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커피 컬럼 정보
작성자: BW최고관리자 등록일:2017-11-29 20:24:35
댓글 0 조회 수 2624


 

 

물리 반응과 화학 반응



수많은 실패와 시행착오의 반복을 통해 로스팅에 대한 남다른 성과가 나타나지만 로스팅 특유의 전혀 가늠할 수 없는 난관은 그 실마리조차 쉽게 포착되지 않는다. 이러한 난관을 풀어내는 과정은 로스팅에 대한 통찰력 있는 이론과 경험을 발판삼아 얻어지는 지식을 통해 퍼즐을 맞추어 나아가는 것으로 그 중에서 “흡열단계과 발열단계” 그리고 “메일라이드와 카라멜화”는 최고 난이도의 퍼즐이라고 생각해도 과언은 아니다.  

Roasting은 단순히 Bean의 물리적 구조만 변화시키는 것이 아니라 화학적 구조도 재구성시킨다. 복잡하고 복합적인 화학 반응은 Bean이 가지고 있는 화학성분을 열분해하거나 재결합하여 수백개의 새로운 Flavor를 생성시켜 Bean 고유의 캐릭터(character)를 부여한다. 이러한 원동력은 흡열단계(Endothermic)에서 일어나는 메일라이드 반응과 발열단계(Exothermic)에서 일어나는 카라멜화를 통해 만들어진다. 



 
사진1-로스팅 프로세스.jpg
로스팅 프로세스, ⓒNewwave Coffee Roasters



물리반응 : 흡열단계(Endothermic)과 발열단계(Exothermic)

흡열단계는 화학적으로 Bean이 가지고 있는 유기물질들(지질, 탄수화물, 클로로제닉산 등등)이 열에 의해 분해되는 과정(스트레커 분해 등등)뿐만 아니라 물리적으로 색상의 변화, 수분의 증발(Water evaporates), 무게손실(Mass loss), 부피 팽창이 일어나고 Bean의 내부 압력과 온도를 상승시키데 이는 Batch size의 열용량(Heat capacity)만큼 운동량(Momentum)을 가지게 되어 Bean ROR에 영향을 주게 된다. 

예를 들어 수분과 밀도가 높은 Bean과 수분과 밀도가 낮은 Bean에 같은 열량을 제공할 경우 1st까지 도달하는 시간이 각각 다른 원인은 열용량이 서로 다르기 때문이다. 수분과 밀도가 높은 Bean은 열용량이 크기 때문에 ROR이 느리게 상승하고, 수분과 밀도가 낮은 Bean은 열용량이 작기 때문에 ROR이 빠르게 상승한다. 



 
사진2-로스팅 프로파일.jpg
로스팅 프로파일, A sample은 Indonesia, B sample은 Brazil의 열용량(Heat capacity)이 서로 다르기 때문에 1st에 도달하는 시간이 다르다.



발열단계는 주로 열연소가 일어나는 구간으로 흡열단계를 통해 발생한 화학반응의 에너지가 자가촉매적(autocatalytic)으로 변하면서 Bean이 발열하기 시작한다. 

예를 들어 Natural Process는 Washed Process보다 Bean ROR 상승이 빠르게 전개되는데, 발열단계에서 일어나는 카라멜화는 당이 많을수록 열연소가 많이 일어나기 때문에 그 만큼 운동량(Momentum)이 늘어나서 ROR의 상승도 빨라진다. 같은 Development time Ratio를 적용하더라도 Natural Process의 무게손실이 더 크고 Agtron 수치도 더 어둡게 나타난다.  



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사진3-콜롬비아 네추럴.jpg

 


2015/2016 콜롬비아 파라조네스(Farallones) 농장에서 생산한 카투라 품종의 디벨롭 타임 라티오. 네추럴 프로세스가 워씨드 프로세스보다 Agtron 색상이 어둡게 나온다.



화학반응 : 메일라이드(Maillard) 반응
메일라이드 반응은 단백질의 기본 구성단위인 아미노산과 환원당 사이에 일어나는 화학반응으로 열에 의해 수백가지 방향족 화합물과 갈색 중합체인 멜라노이딘이 생성되는 과정이다. 메일라이드는 Bean온도~154℃부터 반응이 본격적으로 일어나며 180℃에 도달하면 현격히 줄어든다. 열분해를 통해 일어나는 과정으로 산소가 없이도 일어나는 비효소적 반응이다.  

메일라이드는 흡열과정을 통해 발생하는 화학반응이다. 따라서 투입온도가 높고 화력이 강한 경우 메일라이드 반응은 짧아지고 투입온도가 낮고 화력이 약한 경우 메일라이드 반응은 길어진다. 메일라이드 반응이 짧아지면 아미노산과 환원당 사이의 일어나는 화학반응 시간이 짧아지고 메일라이드 반응이 길어지면 아미노산과 환원당 사이에 일어나는 화학반응 시간이 길어지게 되는데 너무 길어지면 아미노산과 환원당의 결합이 늘어나서 생동감이 없고 Bright하지 않은 Baked한 Cup Note를 가지게 된다. Coffee Taster`s Flavor Wheel에서 Improper Roasting으로 정의하고 있으며 Flavor는 Bakey, Flat, Dull로 표현된다.



 
사진4-SCAA의 Coffee Taster`s Flavor Wheel의 Taints & Faults.JPG
SCAA의 Coffee Taster`s Flavor Wheel의 Taints & Faults



화학반응 : 카라멜화(Caramelization)
비효소적 갈변반응인 카라멜화는 Bean 온도가 160~200℃가 되었을 때 휘발성 화합물이 배출되면서 캐러멜 향을 내는 것으로 다당류 중 하나인 자당(Scurose)이 Malting하면서 일어나지만 일반적으로 우리가 알고 있는 카라멜과는 다르다. 일반적으로 설탕은 맛은 있지만 향은 없다. 여기에 열을 가하면 수분이 증발하고 당분이 녹기 시작하면서 단향이 늘어나는데 단맛은 오히려 줄어들고 쓴맛이 생성된다. 로스팅 레벨이 높아질수록 단맛(sweetness)은 지속적으로 줄어들고 쓴맛(bitter)은 계속 늘어난다.

Bean 온도가 220℃에 도달하면 카라멜화가 파괴되기 시작하는데 이보다 높은 Bean 온도에서는 Carbony되어 재(ashy), 스모키(Smoky), 담배(Tabacco)와 같은 Flavor가 두드러지게 된다.      

앞에서 언급한 퍼즐 조각들은 로스팅을 직업으로 한다면 반드시 직면하게 되는 문제들이다. 하지만 여기에는 해답은 있어도 정답은 없다. 로스터 각자의 경험과 지식 그리고 철학이 이를 대변할 뿐이다. 아마도 이러한 퍼즐 조각들을 풀어내는 것은 큰 부담이 되겠지만 풀어내는 즐거움도 상당히 클 것이다. 진정 성취를 얻고 싶다면 막연하게 열망하지 말고 집요하고 끈질기게 몸부림치기 바란다. 
 


로스팅 크래프트 시리즈 
1. 생두 품종 관련
2. 그린빈 프로세스 관련―워씨드, 네추럴, 허니 외 등등
3. 로스팅 머신의 이해
4. 로스팅 컨트롤
5. 로스팅 프로세스
6. 로스팅 프로파일 디자인


 
승권   COFFEE ROASTER, NEWWAVE COFFEE ROASTERS
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