在烘焙過程中發生了很多熱與化學反應：去碳酸基，奎寧酸的脫水，細分，異構化，聚合，以及複雜的糖反應(焦糖化)。主要的熱反應的組件有：單糖和蔗糖、綠原酸、流離氨基酸，以及葫蘆巴酰胺。多糖中的aravinose和calactose都被轉移，基本的硫化處理包含了羥氨酸分解。碳水化合物同時被聚合及分解，視烘焙的程度，20-30%的多糖會被分解，釋放出熱不穩定的單糖。

　　蔗糖: D-葡萄糖和D- fructosyl 各一半構成的雙糖

　　蔗糖是咖啡中主要的糖。純結晶蔗糖的熔點是320-392華氏度(160-200攝氏度),公認的熔點是370華氏度(187.8攝氏度)。退化的幹蔗糖的熔點可以低至194華氏度(90攝氏度)，並隨着脫水和濃縮，糖開始分裂成糖苷結合物。 在338和392華氏度(170和200攝氏度)之間，焦糖化反應開始。正是在這一點上,水和二氧化碳破裂，由此造成的出氣造成一爆。這些都是化學反應，發生在大約356華氏度(180攝氏度)，這是放熱反應。有件非常重要的事是，一旦焦糖化反應開始，咖啡不能放熱(散熱)，否則咖啡的杯中表現會嚐起來有"烤"(baked)的味道。一個可能的解釋是, 正在加熱的咖啡豆子放熱，會中斷長聚合鏈，並使得斷掉的長鏈連接到其它成份。蔗糖和後來轉化成的成份，或是焦糖化反應，都由水，氨，以及proteinatious物質的存在而決定。重度的烘焙會比輕度的烘焙表現出更高程度的焦糖化反應。焦糖化反應的程度是一個評量烘焙的很好的標準，而且分辨率很高。

　　纖維素: 無水的長線性聚合物(A Long Linear Polymer of Anhydroglucose Units)

　　纖維素是咖啡細胞壁的主要纖維。 這是局部有序(結晶)，局部無序(無定形/非晶)。非晶區域很容易受影響並易於起反應，但結晶區域緊密堆積並且氫鍵結合，幾乎是完全行不受影響的。天然纖維素，或者叫纖維素I，當被加熱時被轉換成同質異像體纖維素III和纖維素IV。咖啡的結構是一個很發達的矩陣，這提高了質量的一致性，並可以在烘焙的過程中有助於熱量的均勻傳播。纖維素在咖啡中的存在形式爲嵌入在木質纖維素中(一種無定形矩陣，包含半纖維素和含纖維素的木質素)，這些物質組成了矩陣單元壁(細胞壁)。半纖維素酶(hemicellusloses)是由分岔糖及糖醛酸組成的多糖。木質素是特別值得注意的,因爲它是一個高度聚合的芳香物質。當分佈溫度超過446華氏度(230攝氏度)，且豆子表面溫度超過536華氏度時(280攝氏度)，細胞壁發生了嚴重的損壞。(發生這一變化)實際的溫度會因其它要素的不同而改變。與深度烘焙有關的第二爆，就是這個矩陣的破裂，可能同時伴隨着木質素和其他芳香烴的揮發。在受控制的焙燒條件下，豆子的環境溫度絕不應超過536華氏度(280攝氏度)。一個稍寬些的安全界線應該將最高環境溫度限制爲520華氏度(271.1攝氏度)。這些溫度限制可以儘量減少對細胞矩陣的破壞，並能提高杯中表現的複雜性，提高焙燒產量以及產品貨架生命週期。

　　葫蘆巴酰胺(Trigonelline): 咖啡中發現的一個含氮基(A Nitrogenous Base)

　　葫蘆巴酰胺是百分之百溶於水的，所以最後會出現在(咖啡)杯中。胡蘆巴酰胺產生過度苦味的最主要的成份。當豆子溫度在445華氏度時(229.4攝氏度)，大約85%的葫蘆巴酰胺會退化。豆子溫度在這個溫度點時，豆子表現爲中等深度的烘焙。對於更淺些的的烘焙會有更多的葫蘆巴酰胺，因此會(嚐到)苦味，但是在這個溫度時被焦糖化的糖也比較少。焦糖化的糖在杯中表現比未焦糖化的糖甜度要差些，所以當適當地烘焙時，這兩種成份可以互相襯托，使味道更好。純結晶的葫蘆巴酰胺的熔點在424華氏度(217.8攝氏度)，葫蘆巴酰胺在大約378華氏度(192.2攝氏度)時開始退化。葫蘆巴酰胺的退化是確定最佳反應比率的關鍵控制標誌之一。

　　奎尼酸：羧基酸組羣的會員

　　奎尼酸的純結晶體的熔解從325華氏度(162.8攝氏度)開始，遠低於與烘烤環境的溫度。奎尼酸是水溶性的，表現爲些微的酸溜溜(不是發酵豆的那種壞味道)和銳利的性質，它賦予了杯中表現以更多的特性和複雜度。令人驚訝的是，它也給杯測的回味帶來了乾淨的口感(it adds cleanness to the finish of the cup as well)。在烘焙溫度下它是一個穩定的化合物。

　　煙酸: 羧基酸組羣的會員

　　煙酸的純結晶體的熔解從457華氏度(236.1攝氏度)開始。天然煙酸與多糖纖維素結構捆綁在一起。在烘焙過程中煙酸衍生出可溶性的形式。不論任何程度的烘焙，高等級的煙酸總是與好的杯中表現相關。因爲這是100%可溶性的，它終將呈現在杯中。煙酸有助於良好風味的酸度以及乾淨的回味(clean finish)。 它的衍生率是一個關鍵控制標誌，可以用來確定最佳反應率的溫度，以及化學傳播率(chemistry propagation rates)。此外，熔解的煙酸與其它組份的交互作用可以顯著增加深烘焙咖啡(杯中表現)的亮度。

　　環境溫度

　　烘焙環境的溫度決定了特定類型的化學反應的發生。有一段溫度窗，(在這個窗內的烘焙)會產生良好風味的反應，併產生理想的杯中表現。溫度值超出這個窗口會對經典的杯中表現呈負面影響。即使溫度的值在窗口內，不同的溫度仍會改變杯中表現的特性，這就給烘焙師以空間來開發個人的風格或是某種想要的風格，或是馴服某種咖啡中粗礦的個性，同時仍能把相關的質量控制到最佳。

　　系統能量

　　在任何給定的環境溫度下，能源量(BTU)和烘焙系統的傳輸效率將決定特定的化學變化發生的速率。能量和轉輸率都較高的話，反應會進行得較快。反應速率也有一個窗口，在此窗內可以最優化杯中表現的質量。這被稱爲最佳反應速率，簡稱爲 BRR。

　　最佳反應速率 (BRR)

　　最佳的杯中特徵產出於這樣的時間：葫蘆巴酰胺降解與煙酸衍生的比率保持線性。這個反應速率的控制模型是時間/溫度/能量的關係。環境溫度(ET)確立了所期望的化學反應發生的高溫分解區，而能量值(BTU)和系統傳遞效率(STE)確定了反應傳播的速率，以及煙酸衍生與胡蘆巴酰胺退化的比例的線性。因爲綠豆子的密度變化很大,在任何給定的ET / BTU / STE格式下，反應的分佈會有所不同。對於高密度的豆子，需要較長的時間來得到有可比性的一致性。在烘焙的這一階段，監測豆子溫度是一個很好的讓反應分佈類似的方法。理想的環境溫度，ET，爲了得到最好的反應比，BRR，是從401～424華氏度(205～218攝氏度)，405華氏度(207.2攝氏度)是默認值。所需的BTU由該系統的傳輸效率，或者說，把能量傳輸給豆子的能力，來確定。

　　最高環境溫度 (MET)

　　建立理想烘焙的熱環境協議是一個平衡點。儘管期望是能夠在反應的目標達到前一直維持BRR溫度及能量水平，BRR溫度會遠高於蔗糖的焦糖化溫度。因爲許多烘焙系統使用簡單的溫度調節機理，這些系統會表現出熱滯後效應，所以一定要很小心，不要讓咖啡放熱。另外，限制最高環境溫度，MET，也是很重要的。如前所述，保持纖維素矩陣的結構完整性的是十分重要的。較低的溫度可減少成分的表面蒸發，使那種將成分吸到表面並揮發掉的毛細管現象降到最小。液壓作用，一個與豆子溫度直接相關的內部壓力的作用，已經在起作用了。通過限制的最高溫度，損失會被最小化，咖啡的精華會被保留。因此, MET不應超過520華氏度(271.1攝氏度)。這個烘焙系統基於MET的值，即實際最終的豆子，或是說下豆溫度，和烘焙的程度相關。