本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
我坐在長長的木吧檯的盡頭，好奇地看著裡奇開始他的沖泡。他按下手機上的秒錶，然後開始以精確的編排動作將滾燙的熱水倒入咖啡粉中。水落在咖啡粉上，開始滲透，同時小氣泡升起，形成一層泡沫。裡奇每次新增一盎司水，從咖啡粉的中心向外呈螺旋狀流動。水位上升然後下降。在 2 分 31.48 秒時，過濾器中留下了一堆溶解的咖啡粉，而下面的玻璃杯裡則充滿了濃郁的焦糖色液體。這是我一生中第一次渴望品嚐一杯純咖啡。
裡奇·涅託（Rich Nieto），或者我所知的裡奇，是我當地咖啡吧 Sweetleaf 的共同所有者，它離我在皇后區的公寓只有一箭之遙。自 2008 年春季開業以來，Sweetleaf 已成為該社群和我日常生活中不可或缺的一部分。我每天早上都會去那裡喝一杯摩卡來滿足我的甜食，並與那些已經認識我為他們的“當地天體物理學家”的咖啡師聊天。大多數時候，我們只是聊聊接下來的一天、天氣或週末，但偶爾談話也會深入到我正在教什麼、他們在讀什麼，或者社群有什麼新鮮事。和裡奇的談話經常會轉到科學方面。
當裡奇決定開設 Sweetleaf 時，他對精品咖啡的世界知之甚少。但他全身心地投入到學習其生產和消費的所有知識中。他確定了自己作為咖啡師必須玩轉的變數，並開始進行實驗。我不止一次地發現裡奇在咖啡機上擺弄設定時，會招募工作人員甚至一兩個顧客進行盲測和雙盲測。他的合夥人阿爾弗雷德·阿倫德爾告訴我，“裡奇一直都是這樣，他會花幾個小時研究一件事，思考變數是什麼以及它們是如何相互作用的。”
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他系統性的方法給我留下了深刻的印象，我們經常討論科學方法的重要性。雖然我從未停下來思考他正在處理的變數，但他的咖啡師都非常熟悉他的修修補補。喬治亞·桑福德一生都在咖啡店工作，但她接受的培訓只是每次都能得到相同的味道，而不是質疑味道本身是否可以更好。“裡奇開始問為什麼不嘗試這個過程，看看味道會發生什麼變化？現在，我們所有的咖啡師不僅接受過培訓，可以始終如一地提供最好的味道，而且我們對變數以及它們如何影響結果有了更多的瞭解。”
在一個緩慢的星期三下午，我發現在吧檯的盡頭整齊地放著三個電子秤。看到我的好奇，裡奇走過來解釋說，它們是為他想推出的一款名為“手衝”的新飲品準備的。本質上，手衝是按單沖泡的單份咖啡，是咖啡世界迴歸基礎的表現。
咖啡樹主要生長在赤道周圍的偏遠地區，海拔適中，氣候溫和。咖啡豆本身實際上是咖啡樹果實（被稱為“櫻桃”）內的種子。不幸的是，咖啡櫻桃並非在樹木之間甚至枝條之間同時成熟。它們必須經過單獨檢查和手工採摘。然後，將櫻桃透過幹法或溼法兩種工藝之一，將豆子與果肉分離。乾燥後，去除豆子周圍的最後一層保護層（即外殼），然後將豆子分類、包裝並運往世界各地的商業客戶。到達當地分銷商後，豆子會被烘焙，然後運送給咖啡吧和咖啡館等零售客戶，在那裡最終將其轉化為您選擇的飲料。
咖啡飲料通常有兩種形式：意式濃縮咖啡或沖泡咖啡。意式濃縮咖啡是透過以每平方英寸 135 磅的壓力將熱水壓過咖啡粉而“萃取”出來的。從頭到尾，水與咖啡粉接觸的時間總共只有 30 秒。相比之下，沖泡咖啡需要五分鐘以上，具體取決於一次沖泡的杯數。將咖啡粉倒入過濾器中，然後加入所需的水量。然後等待。水在重力的作用下，一滴一滴地穿過咖啡粉，溶解路徑上的咖啡粉。咖啡館往往會提前一次沖泡多達十幾杯，因此它們會一次性加入大量的水，以利用水的重量來加速這一過程。然而，這兩種方法都不能讓咖啡師完全控制萃取過程。
萃取是咖啡粉在水中溶解的過程。當水落在咖啡粉上時，首先溶解的是酸性化學成分，然後是糖，最後是苦味成分。溶解的咖啡粉越多，“萃取”程度就越高。但更多不一定更好。太多，苦味會壓倒一切；太少，咖啡會偏酸。但在 19%-22% 之間是“最佳點”——字面意義上的。適當的萃取會帶出咖啡在生產過程中賦予的複雜性，但這些複雜性往往在商業消費中丟失。一杯咖啡的萃取百分比會因多種因素而異，其中最重要的是：咖啡粉的大小、水與咖啡粉接觸的時間以及水在咖啡粉中的分佈。
沖泡咖啡的特點通常是不均勻的萃取。自動系統將水透過錐形咖啡粉堆的方式會抑制均勻的萃取。中心的咖啡粉會接觸到最多的水，因此，這些咖啡粉萃取過度。周圍的其他咖啡粉幾乎沒有與水相互作用，從而產生萃取不足的咖啡。不幸的是，平均法則對此無濟於事，因為平均萃取率通常被向上拉至 22%，進入臨界苦味區域。
相比之下，意式濃縮咖啡是均勻萃取的產物，但也有其自身的讓步。雖然不是自動化的，但萃取意式濃縮咖啡的過程非常標準化，幾乎沒有變化的空間。為了獲得可重複的成功（即一致的產品），咖啡粉必須更細，並且由混合豆製成。意式濃縮咖啡的研磨尺寸允許水在高壓下透過咖啡粉時與更多的咖啡粉接觸。如果咖啡粉較大，水會直接穿過，幾乎沒有任何萃取。如果咖啡粉較小，則需要更大的壓力才能萃取出任何東西。使用混合豆是為了防止每年單個咖啡收成的明顯差異。
透過手衝，咖啡師現在可以控制萃取過程的所有方面；水的精確時間和分佈可以確保咖啡粉在時間和空間上均勻萃取。設定與任何過濾器或滴漏咖啡機大致相同；區別在於規模和技術。
在吧檯的盡頭，我看到裡奇從哥倫比亞烘焙咖啡豆中稱出 21 克。他將咖啡豆放入研磨機中，並調整旋鈕以設定研磨尺寸。只需按下一個按鈕，機器便開始運轉，咖啡豆變成粗粉。裡奇將咖啡粉轉移到一個倒置的錐形陶瓷杯中，該陶瓷杯位於其中一個秤上的玻璃容器頂部。杯子的底部有一個鎳大小的孔，並襯有定製尺寸的過濾器，裡奇用水弄溼了過濾器，以便過濾器粘在杯子的壁上。他用十二盎司的熱水裝滿一個小水壺，然後將其傾斜在咖啡粉上。
當他倒水時，他解釋說他正在預溼咖啡粉，“預溼的目的是讓咖啡準備好接收水。咖啡粉中有很多二氧化碳被困住，所以我們必須先對其進行脫氣。”當熱水落在咖啡粉上時，它在表面形成一層，然後開始下降並滲入其中。他攪拌咖啡粉以使其均勻溼潤，隨著越來越多的二氧化碳釋放出來，水開始冒泡和起泡。
當水位下降到幾乎與咖啡粉齊平時，裡奇再次拿起水壺，開始他的秒錶。這一次，他加入了幾盎司的水來再次浸泡咖啡，然後他開始他的傾倒。
“我將以圓周運動的方式工作，從中心開始，圍繞中心畫越來越大的圓圈。透過這樣做，我控制了一些不同的事情。一是，我控制著萃取的時間[水與咖啡粉接觸的時間]。二是，我控制著水的分佈。如果我把水都加滿，我可以加快它[萃取過程]。如果我只加一點點[水]，我可以減慢它。我不希望水降到咖啡以下，因為任何不接觸水的咖啡都不會萃取。”
裡奇每次新增兩盎司水，每次都呈螺旋狀擴大。重力將水向下吸過咖啡粉，沿途溶解它們，並將它們濃郁的味道吸出並注入下面的玻璃杯中。在第三次螺旋式傾倒後，他放下水壺，拿起一個茶匙。他攪拌混合物，形成一個小漩渦。“這裡的小漩渦會將咖啡粉保持在中心，遠離側壁。沖泡過程中最重要的是，所有咖啡粉都與水接觸，”他解釋道。
秒錶仍在執行，已接近兩分三十秒，這是裡奇的目標時間，即讓水完全過濾過咖啡粉，滴入下方的杯子中。僅僅在他設定的時間過後 1.48 秒，最後的水流進了下面的玻璃杯中，留下了一個小小的、多孔的、溶解了的咖啡粉堆。
裡奇現在單憑味道就能判斷萃取率是否在 19-20% 之間，但當他還在學習的時候，他必須依靠資料——科學資料。他購買了一臺折射儀來測量最終咖啡杯中溶解固體的總量，並且他有一個程式可以將這個數字轉換為萃取百分比。他花了超過五十個小時來完善他的技術，但透過研究、與其他咖啡師的交流和實驗，他開始一次又一次地達到最佳狀態。正如裡奇所說，“當你把咖啡豆變成一杯咖啡時，你可以在最終的味道中發揮重要作用。”
作為一個有甜食偏好的新手，我從未偏離過我最喜歡的摩卡，因為我害怕與純咖啡相關的苦味。我承認這種印象至少有十年曆史了，我甚至不記得上次嘗試咖啡是什麼時候了。因此，在親眼目睹了我的第一次手衝咖啡後，我渴望再次品嚐咖啡。甜味立刻衝擊了我，焦糖的微妙層次也立刻顯現出來。它如此順滑、濃郁和複雜。聽起來可能很俗套，但我從未體驗過任何類似的東西。手衝咖啡是一種講述故事的飲料。它捕捉了咖啡豆所經歷的一切，並揭示了過程的每個部分如何留下了印記。在我品嚐了我的第一杯手衝咖啡後，我的摩卡嚐起來像巧克力奶昔。
圖片： 手衝咖啡，作者：Kate.moon，來自 Wikia Coffe Wiki
關於作者： Summer Ash 目前是哥倫比亞大學天文與天體物理系的博士後，也是核心課程《科學前沿》的講師。她的博士研究課題是射電星系和活動星系核的演化。她重視科學方法的力量、科學史以及批判性探究的必要性。作為一個自稱太空迷的人，Summer從小就拖著朋友和家人在白天或晚上的任何時間抬頭仰望天空。在她的前世，她是一名火箭科學家，但現在她很樂意透過向任何願意聽的人傳播她對太空的熱愛來獲得報酬。她嘗試在 為女士們而寫的牛頓主義 中寫部落格，在 Twitter 上使用 @Summer_Ash 發推文，並且是 瑞秋·瑪多秀 的內部天體物理學家。
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