焙煎で豆の重量はどう変わるか

焙煎工程において、コーヒー豆は通常14～20％の重量を失います。焙煎度が高いほど重量の減少が大きく、重量減少率は焙煎度とほぼ比例します。

いくつかの研究によると、流動床式焙煎機で高温で急速焙煎すると、同じ焙煎色を得る場合、低温焙煎に比べて重量減少が少なくなることが示されています。これは主に、短時間で水分損失が少なくなるためです（Schenker 2000）。しかし、高温で焙煎時間を長くすると、重量減少は大きくなります。したがって、重量減少には焙煎時間よりも焙煎温度の方が影響が大きいと言えます。

重量減少の大部分は、豆に含まれる水分が水蒸気として蒸発することによるものです。残りは、二酸化炭素、焙煎中の化学反応で生成される水、および少量の揮発性化合物です。焙煎工場では、焙煎機から排出される殻、豆の破片、粉塵、または小さな砂粒なども重量減少に含まれます。

水分損失

水分は重量減少の大部分を占めるため、コーヒー豆の初期水分含有量は重量減少の程度に大きく影響します。「有機重量減少」または「乾燥重量減少」という用語は、水分を除去した後の重量減少量を指すのに一般的に使用されます。通常、乾燥重量減少は4～6%ですが、非常に深煎りの場合は12%に達することもあります。

いくつかの研究によると、焙煎工程の終盤に向かうにつれて重量減少率が急速に増加することが示されています。これは、高温下で起こる化学反応によってコーヒー豆の構造が破壊されるためと考えられます。例えば、一定の温度で焙煎した場合、コーヒー豆の水分含有量は焙煎工程全体を通して着実に減少しますが、重量減少率は焙煎時間の終盤に向かうにつれて急激に増加し、多くの場合、最適な焙煎色に達する直前、おそらく最初のひび割れが発生する頃に起こります。

これは、反応速度の増加、または豆の多孔性の増加により、水と二酸化炭素がより容易に放出されるためと考えられます。焙煎後も、コーヒー豆は重量が減少し続けます。焙煎直後、二酸化炭素は豆の中に閉じ込められ、保管中に徐々に放出されます。閉じ込められる二酸化炭素の量は、焙煎度合いによって異なりますが、コーヒー豆1グラムあたり2～10mlと推定されています。深煎りの豆ほど二酸化炭素が多く含まれています。

コーヒー豆1グラムあたり平均5mlとすると、豆の内部圧力は6.5バールに達すると推定されます。この高圧ガスは最初は急速に放出されるが、放出速度は徐々に低下し、残りのガスが完全に放出されるのは4ヶ月以上経過してからとなります。5mlのガスは約0.01グラムに相当します。

二酸化炭素の損失速度は、コーヒー豆の多孔質構造によって決まります。焙煎度が高い豆や高温で焙煎された豆は一般的に多孔質であるため、二酸化炭素の損失が速くなります。そのため、コーヒーの香りが失われ、酸化が早まります。