据国际咖啡组织统计，咖啡豆是世界上交易最广的热带农产品。仅2011年12月份就有1.344亿袋（每袋60kg），总价值为301亿美元的咖啡销往世界各地。按此数据计算，世界上每天大概消耗15亿杯咖啡。

无论是什么样的咖啡饮品，其原料咖啡都必须由绿咖啡豆烘焙而成，而烘焙咖啡豆又是一项技术活，有多种加热方法和指标，其覆盖范围从工厂的大规模工业烘焙到家庭的小规模制作。由于市场需求巨大，每年烘焙咖啡豆的所需要的能耗费用就大约10亿美元，所以咖啡豆烘焙技术的优化有着重要意义。

不仅如此，咖啡豆烘焙的时间长短和温度高低，都会大大影响咖啡饮品的风格与口味。其中，咖啡豆烘焙何时结束是影响咖啡口味的一个关键参数。烘焙结束的标志可以从咖啡豆的颜色、香味、重量、温度来进行判定，专业的烘焙师也会通过声音来进行监测，即通过侦听咖啡豆的“第一次爆裂”和“第二次爆裂”的声音来判定咖啡豆的烘焙程度。但是这是一个非常模糊的过程，需要专业的测量仪器或有经验的烘焙师才能进行较为精确的判定。

为了实现大规模的烘培，人们已经开展了许多关于自动烘焙监测技术的研究，如监测咖啡豆的体积和孔隙率，咖啡豆的气温检测，或监测咖啡豆的颜色等等。目前，许多研究人员正在研究通过声音监控技术来控制烘培过程。

烘焙咖啡豆的“第一个爆裂”声和“第二个爆裂”声是在烘焙咖啡豆时，发生热解过程的结果。咖啡豆内部温度达到200°C时会释放内部蒸汽，发生第一次爆裂。每个咖啡豆都会经历第一次爆裂，因此当烘焙大量咖啡豆时，第一次爆裂声会接连发生。大约两分钟后，所有咖啡豆的第一次爆裂停止。当咖啡豆内部温度达到约230℃，内部气体会再次释放，在接下来的两分钟里咖啡豆会接二连三的发生第二次爆裂。咖啡豆必须经历这两个阶段才能完成整个烘培过程。

咖啡豆第一次爆裂的声音听上去类似于爆米花爆裂的声音，而第二次爆裂声听起来更像是谷物早餐 Rice Krispie溶解在牛奶中的声音。研究人员通过进一步对咖啡豆烘焙过程中的声音进行定量分析，发现咖啡豆两次爆裂声音有三个声学特性。

（1）第一次爆裂声比第二次爆裂声更加响亮，第一次爆裂声最大声压幅度约为63mPa，第二次爆裂声最大声压幅度约为55mPa；

（2）第二次爆裂声比第一次爆裂声的声音频率更高，大约高出19倍；

（3）第二次爆裂声比第一次爆裂声持续的时间要短5倍左右。因此通过定量的研究咖啡豆的爆裂声可以实现咖啡豆的自动烘培。

目前声控烘培技术正在进一步研究实现中，未来该技术可以实现咖啡豆烘培自动监控，这样就会进一步降低成本。不但如此，未来我们普通消费者就可以买生咖啡豆，根据自己的口味进行烘焙。比如，可以在手机上安装一个烘焙咖啡豆的APP，用手机的内置麦克风录取烘焙咖啡豆时产生的声音，并进行分析，给出烘焙的时间。相信声控烘培技术一定会改变未来咖啡市场格局。

本文感谢常乐,邓雄才的编辑整理工作

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