从咖啡中提取出最好的味道

　　研究人员利用一个简单的数学模型探讨了咖啡萃取不均匀的作用。他们将咖啡分成两个区域，以检验不均匀的流动是否真的会使浓缩咖啡变弱。模型系统中的一个区域比另一个区域承载更紧密的咖啡，这导致了流动阻力的初始差异。咖啡的萃取进一步降低了流动阻力。了解不均匀提取的原因，避免或预防它可以通过更有效地使用咖啡来实现更好的冲泡和大量的经济节省。

　　

意式浓缩咖啡是先将烘焙好的咖啡豆磨成颗粒而制成的。然后，热水在高压下强行穿过咖啡颗粒床，咖啡颗粒的可溶性成分溶解在水中(萃取)，制成浓缩咖啡。

2020年，研究人员发现，磨得越细的咖啡豆煮出来的浓缩咖啡越淡。如果由于某种原因，在咖啡床中存在很少或甚至没有咖啡提取的区域，那么这个反直觉的实验结果是有道理的。当咖啡磨得更细时，这种不均匀的提取就会变得更加明显。

在AIP出版的《流体物理学》中，哈德斯菲尔德大学的研究人员用一个简单的数学模型探讨了咖啡萃取不均匀的作用。他们将咖啡分成两个区域，以检验不均匀的流动是否真的会使浓缩咖啡变弱。

模型系统中的一个区域比另一个区域容纳了更紧密的咖啡，这导致了最初的流动阻力差异，因为水在更紧密的颗粒中流动得更快。咖啡的萃取进一步降低了流动阻力，因为咖啡颗粒在萃取过程中损失了约20%至25%的质量。

合著者William Lee说，“我们的模型显示，由于正反馈循环，流动和提取扩大了两个区域之间最初的流量差距，其中更多的流量导致更多的提取，这反过来又减少了阻力并导致更多的流量，这种效应似乎一直很活跃，直到其中一个地区的可溶性咖啡全部被提取出来，我们才看到实验观察到的提取率随着研磨粒度的减小而减少。”

研究人员惊讶地发现，该模型总是预测咖啡床不同部位的不均匀流动。

“这很重要，因为咖啡的味道取决于萃取程度，萃取物太少，咖啡的味道就像专家所说的‘不发达’，或者像我所说的:烟熏水。萃取太多，咖啡尝起来很苦。这些结果表明，即使看起来整体提取水平是正确的，也可能是由于不发达的咖啡和苦咖啡的混合。”

了解不均匀提取的原因，避免或预防它可以通过更有效地使用咖啡来实现更好的冲泡和大量的经济节省。

“我们的下一步是使模型更加逼真，看看我们是否能对这种令人困惑的现象获得更详细的见解。”“一旦实现了这一点，我们就可以开始考虑是否有可能改变浓缩咖啡的酿造方式，以减少不均匀的提取量。”

Journal Reference:

1. William Lee, Ann Smith, Arsalaan Arshad. Uneven Extraction in Coffee Brewing. Physics of Fluids, 2023; DOI: 10.1063/5.0138998