2018年9月，美國俄勒岡州尤金市的一家咖啡館開始了一項“偷工減料”的計劃。
在過去，這裡的一份意式濃縮咖啡要用20克研磨咖啡來製作。而這一次實施的新配方則只會用15克——這樣一杯就能省出0.13美元。
用料立減25%，顧客還不得紛紛投訴？但事實上，他們的咖啡並沒有變得更寡淡——不僅如此，甚至品質還變得更穩定了。
而這一切，都得益於一個來自數學家的建議。
意式濃縮咖啡 | giphy
省咖啡秘訣：別磨太細
在咖啡店裡，意式濃縮咖啡是眾多咖啡飲品的基礎。製作一杯濃縮咖啡，需要把高溫的水加壓，讓它流過壓平的研磨咖啡粉。在這個過程中，咖啡的顆粒粗細、水溫、水壓等參數都影響著成品的風味。
咖啡店裡的眾多飲品都從製作濃縮咖啡開始 | Americano Coffee
怎樣做出完美的濃縮咖啡？從風味的角度這個問題或許很難回答，不過現在先讓我們代入雞賊老闆視角：對於計較成本的咖啡店老闆而言，完美的咖啡首先應該使用最少的原料，儘可能充分地提取咖啡中的各種物質。
那麼，如何保證充分提取咖啡的風味物質呢？常規思路大概是儘量把咖啡豆磨得細細的。畢竟，顆粒越細，咖啡與水接觸的表面積也應該越大，這樣理應得到更濃的咖啡。
但事實並非如此。在材料學期刊“Matter”發表的一項研究中，數學家們為濃縮咖啡的提取過程建立了數學模型，他們還與化學家合作，用實驗對模型進行了驗證。研究結果顯示：與直覺不同，太細的咖啡粉反而會降低濃縮咖啡的提取率，使原料無法得到充分利用 [1]。
假如水一直能夠均勻地流過咖啡，那麼咖啡提取率隨顆粒粗細的變化應該像藍線一樣，粉越細提取越多。但實際情況卻如橙色的線所示，太細的咖啡粉反而提取率會減少 | M.I. Cameron et al
這是為什麼？科學家解釋道，研磨咖啡時產生的顆粒並非均一的，在產生粗顆粒的同時，會有部分非常細的粉末出現，而且研磨度越細產生得也越多。
當這些纖細的粉末太多時，就會堵塞一些孔隙，導致水流無法均勻地流過整個咖啡粉餅。也就是說，在一些被細粉堵塞的部位，咖啡粉無法接觸到足夠多的水，其中的物質自然也就不能順利溶出了。
除了浪費原料，這樣做出的濃縮咖啡批次間品質差異也會增加。一些部分的咖啡可能被過度提取導致苦味，另一些部分則可能因為萃取不足而帶來酸味。這項研究認為，當研磨度設置低於1.7時，咖啡粉就無法被均勻地提取了。而很多咖啡店都採取了這樣的設置，這或許就是人們時常感覺濃縮咖啡品質飄忽的原因。
不均勻的提取讓濃縮咖啡無法維持穩定的風味 | pixabay
穩定、快捷還省錢
根據這個研究，科學家們給出了對現有配方的優化方案。這其中最關鍵的改變自然是把咖啡豆研磨得稍粗一點，在此基礎上，可以選擇減少咖啡用量，或者進行適當稀釋，更高效地得到與原來濃度相同的濃縮咖啡。如此一來，不光可以提高每杯咖啡的品質均一性，而且能夠提高咖啡粉利用率，節省成本。
接著，研究團隊將這個優化方法應用於美國俄勒岡州的一個咖啡館。從2018年9月到2019年9月，該店共使用了27850杯濃縮咖啡製作飲品，通過使用優化的製作方法（咖啡粉用量降低20%，並適當降低研磨度的方法），年收益增加了3620美元（每杯節約0.13美元）。此外，優化方法將每杯濃縮咖啡的萃取時間縮短至14秒，有效減少了製作的時長。研究團隊估計，如果按照目前美國的咖啡銷量，這個新方法可以為咖啡工業每天節約310萬美元。
更少的咖啡，更短的時間 | M.I. Cameron et al
當然，研究者也強調，數學公式並不能直接給出製作咖啡的最佳答案。咖啡中的化學成分錯綜複雜，他們無法對這些物質進行一一分析，而只是選擇了總的提取率作為量化指標。因此在實踐中，依然需要結合咖啡師的品嚐才能確定適合的製作條件。
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