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추출 수율, 추출 농도(TDS), 추출 비율의 정의와 브루잉 컨트롤 차트(추출 관리도)




올해 아일랜드 더블린에서 개최된 월드브루어스컵챔피언십의 결선 진출자들은 대다수 자신이 사용하는 물과 추출한 커피의 TDS(Total Dissolved Solids, 총용존고형물)에 대해 언급하는 모습을 보였다. 이렇듯 스페셜티 커피 마켓에서 TDS 수치는 커피의 관능적인 평가를 위한 하나의 나침반과 같은 역할을 하고 있음이 분명하다. 블랙워터이슈에서는 TDS와 TDS와 연관된 추출 수율(Extraction Yield), 추출 비율(Brew Ratio)에 대한 뉴웨이브 커피로스터스의 유승권 로스터의 포스팅을 바탕으로 풀어보고자 한다.

사용하는 분쇄된 커피의 양, 추출 시간, 추출에 사용하는 물의 양이나 온도, 이것들이 모두 이론적으로 올바르지 않다면 맛있는 커피를 추출하는 것은 불가능하다. 커피 추출은 분쇄된 커피로부터 물 안의 커피 성분(풍미, 향미 성분)을 녹이는(이동시키는) 기술이다. 또한 맛있는 커피를 추출하기 위한 다양한 변수 조절을 이론적으로 설명하기 위해 오늘날 스페셜티 커피 필드에서는 전문적인 용어, 공식, 비율이 적용되고 있다.

그 가운데 중요한 개념들은


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1. 추출 수율(Extraction Yield) : 커피를 추출할 때 사용하는 분쇄된 커피의 양 가운데 얼마만큼의 커피 성분이 물 안으로 녹아졌는지(이동했는지)를 나타내는 비율.


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2. 추출 농도(Strength, TDS로 표현되는 수치) : 커피 안에 녹아 있는 고형물(커피 성분)과 물의 비율. 흔히 에스프레소에서는 Strength(강도)라는 단어로 표현되지만 어법상 용질과 용액의 비율은 「농도」라고 표현하므로 농도라는 표현이 적당하다. (TDS 측정에 관한 자세한 정보 ▶ VST社의 수율 측정 시스템에 대한 개괄적 이해)


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3. 추출 비율(Brew Ratio) : 커피를 추출하는 것에 사용하는 분쇄된 커피의 양과 추출된 커피의 총량의 비율.


위 3가지이며, 추출 수율(Extraction Yield), 추출 농도(TDS라고 봐도 무방), 추출 비율(Brew Ratio)는 위의 수식에서 유추할 수 있는 것처럼 다음과 같이 관련되어 있다.


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위 식을 풀어서 보면 아래와 같다.

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분쇄된 커피의 양에 포함되어 있는 커피의 성분은 분쇄된 커피의 양과 물이 접촉하는 최초의 단계로부터 분쇄된 커피에서 물 안으로 녹여낸다. 그리고 커피 추출이 끝날 때까지, 물의 온도와 시간의 경과에 의해서 커피 성분의 추출량이 시시각각 변화한다. (이 변화에 대한 기사에스프레소 레시피 : 수율을 이해하자.)

분쇄된 커피로부터 물 안으로 녹아나오는 커피 성분은 물 온도의 높고 낮음, 추출 시간의 길고 짧음에 의해 미묘하게 달라진다. 커피를 추출하는 것은 물의 온도와 추출 시간에 많은 영향을 받는다.

따라서 우리가 커피를 추출하는데 있어서 가이드로 삼을 수 있는 지표가 위 요소들을 이용한 「브루잉 컨트롤 차트(Brewing Control Chart, 추출 관리도)」이다. 브루잉 컨트롤 차트에는 위의 요소들이 모두 요약되어 있는데 이 차트의 중앙 부분에는 이상적인 추출 범위를 보여주고 있다.


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브루잉 컨트롤 차트의 X축은 추출 수율로, Y축은 추출 농도(Strength, TDS로 표현)이다. 방사상의 대각선이 추출 비율(Brew Ratio)로, 추출 농도와 추출 수율에 비례하고 있다.


이상적인 추출 수율은 일반적으로 18-22%가 최적으로 되어 있지만, 이상적인 추출 농도는 지역에 따라 차이가 있다.


SCAA(미국 스페셜티 커피협회) 표준에서는 1.25% 기준(1.15-1.35%), SCAE(유럽 스페셜티 커피협회) 표준에서는 1.40% 기준(1.20-1.45%), 북유럽 표준에서는 1.40% 기준(1.30-1.50%)가 최적으로 제시된다.


미국 표준이라면 1리터의 물에 55g의 분쇄된 커피를 사용하면, 위의 이상적인 수치를 달성할 수 있으며, 북유럽 표준이라면 1리터의 물에 63g의 분쇄된 커피를 사용하면 달성할 수 있는 것으로 240ml의 커피를 추출하기 위해 14-16g의 분쇄된 커피를 사용하는 것이 최적의 커피를 추출하는 레시피로 제시되고 있다.(물론 최적이라는 의미가 맛의 관능적 평가뿐 아니라 경제적인 개념도 포함되어 있다.)


이러한 가이드라인은 추출 방법에 관계 없이 적용할 수 있지만 에스프레소나 다크 로스트된 커피를 사용하는 경우 가이드라인의 수치가 달라질 수 있다.



추출 수율(Extraction Yield)

추출 수율은 쉽게 말해서 "분쇄된 커피의 양에서 얼마만큼 커피의 성분이 물에 녹아내렸는지를 나타내는 비율"이다. 이상적인 커피 수율은 18-22%라는 것이 업계 전반에 걸쳐서 받아들여지고 있는데 이 수치는 1950년대에 매사츄세츠 공과 대학(MIT) 연구소의 Lockhart 교수의 지도 아래, CBI(Coffee Brewing Institute)라고 하는 커피 추출 방법을 연구하는 기관이 실험에 의해 찾은 수치이다.


그 후, SCAA에 의한 검증과 테스트를 거쳐 그 수치가 「Ideal Optimum Balance」라는 범위로 제시되었다. 추출 수율이 18% 이하라면 과소 추출(Under Extraction)이 되어 산미, 단맛, 쓴맛의 균형감이 나빠져 산미가 강한 커피가 되어버린다. 이유는 커피의 산미를 이루는 성분들은 비교적으로 빨리 추출되어 버리지만 단맛이나 쓴맛을 이루는 성분은 천천히 추출되기 때문이다.


추출 수율이 22% 이상이라면 과다 추출(Over Extraction)이 되어 쓴맛이 강한 커피가 된다. 커피의 쓴맛은 산미나 단맛을 이루는 성분이 추출된 이후에도 계속 추출되는 성분이기 때문이다.


추출 수율은 물의 온도, 추출 시간, 분쇄된 커피의 형태와 입자 크기, 그에 따른 추출 방식에 의존하고 있다. 추출 수율은 분쇄된 커피의 입자 크기, 형태가 작아질수록 추출 과정에 있어서 시간과 함께 직선적으로 증가해 나간다. 분쇄된 커피의 입자가 작아지면 분쇄된 커피 파우더의 수가 많아지는 것으로 물과의 접촉 면적이 넓어지고, 그 때문에 커피 성분의 추출 속도도 빨라지게 된다. 따라서 굵게 그라인딩된 커피 파우더를 사용해 커피를 추출할 때에는 이상적인 추출 수율에 도달할 때까지 추출 시간이 길어질 수 밖에 없다. 따라서 프렌치 프레스와 같은 경우는 굵게 그라인딩된 커피를 사용하기 때문에 추출 시간이 3-4분 정도로 길어지는 것이다. 한편, 에스프레소의 경우 곱게 그라인딩된 커피 파우더를 사용하여 커피를 추출하는 방식이기 때문에 추출 시간이 20-30초로 상당히 짧아질 수 밖에 없다.


카페인은 커피 성분 가운데 빨리 추출되는 성분이지만, 추출 수율의 수치가 커졌다고 해서 카페인을 포함하는 커피의 성분이 증가하는 것은 아니다. 추출 수율의 수치가 큰 커피는 불필요한 물질을 추출해 버린 추출 과잉된 커피이다. 이상적인 추출 범위에 이르렀다면 커피 파우더와 물의 접촉을 차단해야 한다. 커피 파우더와 물의 접촉을 계속한다면 커피 성분의 추출도 계속되어 커피의 성분 가운데 불필요한 성분들이 과다 추출된 커피가 되어버린다.


프렌치 프레스의 경우, 커피 파우더가 추출 용기의 하부에 가라앉기 때문에 추출이 과다하게 되지 않도록 다른 용기로 커피를 옮길 필요가 있다.


물의 온도는 커피 파우더로부터 커피의 풍미 성분을 올바르게 추출하는데 미묘한 영향을 준다. 가능한 바람직한 풍미 성분을 추출하고 좋지 않은 풍미 성분의 추출을 피하지 않으면 안된다. 따라서 물의 온도가 너무 낮을 경우 커피의 향미, 풍미를 구성하는 성분들이 모두 추출되지 않을 수 있고, 물의 온도가 너무 높으면 좋지 않은 쓴맛과 커피의 향미, 풍미에 악영향을 주는 물질들이 추출되어 버린다.



추출 농도(Strength, TDS로 표현)

추출 농도는 "추출된 커피의 총량에서 실제 물에 녹은 커피 성분의 양이 얼마나되는지를 가리키는 비율"이다.


에스프레소의 경우 아주 적은 물 속에 브루잉 커피와 거의 동일한 양의 커피의 성분(Dissolved Solids)이 녹아 있기 때문에 커피 음료 중에서는 가장 농도가 진한 커피 음료가 되는 것이다.


15g의 분쇄된 커피를 사용하는 경우, 추출된 에스프레소의 양이 60g이고, 추출 수율이 20%라고 한다면 분쇄된 커피의 양 15g에서 1/5(20%)이 물에 녹아내린 것이므로 3g의 커피의 고형 성분들이 추출된 에스프레소 60g에 녹아 있는 것으로 상당히 농후한 커피 음료라고 생각할 수 있다.


이 경우 60g의 물 안에 3g의 커피 성분 고형물이 녹아 있기 때문에 추출 농도는 5%이다. 브루잉 커피의 이상적인 추출 농도는 1.15-1.35%(2016 월드브루어스컵 챔피언 Tetsu Kasuya의 경우 파나마 게이샤를 1.3%의 추출 농도로 추출하였다.)로 보기 때문에 5%는 브루잉 커피에 비해 매우 농후할 수 밖에 없는 것이다. 추출한 커피를 물로 부어 희석시키면, 추출 수율은 바뀌지 않지만 추출 농도는 바뀌게 된다. 추출 수율의 수식에는 물이 관여되지 않기 때문이다. 추출 농도가 큰 커피는 추출 농도가 작은 커피보다 쓰다고 말할 수는 없다. 추출 농도가 큰 커피는 물에 녹아 있는 커피 성분 고형물의 비율이 클 뿐이기 때문이다. 농후하고 걸쭉함이 있는 바디와 마우스 필은 커피 안에 녹아 있는 커피 성분 고형물에 의존하고 있다.

추출 수율이 20%라고 해도, 추출 농도는 브루잉 컨트롤 차트의 어느 부분인가에 따라 수치(%)가 달라진다. 추출 농도는 사용되는 물의 양과 분쇄된 커피의 양의 비율에 의해서 정해진다. 브루잉 컨트롤 차트에는 「IDEAL Optimum Balance」라는 부분이 있다. 추출 수율과 추출 농도의 수치가 「IDEAL Optimum Balance」라는 부분에 위치한다면 이상적인 커피 음료일 가능성이 높다.

위 브루잉 컨트롤 차트에서 볼 수 있는 것처럼 「IDEAL Optimum Balance」의 위치보다 Y축으로 더 높이 위치하게 되면 추출 농도가 진한 것이고, 그 커피 음료는 진하다고 느껴질 것이다. 또한 Y축으로 「IDEAL Optimum Balance」 부분보다 아래에 위치하게 된다면 반대로 음료가 너무 싱겁다고 느껴지게 될 것이다.


추출 비율(Brew Ratio)
커피를 추출할 때에 사용하는 물과 분쇄된 커피의 비율을 가리킨다. 브루잉 컨트롤 차트에서는 선(파란색)으로 표기되는데 커피를 추출할 때에 사용하는 물의 양이 일정하고 분쇄된 커피의 양(g)만을 변경하는 수치이기 때문에 대각선의 그래프가 된다.

이상적인 추출 비율은 사용하는 물과 분쇄된 커피의 양의 비율이 「IDEAL Optimum Balance」의 영역을 추출 비율을 나타내는 대각선으로 통과할 수 있는 비율을 선택하는 것이다. 만약 그렇지 않다면 분쇄된 커피의 양을 조절함으로 대각선의 위치를 조절해 나갈 수 있다.




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유승권   로스터, 뉴웨이브 커피로스터스
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Vision: 커피로 소통하는 것이 기본 모토로 생산자에게는 노동의 대가와 가치를 보존해주고 소비자에게는 지속적이고 발전적인 새로운 즐거움을 제공하는 것.

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권혁천 +

감사합니다. 좋은 글 잘 읽었습니다.