本章涉及咖啡产业链中游--咖啡烘焙。咖啡烘焙是创造咖啡风味的重要环节，是衔接咖啡产业上游与咖啡馆的核心步骤，其重要性不言而喻。
目前，越来越多的咖啡师也开始涉足烘焙环节。
1.咖啡烘焙的物理变化
烘焙咖啡豆的过程，是咖啡豆经历高温焙制，发生一系列物理和化学变化，获得色、香、味，形成风味油脂的过程，是天使降落凡间，变得与人亲近的神奇历程。这其间既有大量的物理变化，也有很多复杂甚至还不为人知的化学变化。
随着消费者对咖啡风味、口感的要求越来越高，咖啡的每一个加工环节都被分解、放大、揣摩；随着现代科学技术的日趋成熟，大家意识到咖啡烘焙过程中蕴藏着无穷的奥秘，烘焙技术水准对咖啡饮品的最终品质起着重要的作用。咖啡烘焙学顺势而生，咖啡烘焙成了影响、改变、创造咖啡风味的"临门一脚"。
铂澜咖啡学院承办的国家人力资源与社会保障部高级咖啡师培训认证项目中会涉及咖啡烘焙。
下面我们我们来看看咖啡烘焙过程中的物理变化。
颜色加深
咖啡豆颜色由黄绿色变成浅褐色，然后再逐渐向褐色、棕褐色、黑褐色变化发展。这是因为咖啡生豆中的淀粉转化为糖分，糖分又进一步焦化。颜色的变化是我们最容易观察到的咖啡烘焙现象，因此人们各异的描述也最多。直到出现了标准：美国AgtronInc发明的烘焙程度分析仪（AgtronCoffeeRoastAnalyzer），通过向咖啡豆表面发射并接收光线来确定咖啡豆当前所处的准确烘焙程度。烘焙程度越深，咖啡豆颜色越深，吸光性越强，反射光越弱，Agtron数值越低。反之，烘焙程度越浅，咖啡豆颜色越浅，吸光性越弱，反射光越强，Agtron数值越大。咖啡师可以通过标准烘焙色板（AgtronRoastClassificationSystem）来对烘焙程度进行确定。
需要说明的是，Agtron烘焙色值只是烘焙辅助技术之一，却无法做到更多。两份同一款咖啡豆烘焙至相同的Agtron烘焙色值，但由于烘焙曲线上的差异，也会有不同的风味特性和感官体验。专业烘焙时不仅需要比照色泽，还需要嗅闻香气、聆听爆声、计算时间、分析曲线等方法加以综合运用。
失水减重
咖啡豆中富含水分，分为游离状态的自由水和锁定在细胞内、与有机固体物吸附结合的结合水，后者是咖啡豆各个细胞的组成成分和良好溶剂。
咖啡烘焙加热过程中，从自由水开始再到结合水都逐渐丧失，导致咖啡豆重量减轻10%～15%。咖啡熟豆之所以比咖啡生豆贵得多，除了烘焙过程各项投入使之大幅增值以外，水分丧失导致减重也是原因之一。
体积膨胀
随着咖啡烘焙的进行，二氧化碳等重气体开始大量溢出，咖啡豆内压力甚至可达到20～25个大气压，这会导致咖啡豆体积有25%～60%的膨胀，如同爆米花一般（但是爆米花机的原理与咖啡烘焙机截然不同）。
质地松脆
随着咖啡烘焙的进行，原有的紧致纤维结构发生膨胀变化后，形成大量在显微镜下可以看到的孔洞，二氧化碳和挥发性芳香物质（VolatileAromatics）都顺着这些不规则的通道逸出，使得原来致密坚实的咖啡生豆变得焦脆易碎--在放大镜下观察的话，能够看到明显的海绵、活性炭或蜂窝状结构特征--氧气也能通过这些通道来入侵，迅速劣化咖啡风味。
2.咖啡烘焙的化学变化
咖啡烘焙的过程也是一系列化学变化的过程，宏观来讲是有新物质生成，微观来说则是要发生化合、分解、置换和复分解等化学反应。事实上约占咖啡熟豆总重量30%的物质都是在烘焙时产生，这其中以约700种新生成的挥发性物质为主体，我们能够通过嗅觉、味觉、口腔触觉和视觉部分感受到。
化学变化的过程伴随着能量变化，我们可以将烘焙的第一阶段--脱水阶段，既看做是水分蒸发等物理变化为主，也看做是在为接下来剧烈的化学变化积聚能量。
研究发现，当咖啡烘焙过程一爆与二爆开始时间的比值固定时，形成的羰基化合物（醛、酮、酯、羧酸、羧酸衍生物等均是羰基化合物）种类非常相似，只是浓度上有差异。而当咖啡烘焙过程中两次爆裂开始时间的比值发生变化时，形成的羰基化合物种类和浓度都会发生显著变化。因此，咖啡烘焙过程中一爆与二爆开始时间的比值是影响咖啡风味的关键因素。
我们来看几种特别重要的化学反应。
焦糖化反应
糖类尤其是单糖类在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上（糖的熔点在140～190℃之间，其中葡萄糖熔点在146～150℃之间，蔗糖熔点在185℃左右）时，会因发生脱水、降解等过程而发生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应（Caramelization），又叫卡拉蜜尔作用。
标准烘焙色板（AgtronRoastClassificationSystem）
焦糖化反应有两种反应方向：一是经脱水得到焦糖等产物，二是经裂解得到挥发性的醛类、酮类物质，这些物质还可以进一步缩合、聚合，最终得到一些深颜色的物质。这些反应在酸性、碱性条件下均可进行，但在碱性条件下进行的速度要快得多，也是一种非酶褐变反应。焦糖化产生的糖的裂解产物具有特殊的焦甜香风味，这也为咖啡烘焙所喜。
美拉德反应
美拉德反应（Maillard），又叫梅纳反应，是指如糖类等含羰基化合物（碳水化合物）与如氨基酸（蛋白质）等含氨基化合物通过缩合、聚合而生成蛋白黑素（melanoidin）的反应。由于此类反应得到的是棕色产物且不需酶催化，所以也将其称为非酶褐变反应。
美拉德反应是一个非常复杂的反应过程，需经历前期、中期和末期三个阶段。其中，前期反应主要包括羰氨缩合和分子重排，中期反应主要表现为分子重排产物的进一步降解，生成羧甲基糠醛等，末期反应是中期反应产物进一步缩合、聚合，形成复杂的高分子色素。实验证明，前期的羰氨缩合反应的控制对控制整个美拉德反应意义巨大。
美拉德反应在日常生产生活中普遍存在，在食品工业领域应用尤其广泛。这类反应不仅影响食品的颜色（生成蛋白黑素），而且对其香味也有重要作用--生成大量的芳香物质。不管是焙制咖啡、烘焙面包、烧烤牛肉还是储存生鲜海鲜，散发出来的大量令人垂涎或令人作呕的气味都与该反应密切相关。
幸运的是，美拉德反应在咖啡烘焙过程中贡献的气味几乎都是令人愉悦的。咖啡豆焙制在160～230℃之间发生的美拉德反应会生成大量的气体（如二氧化碳），它们在咖啡豆细胞内不断积聚能量，这些能量积累到一定阶段后将冲破咖啡豆细胞壁进行集中释放，即我们所说的一爆。
蛋白黑素又叫类黑精，这种褐色物质是美拉德反应的最终产物，由无规则的高分子组成，存在方式各异。咖啡豆烘焙产生的抗氧化活性是通过蛋白黑素表现出来的，具有抗氧化活性的高分子量化合物（HMM）和低分子量化合物（LMM），都与美拉德反应以及蛋白黑素成分直接相关。可以说，蛋白黑素是美拉德反应生成物的主要抗氧化成分。
咖啡豆在中度烘焙时抗氧化活性最强--既不是某些第三波咖啡发烧友们执着的浅度烘焙，也不是过去某些烘焙大师们所热衷的重度烘焙。
干馏
干馏（Drydistillation）又叫碳化或焦化，是在隔绝空气条件下受热分解发生的复杂反应过程，会生成各种气体和固体残余。我们获得焦炭和煤焦油就是对煤干馏的结果。咖啡烘焙时发生的干馏并未完全隔绝氧气，因此只能算作是"一定程度上发生的低温干馏"，偏深度烘焙时较多散发出来的树脂香、碳香、香料辛香等均与此有关。
3.咖啡烘焙程度谈
随着烘焙程度的加深，咖啡豆的水分逐渐逸散，重量逐渐减轻，二氧化碳等气体大量逸出，咖啡豆体积膨胀，原来坚硬的质地变得松脆起来。只有气功大师才能徒手捏碎质地坚硬的咖啡生豆（王林等伪大师除外），但小孩子也能将咖啡熟豆捏碎。
咖啡豆在烘焙过程中，内部首先会形成大量味道丰富的酸性物质。随着烘焙程度的继续提升，咖啡豆中的酸性物质逐渐分解，淀粉转化而来的糖逐渐焦化，苦味逐渐增强。所以我们可以说，随着烘焙程度的提升，咖啡豆的酸味减弱，苦味增强。酸味偏重的咖啡不宜偏浅度烘焙，而苦味强劲的咖啡则不宜烘焙得过深，合理掌控烘焙程度能够使酸与苦更加平衡。我们会在本书后面的杯测章节中对此做进一步阐述。
随着烘焙程度的加深，会带来更加厚重的苦味和醇厚度，即我们所说的"咖体"，同时还会释放大量咖啡油脂，也能增加咖啡液在口腔中的综合质感。
随着烘焙程度的提升，咖啡豆的个性特征（所谓优点与缺点，不过是人们根据主观好恶来对咖啡豆个性特征进行的人为区分）在逐渐减弱，咖啡豆里的涩味、杂味部分去除，口评的均衡感与咖体逐渐提升。
对于那些品质比较拙劣的咖啡豆，如果采用偏浅度烘焙的话，就好比逼着身材臃肿者穿比基尼--糟糕的身体曲线暴露无疑，弱点更加突出。而将烘焙程度提高一些的话，则能够掩饰相当多的涩味杂味。但需要注意的是，并不是偏深度烘焙的咖啡豆都品质拙劣，这样或许是为了追求均衡感、醇厚度或油脂。
作为导热率较低的介质水，无疑是烘焙师们的大敌。含水量高或果肉肥厚的咖啡豆适宜烘焙得较深些，而含水量低或果肉单薄的咖啡豆则最好烘焙得浅些。如果是同一产地的同一品种咖啡豆（甚至是同一棵咖啡树结出的豆子），新豆颜色更加浓绿，含水量更高，陈豆颜色偏浅偏黄，含水量低些。如果希望两者最终表现出一致的酸苦平衡风味，则新豆适宜烘焙得略深一些。
对于新学习烘焙的爱好者，适宜采用含水量比较低的咖啡豆（如放置了数年使含水量下降了不少的陈豆，或者日晒豆）来练习烘焙。
随着烘焙程度的逐渐提升，形成的芳香物质起初（浅度烘焙时）以小分子量化合物为主，它们活跃度最高，最先大量逸散被我们嗅觉感知，表现出的气味以花香、草香和果香为主；接下来到了中度烘焙程度时，芳香物质则以中分子量化合物居多，焦糖、奶油、巧克力、坚果等类型气味凸显；等逐渐过渡到深度烘焙时，形成的芳香物质主要是一些大分子化合物，它们活跃度最低，最后才姗姗而至，在嗅觉感知中，树脂、香料、炭烧等气味十分明显。
烘焙师的基本技术要求
有了上面的文字描述，我想就咖啡烘焙师技术要求做个简单概述：
1.了解各款咖啡生豆的质地与风味特性。
2.设计并把握咖啡拼配的技术细节。
3.精确控制咖啡豆的烘焙程度。
4.精确控制咖啡豆的烘焙曲线。
5.准确把握并描述咖啡熟豆（单品或拼配）的风味特点。
6.与咖啡师及顾客沟通，随时回到上述1～5点的改进实践中。