烘焙会让咖啡豆从生豆转化成富含香气与风味的熟豆，但你知道烘焙过程发生了什么事吗？
当我们在烘豆时，主要分成物理与化学变化，本文是两系列的首篇，让我们先来看看烘焙时咖啡豆发生了什么物理变化。
物理结构的重要性
咖啡豆分层的结构，对于烘焙出我们想要的风味影响很大。若没有特定的物理结构，就不会发生对风味和香气必不可少的化学反应。
在The Craft and Science of Coffee这本书中，Britta Folmer表示：「将生豆磨成粉并放置于跟烘焙时一样的温度环境，并不会产生我们需要的风味化合物，完整的咖啡豆是产生化学反应所必须的状态，完整的结构能够控制、并反应烘焙环境是在正确的前提、能够以正确的顺序相互产生反应。」
烘焙时戏剧性的变化
咖啡生豆是密度高且具有紧凑结构的种子，但是一旦开始烘焙，就会改变其原生状态，让我们来看看烘焙时会发生什么物理变化：
颜色的改变
烘焙时改变最明显的也许就是颜色，在烘焙前，新鲜的咖啡生豆会呈现蓝绿色，接着会因为类黑素的产生而转化成棕色，这些是当糖和氨基酸在加热下结合时形成的聚合物。在烘焙过程中，部分的银皮也会脱落，银皮是最接近咖啡豆的外层纸质物质。
烘豆师跟消费者会用颜色作为咖啡豆跟烘焙结果的品质界定标准。
含水率跟质量的改变
干燥程序后的咖啡生豆含水率约10-12%，但烘焙后会让含水率降至约2.5%。除了已经存在于生豆中的水分，还通过化学反应产生额外的水分，但是这在烘焙的过程中都会蒸发。
水分的损失和一些干性物质转化为气体，是生豆烘焙后整体质量减少的原因。平均而言，咖啡豆的重量在烘焙前后会减轻12-20％。烘豆师经常记录失重比，以确定哪些批次的生豆可能要在质量方面进行额外的监测。
不同的烘焙曲线将影响脱水发生的时间，烘焙不同的时间点，其水活性的变化可能代表化学反应的差异，这可能对最终的烘焙曲线产生影响。
体积和细孔的改变
咖啡豆的细胞壁强度名列植物界顶端，它们具有韧性很强的外层物质，增加其刚度和强度。
当咖啡烘焙时，上升的温度以及水分转化成气的过程，会让咖啡豆内部的压力升高，这些条件会将细胞壁的结构从刚性转变为橡胶状，因为咖啡豆含有多糖体（结合的糖分子）。
内部物质向细胞壁推出，在中心留下充满气体的空隙。这代表随着质量下降，豆子的体积会膨胀，而大部分气体的积聚是在烘焙后所释放的二氧化碳。
烘焙还会增加咖啡豆的细孔，使密度降低，溶解性更强。当然，这对于将它们变成美味的饮料也有很大的关系。
油脂的改变
咖啡豆含有油脂，在烘焙过程中，内部的高压会使这些化合物从细胞的中心往表面移动。
油脂有助于将挥发性化合物保留在细胞内，挥发性化合物是在室温下具有高挥发特性的化学物质，这些物质对于产生咖啡的香味和香气是不可或缺的，如果没有油脂，这些分子可能会快速消散。
烘焙时间越长，结构的转变会越明显，咖啡豆的密度不断降低，也会产生更多的气体。而烘焙时间越长，咖啡豆的表面油脂也会越多。
这些发展在某种程度上解释了为什么深焙咖啡的味道跟浅焙咖啡的味道不同，但也存在影响烘焙结果的重要化学变化，这个部分我们会在另一篇文章再来看。
烘焙的各阶段发生了什么事
不同烘焙方式会影响最后咖啡的风味、香气、口感，因为烘焙时会在不同时间点发生化学变化。
但不论是何种烘焙方式，烘焙主要会分成三个阶段：脱水，梅纳德（焦糖化）反应，以及风味的发展，这些术语实际上描述了化学和物理变化的不同阶段。
1.脱水
脱水程序会在回温点发生，回温点是当你将生豆放到烘豆机，机器内部的热量会在再度上升之前先下降，而温度开始上升这个点就称为回温点。脱水阶段，生豆的水分会开始蒸发，压力也会开始在豆子内部形成。
2.梅纳德反应
当咖啡豆开始转变成棕色，就表示梅纳德反应开始了，这会在加热到大约150°C时发生。这个过程会产生许多气体，包含二氧化碳、水蒸气、挥发气体等。当内部压力够大到冲破细胞壁，就会膨胀，称为第一爆。
风味的发展也会同时在梅纳德反应发生，除了豆子颜色改变，还会影响最终的咖啡风味。
3.风味发展期
当烘焙到一爆之后，烘焙从吸热反应（吸收来自滚筒的热量）变为放热反应（豆子释放热量）。在这个阶段，物理变化仍会持续，豆子表面的孔隙继续增加、油脂继续从豆芯移到表面、颜色继续变深。许多化学反应也会在这个阶段发生，这个一样在另一篇文章再来探讨。
虽然看似简单，但咖啡烘焙是一个很复杂的程序，因为烘焙的过程会同时发生许多物理与化学变化。但由于咖啡豆的独特结构，使得这一切的发展成真。
买一包咖啡豆之前，可以先想想每个豆子在烘焙到这个焙度会发生的事情。
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2020-07-03 19:05:54
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