云南是中国最早种植咖啡的省份之一,因其独特的自然条件和地理环境,小粒咖啡成为云南省的主要经济作物之一,由于加工条件的限制,云南小粒咖啡主要以生豆贸易为主,烘焙等深加工研究较少。本研究立足于云南咖啡产业现状,以云南小粒咖啡作为研究对象,对其进行烘焙工艺的研究,得到不同烘焙程度的最佳烘焙工艺参数;其次,对浅焙、中焙、深焙咖啡豆的硬度值、剪切力、初始破裂力等物理指标和绿原酸、咖啡因、咖啡酸、葫芦巴碱等化学指标进行检测分析,得到理化指标与烘焙程度之间的相关性;最后,依据不同烘焙程度的最优烘焙参数和主要影响因素,设计咖啡烘焙设备的自动控制系统,使烘焙过程自动化,并对手工烘焙和自动烘焙咖啡豆在抗氧化性指标和营养成分含量方面进行试验分析,验证烘焙自动控制系统的可行性和稳定性。主要研究结果与结论如下:(1)对咖啡生豆进行烘焙,选择初始温度、烘焙时间、烘焙量、风门开合度四个影响咖啡品质的主要因素进行单因素和正交试验,以膨化率、失重率、感官评价作为考察指标,采用综合加权评分法进行数据分析,得到咖啡浅焙、中焙、深焙的最优烘焙工艺参数。即浅焙的最优工艺参数:初始温度240℃、烘焙时间10 min、烘焙量180 g、风门开合度14 mm;中焙的最优工艺参数:初始温度240℃、烘焙时间12 min、烘焙量220 g、风门开合度0 mm;深焙的最优工艺参数:初始温度250℃、烘焙时间12 min、烘焙量160 g、风门开合度7 mm。并对正交试验结果进行方差分析,获得影响咖啡烘焙的显著性因素,即初始温度和烘焙时间。(2)对最优组合烘焙出的浅焙、中焙、深焙的咖啡豆进行物理和化学指标的试验,通过食品物性分析仪和色彩色差仪进行压缩、剪切和色度试验,得到咖啡豆的硬度值、剪切力、初始破裂力、色度值及感官评分值,根据方差分析和相关性分析,结果表明不同的烘焙程度对咖啡豆的物理指标影响显著。通过超高液相色谱和气相色谱仪,检测不同烘焙程度咖啡豆里的绿原酸、咖啡因、咖啡酸、葫芦巴碱、脂肪酸的含量,随着烘焙程度的加深,绿原酸、咖啡酸含量逐渐降低,咖啡因含量逐渐增加,葫芦巴碱会先增加后降低,脂肪酸随着烘焙程度的加深含量变化不明显,然后使用紫外分光光度计、粗脂肪测定仪等仪器进行抗氧化性和营养成分含量的测定分析。通过对理化指标的对比,得到不同烘焙程度对咖啡豆品质的影响。(3)通过对最优工艺的方差分析,发现初始温度和烘焙时间是影响咖啡烘焙程度的显著性因素,提出以初始温度和烘焙时间作为咖啡自动烘焙控制系统的参数,将浅焙、中焙、深焙的最优烘焙工艺参数设置于系统中,根据设置的参数烘焙,能够实现自动烘焙不同程度的咖啡豆,从而减少咖啡烘焙过程中对人工经验的依赖。然后对手工烘焙和自动烘焙的咖啡豆,进行抗氧化性和营养成分的指标对比分析,结果表明,两者烘焙出的咖啡豆指标之间不存在显著性差异,从而验证了该控制系统的可行性。