Khoa học cảm quan nói chung như chúng ta biết ngày nay, không phải là một lĩnh vực nghiên cứu được công nhận vào những năm 1950. Tuy nhiên, với sự trợ giúp của biểu đồ kiểm soát quá trình pha cà phê, Tiến sĩ E.E. Lockhart đã thiết lập được tỷ lệ chiết xuất tối ưu, điều vẫn còn phù hợp cho đến ngày nay. Ban đầu người ta nghĩ rằng có thể pha cà phê mạnh/đậm hơn hoặc yếu/ nhạt hơn bằng cách dùng ít hoặc nhiều cà phê xay hơn. Tuy nhiên, chiết xuất không vận hành theo cách đơn giản như thế. Vấn đề phức tạp nhất của chiết xuất, là các hợp chất khác nhau sẽ hòa tan ở các tỷ lệ khác nhau, trong những điều kiện khác nhau, do đó việc sử dụng ít hoặc nhiều cà phê hơn khi pha không hoàn toàn chịu trách nhiệm cho các hương vị cuối cùng.
Từ các nghiên cứu nền tảng được thực hiện bởi Coffee Brewing Institute và Tiến sĩ E.E. Lockhart, ngành công nghiệp cà phê đặc sản đã có cơ sở để rang, xay và chiết xuất cà phê một cách thích hợp. Các nghiên cứu sau đó được thực hiện bởi Hiệp hội Cà phê Đặc sản (SCA) đã xác nhận những nguyên tắc tương tự, bao gồm:
- Có một phạm vi nhất định trong tỷ lệ chiết xuất giúp xác định tính “ngon miệng” của một cốc cà phê. Tỷ lệ chiết xuất dưới 18% có xu hướng nổi bật các nốt vị giống cỏ, và được phân loại là chiết xuất dưới mức (hay chiết xuất kém). Tỷ lệ chiết xuất trên 22% có xu hướng đắng, chát khó chịu và được phân loại là vị chiết xuất quá mức. Mức chiết xuất từ 18% đến 22% thể hiện hương vị hài hoà nhất.
- Tổng nồng độ chất rắn hòa tan có phạm vi hẹp hơn. Nồng độ chất hòa tan dưới 1.15% TDS cà phê được coi là yếu.Cà phê sẽ có xu hướng không thể hiện hương vị trong ngưỡng cảm nhận bằng vị giác của một người bình thường. Nồng độ chất rắn hoà tan trong cà phê trên 1.35% TDS được coi là mạnh. Chúng có xu hướng phô bày các thành phần hương vị ở nồng độ quá cao để có thể dễ dàng cảm nhận được. Đối với người bình thường, nồng độ chất hòa tan trong khoảng từ 1.15% đến 1.35% có xu hướng mang lại mức cường độ thú vị nhất.
Để đạt được hương vị tối ưu, tổng nồng độ chất hòa tan cần cân bằng với tỷ lệ chất. Nói cách khác, cần phải khai thác từ 18-22% khối lượng cà phê để tạo nên một thức uống có tổng nồng độ chất ra hoà tan trong khoảng 1.15-1.35%. Để đạt được sự cân bằng tối ưu giữa %TDS và %Ey như vậy (theo cách CBC gọi là “lý tưởng”), các công thức pha chế phải nằm trong các phạm vi 50-70 gam cà phê cho mỗi lít nước.
Với tỷ lệ cà phê/nước vượt quá phạm vi trên, không thể duy trì mức nồng độ chất hòa tan đủ thấp để tạo cảm giác dễ chịu khi loại bỏ tất cả các chất tạo hương mong muốn. Mặt khác, nếu tỷ lệ cà phê/nước giảm xuống dưới phạm vi này, thì không thể đạt được nồng độ chất hòa tan đủ cao để tạo cảm giác dễ chịu mà không loại bỏ các thành phần hương vị khiến đồ uống trở nên chát và đắng. Chính mối liên hệ khách quan giữa các yếu tố này đã đưa đến việc SCA thiết lập nên cơ sở cho “Tiêu chuẩn Cốc vàng” (Golden Cup Standard) mà chúng ta đã đề cập ngay từ đầu chương.
Vào năm 2013, SCA đã công bố một nghiên cứu đánh giá lại sự phổ biến của phạm vi chiết xuất lý tưởng, họ đã phát hiện: Không có nhiều sự khác biệt về sở thích đối với các mức độ chiết xuất khác nhau. Ở các khu vực địa lý khác nhau, sở thích của người tiêu dùng về tỷ lệ chiết xuất cũng khác nhau. Điển hình là ở Milan, Ý, người tiêu dùng thích cà phê có tỷ lệ chiết xuất cao nhiều hơn. Các nhà nghiên cứu suy đoán điều này là do những người uống cà phê ở Milan quen uống cà phê Espresso hơn, và do đó họ thích những hương vị đậm đà hơn của cà phê chiết xuất cao.
Những tiến bộ công nghệ gần đây đã mở rộng phạm vi chiết xuất “lý tưởng” sang một vùng biên mới. Một loạt nghiên cứu từ SCA đã cho thấy phạm vi lý tưởng tại trung tâm biểu đồ của E.E. Lockhart không thực sự phổ biến, thay vào đó người tiêu dùng ưa thích cà phê có tỷ lệ chiết xuất 19-24% và nồng độ chất tan trong khoảng 1.1-1.3%.
