意式濃縮咖啡是通過先將烘焙過的咖啡豆研磨成谷物來釀造的。然后熱水在高壓下通過咖啡顆粒床，咖啡顆粒的可溶性成分溶解到水中(萃取)以制作濃縮咖啡。
2020年，研究人員發(fā)現(xiàn)研磨得越細的咖啡豆沖泡出的意式濃縮咖啡越淡。如果出于某種原因，咖啡床內存在很少甚至沒有提取咖啡的區(qū)域，那么這種違反直覺的實驗結果是有道理的。當咖啡研磨得更細時，這種不均勻的提取會變得更加明顯。
在流體物理學中，哈德斯菲爾德大學的研究人員使用簡單的數(shù)學模型探索了不均勻咖啡提取的作用。他們將咖啡分成兩個區(qū)域，以檢查不均勻流動是否確實會產生較淡的濃縮咖啡。
模型系統(tǒng)中的一個區(qū)域比另一個區(qū)域容納了更緊密堆積的咖啡，這導致了最初的流動阻力差異，因為水流過更緊密堆積的谷物的速度更快。咖啡的提取進一步降低了流動阻力，因為咖啡顆粒在這個過程中損失了大約20%到25%的質量。
“我們的模型表明，由于正反饋回路，流量和提取擴大了兩個區(qū)域之間流量的初始差異，其中更多的流量導致更多的提取，這反過來又減少了阻力并導致更多的流量，”合著者說威廉·李。“這種效果似乎總是很活躍，直到其中一個地區(qū)的所有速溶咖啡都被提取出來，我們才看到實驗觀察到的提取量隨著研磨尺寸的減小而減少。”
研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)該模型總是預測咖啡床不同部分的流動不均勻。
“這很重要，因為咖啡的味道取決于萃取程度，”李說。“萃取太少，咖啡的味道就是專家所說的‘欠發(fā)達’，或者正如我所描述的：煙熏水。萃取太多，咖啡味道很苦。這些結果表明，即使看起來整體萃取是在適當?shù)乃缴希@可能是由于混合了欠發(fā)達和苦澀的咖啡。”
了解不均勻萃取的根源并避免或預防它可以通過更有效地使用咖啡來實現(xiàn)更好的釀造和大量節(jié)省資金。
“我們的下一步是讓模型更逼真，看看我們是否能對這種令人困惑的現(xiàn)象獲得更詳細的見解，”李說。“一旦實現(xiàn)這一點，我們就可以開始考慮是否有可能改變濃縮咖啡的沖泡方式，以減少不均勻萃取的量。”
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