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出品：科普中國

作者：denovo

監製：中國科普博覽

自傳(chuan) 入中國以來，咖啡從(cong) 一種奢侈飲品逐漸成為(wei) 了人們(men) 生活中的常見飲品。現代年輕人“月亮不睡我不睡”的生活狀態，讓咖啡等提神飲品成為(wei) 了他們(men) 的“快樂(le) 源泉”。

大家不僅(jin) 會(hui) 去店裏買(mai) 咖啡，有條件的還會(hui) 選擇在家煮咖啡，但是煮咖啡和煮出好喝的咖啡卻是兩(liang) 個(ge) 不同的概念，那怎麽(me) 才能煮出好喝的咖啡呢？

工作時喝咖啡

（圖片來源：Veer圖庫）

沒想到吧，咖啡萃取也有公式！

咖啡的口感與(yu) 咖啡豆的品種、產(chan) 地、烘焙度、釀造方法以及衝(chong) 煮咖啡時的水質、水溫、研磨度、用量、擠壓度都有關(guan) 。咖啡的萃取更是煮咖啡時重中之重的一個(ge) 環節，是獲得好喝咖啡的關(guan) 鍵步驟。

萃取是利用係統中組分在溶劑中有不同的溶解度來分離混合物的單元操作，簡單來說，就是用水衝(chong) 煮咖啡時從(cong) 咖啡粉中帶走其中的可溶性物質的過程。經過萃取，我們(men) 所喝的咖啡便是可溶性物質與(yu) 水的混合。通常用萃取率（%）來衡量萃取的程度。計算公式為(wei) ：

萃取率（%）=萃取出的咖啡物質質量÷原始加入的咖啡豆質量

舉(ju) 個(ge) 例子，用20克的咖啡粉製作咖啡，最後咖啡殘渣經過幹燥後稱量為(wei) 17克，那麽(me) 可溶性的成分就是3克，咖啡的萃取率為(wei) 15%（3÷20=0.15）。

這時候可能會(hui) 有人說了，這所謂的萃取公式真的靠譜嗎？在這個(ge) 公式下什麽(me) 樣的咖啡才好喝呢？

這個(ge) 問題其實早就有了答案，20世紀50年代，美國咖啡釀造研究所驗證最理想的萃取率在18-22%之間。當萃取率小於(yu) 18%時，即被認為(wei) 是咖啡萃取不足，這樣的咖啡口味會(hui) 偏酸；當萃取率大於(yu) 22%時，則被認為(wei) 是萃取過度，這樣的咖啡口味會(hui) 偏苦，有燒焦的味道。由此可見，控製咖啡的萃取率便可實現不同口味咖啡的製作。

那如何才能控製咖啡的萃取呢？科學家們(men) 已推導出程序模型來實現萃取率的調節，輔助製作出美味的咖啡。

咖啡萃取

（圖片來源：pixabay.com）

用數學模型輔助製作美味咖啡

由數學家、化學家、材料科學家和咖啡師組成的研究團隊建立了一個(ge) 數學模型來模擬真實的衝(chong) 泡咖啡條件。他們(men) 製作了特定的研磨咖啡裝置模型，其中包含成千上萬(wan) 咖啡顆粒與(yu) 衝(chong) 泡咖啡的水。

由於(yu) 咖啡顆粒數量多，且排列方式複雜，因此研究者通過數學運算將模擬方程重複了數百萬(wan) 次，並在此過程中不斷灌入水來模擬真實的衝(chong) 煮咖啡條件。通過數學模型來預測有多少固體(ti) 咖啡最終會(hui) 溶解在水裏，即咖啡的萃取率。

濃縮咖啡籃幾何形狀示意圖

（圖片來源：參考文獻1）

通過求解一係列方程發現，構建的模型能準確預測在現實生活中咖啡的萃取率。他們(men) 設想，當咖啡粒足夠大時，水會(hui) 快速地流過咖啡粒；當咖啡磨得細一些時，較小顆粒的比表麵積會(hui) 更大，更大的比表麵積意味著與(yu) 水的接觸麵積就會(hui) 更多，因此可以迅速萃取物質。但是事實上當咖啡粒磨得過於(yu) 細小時，與(yu) 設想恰恰相反，過於(yu) 細小的顆粒會(hui) 堵塞水流動的縫隙，從(cong) 而阻礙了萃取，而不是幫助萃取。

咖啡師的目標不僅(jin) 僅(jin) 是製作美味的咖啡，這樣美味的咖啡還必須是可重複製作的。所以研究者通過測定不同條件下咖啡萃取率的重現性來評價(jia) 製備咖啡口感的重現性。數學模擬理論結果顯示，當咖啡質量較少時，水在較淺的咖啡床中流動得更快；同時，咖啡粗磨時形成的顆粒更均勻，萃取咖啡的重現性更好，在構建的模擬方程中更易實現對咖啡萃取率的預測。

由此可見，與(yu) 預期相反，要想重複衝(chong) 煮出美味咖啡，咖啡師應該減少單次咖啡粉的用量，並把咖啡磨得稍微粗一點。這樣才能得到高可複製性的美味咖啡。

然而並不是每個(ge) 人都喜歡同樣的咖啡味道。研究者也針對這一情況設計了一係列的程序，其原理是將過度萃取和萃取不足的咖啡按照不同比例進行混合，最終實現不同味道咖啡的製備。

在家怎樣控製萃取程度呢?

（1）研磨程度

在一定程度上，咖啡研磨得越細，就有更大的表麵積，意味著與(yu) 水接觸程度更好，更利於(yu) 萃取，理論萃取率越高。

咖啡研磨

（圖片來源：pixabay.com）

（2）衝(chong) 泡水量

製作咖啡時，水會(hui) 不斷的流過咖啡床，完成萃取。理論上，在咖啡中流過的水越多，提取的成分就越多，越利於(yu) 萃取。

（3）衝(chong) 泡水溫

完成咖啡的萃取是需要吸收能量的，而最常見的能量來源便是水的熱能。溫度越高，萃取則越快，建議咖啡萃取溫度控製在90-92℃之間。

衝(chong) 咖啡

（圖片來源：pixabay.com）

（4）煮咖啡時的壓力

壓力也會(hui) 影響咖啡的萃取率，更大的壓力會(hui) 有利於(yu) 更高程度的萃取。

（5）水在咖啡表麵的湍流

湍流指在製作咖啡時水在咖啡床中的一種運動現象。當水流速很大時，會(hui) 在體(ti) 係中形成很多的小漩渦，流線不清晰。湍流的現象越多且越大，萃取程度越高。

讀完這篇文章，有沒有感覺奇怪的咖啡星空体育官网入口网站增加了呢？如果你也是一名咖啡愛好者，趕緊用這92℃“熱乎的”科學星空体育官网入口网站，嚐試在家做一杯適合你的美味咖啡吧！

編輯：孫晨宇

參考文獻：

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