自傳入中國(guó)以來(lái)，咖啡從一種奢侈飲品逐漸成為人們生活中的常見(jiàn)飲品?，F(xiàn)代年輕人“月亮不睡我不睡”的生活狀態(tài)，讓咖啡等提神飲品成為了他們的“快樂(lè)源泉”。大家不僅會(huì)去店里買咖啡，有條件的還會(huì)選擇在家沖咖啡，但是“沖咖啡”和“沖一杯好喝的咖啡”卻是兩個(gè)不同的概念，那怎么才能沖出好喝的咖啡呢？
01
沒(méi)想到吧，咖啡萃取也有公式！
咖啡的口感與咖啡豆的品種、產(chǎn)地、烘焙度、釀造方法以及沖泡咖啡時(shí)的水質(zhì)、水溫、研磨度、用量、擠壓度都有關(guān)。
咖啡的萃取更是沖咖啡時(shí)重中之重的一個(gè)環(huán)節(jié)，是獲得好喝咖啡的關(guān)鍵步驟。
萃取是利用系統(tǒng)中組分在溶劑中有不同的溶解度來(lái)分離混合物的單元操作，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是用水沖泡咖啡時(shí)從咖啡粉中帶走其中的可溶性物質(zhì)的過(guò)程。
經(jīng)過(guò)萃取，我們所喝的咖啡便是可溶性物質(zhì)與水的混合。通常用萃取率（%）來(lái)衡量萃取的程度。計(jì)算公式為：
萃取率（%）=萃取出的咖啡物質(zhì)質(zhì)量÷原始加入的咖啡豆質(zhì)量
舉個(gè)例子，用 20 克的咖啡粉制作咖啡，最后咖啡殘?jiān)?jīng)過(guò)干燥后稱量為 17 克，那么可溶性的成分就是 3 克，咖啡的萃取率為 15%（3÷20=0.15）。
這時(shí)候可能會(huì)有人說(shuō)了，這所謂的萃取公式真的靠譜嗎？在這個(gè)公式下什么樣的咖啡才好喝呢？
這個(gè)問(wèn)題其實(shí)早就有了答案，20 世紀(jì) 50 年代，美國(guó)咖啡釀造研究所驗(yàn)證最理想的萃取率在 18-22% 之間。
當(dāng)萃取率小于 18% 時(shí)，即被認(rèn)為是咖啡萃取不足，這樣的咖啡口味會(huì)偏酸；
當(dāng)萃取率大于 22% 時(shí)，則被認(rèn)為是萃取過(guò)度，這樣的咖啡口味會(huì)偏苦，有燒焦的味道。
由此可見(jiàn)，控制咖啡的萃取率便可實(shí)現(xiàn)不同口味咖啡的制作。
那如何才能控制咖啡的萃取呢？
科學(xué)家們已推導(dǎo)出程序模型來(lái)實(shí)現(xiàn)萃取率的調(diào)節(jié)，輔助制作出美味的咖啡。
02
用數(shù)學(xué)模型輔助制作美味咖啡
由數(shù)學(xué)家、化學(xué)家、材料科學(xué)家和咖啡師組成的研究團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬真實(shí)的沖泡咖啡條件。他們制作了特定的研磨咖啡裝置模型，其中包含成千上萬(wàn)咖啡顆粒與沖泡咖啡的水。由于咖啡顆粒數(shù)量多，且排列方式復(fù)雜，因此研究者通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算將模擬方程重復(fù)了數(shù)百萬(wàn)次，并在此過(guò)程中不斷灌入水來(lái)模擬真實(shí)的沖泡咖啡條件。通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)有多少固體咖啡最終會(huì)溶解在水里，即咖啡的萃取率。
濃縮咖啡籃幾何形狀示意圖。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1通過(guò)求解一系列方程發(fā)現(xiàn)，構(gòu)建的模型能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)在現(xiàn)實(shí)生活中咖啡的萃取率。他們?cè)O(shè)想，當(dāng)咖啡粒足夠大時(shí)，水會(huì)快速地流過(guò)咖啡粒；當(dāng)咖啡磨得細(xì)一些時(shí)，較小顆粒的比表面積會(huì)更大，更大的比表面積意味著與水的接觸面積就會(huì)更多，因此可以迅速萃取物質(zhì)。但是事實(shí)上當(dāng)咖啡粒磨得過(guò)于細(xì)小時(shí)，與設(shè)想恰恰相反，過(guò)于細(xì)小的顆粒會(huì)堵塞水流動(dòng)的縫隙，從而阻礙了萃取，而不是幫助萃取。咖啡師的目標(biāo)不僅僅是制作美味的咖啡，這樣美味的咖啡還必須是可重復(fù)制作的。所以研究者通過(guò)測(cè)定不同條件下咖啡萃取率的重現(xiàn)性來(lái)評(píng)價(jià)制備咖啡口感的重現(xiàn)性。數(shù)學(xué)模擬理論結(jié)果顯示，當(dāng)咖啡質(zhì)量較少時(shí)，水在較淺的咖啡床中流動(dòng)得更快；同時(shí)，咖啡粗磨時(shí)形成的顆粒更均勻，萃取咖啡的重現(xiàn)性更好，在構(gòu)建的模擬方程中更易實(shí)現(xiàn)對(duì)咖啡萃取率的預(yù)測(cè)。由此可見(jiàn)，與預(yù)期相反，要想重復(fù)沖泡出美味咖啡，咖啡師應(yīng)該減少單次咖啡粉的用量，并把咖啡磨得稍微粗一點(diǎn)。這樣才能得到高可復(fù)制性的美味咖啡。然而并不是每個(gè)人都喜歡同樣的咖啡味道。研究者也針對(duì)這一情況設(shè)計(jì)了一系列的程序，其原理是將過(guò)度萃取和萃取不足的咖啡按照不同比例進(jìn)行混合，最終實(shí)現(xiàn)不同味道咖啡的制備。
03
在家怎樣控制萃取程度呢?
1.研磨程度
在一定程度上，咖啡研磨得越細(xì)，就有更大的表面積，意味著與水接觸程度更好，更利于萃取，理論萃取率越高。
2.沖泡水量
制作咖啡時(shí)，水會(huì)不斷的流過(guò)咖啡床，完成萃取。理論上，在咖啡中流過(guò)的水越多，提取的成分就越多，越利于萃取。
3.沖泡水溫
完成咖啡的萃取是需要吸收能量的，而最常見(jiàn)的能量來(lái)源便是水的熱能。溫度越高，萃取則越快，建議咖啡萃取溫度控制在 90-92℃ 之間。
4.沖泡咖啡時(shí)的壓力壓力也會(huì)影響咖啡的萃取率，更大的壓力會(huì)有利于更高程度的萃取。5.水在咖啡表面的湍流湍流指在制作咖啡時(shí)水在咖啡床中的一種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)水流速很大時(shí)，會(huì)在體系中形成很多的小漩渦，流線不清晰。湍流的現(xiàn)象越多且越大，萃取程度越高。