以下文章经 The Conversation 许可转载， The Conversation是一个报道最新研究的在线出版物。
您是否曾想过为什么您在家制作的咖啡与您在咖啡馆购买的饮品味道不同？或者为什么来自同一地点的咖啡在一周中的味道会不同？您可能很快会责怪咖啡师更改了配方，但我们最近的研究，发表在《Matter》杂志上，表明这种变化是由于常见冲泡方法固有的不一致性造成的。
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幸运的是，我们相信已经找到了一种每次都能制作出符合您口味的美味意式浓缩咖啡的方法。
一杯咖啡的品质取决于咖啡的品种和产地、烘焙程度以及水化学。冲泡方法在决定整体风味方面也起着至关重要的作用。意式浓缩咖啡无疑是最复杂的冲泡方法，因为它需要精确的测量。然而，意式浓缩咖啡也恰好是所有咖啡菜单的基础，因为它是拿铁和卡布奇诺的基础。
要制作意式浓缩咖啡，热水会被强制通过细磨的咖啡粉床。咖啡师会决定使用多少咖啡和水，以及咖啡的研磨细度。机器的水压、温度和冲泡量对于味道也至关重要。这些参数共同控制着大约 2,000 种不同化学物质的相对比例——这是一个微妙的平衡。
然而，即使咖啡师做得尽善尽美，按照相同的配方制作的意式浓缩咖啡之间仍然存在很大的差异。一杯可能尝起来像覆盆子和黑巧克力，下一杯可能尝起来像机油。虽然每个人都有不同的口味偏好，但我们相信我们已经推导出一个程序来帮助咖啡师，并每次都实现他们想要的风味特征。
数学来拯救
我们的研究团队——包括数学家、化学家、材料科学家和咖啡师团队——制定了一个数学模型，以模拟在真实的咖啡馆条件下冲泡意式浓缩咖啡。我们使用它来预测最终有多少固体咖啡溶解在杯中。这个百分比——被称为萃取率——是咖啡行业用来评估不同咖啡配方的关键指标。
通过求解一系列方程式，我们发现我们的模型准确地预测了我们在现实生活中看到的萃取率，除非咖啡磨得非常细。这是因为水流通过意式浓缩咖啡床非常不可预测，导致床的某些部分堵塞。换句话说，部分咖啡萃取不足（萃取率低），而其他部分则萃取过度（萃取率高）。
但是，咖啡师的目标不仅仅是制作出美味的咖啡，他们还必须具有可重复性。可以通过检查不同咖啡的萃取率来监控一致性。与我们的预期相反，我们发现，为了制作口味始终如一的美味咖啡，咖啡师应该少用咖啡，并将咖啡磨得稍微粗一些。通过这样做，他们能够获得非常可重复、高产的咖啡。
数学理论告诉我们，这是因为减少咖啡质量意味着水流通过较浅的咖啡床的速度更快。粗磨导致咖啡床相对渗透性良好，从而使水流和萃取均匀且可预测。这种方法可以制作出快速、明亮、甜美和酸性的咖啡，每次的味道都相同。
当然，并非所有人都会喜欢相同的风味特征——我们通过提供一系列程序来解决这个问题，咖啡师可以使用这些程序来帮助驾驭咖啡中可用的各种风味。复杂的风味——品尝过度萃取和萃取不足的咖啡混合物的结果——仍然可以通过运行然后混合两种不同萃取率的咖啡来实现。更重要的是，消费者也可以简单地选择不同的烘焙程度，以获得更适合他们口味的风味特征。
然而，我们的主要发现之一是，咖啡师能够将每杯意式浓缩咖啡的咖啡浪费减少多达 25%，从而在不牺牲质量的情况下显着提高他们的年度利润。使用我们的协议，我们估计，仅在美国咖啡市场，每年的总节省额就将达到美国咖啡馆的 11 亿美元。
更重要的是，据估计，由于气候变化，60% 的野生咖啡物种面临灭绝的威胁。因此，最终，少用咖啡不仅更利于制作口味始终如一的美味意式浓缩咖啡，而且对环境也更好。
本文最初发表于 The Conversation。阅读 原文。