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수학이 커피 맛 조절에 성공할까?

약 1,800가지 화학 성분들로 구성된 커피는 세계에서 가장 많이 섭취되는 음료들 중 하나죠. 지난주 커피 추출에 수학적 접근을 시도했다는 논문 발표로 해외 언론이 떠들썩했는데요. 실제 그동안 드립 필터 머신에 대한 작업은 별로 없었기 때문에 더욱 관심을 모았습니다. 하지만 실제 논문 전문의 공개가 이뤄지지 않았고 이를 일반 대중에게 적절히 설명한 매체도 찾아보기 힘들었습니다. 언론을 통해 소개된 내용들을 종합해 보면 몇가지 복잡한 계산을 통해 필터머신 속 가루에서 커피가 어떻게 추출되는지, 그 주 과정들을 종합해 더욱 정확하고 과학적인 접근을 할 수 있도록 도와주며 커피 가루의 굵기, 커피 가루 속을 침투하는 물의 속도에 대한 단순화된 방정식을 제공하고 있다고 합니다. 만약 이같은 수식에 의한 머신이 제공된다면 사용자들의 자신의 기호에 맞는 커피추출이 가능하다는 것이죠. 완벽한 커피 1잔을 브루잉하는 것이 주관적인 시도에 머물지 않고 보다 편리하게 통제되는 시스템을 얻을 수 있다는 설명입니다. BBC는 연구팀-리메릭대학교(University of Limerick)의 케빈 모로니(Kevin Moroney), 포츠머스 대학교(University of Portsmouth)의 윌리엄 리(William Lee) 등-과의 인터뷰를 통해 연구팀의 의도와 수식이 담고 있는 의미를 소개하고 있는데요. 윌리엄 리 박사에 따르면 “레이싱 자동차를 디자인할 때 이용되는 유체와 고체역학의 이론처럼 사람들이 커피 머신을 디자인할 때 사용할 커피 브루잉의 완전한 수학적 모델을 만드는 것”이 연구팀의 목적이며 커피가 필터 커피 머신에서 나오는 방식에 끼치는 커피 입자의 굵기에 대한 효과를 살펴봤다고 설명합니다.   이들이 집중한 부분은 우리가 익히 알고 있는 부분과 맥락을 같이하고 있는데요. 커피 원두를 너무 미세하게 갈면 결과적으로 과잉추출되고 쓴 커피가 나온다고 알려져 있고 반면에 충분히 원두를 분쇄하지 않으면 결과물이 너무 묽게 된다는 생각들입니다. 이들의 연구는 이를 정량화하는 것이 가능하다는 것으로 “단순히 가루 굵기를 더 크게 할 필요가 있다고 하는 것보다 나는 이만큼의 커피가 원두에서 추출됐으면 좋겠어, 내가 목표로 삼는 가루의 크기는 바로 이 사이즈야”라고 할 수 있다는 것입니다. “물은 큰 굵기의 커피가루를 통해서 더욱 빠르게 흐르는데, 그 이유는 물이 커피와의 접촉에 시간을 덜 소비하여 추출의 양을 줄이는 것을 돕기 때문입니다. 만약 커피가 쓰면, 커피 가루의 표면적의 양을 당신이 늘려서 그런 것이며 가루의 굵기가 아주 작으면 물이 그 사이를 관통하기 어렵기 때문에 그 가루 사이로 흐르기 위해 물이 더 많은 시간을 소비하게 됩니다.” 그러나 한 사람에게 쓴 맛이 나는 커피가 다른 이에겐 완벽한 커피 한잔이 될 수도 있죠. 리 박사는 “상업적 이용가능성을 위해 우리는 특정 사이즈의 커피 가루를 위해 커피머신을 최적화할 수 있기를 희망한다”며 그냥 흐름 속도를 적용해서도 완벽한 추출을 얻거나 커피 머신에 2가지 변수를 가진 통합적인 그라인더가 있다면 굵기와 흐름 속도를 시험해볼 수도 있다고 설명했습니다. 연구원들은 이제 드립 필터 머신의 커피 베드(coffee bed)의 형태에 대한 관찰도 시도하고 있다고 합니다. “커피 베드의 형태는 커피를 브루잉하면서 변형됩니다. 처음에는 모양이 납작하지만 브루잉 이 끝나갈 즈음 필터의 벽에 코팅이 생기죠. 이것 또한 커피가 어떤 맛을 낼지에 대해서 하나의 역할을 하는 것 같습니다. 이것은 또 다른 자유도를 정리할 수 있도록 하는데 얼마나 정확히 물을 넣느냐에 따른 것이죠. 수도꼭지에서 물이 나오는 것처럼 중앙에 놓는지, 혹은 샤워헤드와 같은 것처럼 여러 곳에서 물이 떨어지는 것을 이용하시는지 등등. 이 요소들이 커피 베드를 방해하는데 다양한 영향을 끼칩니다.” 이와 관련 쉽게 이해할 수 있는 수식과 설명이 제시될 때 다시 소개해드리겠습니다. 참조 : http://phys.org/news/2016-11-mathematics-coffee-ideal-brew.html?platform=hootsuite http://www.bbc.com/news/science-environment-37989169  

16.11.21

추출 직전 분쇄는 항상 더 좋을까?

스페셜티 커피의 세계는 수많은 기준들로 가득 차 있다. 뒷받침해주는 자료와 객관적인 가치가 있는 것이 있는가하면 애매한 기준들이지만 널리 회자되는 경우도 있다. ‘커피를 갈자마자 최대한 빨리 브루잉하는 것이 좋다’ 혹은 ‘하루 전에 커피를 미리 갈아 놓지 말아라’ 라는 말의 정확도는 어느 정도일까? Prima Coffee Equipment의 이사인 Ryan Felbinger가 추출 직전 분쇄한 커피의 신선함과 '분쇄한 입자의 균일성'이라는 변수와의 관계에 대해 의문을 제기하고 실험한 결과를 블로그에서 공개하는 재미있는 이벤트를 벌였는데요. Ryan이 진행한 시나리오 중 하나는 1주일치 원두를 사전에 고급 상업용 그라인더로 그라인딩해 놓는 것과, 일반 가정용 그라인더를 이용해 매일 원두를 그라인딩해 플레이버를 비교하는 것입니다. 그 결과가 어땠을까요? 개인적인 실험결과임을 감안해 참고용으로 봐주시면 될 듯합니다. 1주일마다 동네에 있는 카페나 식료품점에서 당신이 원두 패키지를 하나씩 구매한다고 가정해보자. 상업용 그라인더로 당신의 원두를 사전에 그라인딩하는 것은 편리하다. 특히 그라인더를 소유하지 않는 이들에게는 말이다. 하지만 상업용 그라인더에는 더 중요한 이점이 있다. 일반 가정용 그라인더와 비교했을 때 상업용 그라인더는 보다 단봉형(unimodal)의 입자 분포를 더 많이 생산한다. 이것은 같은 사이즈를 가진 커피 입자들의 비율이 높다는 뜻이다. 비록 다른 기여 요소들이 있겠지만 그 단봉성(unimodality)의 수준이 커피가루 추출의 잠재적 균일성과 직접적으로 연관되어 있다. 맛 측면에 있어 단봉성이 높으면 과소추출, 적정 추출 그리고 과잉추출된 플레이버들 간의 불균형을 덜 느낀다고 할 수 있다. 물론 상업용 그라인더가 사용될 떄도, 사전-그라인딩은 문제점이 있다. 커피가 분쇄되면 공기 중에 노출된 표면적의 양이 증가하고, 산화작용와 아로마 성분들이 휘발되는 속도가 빨라진다. 분쇄를 하지 않은 커피들보다 더 짧은 시간 내에 사전에 간 커피는 아로마 성분들의 미묘한 맛이 사라지게 되고 ‘오래된’ 맛이 나기 시작한다. 이 정보는 우리에게 흥미로운 질문을 던진다. 플레이버의 맥락에서 볼 때 그라인딩 이후 어느 시점에서 아주 단봉형의 커피가루들의 이점들이 신선하고 덜 단봉형인 가루보다 덜 유리하게 되는 것인가? 우리는 10일간의 실험을 준비해 결과를 알아보고자 했다. 말코닉 EK43이 선택된 상업용 그라인더고, 그리고 바라짜 앙코르(Baratza Encore), 퀴진아트 DBM-8(Cuisinart DBM-8), 하리오 스케르톤 핸드 그라인더(Hario Skerton), 크럽스 블레이드 그라인더(Krups Blade Grinder) 등 가정용 그라인더들이 매일 사용됐다. 수네르고스 커피 로스터스(Sunergos Coffee Roasters)로부터 받은 에티오피아 예가체프 코체르(Yirgacheffe Kochere), 퀼스 커피 로스터스( Quills Coffee Roasters)로부터 받은 과테말라산 커피를 이용해 브루어 보나비타 1900TS(Bonavita 1900TS)를 가지고 추출했다. 보나비타는 지속적인 브루잉 기능 때문에 선택되었다. 그리고 5일치의 커피를 사전에 그라인딩 했다. 매일 우리는 보나비타와 함께 신선하게 원두를 갈고 각 가정용 그라인더에 자동화를 위해 다이얼 입력을 하고 EK43으로 사전에 간 커피와 그 결과를 비교했다. 아래의 그래프를 보면 플레이버 축선의 등급 간의 공간은 프리마(Prima) 포커스 그룹의 시각적 묘사고, 입증되지 않은 수량화만을 반영한다. 퀴진아트, 스케르톤과 크럽스는 5일간 테스트되었다. 2번째 테스트에서 오직 앙코르와 EK43만이 우리의 결과를 확실하게 만들기 위해 비교되었다. 매일 앙코르와 EK43 커피는 우리 팀의 약 12명에 의해 평가되었다. 커피들은 같은 브루어로 연이어 브루잉되었고, 블라인드 테스트가 시행되었고, ‘내가 맛 본 커피 중에 이 커피가 더 낫다고 생각이 드는 이유는..’식으로 평가되었다. 크럽스 블레이드 그라인더 무작위의 입자 사이즈 분포로 인해 블레이드 그라인더는 한 주간 극심한 불균형성으로 특징지어졌다. 그리고 버 그라인더와 같은 정확성으로 입자 사이즈를 똑같이 복제하는 것은 아주 어렵고 결국엔 균일하지 못한 커피를 가져온다. 퀴진아트 DBM-8 퀴진아트는 고급 가정용 버 그라인더처럼 많은 동일한 기능들을 가지고 있는 흔한 ‘버’그라인더다. 블레이드 그라인더보다는 더 균형적이고 지속성이 있지만 균일하지 못한 추출로 특징지어졌고 우리의 의견 상 1주일 간 사전에 간 커피보다 맛이 별로였다. 하리오 스케르톤 시중에 나온 가장 대중적인 버 그라인더 중 하리오 스케르톤은 이 실험에서 다른 모든 그라인더랑 분리되었는데, 그 이유는 수동이기 때문이다. 이 그라인더는 낮은 금액, 보관이 쉽고, 휴대성이 좋은 것이 유리한 점이다. 스케르톤은 추출의 균형 측면에서 퀴진아트 DBM-8과 비슷한 결과를 가져왔다. 1주일 간 사전에 간 커피의 플레이버 밸런스는 스케르톤의 신선한 맛을 지속적으로 이겼다. 바라짜 앙코르 바랏자 앙코르는 전문가들과 겸손한 홈 브루어들이 좋아하는 금액이 적당한 품질의 홈 그라인더를 찾는 이들을 위해 아주 좋은 제품이다. 이 제품은 40mm 경화강 원뿔형 버와 강한 전동기 기능을 지니고 있다. 결과는 시중에 나온 대부분의 가정용 그라인더보다 더 우수한 단봉성과 높은 플레이버 품질의 잠재성이다. 앙코르는 추출에 있어 뚜렷한 균형적이지 못한 커피를 가져오지만(시고, 달고 쓴 맛의 혼합) 플레이버 품질은 EK43과 가장 가까웠다. 말코닉 EK43 EK43은 98mm의 스틸 재질의 버와 1.75 마력의 전동기를 가지고 있다. 이 그라인드의 단봉성은 다른 매장의 그라인더 대부분에 의해 필적하기 어렵다. 이 뜻은 가장 예리하게 포커스를 맞추고 균형잡인 추출을 가져온다는 뜻이다. 그래프에서 보이는 것처럼, EK43은 처음에 이 실험에서 사용된 다른 그라인더들보다 더 높은 플레이버 퀄리티를 가져왔다. 2일째 되었을 때 우리는 사전에 간 원두를 이용해 만든 커피에 상당한 품질 손실을 예상했었지만 그 특징의 95%를 보존했다는 점을 알아냈을 때 놀라웠다. EK43과 앙코르가 그래프상 서로 만나는 4일째 되는 날,  EK43으로 사전에 분쇄한 커피의 성능저하가 바라짜 앙코르로 신선하게 간 커피의 플레이버 품질과 대충 맞았다. 4일째 되었을 때 EK43은 추출에 있어 균형을 유지했지만 오래되고 산화된 맛이 생겨 커피 맛을 떨어뜨렸다. 홈 바리스타에게 이 결과들은 무엇을 말하고자 하는 것일까? 나의 다음 캠핑 여행에 훌륭한 핸드 그라인더를 가져오지 않을 것이다. 대신에, 주말 동안 가루를 사전에 갈아 둘 것이다. 나에게 있어 이 실험에서 가져갈 가장 중요한 사실은 그라인더가 브루잉 구조에 있어 가장 중요하고 영향력 있는 것이고 신선함이 전부는 아니라는 것이다. 사전에 분쇄한 커피를 이용하는 것이 괜찮거나 더 나은 상황들이 따로 있다. 블로그 원문 : https://prima-coffee.com/learn/article/grinder-basics/it-always-better-grind-fresh

16.11.07

[궁굼하면 찾아보는 커피백과사전] 추출편(1) 분쇄도

커피를 추출하기 위해서는 무엇이 제일 필요할까? 다양한 추출기구들이 먼저 떠오를 수 있겠지만 가장 필요한 것은 그래도 원두다. 그리고 원두를 분쇄시켜줄 그라인더 역시 필요하다. 원두는 그 자체로는 추출이 되지 않기 때문에 반드시 분쇄를 해주어야 한다. 지난주 그라인더의 버(burr)에 대해서 알아보았다. (지난기사보기 : http://coffeetv.co.kr/?p=16811) 그라인더 버(burr)를 알아야 하는 이유는 분쇄형태에 따라 추출이 달라지기 때문인데 여기서 중요한 것은 사용할 기구와 선호하는 커피 맛에 따라 분쇄도가 바뀌어야한다는 것이다. 원두를 분쇄하는 이유를 먼저 알아보자. 원두는 로스팅 과정을 거치며 육안으로는 확인 할 수 없지만 수없이 많은 구멍들이 생긴다. 이 구멍에 물이 닿으면 커피성분이 녹아들게 된다. 즉, 커피의 맛과 향이 추출된다. 구멍에 물이 닿는 면적이 많으면 많을수록 커피 성분역시 추출이 많이 이루어지기 때문에 물과 접촉면을 늘리기 위해 원두를 분쇄시켜주는 것이다. 이 때 주의할 점은 물과 접촉면이 많아진다는 것은 공기와의 접촉면도 많아진다는 의미이다. 원두를 미리 갈아놓거나 분쇄된 원두를 구매했을 경우 산화속도가 굉장히 빨라지기 때문에 서둘러 추출을 진행해야 한다. 그렇지 않으면 산화로 인해 커피의 향미가 사라져 버린다. 그래서 보통 원두는 추출 직전 갈아서 사용하는 것이 좋다. 앞에서 설명 했듯이 물과 닿는 면적이 많아지면 커피성분이 많이 추출되는데 물과 많이 접촉시키고 싶다면 분쇄를 곱게 만들어 접촉면적을 많이 만들어주면 되고, 반대로 접촉을 줄이고 싶다면 분쇄를 굵게 만들어 접촉면적을 줄여주면 된다. 개인이 선호하는 커피 취향에 따라 진한커피를 좋아한다면 곱게, 연한커피를 좋아한다면 굵게 조정하면 된다. 다만, 사용하는 추출 기구에 따라 피해야할 분쇄도는 알아두는 것이 좋다. 체즈베(이브릭)과 같은 달임식 기구를 사용할 경우 분쇄도를 굵게 하면 원두가루가 가라앉지 않고 위에 뜨기 때문에 커피를 마시기가 힘들다. 또는 프렌치프레스처럼 침출식 기구는 너무 고운 분쇄도는 과다추출을 일어나게 할 수 있어 적당히 굵은 분쇄도로 조절하는 것이 좋다. 그리고 우리가 가장 많이 사용하는 핸드드립의 경우 분쇄도가 굵으면 접촉면적이 너무 적어서 커피성분이 제대로 녹아 나오지 않고 너무 고우면 종이필터를 통과하지 못해 추출이 되지 않는다. 이처럼 개인의 커피취향과 사용할 기구를 생각하며 적절한 분쇄도를 찾아야하지만 숙련된 바리스타가 아닌 초보자들은 분쇄도를 찾아내지 못하는 경우가 많다. 어려워하는 사람들을 위해 간단한 팁을 주자면 체즈베(이브릭) < 모카포트 < 핸드드립 < 프렌치프레스 순으로 점점 굵게 분쇄도를 조절해주면 된다. 그리고 원두 분쇄시 주의해야 할 점이 두 가지 있는데, 첫째는 굵은 가루와 고운 가루를 섞어 쓰게 되면 의도와는 다른 맛을 만들어낼 수 있기 때문에 분쇄도가 일정하게 갈아주어야 한다는 것이다. 둘째는 그라인더 사용시 무리하게 분쇄하거나 빠른 속도로 갈아낼 경우 발열이 생길 수 있는데 분쇄시 열이 발생 될 경우 원두에 영향을 끼쳐 커피 맛 자체가 변질 될 수 있기 때문에 천천히 갈아주며 이를 방지해야한다. 커피에는 정답이 없다. 하지만 기준은 존재한다. 그 기준을 잊지 말고 개인의 취향에 따라 변화시키고 발전시킨다면 당신의 커피는 항상 맛있고 향기로울 것이다.  

16.07.08