咖啡豆在咖啡烘焙中的物理变化是什么？
咖啡豆的烘焙会使咖啡豆从生豆转化为熟豆，具有浓郁的香气和风味，但是你知道烘焙过程中发生了什么吗？
当我们烘焙豆子时，它们主要分为物理和化学变化。这篇文章是两个系列的第一部分。让我们先看看咖啡豆在烘焙过程中的物理变化。

重要的是物理结构。
咖啡豆的分层结构对烘焙我们想要的味道有很大的影响。如果没有特定的物理结构，就不会产生对味道和香气的化学反应。
将生豆磨成粉末，放在与烘焙时相同的温度环境中，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的必要状态，完整的结构可以控制，反应烘焙环境是在正确的前提下，以正确的顺序相互反应的必要状态。

戏剧性的变化在烘焙中。
咖啡豆是一种高密度的种子，结构紧凑，但一旦开始烘焙，它们的原始状态就会发生变化。让我们来看看烘焙的物理变化：
改变颜色。
在烘焙过程中，最明显的变化可能是颜色。在烘焙之前，新鲜的咖啡豆会变成蓝色和绿色，然后由于黑色素的产生而变成棕色。这些是糖和氨基酸在加热过程中形成的聚合物。在烘焙过程中，一些银皮也会脱落。银皮是最接近外纸的咖啡豆。
咖啡豆和烘焙结果的中，烘豆师和消费者将使用颜色作为质量界定。

改变了含水率和质量。
烘干程序后的咖啡生豆含水量约为10-12%，但烘烤后会使含水量降至2.5%左右。除了生豆中已经存在的水分外，还会通过化学反应产生额外的水分，但这些水分会在烘烤过程中蒸发。
生豆烘烤后整体质量下降的原因是水分流失和一些干物质转化为气体。咖啡豆的重量平均烘焙前后会减少12-20%。烘豆师通常会记录失重比，以便在质量方面可能需要额外监控哪些批次的生豆。
不一样的烘烤曲线会危害脱水的产生時间，烘烤不一样的时间点，其水活性的转变将会代表化学反应的差别，这将会对最后的烘烤曲线造成危害。

改变体积和细孔。
咖啡豆的细胞壁强度在植物界中名列前茅，其外层物质具有很强的韧性，增加了其刚度和强度。
当咖啡烘焙时，由于咖啡豆中含有多糖体(结合的糖分子)，咖啡豆内部的压力会增加，因此咖啡豆的温度升高，水分转化为气体。
内物推至细胞壁，在中央留出充满气体的缝隙。这表示豆的体积会随着质量的下降而膨胀，而大部分气体的堆积是烤制后释放的二氧化碳。
烘焙也会使咖啡豆的毛孔增大，使咖啡豆的密度降低，溶解性更强。当然，这也与把它们变成美味的饮品有很大的关系。

油脂的变化。
咖啡豆含有油脂，内部的高压会使这些化合物从细胞的中心向表面移动。
油脂可以帮助在细胞中保留挥发性化合物。挥发性化合物是一种在室温下具有高挥发性的化学物质。这些物质对产生咖啡的香气和香气是必不可少的。如果没有油，这些分子可能会很快消散。
烘焙时间越长，结构的变化就越明显，咖啡豆的密度越来越低，也就产生了更多的气体。而且烘焙时间越长，咖啡豆表面的油脂越多。
这些发展在一定程度上解释了为什么深咖啡的味道与浅咖啡的味道不同，但也有一些重要的化学变化会影响烘焙的结果，我们将在另一篇文章中再次看到这一部分。

什么事情发生在烘焙的各个阶段。
由于烘焙时会在不同的时间点发生化学变化，所以烘焙方式会影响最后咖啡的风味、香气、口感。
然而，无论烘焙方法如何，烘焙主要分为三个阶段：脱水、梅纳德（焦糖化）反应和风味的发展。这些术语实际上描述了不同阶段的化学和物理变化。
1.脱水。
脱水过程将发生在回温点。回温点是当你把生豆子放在烘干机上时，在机器内部的热量会再次升高之前，机器内部的热量会降低，而温度会开始升高，这就是回温点。在脱水阶段，生豆子的水会开始蒸发，压力也会开始在豆子内部形成。
2.梅纳德反应。
当咖啡豆开始变成棕色时，这意味着梅纳德的反应开始了，这种反应将发生在加热到150°C左右的时候。这一过程会产生大量气体，包括二氧化碳、水蒸气、挥发性气体等。当内部压力足够大，可以冲破细胞壁时，它会膨胀，这就是所谓的第一次爆炸。
除了豆类颜色的变化，还会影响最终的咖啡风味，同时也会在梅纳德发生反应。
3.风味发展期。
当烘焙爆炸时，烘焙会从吸热反应（从滚筒吸热）转变为放热反应（豆子释放热量）。在这个阶段，物理变化将继续，豆子表面的孔隙将继续增加，油脂将从豆芯移动到表面，颜色将继续加深。许多化学反应也将发生在这个阶段，这将在另一篇文章中讨论。

尽管看似简单，但由于烘焙过程中会同时发生许多物理和化学变化，因此咖啡烘焙是一个非常复杂的过程。但由于咖啡豆的独特结构，这一切都得以发展。
在购买一袋咖啡豆之前，可以先想一想每一颗咖啡豆在烘焙之前都会发生什么。