【咖啡烘豆師基礎知識與培訓】
1.咖啡含水率與風味法則
2.咖啡豆瑕疵類別挑選
3.烘豆器具特性分析
4.ROR的運用
5.烘豆曲線辨識
6.溫層與時間造成的物理變化及化學反應
7.焦糖化與味譜之影響
8.一爆開始進入決勝關鍵
1.含水率與風味法則
國際咖啡組織將咖啡生豆交易市場的含水率規範為8至12.5％(第407，420號決議)。咖啡專家也有過最適宜的含水率的爭論，但最後認為生豆含水率應於10~12%±1%，低於9%或高於13%皆未合格。
#)含水率過與不及
乾燥不足會帶來的霉壞的危險！
過度乾燥會造成香氣不足的風險！
良好的含水率有助咖啡產生平衡的酸度和極好的香氣，這將會提高杯測分數。許多烘焙師喜歡12％這個數值，而國際貿易中心建議咖啡生產者的目標則定為11％。任何低於10%的生豆都可能導致咖啡品質下降，而較高的含水率則可能造成滋生黴菌的風險。
生豆含水率跟咖啡的品質並沒有直接關係，一個含水率10%的生豆不代表一定比12%的更好或更差。然而生豆經過久放就會逐漸失去活性，最終導致生豆產生陳舊的氣味，而這結果跟生豆含水率的下降有關。
烘焙程序的開始包括在烘豆機中累積足夠的熱量和壓力，讓烘豆過程一開始就去除豆子中的水氣，由於缺乏更好的術語，業者常將此階段稱為「脫水」。這個階段沒有真正重要的化學反應發生；相反的，當水氣驅逐時，鍋內的壓力開始增加，而形成烘焙咖啡所需的條件。」
如果烘焙含水率較高的咖啡豆時、脫水期則需更多的熱能。所以選擇性有：
1)以較高溫預熱、但不得燒焦咖啡豆的外層
2)在脫水階段使用更高的溫度
3)讓脫水階段的時間拉長。
2.咖啡豆瑕疵類別挑選
解析壞咖啡，喝了一杯不好的咖啡會有哪些感覺？
一、反胃：生豆烘焙時未熟透，同時伴隨著焦味，也就是三色豆。(通常是生豆的成熟度和生豆的大小所引起的)
二、噁心：豆子裡面有所謂的缺陷豆例如：黑豆和酸豆
三、臭味：蟲蛀豆或是發酵過度的豆子
四、缺陷豆影響的健康：貝殼豆和破裂豆會引起炭化至癌，局部黑豆和蟲蛀豆和真菌感染豆會引起黴菌的感染。
難怪美國精品咖啡協會之生豆瑕疵進行分類制定規範標準
A、第一級瑕疵:包含全黑豆、全酸豆（如為蜜處理豆，外表紅褐色果膠如可刮除，裡頭仍為藍綠、灰綠或黃綠則不算酸敗豆）、乾燥漿果(生豆部分或全部被外果皮所包覆)、真菌或黴菌感染、外來異物，及嚴重蟲蛀豆(生豆有三個以上被蟲蛀、穿孔的痕跡)。
B、二級瑕疵(次要瑕疵):包含局部黑豆、局部酸豆、帶殼豆(生豆部分或全部被羊皮層包覆)、浮豆、未熟豆、萎凋豆、貝殼豆、破碎豆、果皮或果殼及輕微蟲蛀豆(生豆有被蟲蛀、穿孔的痕跡，但少於三孔)。
3.烘豆器具特性分析
影響咖啡烘焙的因素除了咖啡豆基本品質以外烘豆設備與結構也具決定性因素
A)熱源(瓦斯、電力)
B)熱力效能與熱交換方式(直火、熱風、電熱管)
C)鍋爐材質(不鏽鋼、鑄鐵、陶瓷…)
D)排風效能(風門)
E)爐鍋轉速
F)測溫方式
G)除煙系統(靜電除塵、水霧、後燃機)
總結而言各有特色
陶壺藝或是陶瓮烘焙的咖啡甜度滑順風格別具
熱風烘豆（熱氣直排型）則乾淨清亮香味層次優雅
電力紅外線烘豆機的表現則香氣良好、圓潤溫和的口味
4.ROR的運用
RoR的英文全名是Rate of Rise，在中文也就是升溫速率。RoR這個名詞主要是指每分鐘的溫度變化多寡，早期的烘焙主要是計算每升一度需要幾秒，然後去反推這個階段中，每分鐘的升溫。RoR就是紀錄這樣的過程的專有名詞。
RoR在中文也就是升溫速率。
升溫速率=在「固定時間」內溫度爬升的速率。
烘豆師所說的RoR大多是設定在30秒。RoR 6就代表著在30秒內溫度可以爬升6度。
溫度曲線中常常被忽略的一個問題，就是RoR。單就去思考每分鐘的升溫這件事，現在普遍採用的是豆溫。
烘焙過程中主要是鍋爐式的烘豆機種，終究是接觸熱(鍋爐)與對流熱(熱風)兩種熱的交互作用。
以回溫點到150℃為A階段、150℃到一爆初為B階段，入豆後生豆與環境劇烈的熱交換，通常此時變化風門或是火力，相對的會影響生豆的吸熱。等到回溫點時，才約略有一個較為穩定升溫的初始點。
5.烘豆曲線辨識
咖啡早期的傳統烘焙法全憑烘焙師傅的經驗，從烘焙時的咖啡色澤、味道、煙霧及爆裂聲來判定烘焙，隨時調整火侯與氣門或其他經驗技術控制烘焙。隨後有溫度判定烘焙法或是定時烘焙法，後來有［曲線紀錄烘焙法］，即紀錄烘培時溫度與時間比來作為烘焙的依據，一般用於商用半熱風烘焙機，烘焙時必須全程看顧，隨時調整火侯與氣門來修正每ㄧ個時間所必須到達的溫度。
烘焙是讓咖啡豆從生豆轉化成富含香氣與風味的熟豆的過程！其過程只要是由時間與溫度產生綜合效應
1.物理變化
2.化學反應
首先、讓我們先來看看烘焙時咖啡豆發生了什麼物理變化。
物理結構的重要性
咖啡豆分層的結構，對於烘焙出我們想要的風味影響很大。若沒有特定的物理結構，就不會發生對風味和香氣必不可少的化學反應。
這一物理變化最重要的時期是160度C之前所謂的[脫水期]
烘焙時戲劇性的變化-顏色變化豆型變大重量變輕
咖啡生豆是密度高且具有緊湊結構的種子，但是一旦開始烘焙，就會改變其原生狀態，讓我們來看看烘焙時會發生什麼物理變化：
顏色的改變
烘焙時改變最明顯的也許就是顏色，在烘焙前，新鮮的咖啡生豆會呈現藍綠色，接著會因為類黑素的產生而轉化成棕色，這些是當醣和胺基酸在加熱下結合時形成的聚合物。在烘焙過程中，部分的銀皮也會脫落，銀皮是最接近咖啡豆的外層紙質物質。烘豆師跟消費者會用顏色作為咖啡豆跟烘焙結果的品質界定標準是為Agtron值
6.物理變化及化學反應何者重要?
烘焙主要會分成三個階段：脫水，梅納（焦糖化）反應，以及風味的發展，這些術語實際上描述了化學和物理變化的不同階段。
A)脫水
脫水程序會在回溫點發生，回溫點是當你將生豆放到烘豆機，機器內部的熱量會在再度上升之前先下降，而溫度開始上升這個點就稱為回溫點。脫水階段，生豆的水分會開始蒸發，壓力也會開始在豆子內部形成。
B)梅納反應
當咖啡豆開始轉變成棕色，就表示梅納德反應開始了，這會在加熱到大約150°C時發生。這個過程會產生許多氣體，包含二氧化碳、水蒸氣、揮發氣體等。當內部壓力夠大到衝破細胞壁，就會膨脹，稱為第一爆。
風味的發展也會同時在梅納反應發生，除了豆子顏色改變，還會影響最終的咖啡風味。
Ｃ）風味發展期
當烘焙到一爆之後，烘焙從吸熱反應變為放熱反應。在這個階段，物理變化仍會持續，豆子表面的孔隙繼續增加、油脂繼續從豆芯移到表面、顏色繼續變深。
物理性變化是體積和細孔的改變
咖啡豆的細胞壁強度名列植物界頂端，它們具有韌性很強的外層物質，增加其剛度和強度。當咖啡烘焙時，上升的溫度以及水分轉化成氣的過程，會讓咖啡豆內部的壓力升高，這些條件會將細胞壁的結構從剛性轉變為橡膠狀(又稱為玻璃化現象)，因為咖啡豆含有多醣體（結合的醣分子）。
內部物質向細胞壁推出，在中心留下充滿氣體的空隙。這代表隨著質量下降，豆子的體積會膨脹，而大部分氣體的積聚是在烘焙後所釋放的二氧化碳。
烘焙還會增加咖啡豆的細孔，使密度降低，溶解性更強。當然，這對於將它們變成美味的飲料也有很大的關係。
油脂的改變
咖啡豆含有油脂，在烘焙過程中，內部的高壓會使這些化合物從細胞的中心往表面移動。
油脂有助於將揮發性化合物保留在細胞內，揮發性化合物是在室溫下具有高揮發特性的化學物質，這些物質對於產生咖啡的香味和香氣是不可或缺的，如果沒有油脂，這些分子可能會快速消散。
烘焙時間越長，結構的轉變會越明顯，咖啡豆的密度不斷降低，也會產生更多的氣體。而烘焙時間越長，咖啡豆的表面油脂也會越多。
這些發展在某種程度上解釋了為什麼深焙咖啡的味道跟淺焙咖啡的味道不同，但也存在影響烘焙結果的重要化學變化。
不同烘焙方式會影響最後咖啡的風味、香氣、口感，因為烘焙時會在不同時間與溫層發生
化學反應
7.焦糖化與味譜之影響
時間溫層決定味譜走向
A.淺焙凸顯酵素作用（Enzymatic）
．花味珍稀，橘味精彩
．蔥蒜嚇人，蔗香迷人
B.中焙凸顯焦糖化與梅納反應（Maillard Reaction）
．「打造焦糖甜香
．「梅納反應」勝過「焦糖化」
C.深焙凸顯乾餾作用（Dry Distillation）
．纖維素是萬香之源
．「硫醇」乃深焙濃香功臣
烘焙中化學成分的反應
蔗糖:熔點187.8℃→糖類結合物→;焦糖化作用→水CO2逸出產生一爆First Crack現象...烘焙機滾筒豆中量豆溫190~196℃
纖維素(木質素):咖啡細胞壁成分，在230℃產生崩解細胞壁損壞→;二爆Second Crack現象…在烘焙機滾筒豆中量豆溫211~216℃
葫蘆巴鹼(Trigonelline):純結晶217.9℃開始退化，當豆溫192.2℃開始退化，當豆溫229.4℃→85%退化，葫蘆巴鹼退化程度(率)是確定烘焙最佳反應比率關鍵指標
所以烘焙後葫蘆巴鹼損失率(退化率)50%~80%，分解成多種化合物，包含非揮發菸鹼酸及29種揮發物質，其中有9種是蘊含咖啡芳香物質。
菸鹼酸:咖啡生豆菸鹼酸常存在與纖維素內，在烘焙過程菸鹼酸衍生出可溶性物質，菸鹼酸衍生物在咖啡中呈現良好風味的酸度與乾淨的回味(clean finish)，因此菸鹼酸衍生率是另一確定烘焙最佳反應比率指標...
環境溫度(ET):烘焙咖啡特定化學反應有一段溫度區間，產生良好風味的反應..這段溫度區間即是環境溫度
所以淺烘焙的［酵催作用］所產生低分子量，揮發性高的花果酸香。
花味是精品咖啡最珍稀的風味，以咖啡花和茉莉花香為主，因咖啡品種或水土關係，酵素在新陳代謝過程，產生高濃度的花香醛（Floral aldehyde）化合物，而出現迷人花香味
咖啡的水果味譜也是，主要以柑橘和莓果類為主，衣索比亞耶加雪菲與巴拿馬的瑰夏，是柑橘味的典型，尤其是巴拿馬翡翠莊園的瑰夏，更是橘香之王，此乃咖啡所含香酯與香醛的貢獻。
淺焙咖啡也常出現肉桂、豆蔻等香料氣味，這歸因於醛類、酯類、酮類、醇類和類的揮發性化合物，淺中焙咖啡所含的果香成分呋喃酮（Furaneol），亦存在草莓與鳳梨等水果中。洋蔥、蒜頭或青蔥在完整為切割的狀態下，細胞壁未破損，不會有嗆鼻氣味，一旦切開後，細胞組織破裂，酵素立刻與原本無味的前驅芳香物結合。
蔥蒜味，風味輪中將其納進草本韻的附屬味譜，在烘焙催化過程，偶爾衍生出蔥蒜味的成分。檢測干香與濕香過程中，常說聞到披薩味、海鮮醬味、蔥蒜味、牛肉湯味……幾乎每人的體驗都不同。
榴槤稀釋後的水果發酵味或豆腐乳味，似甜香又有點辛嗆，是咖啡古國獨有的「地域之味」。另外，色澤藍綠的精品水洗豆，常散發牧草與甘蔗的綜合清甜香，均屬迷人的草本香。
淺焙最易凸顯咖啡豆發育階段所儲存酯醛類和有機酸的揮發性水果酸香味。
時序進入中烘焙時間催促梅納反應（Maillard reaction），焦化碳水化合物，含氮成分與脂質的降解等，糖、胺基酸及Trigonellines等進行Pyrolysis而產生芳香化合物反應後產生成分複雜的獨特香氣產物。
色香味之密切不可分，在梅納反應及焦糖化反應的作用下妥貼的體現，麥芽糖一般/一是糖的焦化作用(Caramelization)，糖量與烤色的深度成正比；二是褐色反應。
於是過程中的堅果、杏仁、奶油和巧克力香氣來自梅納反應，而非焦糖化，換言之，咖啡如果只有焦糖化而無梅納反應，就只剩下單調的甘苦味，而不是百般滋味的飲品了。在SCAA風味輪中的堅果與諸多甜美香氣歸類為焦糖化反應，似乎有些簡化甜香的形成，這裡補入梅納反應能讓真實結果更接近事實。焦糖化與梅納反應下的「氣味譜」，可歸為三大韻味：堅果韻、焦糖韻、巧克力韻
（注一）焦糖化反應：咖啡豆的碳水化合物或糖分，在170度c～205度c間進行焦糖化反應，蔗糖脫水後釋放水氣及二氧化碳，蔗糖的顏色由無色結晶轉變成褐色，並產生芬香物質：『二乙醯』（Discatyl，奶油成分之一，且具有奶油糖的香氣）；HMF-呋喃類（Furans，具焦糖味）；HAF-麥芽醇（Matol，俗稱糖味香料），而焦糖占熟豆的17％重量，味道苦中帶甘。
（注二）梅納反應：蛋白質降解與聚合。此反應並非只有化學反應，而是胺基酸與葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖等還原糖在持續加熱時，進行一連串複雜的聚合與降解的作用。此作用並不一定在固定的溫度發生，但對咖啡而言約略在185度c～240度c過程中，胺基酸與碳水化合物反應後而發生的。而近年的研究發現，咖啡10%的苦味來自梅納反應。
烘焙溫層再高一些就進入［乾餾作用（Dry Distillation）］
Ａ）深焙迷卻愛上樹脂成分的薰香、悶香、嗆香與酒氣，此乃梅納反應與乾餾作用的產物。（樹脂成分：松柏類的松科與杉科，皆分泌烯類化合物的松脂，具有辛香味以抵禦蟲害或松鼠啃食）「乾餾作用」是指固體或有機物隔離空氣，干燒到完全碳化，而隔絕空氣旨在防止氧氣助燃或爆炸。
Ｂ）重烘焙豆在燃燒前出爐，所經歷的脫水、熱解、脫氫和焦化，均與乾餾差不多，而且中烘焙豆也會生成很多焦香或辛嗆氣味成分。因此可以將深陪的香氣歸因於乾餾作用。
Ｃ）淺焙與中焙的芳香屬於低、中分子量，但進入二爆後的深焙世界，碳化加劇，焦糖化消失，但梅納反應持續進行，胺基酸與多糖類的纖維，不斷講解與聚合，產生更多高分子量的粘合化合物，香味詮釋權從焦糖轉化由梅納反應與乾餾反應主導，以焦香，悶香辛嗆為主。
8.一爆開始進入決勝關鍵
咖啡甜一點會更好喝吧！要把咖啡烘甜一點，重點會擺在把口感不佳的有機酸轉化掉的同時，多留住一些甜香，而關鍵就在一爆之後的化學反應，也就是通稱的發展階段(development stage)。
這個期間有非常複雜的狀況會出現，例如：
•梅納反應持續作用著，而且有新的反應物生成
•綠原酸、檸檬酸、蘋果酸降解
•醋酸(庶糖分解產生)、奎寧酸(綠原酸分解產生)、甲酸以及其他有機酸的生成
•蔗糖的焦糖化
•高溫熱解反應
把焦點先放在焦糖化上，焦糖化可以很簡單的想像成把蔗糖加熱到160度以上，開始融化並產生脫水反應，顏色變深，揮發出焦糖香氣。但咖啡的焦糖化反應複雜了些，焦糖化是醣(非僅限於蔗糖)受熱之後的脫水反應，它的反應生成物有焦糖、酸、香氣物質、二氧化碳等⋯
伴隨咖啡焦糖化的過程產生的甜香有奶油、蜂蜜、呋喃甜香、水果甜香等，而產生香氣的同時，甲酸、乙酸等刺激的酸也大量產生，焦糖化繼續進行下去則是二氣化碳，並引來「二爆」。
焦糖化雖在一爆前就開始發生，但主要反應生成物是在一爆後，不論是有機酸或香氣物質。生成的有機酸會隨著發展時間的拉長再度被轉化掉，當然，揮發性的香氣物質也是。發展時間不足，酸味會太強，搶了甜香物質的丰采；發展時間太長，滋味會鈍化，甚至會有焦苦。要發揮咖啡的甜感，發展時間及其溫度變化都要適度掌握。
什麼是最適的發展時間？那麼我們建議發展時間為總烘焙時間的20%~25%是最適宜的，而且期間其溫升曲線最好是維持平滑下降，不能有"crash"或"flick"現象
在2014年有一本『The Coffee Roaster's Companion』烘焙學出版、作者Scott分享他20年來在各種不同烘焙機上的經驗。Scott在書中則建議[DTR為20~25%]，因為：
•精品咖啡的主流烘焙度為淺中至中焙，在這樣的焙度下，DTR 20~25%對大部分的淺中及中焙的咖啡來說，風味的表現都很好。
•在Scott超過20000爐的烘焙紀錄中，風味絕佳的20爐(相當於0.1%)，有18爐的DTR是在20~25%之間。
DTR 20~25%只是Scott個人資料庫的歸納結論，DTR也不能完全用來和風味發展程度畫上等號，尤其是沒有crash/flick的DTR 20~25%，許多人實證不出來，只要烘到20~25%不是有焙味就是有焦燥味。
真的，一點不假，這些字都認識，但是我愣是不知道它在講什麼！還是乖乖做一個噸噸噸的廢物吧！