本文翻译自Michael I. Cameron的博客，已得到原作者授权翻译，转载请注明出处。
原标题：Low Pressure, Turbo Shots, and The 'Perfect Espresso'
以下为原文内容翻译，水平有限，尽可能还原了作者本意：
CAMERON等，2020
在一开始……
2016年1月的某一天，我在一个美食广场吃午饭，Chris给我发了一杯玫瑰红葡萄酒的照片。
他说：“我在喝玫瑰红葡萄酒。”
“惬意啊老哥！”我回复道，“我今天在我的咖啡机上降低了些压力，结果出乎意料地好喝。”
“哇哦！”Chris回复，“咱们应该写篇论文。”
这就是这一切的开始。
玩玩低压力（图1）
“钢琴该起了啊……”
我们故事的起源，就是这样了。4年之后，我们做了数千杯咖啡，加上了来自五个国家、六名科学家的研究，以及对于实验模型的大量高深的数学计算，Cell出版社的新期刊《Matter》在2020年1月出版了我们的论文（https://www.cell.com/matter/pdfExtended/S2590-2385(19)30410-2）
《Systematically Improving Espresso: Insights from mathematical Modeling and Experiment》（系统改进浓缩咖啡：借助数学建模与实验的探究）这篇文章是一篇了不起的论文。在一开始，我们只是想关注于降低咖啡萃取时压力的好处。然而，在第一组实验数据中，咖啡萃取的效果让我们喜出望外——我们在6bar压力下取得了更高的萃取率，而且在多个实验样本中结果高度一致。而在9bar压力下，所有的样本之间呈现了相当显著的差异。
所以，只管降低你的压力，好吗？
可重复性的“火山效应”（图2）
从可变到可预测。
我们的下一个发现，实在是过于反直觉了。Chris觉得我肯定哪里搞错了，所以我得把整个又臭又长的实验重复一遍，就为了验证这些结果。在绘制萃取率图象时，我们发现了一种“火山效应”——随着研磨刻度从非常细开始上升，在保持其他变量一致的情况下，萃取率也会上升。接着，萃取率会在一个点上趋于平稳，再开始逐渐下降。画出来就像是一个倒置的“V”字，或者说就像一座火山。
长久以来，大家一直认为，随着咖啡被研磨得越细，更大的表面积会被暴露出来，萃取率就会越高。或者说简单点，更细=更大表面积=更高萃取率。唯独我们发现，更粗的研磨度能得到更高的萃取率，感觉有点像见了鬼了。
更有意思的是，在峰值右侧的萃取，或者说是相对于峰值更粗的研磨度下的萃取，比起峰值左边的、更细研磨度下的萃取，结果之间的差异性更小。所以更粗的研磨度下，不仅是萃取率更高，而且是一致地、可重复地、稳定地高于细研磨度。在低压力和粗研磨度设置下，我们制作的咖啡在统计学上是显著具有可重复性的。
峰值右侧的一致性、可重复性变得更高，而且在萃取时间上也有很大的变化。萃取过程实在是快得惊人——在EK磨豆机上使用比以往更粗的研磨度时，整个萃取过程只要10-16s。虽然萃取时间大大缩短了，但比起那些更细、结果更多变的研磨度设置，我还是能得到相同的萃取率，无论是在6bar还是9bar压力下。
研究进行到这，我们以为麻烦事告一段落了，对这些结果也很满意，觉得一篇出色的论文即将横空出世。草稿也已经准备好了，计划进行同行评议了。
然后呢，Chris跟几名数学家聊了聊。得，这回真要见鬼喽。
数学模型（图3）
不符合了？一致了？
William Lee和Jamie Foster是当时在英国朴茨茅斯大学的数学家。一些朋友可能已经注意到了William Lee这个名字，那时他已经因为研究吉尼斯黑啤酒中的酒层是如何形成的而声名大噪了。当时，他们已经发表过了一个过滤式咖啡的数学模型，并且正在构建另一个关于浓缩咖啡的模型。在Chris得知了他们的工作以后，很显然，如果我们能够将我们的实验数据与他们的新浓缩咖啡模型结合起来，论文的内容会更加丰富饱满。正如Chris那时所说的，强强联合，这篇论文肯定会成为经典。
然而，研究马上就开始出岔子了。William和Jamie所建立的数学模型与我们的实验数据并不完全吻合，而我们设想它们应该是吻合的。当然，9bar和6bar的实验数据中，大部分是吻合的。但是，我们一旦在实验中把研磨度设置得更细，就会发现萃取率降低，而数学模型却预测萃取率应该上升。
数学模型的计算，是根据细粉和颗粒的数量计算的，并且考虑到了更细的研磨度会改变颗粒的尺寸与细粉的数量。模型的结果显示，如果我们从中间峰值对应的1.7研磨度刻度开始调细，萃取率应该线性上升，也就是说图象中从1.7到1.1的部分应该是持续上升的趋势。但是我们的实验数据却截然相反，呈现了下降趋势。换言之，“研磨越细，味道越强”的假设是错的。
我们对颗粒大小进行了分析，所以我们可以保证磨豆机工作正常。借助San Remo Opera咖啡机、齿轮泵、PuqPress自动压粉器、Acaia电子秤，我们也知道我们的变量都是受控的。在不同的咖啡店环境中进行反复试验，得到的结果始终都与我们的发现一致——当我们调粗或者调细研磨度时，就会出现火山效应。带着这些困惑，我们又去请教了数学家William和Jamie，他们指出，我们所观察到的是整个粉床的萃取率降低。某些区域被过度萃取，而其他区域被萃取不足，甚至有一些区域完全没有被萃取。这些因素综合起来，就会导致在相同的参数设置下，实验得到的咖啡萃取率会低于数学模型。
折光测定法
“我认为，你测量到的并非你想要测量的。”
我们所有的实验样本都是使用咖啡折光仪进行测量的。这个仪器测出的，是不计其数的咖啡颗粒的萃取率的总体平均值。从原理上讲，它甚至都不是真正的平均值。它所做的只是在一定程度上估计溶解物的质量，并没有明确表征这些物质来自哪里，或者这些物质是什么。细研磨设置下，部分咖啡应该是能被萃取出28%的物质的，而且数学模型告诉我们在1.3的刻度设置下应当如此。但是实际测量得到只有19%的萃取率，因为萃取过程中的其他部分把平均值拉低了。
从物理学的角度来看，在20g咖啡粉中，我们实际上只对15-16克进行了有效萃取。但是我们从折光仪中获取的测量结果是基于初始的20克粉量的，这又使得平均值偏低了。我们在此遇到的是一个化学与物理相冲突的问题——根据发生的化学反应计算，应该得到x的萃取产量。但实验数据并没有得到这个结果x。原因在于，我们的咖啡“堵塞”了——完整萃取的咖啡液无法顺利流经咖啡粉饼，进入杯中。最终，咖啡液进入杯中借助了通道的形成，因为水会“偷懒”，会找到咖啡粉饼中最容易通过的点（或者几个点），就形成了通道。我们用折光仪测算的，是20克粉量中所有过度萃取或萃取不足的部分，甚至包括那些根本没有萃取的部分。
这是浓缩咖啡的一个根本问题：咖啡粉饼本身需要起限流作用，来提高萃取率。阻力到达某一程度以后，它过度地限制了水的流动与咖啡液的流出。于是，要么发生堵塞，要么形成通道，甚至同时发生，最终你得到的是变数极大、无法稳定复现的咖啡。至少，在使用传统参数的情况下，比如9bar的压力、大粉量、25-30s的萃取时间，情况就是这样的。
极速萃取（Turbo Shots）（图4）
油门踩到底！
把我们的这些发现整合起来，我们要做的最后一步就是降低粉量。既然我们反正没有完全利用到这些粉，为何不少用点粉呢？这样做有几点好处：更少的粉量会造成更小的阻力，所以我们可以通过研磨得更细来形成更大的阻力，但是也不能细到让堵塞水流。这种低粉量情况下的细研磨设置，仍然要比传统高粉量下的研磨度设置粗一些，所以如果萃取时间一致的话，火山图象里的曲线会整体上抬。如果我们保持出液量相同，就能够在火山曲线上相同高度的右侧，得到相同的萃取率。
这样得到的咖啡，流速非常快，但甜感表现也很出色。折光仪的测量结果表明，味道强度会下降一些。
有许多的文章会告诉你，强度（Strength）和萃取率（Extraction yield）的差异。它们两者之间有一定的关联，但却是完全不同的概念。我个人一直这样理解强度——品尝咖啡时，我觉得它的味道有多强。或者，如果用折光仪来测量，就可以用“溶解性固体总量”（Total dissolved solids, TDS）来表示，大概意思就是溶解到杯子里的咖啡粉的量。而萃取率是指溶解物质占初始咖啡粉质量的百分比，描述了咖啡粉溶解、萃取到杯子里的效率有多高。
这样一来，不难理解，如果我们用更少的咖啡粉量，比如从20g降到15g，保持相同的出液量，并且达到相同的萃取率，从数学上来看，较少的15g粉量中最终溶解出的质量要比20g粉量更少。
但是这是通过折光仪测量的，而折光仪并不能用来分辨哪个更好喝。
美味点
“归根结底，我们每个人都有自己的美味点。”
在这篇论文中，我们没有断定，你去降低压力、调粗研磨或者降低粉量，就能做出更好喝的咖啡。我们的只是在折光仪测量结果的基础上，进行了客观陈述，而这些都离不开我们提出的一个概念——“咖啡师定义的美味点”。我们客观地展示了，如何通过提高萃取率、大幅提高一致性来改善咖啡，从而抵达美味点。你，就是那个咖啡师，你的感官定义了美味点，而我们希望这里展示的一系列思路，能够帮助你在每次萃取中重现这个美味点。
你可以保持粉量为20g，出液量为40g，压力为9bar，细研磨度，进行30s萃取。如果你觉得好喝，那就是好咖啡！但是不可能每次都能让它保持这么美味。这就是传统浓缩的缺陷，我们长期以来都被束缚与此。
你可以保持粉量为20g，出液量为40g，压力为9bar，研磨度调粗一些，目标萃取时间为20s，或者甚至10s！如果你觉得好喝，那就是好咖啡！而且还更上一层楼，因为相比更细的研磨度，你能更加稳定、一致地获得这样的好味道。
然后，你可以尝试降低压力。保持20g粉量，40g出液量，细研磨度，30s萃取时间，如果你觉得好喝，那就是好咖啡！相比于9bar的设置，你能更稳定、一致地制作出这种美味的咖啡，而且还能达到更高的萃取率。
你可以保持其他变量不变，但是调粗研磨度。这样你就能获得比前面三种方式都更高的萃取率和一致性。
你还可以尝试降低粉量，使用15g的粉碗，保持出液量为40g，细研磨度，看看用传统的30s萃取时间会有什么效果。味道好吗？好喝就好！你几乎达到了兼具最高效率与可重复性的理想点。（并且要明确一点——我们使用了15g的粉碗，然后放入15g咖啡粉。我们没有用20g的粉碗，然后放入15g咖啡。我强烈建议，一定要使用大小合适的粉碗。）
现在只管油门踩到底，用粗研磨度，然后尝尝看。如果你喜欢这种口味，那么相比于之前的任何一种策略，你现在将能够获得更高的萃取率，而且能够一次又一次地重复这种味道，这就是科学的力量。
“完美的浓缩咖啡”
“没人在制作真正的浓缩咖啡了。”
“精品咖啡协会（Specialty Coffee Association, SCA）历史上是这么定义浓缩咖啡的：一份浓缩咖啡是从7-9g经过研磨的咖啡粉中制备的25-35ml饮料，制作过程使用 92-95℃的水，9-10bar的静水压力，总用时20-30s。” Cameron, Michael I., et al. “Systematically improving espresso: insights from mathematical modeling and experiment.” Matter (2020), pp. 631–48.
没人还在制作浓缩咖啡了，至少是SCA定义的那种。我们不再用毫升数来衡量出液量，我们也不再使用7-9g咖啡粉量，而且似乎也有不少人不再用9-10bar来萃取了。至于极速萃取，20s就是萃取目标时间的上限了。
在这篇论文中，我定义了初始的美味点。借助实验数据和数学模型，我们可以把研究结果应用于实际生活中的萃取设置调整，并持续、稳定地复现美味点。你并不一定要降低压力、调粗研磨度、减少出液量、减少粉量、使用折光仪、或者把两杯Espresso混合起来……这些都不是必要的。你可以随心所欲地选择其中的几个策略，或者一个也不用。美味点取决于你自己，而如果你试着使用这些策略，我们能帮你找到方法来每次都命中美味点。
我从来没有说，这才是“完美的浓缩咖啡”——媒体喜欢这么报道，而且确实很抓人眼球。在一次又一次的采访中，我被问了很多次“你做出了世界上最好的咖啡了吗？”，而每一次我都礼貌地回避了。但在过去的四年里，这就是我自己做咖啡的方式——低压力、15g粉量、短萃取时间，对我个人来说，这就是完美的了。香甜、平衡、美味——这就是我对于浓缩咖啡的定义。
M. Cameron
译者按：
这篇文章的核心内容在于提出了浓缩咖啡制作中，萃取率并非关于研磨度的单调关系，研磨度细到一定程度后，会导致萃取不均匀，进而引发萃取率不升反降。由此，引出了一种在保证萃取均匀稳定的前提下，提高萃取率的策略。这一研究的意义并非给出了一种“正确的方法”，而是剖析了浓缩咖啡制作中的科学原理，而最终的选择权仍然在我们自己手中。希望有能力的朋友可以阅读一下论文原文，也希望我这一点翻译工作能让各位喝到更好喝的咖啡。干杯——
