Un torréfacteur à lit fluidisé utilise le flux d'air pour « fluidiser » partiellement ou complètement les grains, en les soulevant dans le courant d'air afin qu'ils se déplacent comme un liquide. Les grains circulent librement dans l'air et rôtissent ainsi uniformément, sans qu'il soit nécessaire de déplacer des pales ou de faire tourner un tambour.
Un lit fluidisé est constitué de particules solides (dans ce cas, des grains) en suspension dans un flux de fluide ascendant (dans ce cas, des gaz de torréfaction). Le flux d’air ascendant crée une traînée (frottement) contre les grains, qui augmente avec la vitesse du flux d’air. Lorsque le débit d'air est suffisamment élevé pour que la force de traînée devienne égale au poids des grains, tout le lit devient fluidisé (RG Holdich 2002).
Étant donné que les torréfacteurs à lit fluidisé fonctionnent à « un seul passage » et que l'air n'est pas recirculé, leur fonctionnement peut être gourmand en énergie et nécessite généralement beaucoup plus de gaz qu'un torréfacteur à tambour classique. Le rapport air/grain dans un lit fluidisé varie de 7,3:1 à 12,8:1, tandis que dans les torréfacteurs à tambour « à passage unique », il est d'environ 3:1 (Clarke 1987). En d’autres termes, vous devez chauffer beaucoup plus d’air pour rôtir un lot dans un torréfacteur à lit fluidisé. Les grains de café sont difficiles à fluidiser et un lit à bec verseur favorise un meilleur mélange des grains. Ainsi, à proprement parler, la plupart des torréfacteurs à « lit fluidisé » modernes sont en fait des lits à bec verseur (voir B et C dans la figure ci-dessous), dans lesquels seule une partie du le lit est fluidisé (Schwartzberg 2002). Le jaillissement nécessite moins de gaz que la fluidisation complète du lit et transfère la chaleur aux grains plus efficacement (Eggers et Pietsch 2001).
Le diagramme ci-dessus montre le fonctionnement des torréfacteurs à lit fluidisé et à lit à bec. Dans un lit fluidisé (A), la friction de l'air circulant autour des grains crée une force de traînée vers le haut. Lorsque cette force est égale à la force descendante due au poids des grains, le lit se fluidise. Dans un lit à bec verseur (B), seule la partie du lit autour du bec est entièrement fluidisée, formant une « fontaine ».