以下文章經 The Conversation 許可轉載， The Conversation是一個報道最新研究的線上出版物。
您是否曾想過為什麼您在家制作的咖啡與您在咖啡館購買的飲品味道不同？或者為什麼來自同一地點的咖啡在一週中的味道會不同？您可能很快會責怪咖啡師更改了配方，但我們最近的研究，發表在《Matter》雜誌上，表明這種變化是由於常見沖泡方法固有的不一致性造成的。
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幸運的是，我們相信已經找到了一種每次都能製作出符合您口味的美味意式濃縮咖啡的方法。
一杯咖啡的品質取決於咖啡的品種和產地、烘焙程度以及水化學。沖泡方法在決定整體風味方面也起著至關重要的作用。意式濃縮咖啡無疑是最複雜的沖泡方法，因為它需要精確的測量。然而，意式濃縮咖啡也恰好是所有咖啡選單的基礎，因為它是拿鐵和卡布奇諾的基礎。
要製作意式濃縮咖啡，熱水會被強制透過細磨的咖啡粉床。咖啡師會決定使用多少咖啡和水，以及咖啡的研磨細度。機器的水壓、溫度和沖泡量對於味道也至關重要。這些引數共同控制著大約 2,000 種不同化學物質的相對比例——這是一個微妙的平衡。
然而，即使咖啡師做得盡善盡美，按照相同的配方製作的意式濃縮咖啡之間仍然存在很大的差異。一杯可能嚐起來像覆盆子和黑巧克力，下一杯可能嚐起來像機油。雖然每個人都有不同的口味偏好，但我們相信我們已經推匯出一個程式來幫助咖啡師，並每次都實現他們想要的風味特徵。
數學來拯救
我們的研究團隊——包括數學家、化學家、材料科學家和咖啡師團隊——制定了一個數學模型，以模擬在真實的咖啡館條件下衝泡意式濃縮咖啡。我們使用它來預測最終有多少固體咖啡溶解在杯中。這個百分比——被稱為萃取率——是咖啡行業用來評估不同咖啡配方的關鍵指標。
透過求解一系列方程式，我們發現我們的模型準確地預測了我們在現實生活中看到的萃取率，除非咖啡磨得非常細。這是因為水流透過意式濃縮咖啡床非常不可預測，導致床的某些部分堵塞。換句話說，部分咖啡萃取不足（萃取率低），而其他部分則萃取過度（萃取率高）。
但是，咖啡師的目標不僅僅是製作出美味的咖啡，他們還必須具有可重複性。可以透過檢查不同咖啡的萃取率來監控一致性。與我們的預期相反，我們發現，為了製作口味始終如一的美味咖啡，咖啡師應該少用咖啡，並將咖啡磨得稍微粗一些。透過這樣做，他們能夠獲得非常可重複、高產的咖啡。
數學理論告訴我們，這是因為減少咖啡質量意味著水流透過較淺的咖啡床的速度更快。粗磨導致咖啡床相對滲透性良好，從而使水流和萃取均勻且可預測。這種方法可以製作出快速、明亮、甜美和酸性的咖啡，每次的味道都相同。
當然，並非所有人都會喜歡相同的風味特徵——我們透過提供一系列程式來解決這個問題，咖啡師可以使用這些程式來幫助駕馭咖啡中可用的各種風味。複雜的風味——品嚐過度萃取和萃取不足的咖啡混合物的結果——仍然可以透過執行然後混合兩種不同萃取率的咖啡來實現。更重要的是，消費者也可以簡單地選擇不同的烘焙程度，以獲得更適合他們口味的風味特徵。
然而，我們的主要發現之一是，咖啡師能夠將每杯意式濃縮咖啡的咖啡浪費減少多達 25%，從而在不犧牲質量的情況下顯著提高他們的年度利潤。使用我們的協議，我們估計，僅在美國咖啡市場，每年的總節省額就將達到美國咖啡館的 11 億美元。
更重要的是，據估計，由於氣候變化，60% 的野生咖啡物種面臨滅絕的威脅。因此，最終，少用咖啡不僅更利於製作口味始終如一的美味意式濃縮咖啡，而且對環境也更好。
本文最初發表於 The Conversation。閱讀 原文。