你有沒有想過，為什麼你在家裡煮的咖啡味道和你在咖啡館買的不同？或者為什麼來自同一個地方的咖啡在一周中的味道會有所不同？你可能會很快責怪咖啡師改變了配方，最近發表在《物質》雜誌上的研究表明，這種變化是常見製作方法固有的不一致造成的。
幸運的是，我們相信，我們發現了一條製作一種美味濃縮咖啡的道路。
一杯咖啡的質量取決於咖啡的品種和來源，它的烘焙和水的化學成分。釀造方法在決定整體風味方面也起著至關重要的作用。濃縮咖啡無疑是最複雜的釀造方法，因為它需要精確的測量。然而，濃縮咖啡也恰好支撐著所有的咖啡菜單，因為它是拿鐵和卡布奇諾的基礎。
要做意式濃縮咖啡，熱水要從磨得很細的咖啡床中擠出來。咖啡師決定用多少咖啡和水，以及咖啡磨得有多細。機器的水壓、溫度和衝煮量對口感也很重要。這些參數共同控制著大約2000種不同化學物質的相對比例 ，這是一個微妙的平衡過程。
然而，即使咖啡師把每件事都做得很完美，按照同樣的配方製作的意式濃縮咖啡之間仍然存在很大的差異。一杯可能嘗起來像覆盆子和黑巧克力，另一杯可能像機油。雖然每個人都有不同的口味偏好，但我們相信我們已經衍生出了一個程序來幫助咖啡師，每次都能達到他們想要的味道。
我們的研究團隊，包括一個由數學家、化學家、材料科學家和咖啡師組成的團隊，建立了一個數學模型來模擬在真實的咖啡環境中煮濃咖啡。我們用這個來預測有多少固體咖啡最終溶解在杯子裡。這個百分比被稱為萃取率，是咖啡工業用來評估不同咖啡配方的關鍵指標。
通過求解一系列方程，我們發現，我們的模型能夠準確地預測出我們在現實生活中看到的萃取率，除了咖啡被研磨得很細的時候。這是因為水流通過意式濃縮咖啡床是相當不可預測的，導致部分床變得堵塞。換句話說，咖啡的一部分提取不足（提取率低），而其他咖啡則過度提取（提取率高）。
但是咖啡師的目標不僅僅是做出美味的咖啡，他們還必須是可複製的。通過檢測不同場景的抽提率，可以監測出一致性。與我們的預期相反，我們發現，要想做出美味的咖啡，咖啡師應該少用咖啡，把咖啡磨得稍微粗一點。通過這樣做，他們能夠實現高重複，高產量的結果。
數學理論告訴我們，這是因為減少咖啡的量意味著水在較淺的咖啡床上流動得更快。粗磨的結果是形成一個相對透水的床，這樣水的流動和萃取是均勻的和可預測的。這種方法能夠保證每一次的味道是相同的。
當然，並不是每個人都喜歡相同的口味，我們通過一系列的程序來解釋這一點，咖啡師可以使用這些程序來幫助他們在咖啡中選擇不同的口味。
然而，我們的一個重要發現是，咖啡師們能夠在不犧牲咖啡質量的情況下，將每杯濃咖啡的浪費減少25%，從而顯著提高他們的年度利潤。根據我們的協議，我們估計，僅在美國咖啡市場，每年在咖啡店的總節省額就將達到11億美元。
此外，據估計，60%的野生咖啡物種因氣候變化而面臨滅絕的威脅。因此，最終，少喝咖啡不僅有益於製作始終如一的美味意式咖啡，而且對環境也有利。