コーヒー焙煎の化学と物理学


焙煎は複雑な熱力学的プロセスであり、数百もの化学反応が生豆の成分を変化させます。糖類やアミノ酸から800以上の芳香化合物へと変換されます。

Coffee Roasting Home Roast

主な化学反応

焙煎は通常、180〜250°Cの温度で行われ、希望する結果に応じて10〜20分続きます。このプロセスは以下の主要な段階に分けられます:

メイラード反応

還元糖(例:ショ糖)とアミノ酸/タンパク質との間で起こる中心的な非酵素的褐変反応。通常140〜165°Cで始まり、メラノイジン(茶色の色素)やフラン(カラメルの香り)、ピロール、2-フルフリルチオール(強いコーヒーの香り)などの香気成分を生成します。この反応は複雑な風味と色の発達の多くを担っています。

カラメル化

高温(>170°C)での糖類の熱分解(アミノ酸を含まない)。ケトン、エステル、アルデヒドの生成により、甘みを減少させ、苦味を増加させます。

熱分解

不活性環境下での熱分解は約220°Cで顕著に始まります。CO₂、水、揮発性化合物を放出し、セカンドクラックやダークローストにおける濃い煙のような風味の原因となります。

その他の反応

ストレッカー分解(アミノ酸からのアルデヒド)、クロロゲン酸の分解(酸味と苦味に寄与)、およびトリゴネリン(ニコチン酸とピリジンを生成)。

生豆にはほとんど香りが含まれていません。ほとんどの香り成分は焙煎中に生成されます。

Rist Selv Kaffe Home Roast

温度と変化の段階


焙煎はファーストクラック付近で吸熱反応(エンドサーム)から発熱反応(エキソサーム)に変わります。


乾燥段階(Drying phase)
約150〜160°Cまで。水分の10〜12%が蒸発します。豆は緑色から黄色に変わります。エンドサーム段階で、均一な焙煎にとって重要です。

メイラード反応および褐変段階
150〜205°C。強いメイラード反応とカラメル化が起こります。色は薄茶色になります。

ファーストクラック
約195〜205°C(豆の種類による)。エキソサーム反応:蒸気とCO₂により豆が膨張し(体積が2倍になります)、デベロップメント段階への移行を示します。

デベロップメント段階
ファーストクラック後。味の発展段階で、時間が長いほどカラメル化が進みます。

セカンドクラック
約225〜230°C。セルロースの熱分解により、細かなパチパチ音がし、表面に油分が現れます。ダークローストの開始を示します。

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上昇率(RoR)と焙煎曲線


RoRは豆の温度上昇速度(°C/分)であり、制御の重要なパラメーターです。滑らかで下降するRoRカーブは「クラッシュ」(急激な下降で焼けた風味を生む)や「フリック」(上昇傾向で焦げた味のリスク)を避けます。

一般的には、初期に高いRoR(10〜20°C/分)で、ファーストクラックに向けて下降(5〜10°C/分)します。デベロップメントタイムは全体時間の20〜25%でバランスを取ります。

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焙煎度の測定:アグトロン・スケール


プロフェッショナルは反射赤外線を測定するためにAgtron分光光度計を使用します(数値が高いほど焙煎が浅いことを示します)。

ライト: Agtron 85-105

ミディアム: 65-85

ダーク: <65(例:フレンチロースト 約45)

これは視覚的評価よりも正確です。

焙煎時にはこれらのパラメーターを試してみることができます。酸味、甘み、ボディを完全にコントロールできます。焙煎プロファイルや機器について具体的な質問がありますか?☕ チャットでお問い合わせいただくか、kontakt@homeroast.dkまでご連絡ください。良い焙煎を!☕