Una volta terminata la tostatura, i chicchi devono essere raffreddati rapidamente per terminare il processo di tostatura ed evitare la perdita di sapore. Per un sapore ottimale, la temperatura dei chicchi dovrebbe scendere sotto i 40°C (104°F) in meno di 4 minuti. Se il raffreddamento richiede più tempo, il caffè inizierà a perdere dolcezza e aroma e potrebbe sviluppare un sapore di "cotto".
Raffreddamento dei chicchi tostati alla vecchia maniera in una fabbrica in Indonesia
Nelle prime torrefazioni commerciali, i lavoratori versavano i chicchi in grandi vassoi per farli raffreddare dopo la tostatura, mescolandoli a mano. Jabez Burns progettò il precursore del moderno vassoio refrigerante, descritto nel suo Brevetto del 1867. Nel progetto di Burns, un ventilatore aspirava l'aria verso il basso attraverso un letto perforato. Questo metodo raffreddava rapidamente i fagioli e aveva l'ulteriore vantaggio di rimuovere la pula e il fumo, elementi presenti nell'aria che, secondo Burns, erano "scomodi" per i lavoratori e aumentavano il rischio di incendio. Burns suggerì anche di far passare il fumo in una fornace per bruciare eventuali residui di particelle rimanenti, in modo molto simile alla funzione di un moderno postcombustore.
Il precursore del moderno vassoio refrigerante, di Jabez Burns Brevetto del 1867
Il raffreddamento dei chicchi interrompe le reazioni chimiche che si verificano durante la tostatura. Se i fagioli si raffreddano troppo lentamente, le continue reazioni chimiche nei fagioli caldi possono dar luogo ad un sapore di "cotto". Anche con l'uso di potenti e moderne ventole di raffreddamento, le reazioni chimiche nei chicchi possono continuare fino a 15 secondi dopo la fine della tostatura (Baggenstoss 2008).
Il volatile i composti che conferiscono al caffè il suo aroma tendono ad evaporare più rapidamente alle alte temperature. De Monte et al (2003) suggeriscono che il raffreddamento riduce la pressione all'interno dei chicchi e chiude i pori nella struttura dei chicchi, contribuendo ulteriormente a trattenere i composti aromatici nei chicchi.
Per ottenere un raffreddamento sufficientemente rapido sono necessari circa 4 metri cubi di aria per ogni chilogrammo di caffè (Ledezma et al. 2017).