분쇄온도는 어떻게 추출에 영향을 미치는가?

맛있는 에스프레소를 다이얼 인하는 것은 집에서든 직장에서든 하루를 시작하기에 가장 좋은 방법이다. 하루 중 시간이 지남에 따라 샷 스피드가 빨라지는 것을 보고 그라인더를 더욱 가늘게 조정하여 일관된 결과물이 나오도록 한다. 이는 마치 분쇄 프로파일이 변경되는 것처럼 보인다.

낯설지 않은 이야기인가? 이건 분명 자주 목격되는 현상이다. 하지만 여태까지, 견고한 데이터에 따른 실행 가능한 설명을 받아본 적이 없다.

이유는 아마도, 다양한 변수들에 의한 것이기 때문이라고 본다. 시간이 갈수록 상승하는 온도는 결정적으로 중요한 것은 아니다.  혹은, 3FE Coffee의 콜린 하먼Colin Harmon처럼 강조하는 경우도 있다. “매일 하는 다이얼 인 과정은 ‘워밍 업’이라 불려도 마땅합니다.”

온도는 브루잉 과정의 모든 측면에서 실제적으로 영향을 미친다. 우리는 온도에 의존하는  다양한 경우들을 모두 체크하고 그 영향을 개별적으로 조사했다. 이런 방법으로, 우리는 바쁜 시간에 그라인더와 머신 둘 다를 제대로 활용할 때 어떤 일이 일어나는지에 대해 더 나은 이해를 얻을 수 있을 것이라고 생각했다.

BeanScene의 2월호에서, 우리는 물의 온도가 추출에 어떤 영향을 미치는지에 대해 살펴보았다. 나는 란실리오 RS1 에스프레소 머신을 사용해 추출 시 물 온도를 정확히 제어할 수 있는지 밝히기 위한 실험을 했다. 그러나, 추출 온도는 물 온도와 분쇄온도의 조합에 의해 결정되었다. 이번에는, 후자에 초점을 맞춰보기로 했다.

분쇄온도는 일반적으로, 덜 엄격하게 통제되는 편이다. 시간에 따라 눈에 띄게 변화될 수 있음에도 말이다. 아주 차가운 그라인더조차도 마찰열 때문에 원래 원두보다 10°C 가량  높은 온도의 분쇄가루를 배출해낸다.  그라인더의 온도가 올라가면서, 분쇄 온도오는 50°C에 육박하게 될 수 있다. 그렇기 때문에 20°C의 날씨에는 그라인더는 아마도 30°C에서 시작해 피크타임에는 50°C까지 상승하게 될 수 있다. 이러한 확연한 변화는 커피가 추출될 때의 온도에도 영향을 미칠 것이다.

여기에서 논하고자 하는 실험에서, 나는 순전히 분쇄가루의 온도에만 초점을 두기로 했다. 분쇄 온도가 올라가면서 발생할 수 있는 분쇄입자에서의 가능한 변화들 보다는  말이다. 이를 가능케 하기 위해서, 나는 두 가지 변수를 분리해야만 했다. 분쇄도의 다양성을 제거하기 위해, 모든 커피는 반드시 미토스Mythos 1 그라인더로만 갈았다. 그리고 분쇄된 원두가루를 완벽하게 섞어ㅆ다.

분쇄된 원두가루는CO₂ 와 휘발성 물질의 잔존률을 낮추기 위해 하룻밤 동안 가스를 제거했다. 이런 식으로, 실험과정 전체에 있어 더이상의 가스제거는 불필요하도록 했다. 신선하지 않은 커피는 최상의 맛을 내는 에스프레소를 만드는 데는 이상적이지 않지만 이번에는 테이스팅 패널의 앞줄에 두는 것에 대새 걱정하지 않았다. 나는 22g의 혼합 커피 가루를 25번 도징해 밀폐용기에 넣고 무작위로 5개 그룹으로 나누었다.

용기에 담긴 다섯 개의 그룹은 -13°C의 냉동실부터 8°C의 냉장실, 21°C의 실온 그리고 45°C와 55°C의 온도조절장치에 최소 2시간 동안 저장되었다. 이렇게 다양한 범위의 보관 온도를 둔 것은 분쇄 입자의 온도의 영향이 보다 확실하게 입증되도록 하기 위함이었다. 현실적으로, 원두는 25°C부터 50°C 범위에 있을 가능성이 높기 때문이다.

일단 커피가루가 목표온도에 도달하면, 나는 저장소에서부터 하나씩 꺼내 즉시 란실리오 RS1으로 에스프레소를 추출했다. 이때 추출에 사용한 물을 온도는 93°C였다. 펌프는 매번 80g의 물을 공급하도록 설정되었다. 컵은 36°C까지 예열된 것으로 사용하였다.

그리고 추출의 변화에 대해 기록했는데, 여기에는 추출무게와 추출시간, 추출양, 그리고 컵에서의 온도 같은 것이 들어 있다.

기대한 대로, 컵에서의 추출 온도는 분쇄 온도가 증가하면서 함께 증가했다. 커피 가루가 매우 차가우면, 마찬가지로 추출 온도에도 영향을 미쳤다. 꽤 극적으로 말이다. 더욱 실용적인 범위에서는, 21°C 에서 55°C 로 분쇄가루의 온도가 오르면, 추출 온도가 평균 2°C 씩 올랐다.

추출 무게에서는 큰 폭의 변화가 없었는데, 이것은 커피 도징과 물의 양이 일관서을 유지했기 때문으로 보인다. 분쇄 온도와 추출 무게 사이에서는 어떠한 눈에 띄는 상관 관계도 측정되지 않았다.

유사한 방법으로, TDS(총용존고형물)수치 역시 분쇄 온도에 의해 강한 영향을 받지는 않았다. 반면 추출시간은 극적인 변화를 보였다. 분쇄된 커피의 온도가 높아질 수록 추출 속도가 빨라졌다. 이 영향은 45°C를 지나자 꼬리를 내렸다.

이는 카페에서의 관측과 나란히 한다. 분쇄 온도의 상승만으로도, 분쇄 입자 분포의 변화 없이는, 더 빠른 추출을 설명할 수 있다. 하지만 이런 일은 왜 생기는 것일까?

액체의 유속(flow rate)은 많은 요소에 달려 있다(커피의 유속 계산은  추출 무게를 추출 시간으로 나누어 구한다). 튜브를 통과해 흐르는 액체를 상상해보라. 흐름은 다음 요소에 달려 있다.

• 튜브 양 끝 사이의 압력(우리의 경우 커피 퍽)
• 튜브의 길이(커피 퍽의 높이)
• 튜브(바스켓)의 직경
• 액체의 점성(액체가 얼마나 쉽게 흐르는지. 점성이 낮을수록 유속이 빨라진다. 물은 점성이 낮으므로 꿀보다 빨리 흐를 수 있다)

우리의 실험에서, 대부분의 이 변수들은 변함없이 유지되었다. 압력은 항상 펌프 압력에서 대기 압력까지 커피가 바스켓에서 추출되는 시간에 따라 떨어졌다. 커피 퍽의 직경은 같았고, 분쇄입자의 크기와 탬핑 역시 내 최선의 능력으로 같도록 했다. 덕분에 빨라지는 속도의 문제는 점성을 그 원인으로 들 수 있게 되었다.

액체의 점성은 일반적으로, 온도에 따라 낮아진다. 따뜻한 꿀이 차가운 꿀보다 빨리 흐르는 것을 상상해보면 된다. 커피 역시 예외가 아니다.

나는 유량계를 이용하여 다양한 온도 범위의 에스프레소 샘플의 점성을 측정했다. 그 결과는 온도가 오름에 따라 점성이 떨어지는 것으로 나타났다. 유속의 증가를 관찰하기에 충분한 결과였다(결과2 참조)

이 측정이 실온의 커피 가루로 추출한 커피를 사용했음을 참고바란다. 그리고 높은 추출 온도에서 모든 풍미의 복합체 높은 용해도를 설명하는 것이 아닌 것도  말이다. 이 측면은 더 많은 조사가 필요하다.

결과적으로, 우리는 온도에 따른 다양한 변화들의 복잡한 배열에 대해 고마움을 느껴야만 한다. 변수들을 분리하고 하나하나 연구하는 것은 퍼즐을 맞추는 데 도움이 되었다. 이 일련의 실험들은 분쇄 온도가 점성을 변화시킴으로써 에스프레소 샷의 유속에 영향을 끼핀다는 것을 보여주었다. 더 차가운 원두 가루는 추출온도를 낮추고 점성을 증가시키는데, 이 결과 더 느린 샷을 가져온다. 커피 가루가 뜨거워질수록, 추출 온도는 상승하며, 반대로 점성은 낮아진다-적어도 한 지점까지-. 결과적으로 샷 스피드는 올라간다.

Absolute Espresso Services와 란실리오 RS1 머신을 실험을 위해 제공해준 United Supplies에 감사드린다.

이 기사 전문은 BeanScene의 2019년 6월호에 서 읽을 수 있다.