Ce qui arrive dans la tasse dépend de deux nombres qu'il ne faut pas confondre. Le rendement d'extraction est la part de la mouture sèche qui s'est dissoute. La concentration, ou TDS pour total dissolved solids, est la part du liquide qui est du café dissous.

Les deux varient séparément, et c'est là tout le piège : on peut extraire beaucoup et diluer beaucoup. Une tasse peut donc être bien extraite et faible à la fois.

Ernest Earl Lockhart croise ces deux nombres en 1957. Biochimiste formé au MIT, il dirige le Coffee Brewing Institute, organisme créé au début des années 1950 par la National Coffee Association et le Pan American Coffee Bureau. Son article, The Soluble Solids in Beverage Coffee as an Index to Cup Quality, en tire le Coffee Brewing Control Chart, un plan où chaque tasse occupe un point.

La zone idéale ne sort pas d'un laboratoire mais de panels de consommateurs. Le café filtre préféré se situe entre 18 et 22 % d'extraction et entre 1,15 et 1,35 % de concentration ; l'institut tenait 1,0 à 1,5 % pour acceptable. Sous 18 %, la tasse est sous-extraite, herbe et cacahuète. Au-dessus de 22 %, elle vire à l'amer et à l'astringent.

La Norwegian Coffee Association, puis plus tard la SCAA, reprennent le diagramme avec de petits décalages de la zone idéale.

Lockhart, Coffee Brewing Institute Publication (1957) ; Lingle, The Coffee Brewing Handbook, SCAA (1996) ; Gagné, The Physics of Filter Coffee (2021), p. 2-3 ; Fresh Cup, Why the New Coffee Brewing Control Chart is a Big Deal (presse professionnelle)

Gagné rappelle pourquoi le rendement moyen renseigne sur le profil : les composés ne s'extraient pas à la même vitesse, les acides et les sucres vite, les composés lents amers, métalliques ou astringents à la fin, si bien qu'au-delà de 28 % on aurait presque tout ce qui peut se dissoudre, et vers 15 % on manquerait de douceur et de complexité. Il ajoute trois nuances.

Le rendement moyen cache l'uniformité : deux tasses à 20 % peuvent être l'une une extraction régulière de toutes les cellules, l'autre un mélange de cellules à 28 et à 15 %, et elles ne se ressemblent pas. La zone préférée a glissé vers le haut avec les torréfactions plus claires, les moulins et les cafés verts d'aujourd'hui, sous 19 % étant rarement décrit comme préféré et certains allant au-delà de 22 %, lui-même dépassant rarement 23,5 %. Et la concentration est affaire d'intensité, donc de goût personnel : l'espresso se boit entre 7 et 12 % à des rendements voisins.

Rao a noté un optimum local de préférence vers 15 %, une zone détestée entre 15 et 18 %, puis une remontée. Le réfractomètre, qui déduit le TDS de l'indice de réfraction, a mis la mesure sur toutes les tables de dégustation, y compris dans les protocoles de formation.

Gagné 2021, p. 3-5 ; Rao, The Coffee Roaster's Companion (2014) et Everything but Espresso (2016) ; document de formation professionnelle, guide de dégustation, p. 5

Le diagramme de Lockhart a été refait en 2023. Guinard, Frost, Batali, Cotter, Lim et Ristenpart, au UC Davis Coffee Center, ont fait décrire des cafés filtre par des panels entraînés de douze personnes. Les mêmes cafés ont ensuite été notés par des consommateurs. Ces cafés couvraient une large plage de concentration, de rendement et de rapport café/eau.

Ils publient dans le Journal of Food Science non pas un diagramme, mais deux. Le premier est sensoriel : il place les attributs (acide, amer, sucré, rôti, thé) dans le plan concentration/rendement. Le second est un diagramme de préférence : il montre les surfaces de réponse de deux segments de consommateurs, parce que ces deux groupes ne veulent pas la même tasse.

Le résultat contredit l'idée d'une zone idéale unique. Les attributs et les préférences suivent des tendances plus compliquées que le rectangle de 1957. « Le bon café » n'est pas une chose singulière : il dépend du groupe de consommateurs à qui on le sert.

Le rapport café/eau, que le diagramme original ne montrait qu'en filigrane, y devient un axe explicite.

Guinard, Frost, Batali, Cotter, Lim, Ristenpart, Journal of Food Science 88 (2023), p. 2168-2177, 10.1111/1750-3841.16531 ; Fresh Cup (presse professionnelle)