Ukers distingue trois mots que les brevets ont confondus. L'infusion est l'extraction sans ébullition, eau versée sur la mouture. La percolation est l'égouttage à travers de fines ouvertures de porcelaine ou de métal, comme dans la cafetière de De Belloy : l'eau bouillante traverse la mouture retenue par une grille et un répartiteur percé. La filtration est l'égouttage à travers un corps poreux, tissu ou papier.

Rumford, qui passe pour l'inventeur du percolateur, a surtout ajouté en 1806-1812 une double paroi d'eau chaude et un tasseur à quatre pieds qui comprime deux tiers de pouce de mouture en un demi-pouce d'épaisseur définie ; De Belloy l'avait précédé d'environ six ans. Hadrot, en 1806, tenait déjà son tasseur percé à un demi-pouce de la poudre pour que l'eau tombant de haut ne la dérange pas. Les inventeurs suivants se sont moqués de cette exactitude ; Ukers note en 1922 que presque toutes leurs idées survivent dans les appareils modernes.

Ukers 1922, ch. XXXIV, p. 619-622, et ch. XXXVI (définitions)

• Le filtre de papier a deux naissances commerciales. Aux États-Unis
• Frederick A. Cauchois vend en 1905 son Private Estate coffee maker à papier japonais, Finley Acker brevette la même année un percolateur à « papier poreux ou buvard »
• 1908Richheimer lance le Tricolator
• 1911Aborn le Make-Right
• King un accessoire à filtre-papier en 1912. À Dresde, Melitta Bentz, qui perçait un pot de laiton avec un clou et y posait le buvard du cahier de son fils
• 20 juin 1908dépose son « filtre à café à dessous bombé, fond en creux et trous d'écoulement inclinés »
• 8 juillet 1908le modèle d'utilité est enregistré au Kaiserliches Patentamt de Berlin
• et la société inscrite au registre du commerce le 15 décembre. En 1917, des essais comparés jugés par Frankel et Harris (USDA) classent le papier premier, devant le tissu, le verre, le percolateur et le pot bouilli.

Ukers 1922, chronologie 1905-1912 et ch. XXXVI ; DPMA (office allemand des brevets), Melitta Bentz' coffee filters ; Europeana, Melitta Bentz

Trois cônes ont refait la méthode. Le Chemex de Peter Schlumbohm, chimiste allemand émigré, breveté en 1941 (US 2 241 368, « Filtering device »), fond entonnoir et carafe en une pièce de verre et impose un papier 20 à 30 % plus épais que la moyenne. Le V60 de Hario, lancé en 2004, est un cône à 60° dont les nervures en spirale décollent le papier de la paroi et dont l'orifice est large.

Le Kalita Wave (2010) est à fond plat, trois trous et papier plissé. L'Origami (céramique plissée, orifice plus large qu'un V60) et le Fellow Stagg X sont des variantes récentes. En mai 2026, Hario a présenté le V60 NEO, première refonte en vingt ans : 72 nervures fines en haut du cône convergeant vers 9 nervures profondes à la base, résine Tritan pour tenir la température, environ 23 dollars, compatible avec les bases Switch ; les premiers utilisateurs décrivent une tasse plus nette, « plus proche du thé ».

Google Patents US2241368A ; Chemex, About ; Hario UK, Birth of the Hario V60 ; Corner Coffee Store, When Was the Kalita Wave Invented ; Gagné 2021, p. 154-157 ; Yanko Design, 12 mai 2026

La loi de Darcy gouverne l'écoulement : le débit croît avec la perméabilité du lit (mouture plus grosse, moins tassée), la section du filtre, la hauteur d'eau et la densité du liquide ; il décroît avec l'épaisseur du lit et la viscosité. Les ordres de grandeur expliquent tout : une colonne de 8 cm d'eau, un V60 plein, pousse avec 0,008 bar, mille fois moins que les 9 bars d'une machine à espresso ; il faut donc moudre beaucoup plus gros.

Quatre écarts à Darcy font ou défont une tasse. La migration des fines, plus petites que les vides entre grosses particules, colmate le fond du lit ou le papier. Les chenaux, creusés par un jet trop rapide ou par un écoulement localisé, sont des régions de gros pores où l'eau file en sur-extrayant un couloir et en sous-extrayant le reste. Le tassement du lit sous la pression, réversible, compte en espresso mais n'a pas été observé en filtre.

Et le contournement (bypass), quand l'eau passe entre le papier et la paroi sans traverser tout le lit : il dilue la tasse et baisse le rendement, il est aléatoire, et il est le fait des cônes à nervures comme le V60, surtout quand la colonne d'eau est haute et le lit résistant.

Gagné 2021, p. 72-76 et 147-148 (Yang 2016 ; Rosti et al. 2020)

D'où le geste. La pré-infusion (bloom) mouille un lit sec qui résiste bien plus à l'eau qu'un lit humide ; sans elle, l'eau se fraie des chemins et les garde. La capillarité propage l'eau dans toutes les directions et fait entrer l'eau dans les particules ; le CO2 de torréfaction s'échappe en bulles, plus nombreuses avec une eau plus alcaline. Gagné bloome 45 secondes en général, mais mesure qu'un bloom de deux à trois minutes gagne jusqu'à un point de rendement sur des torréfactions claires, et rend les torréfactions sombres amères.

Faire tourner le cône (swirl) après chaque versement referme les chenaux et remet les fines dans la masse. L'agitation augmente l'extraction et l'uniformise dans les couches qu'elle atteint ; la supprimer avec un brise-jet type Melodrip fait chuter le rendement, à moins de moudre plus fin. Un bec de cygne fin et lisse permet de verser de plus haut sans que le jet se rompe en gouttes ; les débits mesurés vont de 1 à 18 g/s pour une Stagg EKG de 0,6 L et de 2 à 35 g/s pour une Brewista Artisan.

Ratios usuels de 1:16 à 1:17, jusqu'à 1:18 pour les meilleurs moulins ; eau proche de l'ébullition (99 °C) sur torréfaction claire, abaissée entre 88 et 96 °C sur torréfaction sombre ; la température de la boue (slurry) est toujours nettement inférieure à celle de la bouilloire, et dépend du matériau du cône.

Gagné 2021, p. 82-90, 132-134, 144, 153, 185-198 (Motoyoshi 2019 ; Easthope 2015)

Les cônes se comparent sur trois axes. Les fonds plats extraient plus uniformément dans le plan mais moins en profondeur, la couche du bas recevant toujours une eau déjà chargée ; le cône compense en faisant passer plus d'eau près du fond. Le cône est plus tolérant aux variations de dose au-delà de 10 g ; le fond plat voit sa profondeur de lit varier davantage.

Le Chemex, sans nervures, n'a presque pas de bypass mais une surface de filtre effective minuscule, un verre qui refroidit la boue, et un joint cône-carafe qui peut bloquer l'écoulement si le papier s'affaisse dans le bec ; il demande une mouture plus grosse. Le Kalita Wave d'inox, peu sujet au bypass, a trois petits trous qui freinent le débit et un métal qui conduit la chaleur ; ses plis d'air isolent en partie.

Gagné constate que les fonds plats donnent un rendement un peu plus haut et une douceur perçue supérieure, et attribue l'écart au bypass partiel des V60 qui sous-extrait le bas du lit.

Gagné 2021, p. 145-148, 154-157 (Moroney et al. 2019)