咖啡生豆帶水分，分別為結構水和自由水。生豆入爐後，結構水先被加熱，產生水蒸汽，產生水蒸汽的溫度是攝氏100度。
結構水與自由水｜炒豆的加熱原理
咖啡豆內部充滿著木質纖維形成且不規則的儲水空間。
空間內儲滿會隨著溫度和時間而消失的水分，稱為自由水；而木質纖維自身帶有的水分，稱為結構水。
整個烘焙過程，就是把自由水的蔗糖（Sucrose）因受熱而分解出來，形成可溶性高的轉化糖水，帶出咖啡豆內的物質。
生豆在烘焙過程中，於生豆表面的結構水先被加熱，產生水蒸汽，包含著整粒生豆。跟著豆面會因為糖水的形成，脫水的生豆由青綠灰色慢慢變為白色，再轉成淡黃色。這個淡黃色會維持一段時間，原因是糖水形成後持續針對內部結構水的水和蔗糖做結合，所以在所有結構水轉成糖水之前，淡黃色會一直維持著。但結合完畢只是糖水的狀態，如果要變成加熱媒體就必須讓糖水轉變成糖漿，一來這化學反應目的是讓生豆內的蔗糖不會還原。二來糖漿形成後，豆溫會接近鍋爐。
而透過糖漿形成，自由水便會因此而加熱蒸發，令自由水內的蔗糖與水加熱。就能達到生豆烘焙時內外溫度一致的條件，即是我們說的「豆芯熟唔熟」。
蔗糖分布在自由水及結構水當中，要利用熱力蒸發豆內的水分，令整粒生豆一直在不猛不烈的熱能下均衡地受熱（這是大家要掌握的關鍵重點），如果熱源太高，生豆表面產生脫水現象就會焦化。焦化後，外層會阻擋熱力傳入豆芯，生豆炒不熟便出現青草苦澀味。所以加熱過程中，爐溫及豆溫要控制適宜。
若溫度上升過慢或爬升過快，令結構水消耗過多過快的話，水和蔗糖在結合前，蔗糖便會焦化，同時間，亦會消耗附近的自由水水分。
為何炒不熟？
自由水水分一旦被蒸發去，在自由水入面的蔗糖就會因為沒有水而轉化不成糖漿，而轉成焦糖。這急速的化學轉變，令焦糖成了一層膜，這層焦糖膜導熱差，會拉大爐及豆芯溫差，因而導致生豆內部水分不能蒸發引致不熟。
水蒸汽的重要功用
達到生豆烘焙時內外溫度一致的條件，就是烘豆的關鍵，期間的水蒸汽就扮演了重要角色。
生豆入爐後，能源令生豆表面產生水蒸汽，可以令結構水分加熱，均衡包圍著整粒生豆外圍，卻又不會引致脫水。即是脫水前，水蒸汽的作用是先令生豆的結構水初始蒸發，除了可以快速包圍生豆表面使其均衡加熱外，還能讓溫度持續爬升又不會燒焦表面。慢慢地，水蒸汽還可以一步一步的導引出生豆內部自由水與結構水，令蔗糖結合，產生一輪化學反應。
參考資料：《醜小鴨咖啡烘焙書》
圖片創作: Flo@Urban Nutters
