일전에 간략히 인용드리기도 했던 에스프레소 추출 효율성 증진과 일관성 확보를 위한 중요한 논문이 정식 발표되었습니다. 제목은 "Systematically Improving Espresso: Insights from Mathematical Modeling and Experiment"으로 한글로는 "에스프레소의 체계적 향상 : 수학적 모델링과 실험을 통한 인사이트"라는 제목입니다.

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30410-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2590238519304102%3Fshowall%3Dtrue#fig2

본 연구는 에스프레소 추출의 수학적 모델링 기법을 적용하여 기본적인 추출 모델을 만든 뒤, 실제 실험을 통해 둘의 일치성을 테스트하기 위한 내용으로 시작하지만 실제 추출 과정에서 모델링과 현실의 추출이 서로 어긋나는 변곡점이 발생하는 지점을 발견하게 됩니다. 때문에 수학적 모델링에 대한 내용이 전반부라면, 후반부에서는 왜 이러한 추출의 변곡 현상이 발생하며, 이를 해결하기 위한 방법을 탐구합니다. 

그리고 나아가 다음의 의문에 대한 대답을 제시하고자 합니다. 

우리의 연구 결과는 커피 산업에서 관련성이 높은 세 가지 문제를 해결할 수 있는 길을 제공합니다. 

첫째, 분쇄 환경에 대한 EY(추출 수율)의 비선형 의존성을 고려할 때 어떻게 에스프레소 재현성을 향상시킬 수 있습니까?

둘째, 샷 추출 시간이나 EY 의 변동성을 줄이려면 어떻게 해야합니까?

셋째, 커피 폐기물을 최소화하면서 에스프레소 재현성을 체계적으로 개선 할 수 있습니까?

Our results provide an avenue to tackle three highly relevant issues in the coffee industry: first, how can one improve espresso reproducibility given the non-linear dependence of EY on the grind setting? Second, what should one do to reduce shot time or EY variability? And third, can we systematically improve espresso reproducibility while minimizing coffee waste? We address these questions later. 

Systematic Reduction of Coffee Mass by Downdosing and Grinding Coarse

As we demonstrated in Figure 3, our model informs us that a reduction in dry coffee mass results in an increased EYmax (shown schematically in blue in Figure 6). Thus, a barista is able to achieve highly reproducible espresso with the same EY as the 20 g espresso by reducing the coffee mass to 15 g and counter-intuitively grinding much coarser (as shown in red, Figure 6B). 

This modification may result in very fast shots (<15 s), a reduction in espresso concentration, and a different flavor profile.The Specialty Coffee Association espresso parameters mandate that the extraction should take 20–30 s; we speculate that this might be partially responsible for the prevailing empirical truth that most coffee is brewed using grind settings that cause partially clogged/inhomogeneous flow. 

Remembering that the initial tasty point may lie in the clogged flow regime, some of the bed is extracted much more than the refractive index measurement suggests. By lowering the dry coffee mass and grinding to maximize EY, the operator may notice that they are able to push their extractions much higher than before, while achieving highly reproducible espresso. Indeed, the two approaches presented in Figure 6 are complimentary, because the former increases the shot concentration and the latter decreases the dry mass.

There are circumstances where businesses make decisions on the minimum concentration and volume of espresso that is acceptable to present to customers. When iterated, these approaches result in optimization of beverage volume, concentration, and other economic implications.

읽어볼 것들이 많고 내용 역시 방대한 편이지만, 요약하자면 간단합니다. 그렇지만 절대 쉬운 화두는 아닙니다. 

첫째, 우리가 실제 마시는 에스프레소는 실제로 재현성이 매우 낮은 형태로 추출되고 있다. 즉, 매 샷을 아무리 잘 추출한다 해도 샷 간의 편차가 큰 샷이 필연적으로 발생할 가능성이 크다. 그리고 추출 수율을 높이기 위해 분쇄도를 가늘게 조절하지만, 추출 세팅으로 맛있는 포인트에 도달할 경우도 실제 추출 수율은 굵은 분쇄보다도 더 낮은 경우가 많다.  

둘째, 따라서 우리가 마시는 맛있는 "샷"은 추출 불균일이 일정 부분 도움을 주어 발생되지만 실제로 그걸 재현하는 것은 너무나 어렵다.  (아래 그림에서 노란색이 "맛있는 포인트(불균형 추출)

셋째, 물리적으로 추출 수율을 유지하면서 매 샷의 추출 균일성을 담보할 수 있는 쉬운 방법은 두가지가 있는데, 하나는 분쇄 굵기를 굵게 만들어 추출 일관성을 담보하는 것,  두번째는 도징량을 줄이고 추출 비율을 늘려 일관성 있는 샷을 만드는 것이다. 하지만 이 두샷은 기본적으로 원래의 샷과 수율은 동일하나 관능적 측면에서는 각각 차이가 있다. 하지만 추출 균일 성은 매우 높다. 누가 추출하더라도 편차가 거의 발생하지 않는다는 이야기.  

넷째, 이들 샷들의 높은 추출 일관성을 유지하면서도 최초의 맛있는 맛을 달성하기 위해서는  "블렌딩 샷이라는 방법"을 제안해본다. 각각의 추출 방식을 갖는 두 샷을 서로 블렌딩 하는 것이다. 즉, 저수율 고농도의 샷(보라색)과 고수율 저농도의 샷(녹색)을 블렌딩하면 최초 달성하려던 불균일한 추출 재현성을 가진 20g / 40g 샷과 유사한 맛을 가진, 40g / 80g 샷이 만들어진다는 이야기.  

다섯째, 추출 일관성을 높이는 것은 커피를 효율적으로 사용하는 방법이며, 매 음료의 품질을 높게 유지할 수 있는 방법이다. 그리고 경제적인 절감효과가 매우 크다. 

# 제가 생각하는 이 논문의 가장 의미있는 포인트는 엄청난 샷의 테스트를 통해 추출 일관성을 높일 수 있는 여러가지 방안에 대해서 그 해결 방안을 제시하고 있다는 점입니다. 

도징량을 줄이거나, 분쇄 크기를 되려 조금 굵게 가져가거나, 추출 압력을 낮추거나 하는 기존의 금기를 깨는, 혹은 트렌드에 갖혀 생각의 폭을 줄이는 요즘 세태에 신선한 자극을 주는 내용을 담고 있다는 점이 아닌가 싶습니다. 

저는 굳이 블렌딩 샷이 아니더라도 [소량 도징의 싱글 에스프레소에 대한 접근]으로 더 큰 카페에서의 경제 효율성을 담보하고, 샷과 샷의 추출 편차를 줄이며 고객에게 더 맛있는 샷을 많이 제공할 수 있는 방안이 가능할 수 있겠다 생각이 듭니다. 

커피 참 지루할 새가 없습니다. 

※ 출처 : https://www.patreon.com/suhri