数学家，物理学家和材料专家使用射击数学来酿造更好的浓缩咖啡

描绘酿造优化的浓缩咖啡。

数学家，物理学家和材料专家可能不会介绍一下，因为第一人称你是否冒着咖啡吧。但是来自全球各地的研究人员 - 美国，英国，爱尔兰，澳大利亚和瑞士 - 挑战普通浓缩咖啡智慧，发现较少的咖啡豆，更粗糙地磨削，是饮料的关键更便宜，从拍摄到射击更加一致，同样强壮。他们的作品出现在2020年1月22日，在期刊上。

“咖啡行业中的大多数人正在使用细磨的环境和许多咖啡豆，以便混合令人无法预测和不可预测的苦味和酸性酸性，”俄勒冈大学的计算化学家Co-Senure作者Christopher Hendon说。“它听起来违反直观，但实验和建模表明，只需使用较少的咖啡和更粗略地磨削它就可以获得高效，可重复的镜头。”

虽然涉及许多因素，但酿造浓缩咖啡射击的规范是磨削相对大量的咖啡豆（〜20克）尽可能精细。细磨，常识变化，意味着更加暴露于酿造液的表面积，这应该提高萃取产量 - 实际溶解并最终饮用的地面咖啡的一部分。

但是当研究人员汇总了一个数学模型，以解释基于Barista控制的因素的提取产量 - 例如水和干咖啡量，地面的细度或粗糙度以及水压 - 并比较它对酿造实验的预测，很明显，真正的关系更加复杂。随着行业标准堵塞咖啡厅，磨削，减少萃取产量，浪费原料，并完全失踪其他人的味道的变化。

另一个描述酿造优化的浓咖啡。

许多数字嘎吱嘎吱声和千次镜头后，球队达到了一个食谱，以同时最大化提取，产生浓缩咖啡，这些浓缩咖啡从一个杯子到下一个杯子味道。“优化提取和实现再现性的一种方法是研磨粗糙并使用少量水，而另一个是简单地减少咖啡质量，”亨登说。

开发代表浓缩咖啡酿造的模型并不是一项直接的任务。在基本级别，提取产量取决于水在压力下通过大量的咖啡渣流动。但是，质量由数百万次不同的形状和尺寸组成，不规则地堵塞进入单个过滤床。“您需要更多的计算能力，而不是谷歌必须准确地解决像咖啡厅的复杂物理和传输方程，以便咖啡厅复杂化，”朴茨茅斯大学的数学家Co-Senuity Anformation Jamie M. Foster说）。

为了通过这种障碍，研究人员在一个不太可能的源 - 电化学上画出 - 喜欢咖啡因和其他分子如何溶出咖啡渣，以如何通过电池的电极移动到电池的电极。从电池工作中借用建模方法导致了一个严格的咖啡提取模型，能够制造强大和可测试的预测。

通过该模型所示的一个或多个路线提高提取产量，也可能导致咖啡馆的经济增长以及整个咖啡业的可持续性益处。例如，在烤咖啡豆的当前价格下，将50克的干咖啡量降至15克，每年为一个小型咖啡馆节省几千美元，如果缩放，每年10亿美元达到整个美国咖啡业。在咖啡豆使用中更有效地将在咖啡供应受到历史生产区域的威胁受到威胁的威胁中，减少浪费。

然而，研究人员的应力，它们的结果并不意味着将所有浓缩咖啡减少到一组酿造条件或孤独的风味轮廓。“虽然有明确的策略来减少浪费和提高再现性，但没有明显的最佳浓缩咖啡点，”亨德说。“对生产咖啡的人的偏好存在巨大依赖性;我们正在阐明他们需要考虑的变量，如果他们想要更好地导航酿造浓缩咖啡的参数空间。“

参考：“系统地改善浓缩咖啡：数学建模和实验的见解“由Michael I. Cameron，Dechen Morisco，Daniel Hofstetter，Erol Uman，Justin Wilkinson，Zachary C. Kennedy，Sean A. Fontenot，William T. Lee，Christopher H. Hendon和Jamie M. Foster， 2020年1月22日，物质.DOI：
10.1016 / J.Matt.2019.12.019

通过极端科学和工程发现环境（XSEDE），国家科学基金会（NSF）支持这项工作的计算。