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레진필터의 블렌드는 어떤 의미를 가지는가?

3M Scalegard Blend 모델을 활용한 블렌드 수치 변화 테스트





바이패스, 블렌드 등의 명칭으로 불리는 연수와 정수의 혼합, 과연 어떤 의미가 있을까?


Text - 조영준 

Study participant - 현성주, 신재웅, 김원준, 이현석, 이슬아, 한겨레, 손재현, 조영준  


v1.1 - Updated(170404)  : 필터 메커니즘에서 블렌드 레진을 거친 후 카본 필터를 거치는 과정에 대한 설명 추가 

 


들어가며

요즘 커피 업계에서는 물에 대한 관심이 뜨겁다. 영국의 맥스웰 코로나 대쉬우드가 발표한 논문인 ‘양이온이 커피 추출에 미치는 영향’에서 물 속의 칼슘이 커피의 향을 보존하는데 도움을 주고, 마그네슘이 커피의 맛을 끌어 내는데 도움을 준다고 발표한 이후로 물에 대한 이슈는 쉬이 잠잠해질 것 같지 않다. 사실 이미 각 회사들은 기본적인 활성탄 필터 부터 이온교환수지를 사용한 레진 필터, 심지어 TDS 수치를 조정할 수 있는 필터 등 물 속 미네랄 및 경도를 컨트롤 하기 위한 다양한 제품을 내 놓은 상태이다. 특히 이번에 새로이 출시된 3M의 스케일가드 블렌드 ScaleGard Blend(Guard 가 아니다.)는 나트륨 이온과 수소 이온이 함께 블렌딩 되어 있고, 블렌드 -타 사에서는 바이패스 Bypass라는 이름으로 주로 사용되는 - 기능을 통해 카본을 거친 정수와 레진을 거쳐 칼슘, 마그네슘과 같은 미네랄을 줄인 연수를 혼합해 사용하는 특징을 가지고 있다. 그렇다면 과연 이러한 기능들이 커피 추출에 어떤 영향을 끼치며, 맛으로는 과연 어떤 결과를 보여줄까? 우리는 테스트를 통해 다양한 필터가 어떤 특성을 보여주는지, 그리고 블렌딩에 따라 실제 커피 추출에선 어떤 양상을 띄게 되는 지를 알아보았다.    



사용 도구 및 실험 방식

이번 스터디에서는 필터를 거친 물의 물리적 변화와 관능적 변화를 측정하였다. 테스트는 총 2 세트를 진행하였으며, 각 세트에서는 두 가지 형태로 측정을 진행하였다. 측정은 1) 필터를 거친 물의 물리적 변화(TDS와 pH) 2) 필터를 거친 물로 커피를 내려 물리적 변화(농도, 수율) 및 관능적 변화를 체크하였으며, 최대한 균일한 측정을 위해 매 샷의 도징, 추출 량을 일괄적으로 통제하였다. 매 배치당 내린 커피는 정상 측정 범위인 30℃까지 온도를 내린 후 잔의 위 아래를 고르게 섞은 VST 굴절계로 농도를 측정하였다. 관능 측정 항목은 Flavor, Acidity, Sweetness, Body, Aftertaste 의 다섯 항목이며, 블렌드 수치를 0으로 기준을 잡아 측정을 진행하였다.

사용 도구

정수필터 

3M B145-CLS(Scalegard Blend / 나트륨-수소이온교환수지 혼합) 

* 총 9단계를 각각 설정 (0, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 


커피 추출

- 원두 : 콜롬비아 나리뇨 알레그리아(볶음도 : Agtron 67, High- )

- 브루잉 머신 : 몽펠리에 커피메이커

- 그라인더 : Mahlkonig EK43  


측정도구

    • TDS : HM Digital TDS-3 TDS 미터 (측정 전 캘리브레이션 완료)
    • pH : HM Digital PH-80 pH미터
  • 커피 농도/수율 : VST 굴절계, VST Coffee Tools app
  • 관능평가 : 사전 캘리브레이션이 완료된 숙련 패널 4명으로 구성
 

실험 방식

1. 수질 측정
  • 각 블렌드 변경 후  1리터씩 린싱 후 TDS와 pH 측정
  2. 커피 추출
  • 레시피는 커피 관능 평가에 주로 사용되는 커핑 방식을 기초로 하여 커피 10g, 물 200ml 를 사용하여 추출한다. (Brew ratio 1:20)
  • 동일 레시피로 동시에 3잔을 추출하는 것을 1Set로 하며, 추출은 총 3Set를 수행한다.
  3. 측정
  • 추출 직후 샘플을 채취하여 정상 측정 범위인 30℃까지 온도를 내린다.
  • 잔의 위 아래를 고르게 섞은 VST 굴절계로 농도(TDS) 및 수율을 측정
  • 각 Set 별 평균 산출
  4. 관능평가
  • 블렌드 수치 0으로 추출한 커피로 캘리브레이션
  • 각 샘플을 각자 컵으로 나누어 시음 및 결과 취합

  이러한 실험을 통해 알아보고자 하는 것은 실제 커피를 추출했을 때 맛이 어떻게 변하느냐? 라는 것이다. 과연 블렌드 비율에 따라 어떻게 변화할지, 실험 결과를 살펴 보도록 하자.    



블렌드 조절에 따라 어떻게 달라질까?

스케일가드 블렌드는 나트륨(Na+) 이온 교환 수지를 베이스로 수소(H+) 이온과 결합된 필터이다. 이러한 블렌드 레진을 거친 후, 카본 필터를 거쳐 완성되는 필터라 이야기 할 수 있겠다.

블렌드 설정 수치는 0, 0.5, 1,2,3,4,5,6,7 의 총 9가지의 비율로 조정이 가능하며, 설정 수치가 낮아질수록 연수 능력이 높아진다. 

반대로 설정 수치가 높을수록 (7에 가까울수록) 레진을 거치는 연수용량이 적어지기 때문에 칼슘, 마그네슘과 같은 물속 미네랄의 농도를 조절 할 수 있다. 그렇다면 과연 이러한 블렌드 기능을 통해 물 속 미네랄을 얼마나 통제할 수 있을까? 실제 블렌드 수치를 조정하며 TDS과 pH 를 측정해 보았다. 측정은 각 블렌드 조정 시 마다 1ℓ씩 물을 빼 주면서 진행하였으며, 원수는 134ppm / 8.4 pH를 보였다.    


전체 경향으로 보았을 때 물의 TDS는 최저 121ppm, 최고 127ppm으로 크게 변화가 없는 것과, 블렌드 레벨이 올라감에 따라 pH가 근소한 수치로 점점 하락함을 볼 수 있다.(최대 8.1, 최대 7.5) 이는 필터에 블렌딩 되어 들어간 두 가지 레진 - 수소와 나트륨 - 의 영향인데, 수소 이온은 일반적으로 칼슘, 마그네슘 등의 경도(Hardness) 와 알칼리니티(HCO3- 등) 를 함께 잡아주어 pH와 TDS가 함께 하락하게 된다. 하지만 나트륨 이온이 TDS, pH 저하를 보상해 주어 블렌드 수치 0(모든 물이 레진을 통과)에 해당하는 극한 상황에서도 크게 변화폭을 가져가지 않는 안정적인 수치를 보여주는 것을 볼 수 있다. 



그렇다면 과연 커피는 어땠을까? 


우리는 블렌드 별로 커피를 추출하여 경향을 살펴 보았다. 물은 위와 같이 블렌드 수치 변화마다 1ℓ씩 린싱 후 물을 받아 사용하였으며, 추출은 일관성을 위해 10g의 원두와 200ml 의 물을 사용해 커피메이커로 우려내었으다. 농도 및 수율 측정은 30℃ 정도로 커피를 식힌 후 안정화 된 상태에서 진행하였다. 먼저 물리적 경향을 살펴보자.  


  커피를 추출하고 농도를 재 본 결과 전체 블렌드 수치는 약 ±0.3 정도의 변화를 보였다. (최대 1.46, 최저 1.15) 일반적인 수소 이온 교환 수지 필터는 블렌드 수치가 낮아질 수록 더 많은 미네랄을 교환함으로써 커피를 추출할 추출력 자체가 줄어 농도도 낮게 표현되는데, 스케일가드 블렌드의 경우엔 함께 혼입된 나트륨 레진의 영향으로 TDS 변화를 생각보다 크게 가져가진 않는 모습을 보였다. 중간중간 4, 6 등 변곡점이 발생하는 구간이 있는데, 이 부분은 맛에서도 확연히 다른 컵과는 다른 농도로 느껴졌다.   



그렇다면 맛은?  


_MG_5088 관능 테스트는 블렌드 수치 0을 기준으로 맛의 경향성이 어떻게 바뀌어 나가는 지를 보았다. 실제 마셔본 결과 제법 흥미로운 결과가 도출되었는데, 블렌드 수치가 변화함에 따라 맛 자체도 경향성을 띄면서 변화한 것이다. 


블렌드가 0에 가까워 질 수록 산뜻하고 가벼운, Bright한 성향을 띄었고, 

블렌드가 7에 가까워 질 수록 묵직하고 다채로운 스펙트럼의 맛을 보여주었다.


이는 커피의 맛과 향을 끌어내는 칼슘, 마그네슘의 함량에 따른 변화라 볼 수 있는데, 숫자가 적을 수록 칼슘, 마그네슘이 많이 걸러지고, 숫자가 클 수록 덜 걸러짐에 따라 커피 추출 성향 자체가 바뀌어 버리는 것으로 추론이 가능하다. 물리적으로 TDS 수치만을 재 보았을 때에는 느끼기 어려웠던 차이를 실제 맛에서는 명확하게 느낄 수 있었던 것이다.  


_MG_5090    

특이사항은?

이번에 스케일가드 블렌드 모델이 출시되면서 부가적으로 필터 모니터 기능도 탑재가 되었다. _MG_5084 필터 모니터는 플로우미터(유량계)와 함께 설치되어 현재 사용량 및 교체 시기를 알려주는 역할을 한다. 80% 사용 시, 그리고 100% 사용 시 소리를 내면서 알려주는 기능도 달려 있는데, 내 필터 사용 시기를 체크하며 알뜰하게 사용할 수 있는 좋은 방법이다. 또한, 관련 정보는 스마트폰 app 으로도 등록하여 체크할 수 있다.


▶ iOS : https://itunes.apple.com/us/app/3m-filter-monitor/id982537183?mt=8

▶ 안드로이드 : https://play.google.com/store/apps/details?id=com.mmm.everest&hl=en


결론

이번 테스트의 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다.


1) 커피 추출에는 칼슘, 마그네슘 등의 미네랄이 큰 역할을 한다.

2) 워터 필터는 이취, 이물질 제거와 함께 이러한 미네랄의 함량을 조절하는 역할도 한다. 

3) TDS, pH 등의 수치가 비슷하더라도 실제 정수, 연수의 블렌딩 비율에 따른 미네랄 함량 차로 인해 커피 맛 발현은 크게 변화한다.

4) TDS와 같은 수치적 자료들은 분명 도움이 되지만, 그에 너무 얽매이기 보다는 자신이 사용하는 커피의 특성, 그리고 표현하고자 하는 캐릭터에 맞게 필터의 소재 및 블렌딩 비율을 선택하여 쓰는 것이 좋다. 


이와 같이 물이 커피와 함께 중요한 식재료이며, 사용자의 선택에 따라 맛의 스펙트럼을 충분히 변화시킬 수 있는 힘이 있다는 것을 알아보았다. 제품을 떠나 자신에게 맞는 필터를 선택하는 것이 좋은 커피를 만드는 첫 걸음임을 우리 함께 상기해 보도록 하자.   

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서리 +

^^ 재미있는 필터군요. 그런데 궁금한 점이 있는데, pH 테스트에서 연수에서 정수 비율을 높여가는데도 오히려 pH 가 원수에 비해 더 떨어지는 것이 좀 독특하네요. 인입되는 원수가 pH 8.4 인데 정수 처리만 한다고 pH 가 오히려 드롭되는 이유가 궁금합니다. 

 

또 하나 SCAE 의 발표 결과 중에 경도 수치의 차이는 실제로 추출 수율이나 tds 에 유의미한 결과로 나타나지 않았다는 내용이 있는데 정리하신 바로는 경도 관련 이온 수치가 커피의 tds 농도에 유의미한 차이를 보인 것으로 정리하신 것으로 보입니다. 그렇게 이해해도 될까요? 

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커볶곰 + | 추천: 1   비추천: 0

좋은 의견 감사합니다. ^^

1) 카본 통과 비율이 높아질 수록 pH 드롭이 되는 현상에 대해선 저도 3M 기술팀 쪽에 문의해 볼 예정입니다. 답변이 오게 되면 댓글로 말씀드리도록 할게요.

2) 이번 제품(스케일가드 블렌드)의 경우 나트륨 이온과 수소 이온이 상호 보상을 해주는 탓인지 물과 커피에 있어 tds에서 유의미한 경향성을 보인다고 보긴 어려울 듯 합니다. 사실 수치보단 관능적 차이에서 더욱 확연하게 드러났거든요.

블렌드 수치 7(카본을 많이 통과)에 가까울 수록 더 많이 우러난 맛 경향을, 0(레진을 많이 통과)에 가까울 수록 덜 우러난 경향을 보였습니다. 조금 더 극적으로 이야길 하자면 과다 / 과소 추출의 느낌과 비슷하다고 볼 수 있겠네요.

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서리 +

@커볶곰 말씀감사합니다. ^^

커피를 추출하고 농도를 재 본 결과 전체 블렌드 수치는 약 ±0.3 정도의 변화를 보였다. (최대 1.46, 최저 1.15) 일반적인 수소 이온 교환 수지 필터는 블렌드 수치가 낮아질 수록 더 많은 미네랄을 교환함으로써 커피를 추출할 추출력 자체가 줄어 농도도 낮게 표현되는데, 스케일가드 블렌드의 경우엔 함께 혼입된 나트륨 레진의 영향으로 TDS 변화를 생각보다 크게 가져가진 않는 모습을 보였다. 중간중간 4, 6 등 변곡점이 발생하는 구간이 있는데, 이 부분은 맛에서도 확연히 다른 컵과는 다른 농도로 느껴졌다.  

> 이 부분을 보고 이온교환수지 방식 등의 연수 필터들에서 추출 TDS% 의 변화를 확신하시고 계신다는 느낌을 받아서, 관련 근거들을 혹시 가지고 계신가 싶어 여쭈었습니다. pH 부분은 회신 내용이 궁금하네요. 세트당 1리터 이상(2~3리터 이상)의 물을 충분히 더 많이 뺀 뒤 결과 수치를 측정하면 또 다른 결과가 나오지는 않을까 궁금해지기도 합니다. 여튼 좋은 결과 감사드립니다. 

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커볶곰 +

pH 드롭 관련해선 약간의 실험적 오차를 생각해 볼 수도 있겠다는 의견을 받았습니다. 현재 저희가 사용하는 필터를 꽉 채우려면 5리터 정도의 물이 필요하다고 하더라구요. 그럼에도 관능적 차이가 나는 걸 보니 신기하기도 하네요.
다음 번 실험에서는 넉넉하게 6리터 정도를 빼고 다시 측정해 볼 예정입니다. ^^

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운영자 +

@커볶곰 네 pH 뿐만이 아니라 레진 필터 특성상 체류 비율, 투과 유속 등에 큰 영향을 받기 때문에 상당량을 빼주시는게 좋아 보입니다. 저도 집에서 사용하는 편이지만 필터는 한번에 5리터 이상 항상 드레인 시키고, 머신도 보일러 플러싱을 한 뒤 추출을 합니다. 이번 테스트에서도 아마 플러싱 양에 따라 전반적인 테스트 결과가 차이가 차후 테스트에서는 달리 나타날 수 있을 것 같네요.

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커볶곰 +

사실 종래의 수소이온교환방식 필터는 주는 것 없이 미네랄을 뺏어가기만 하는 녀석들이라 추출 tds가 변화할 여지가 있긴 합니다. 실험에 사용한 모델의 경우 나트륨이 블렌딩 되어 있어 추출 tds에서도 이 수치가100% 커피의 영향일까? 라는 의구심은 들더라구요.(어찌 되었든 물 속에 나트륨이 녹아 들어 갈 테니)

 

향후 테스트에서는 말씀하신 대로 좀 더 많은 양의 물을 빼고 테스트 해 볼 계획도 가지고 있습니다. 감사합니다. ^^

 

 

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서리 +

@커볶곰 ^^ 추출된 커피의 TDS 농도에 추출수의 미네랄의 TDS 농도는 무의미 할 정도로 차이가 적다고 생각하거든요. 그리고 위에서 말씀드렸던대로 SCAE 에서는 추출수의 경도 수치는 추출된 커피의 TDS 농도에 영향을 끼치지 않는다고 공표한적도 있구요. 이 부분에 대해서는 논의할 부분이 아직도 많아 보입니다. 

 

그리고 위 리뷰에 적으신 필터 제원을 살펴보니 메타인산, 칼슘, 나트륨염 정도만 표시가 되는데 WAC 기반의 필터인지 확인하기가 어렵네요. 혹시 3m scalegard blend 관련 WAC 처리에 대한 부분에 대해 설명된 자료가 있는지 궁금합니다. 가능하시다면 공유 부탁드려도 될까요?

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커볶곰 +

@서리 저는 물 자체의 미네랄 관점 보다는 필터를 거친 물에 남아있는 칼슘/마그네슘의 양에 따라 커피가 녹아나는 정도가 다르다고 유추하고 있습니다. ^^ 말씀하신 대로 저도 추출수의 경도 자체가 커피 TDS 자체에 추가적인 영향을 끼치는 건 아니라고 생각하구요. 

관련한 자료는 저도 별도로 수령한 적이 없는데, 기술팀에 문의하면서 함께 언급해 보도록 하겠습니다.

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서리 +

네 맞습니다. 그렇게 생각하시는 것 같아서 드린 말씀입니다. 연수 과정을 통한 그 경도 수치 변화 정도가 추출된 커피 TDS 농도에 큰 영향을 미친다고 생각하시는 것 같아서 그렇게 생각하시는 결과나 근거들이 있으셨나 궁금했습니다. 말씀대로라면 RO 방식 정수처리를 통한 커피들은 추출 TDS 가 현저하게 낮게 나타나야 하지 않나 싶기도 하구요.

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커볶곰 +

@서리 일단은 저도 별도의 자료를 참조하기 보단, 체험 정보로 유추해 보고 있는 상황입니다. 좀 더 많은 테스트를 거쳐 검증하게 되면 일정한 경향성에 대한 데이터를 채집할 수 있을 것 같아요. ^^

 

RO방식 정수처리는 사실 미네랄을 거의 없애는 거긴 하지만, 현재 사용되는 방식이 미네랄의 재분배를 위해 물을 일정 량 섞어주는 방식이다 보니 그 안에 칼슘과 마그네슘이 커피 추출에 유효할 정도로 다시 유입되는게 아닌가 추측하고 있습니다. 만일 TDS가 0에 가까운 완전한 RO수라면(약국에서 파는 정제수 같은) 내부의 칼슘/마그네슘의 양이 극도로 적어 정상적인 추출이 일어난다 보기엔 어려울 테니까요.

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운영자 +

^^ 네 그런데 RO 정수기로 추출해도 실제로 농도차이는 유의미하게 나타나지 않거든요. 그래서 더 재미있는 것 같습니다.

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커볶곰 +

맞습니다. 그래서 더 시도해 볼 가치가 있지요. ^^ 최근 로스트 매거진에 기고해 주신 꿀팁도 잘 읽었습니다.

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