，還會在不同溫度時，產生兩次爆裂的現象，體積約會增加60%之多。 在體積膨脹的同時，由於失去水份和銀皮脫除的原因，總重量也會減少，隨着烘焙淺到深，大約會減少12～20%的重量。

　　除了烘焙溫度和時間長短之外，藉由外觀顏色、體積變化、失重比率，我們可以初步的判斷出咖啡豆的烘焙程度。 另外，也可以透過Agtron 焦糖化光譜分析儀來做檢測，精準的得到烘焙度的深淺爲何。

　　瞭解咖啡烘焙機器的設計原理

　　以臺灣製造的烘豆機爲例，在烘焙過程中，能夠控制的功能有瓦斯火力、排氣閥門、鍋爐轉速;提供的溫度觀察數值則有爐內豆溫、出風口溫度這兩項，並有觀豆窗和取樣棒來判斷生豆外貌和氣味。

　　不停旋轉的鍋爐是爲讓了生豆能夠均勻受熱，鍋爐內良好的擋板設計，讓攪動時更顯活潑跳躍，避免點狀燙傷。 當轉速緩慢時，生豆與鍋爐接觸的時間長;轉動快速時，生豆被拋在熱風中的時間長，這兩者對風味會產生影響。 但是，鍋爐轉速在德國、日本、美國的烘焙機器上，是無法調整的。

　　除了火力之外，瓦斯火排與鍋爐之間的距離，稱爲火距，也是機器設計時的一大難題。 日系品牌烘豆機常施作的改裝，就是增加瓦斯噴嘴數目，並同時把火距拉遠，其實考慮的也是均勻受熱的問題。 臺灣製造的新款機器，則是把瓦斯噴嘴改爲三排雙開關的設計，視烘焙量多寡點火，增加操作的靈活度。

　　點火加熱，熱能會藉由傳導、對流、輻射這三種型態，對咖啡豆產生加熱效果。

　　除了全熱風式機器是以對流熱爲主之外，我們常聽到的還有半熱風和直火式這兩種機器。 簡單的來說，直火式烘豆機的烘焙室鍋壁是有打孔的，能讓輻射熱直接作用到生豆上面，這樣的機器，還可以加裝遠紅外線套件，讓輻射熱達到最大效用。

　　半熱風式機器則是利用傳導熱與對流熱爲主，當火力固定時，排氣閥門的大小控制，就是影響對流熱的主要因素。

　　實際操作咖啡烘焙機器的步驟

　　啓動機器，點燃火源，待鍋爐溫度提升到一定程度後，關火，將咖啡生豆投入。

　　此時室溫狀態的生豆會跟熱燙的鍋爐產生熱交換，從儀表上可以觀測到鍋爐溫度會下降，依照生豆數量的多寡，這個熱交換的時間也會隨之增加。 直到生豆吸熱完全後，鍋爐溫度開始上升，稱之爲「回溫點」。

　　生豆投入前，關火與否，是每個人的烘焙習慣不同，但是這會影響到回溫點的高低，需注意。

　　一開始的溫度上升會較快，但隨着豆色泛黃、水份減少，溫度上升會逐漸趨緩而穩定。 若是利用取樣棒取出生豆，可以很明顯的聞到味道的變化，從水分蒸發的青草澀味到類似烤麪包或地瓜的香氣，這時銀皮也會逐漸剝離，可以適度的打開排氣閥門，讓銀皮吹出。 在第一次爆裂之前，溫度上升趨緩，生豆從熱風中大量的吸取熱量，準備迎接爆裂。

　　從零星的爆裂聲開始，逐漸密集，溫度上升加快、煙氣大量排出，這時需透過排氣閥門讓它適當排氣。 需注意到的是，過大的排氣量會導致對流熱過強，會出現不好的風味。

　　持續加熱，第一次爆裂聲響暫歇之後，咖啡豆醞釀着第二次爆裂，兩者溫度約會相差25℃。 第二次爆裂時，煙霧加劇，咖啡豆逐漸轉向深褐色，略微出現焦香氣。

　　下豆前，啓動冷卻盤風扇與攪拌，使咖啡豆在最短時間內降溫，以保持風味良好。

　　如何才能達到穩定的烘焙

　　如何達到穩定的烘焙，複製出最完美的那個味道，這是每個烘豆師最大的課題。

　　一、利用儀器檢測生豆含水量，事前制訂烘焙計劃曲線，詳實紀錄烘焙過程的各項數據，做爲參考改正的依據。

　　二、利用固定的回溫點爲基準，讓升溫曲線保持一致，避免無謂的火力調整與修正。

　　三、確實做好烘豆機器的保養與清潔，包含集塵桶，讓烘焙條件保持一致。

　　四、慎選烘豆機擺放位置，讓環境因素降至最低，甚至每批次的烘焙鍋數都得控制在一定範圍，避免過少或過多。

　　烘焙咖啡豆是相當有趣且有挑戰性的工作，追求完美的極致風味，是永遠無法停止的目標。