本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我坐在长长的木吧台的尽头，好奇地看着里奇开始他的冲泡。他按下手机上的秒表，然后开始以精确的编排动作将滚烫的热水倒入咖啡粉中。水落在咖啡粉上，开始渗透，同时小气泡升起，形成一层泡沫。里奇每次添加一盎司水，从咖啡粉的中心向外呈螺旋状流动。水位上升然后下降。在 2 分 31.48 秒时，过滤器中留下了一堆溶解的咖啡粉，而下面的玻璃杯里则充满了浓郁的焦糖色液体。这是我一生中第一次渴望品尝一杯纯咖啡。
里奇·涅托（Rich Nieto），或者我所知的里奇，是我当地咖啡吧 Sweetleaf 的共同所有者，它离我在皇后区的公寓只有一箭之遥。自 2008 年春季开业以来，Sweetleaf 已成为该社区和我日常生活中不可或缺的一部分。我每天早上都会去那里喝一杯摩卡来满足我的甜食，并与那些已经认识我为他们的“当地天体物理学家”的咖啡师聊天。大多数时候，我们只是聊聊接下来的一天、天气或周末，但偶尔谈话也会深入到我正在教什么、他们在读什么，或者社区有什么新鲜事。和里奇的谈话经常会转到科学方面。
当里奇决定开设 Sweetleaf 时，他对精品咖啡的世界知之甚少。但他全身心地投入到学习其生产和消费的所有知识中。他确定了自己作为咖啡师必须玩转的变量，并开始进行实验。我不止一次地发现里奇在咖啡机上摆弄设置时，会招募工作人员甚至一两个顾客进行盲测和双盲测。他的合伙人阿尔弗雷德·阿伦德尔告诉我，“里奇一直都是这样，他会花几个小时研究一件事，思考变量是什么以及它们是如何相互作用的。”
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他系统性的方法给我留下了深刻的印象，我们经常讨论科学方法的重要性。虽然我从未停下来思考他正在处理的变量，但他的咖啡师都非常熟悉他的修修补补。乔治亚·桑福德一生都在咖啡店工作，但她接受的培训只是每次都能得到相同的味道，而不是质疑味道本身是否可以更好。“里奇开始问为什么不尝试这个过程，看看味道会发生什么变化？现在，我们所有的咖啡师不仅接受过培训，可以始终如一地提供最好的味道，而且我们对变量以及它们如何影响结果有了更多的了解。”
在一个缓慢的星期三下午，我发现在吧台的尽头整齐地放着三个电子秤。看到我的好奇，里奇走过来解释说，它们是为他想推出的一款名为“手冲”的新饮品准备的。本质上，手冲是按单冲泡的单份咖啡，是咖啡世界回归基础的表现。
咖啡树主要生长在赤道周围的偏远地区，海拔适中，气候温和。咖啡豆本身实际上是咖啡树果实（被称为“樱桃”）内的种子。不幸的是，咖啡樱桃并非在树木之间甚至枝条之间同时成熟。它们必须经过单独检查和手工采摘。然后，将樱桃通过干法或湿法两种工艺之一，将豆子与果肉分离。干燥后，去除豆子周围的最后一层保护层（即外壳），然后将豆子分类、包装并运往世界各地的商业客户。到达当地分销商后，豆子会被烘焙，然后运送给咖啡吧和咖啡馆等零售客户，在那里最终将其转化为您选择的饮料。
咖啡饮料通常有两种形式：意式浓缩咖啡或冲泡咖啡。意式浓缩咖啡是通过以每平方英寸 135 磅的压力将热水压过咖啡粉而“萃取”出来的。从头到尾，水与咖啡粉接触的时间总共只有 30 秒。相比之下，冲泡咖啡需要五分钟以上，具体取决于一次冲泡的杯数。将咖啡粉倒入过滤器中，然后加入所需的水量。然后等待。水在重力的作用下，一滴一滴地穿过咖啡粉，溶解路径上的咖啡粉。咖啡馆往往会提前一次冲泡多达十几杯，因此它们会一次性加入大量的水，以利用水的重量来加速这一过程。然而，这两种方法都不能让咖啡师完全控制萃取过程。
萃取是咖啡粉在水中溶解的过程。当水落在咖啡粉上时，首先溶解的是酸性化学成分，然后是糖，最后是苦味成分。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，苦味会压倒一切；太少，咖啡会偏酸。但在 19%-22% 之间是“最佳点”——字面意义上的。适当的萃取会带出咖啡在生产过程中赋予的复杂性，但这些复杂性往往在商业消费中丢失。一杯咖啡的萃取百分比会因多种因素而异，其中最重要的是：咖啡粉的大小、水与咖啡粉接触的时间以及水在咖啡粉中的分布。
冲泡咖啡的特点通常是不均匀的萃取。自动系统将水通过锥形咖啡粉堆的方式会抑制均匀的萃取。中心的咖啡粉会接触到最多的水，因此，这些咖啡粉萃取过度。周围的其他咖啡粉几乎没有与水相互作用，从而产生萃取不足的咖啡。不幸的是，平均法则对此无济于事，因为平均萃取率通常被向上拉至 22%，进入临界苦味区域。
相比之下，意式浓缩咖啡是均匀萃取的产物，但也有其自身的让步。虽然不是自动化的，但萃取意式浓缩咖啡的过程非常标准化，几乎没有变化的空间。为了获得可重复的成功（即一致的产品），咖啡粉必须更细，并且由混合豆制成。意式浓缩咖啡的研磨尺寸允许水在高压下通过咖啡粉时与更多的咖啡粉接触。如果咖啡粉较大，水会直接穿过，几乎没有任何萃取。如果咖啡粉较小，则需要更大的压力才能萃取出任何东西。使用混合豆是为了防止每年单个咖啡收成的明显差异。
通过手冲，咖啡师现在可以控制萃取过程的所有方面；水的精确时间和分布可以确保咖啡粉在时间和空间上均匀萃取。设置与任何过滤器或滴漏咖啡机大致相同；区别在于规模和技术。
在吧台的尽头，我看到里奇从哥伦比亚烘焙咖啡豆中称出 21 克。他将咖啡豆放入研磨机中，并调整旋钮以设置研磨尺寸。只需按下一个按钮，机器便开始运转，咖啡豆变成粗粉。里奇将咖啡粉转移到一个倒置的锥形陶瓷杯中，该陶瓷杯位于其中一个秤上的玻璃容器顶部。杯子的底部有一个镍大小的孔，并衬有定制尺寸的过滤器，里奇用水弄湿了过滤器，以便过滤器粘在杯子的壁上。他用十二盎司的热水装满一个小水壶，然后将其倾斜在咖啡粉上。
当他倒水时，他解释说他正在预湿咖啡粉，“预湿的目的是让咖啡准备好接收水。咖啡粉中有很多二氧化碳被困住，所以我们必须先对其进行脱气。”当热水落在咖啡粉上时，它在表面形成一层，然后开始下降并渗入其中。他搅拌咖啡粉以使其均匀湿润，随着越来越多的二氧化碳释放出来，水开始冒泡和起泡。
当水位下降到几乎与咖啡粉齐平时，里奇再次拿起水壶，开始他的秒表。这一次，他加入了几盎司的水来再次浸泡咖啡，然后他开始他的倾倒。
“我将以圆周运动的方式工作，从中心开始，围绕中心画越来越大的圆圈。通过这样做，我控制了一些不同的事情。一是，我控制着萃取的时间[水与咖啡粉接触的时间]。二是，我控制着水的分布。如果我把水都加满，我可以加快它[萃取过程]。如果我只加一点点[水]，我可以减慢它。我不希望水降到咖啡以下，因为任何不接触水的咖啡都不会萃取。”
里奇每次添加两盎司水，每次都呈螺旋状扩大。重力将水向下吸过咖啡粉，沿途溶解它们，并将它们浓郁的味道吸出并注入下面的玻璃杯中。在第三次螺旋式倾倒后，他放下水壶，拿起一个茶匙。他搅拌混合物，形成一个小漩涡。“这里的小漩涡会将咖啡粉保持在中心，远离侧壁。冲泡过程中最重要的是，所有咖啡粉都与水接触，”他解释道。
秒表仍在运行，已接近两分三十秒，这是里奇的目标时间，即让水完全过滤过咖啡粉，滴入下方的杯子中。仅仅在他设定的时间过后 1.48 秒，最后的水流进了下面的玻璃杯中，留下了一个小小的、多孔的、溶解了的咖啡粉堆。
里奇现在单凭味道就能判断萃取率是否在 19-20% 之间，但当他还在学习的时候，他必须依靠数据——科学数据。他购买了一台折射仪来测量最终咖啡杯中溶解固体的总量，并且他有一个程序可以将这个数字转换为萃取百分比。他花了超过五十个小时来完善他的技术，但通过研究、与其他咖啡师的交流和实验，他开始一次又一次地达到最佳状态。正如里奇所说，“当你把咖啡豆变成一杯咖啡时，你可以在最终的味道中发挥重要作用。”
作为一个有甜食偏好的新手，我从未偏离过我最喜欢的摩卡，因为我害怕与纯咖啡相关的苦味。我承认这种印象至少有十年历史了，我甚至不记得上次尝试咖啡是什么时候了。因此，在亲眼目睹了我的第一次手冲咖啡后，我渴望再次品尝咖啡。甜味立刻冲击了我，焦糖的微妙层次也立刻显现出来。它如此顺滑、浓郁和复杂。听起来可能很俗套，但我从未体验过任何类似的东西。手冲咖啡是一种讲述故事的饮料。它捕捉了咖啡豆所经历的一切，并揭示了过程的每个部分如何留下了印记。在我品尝了我的第一杯手冲咖啡后，我的摩卡尝起来像巧克力奶昔。
图片： 手冲咖啡，作者：Kate.moon，来自 Wikia Coffe Wiki
关于作者： Summer Ash 目前是哥伦比亚大学天文与天体物理系的博士后，也是核心课程《科学前沿》的讲师。她的博士研究课题是射电星系和活动星系核的演化。她重视科学方法的力量、科学史以及批判性探究的必要性。作为一个自称太空迷的人，Summer从小就拖着朋友和家人在白天或晚上的任何时间抬头仰望天空。在她的前世，她是一名火箭科学家，但现在她很乐意通过向任何愿意听的人传播她对太空的热爱来获得报酬。她尝试在 为女士们而写的牛顿主义 中写博客，在 Twitter 上使用 @Summer_Ash 发推文，并且是 瑞秋·玛多秀 的内部天体物理学家。
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