커피 컬럼 정보
24대의 에스프레소용 그라인더에서 얻은 300가지의 PSD(입자 크기 분포도) 표본을 분석하여 배운 점들(1)
2023-09-26
24대의 에스프레소용 그라인더에서 얻은 300가지의 PSD(입자 크기 분포도) 표본을 분석하여 배운 점들(1)
by Coffee ad Astra
천체 물리학자이자 커피 물리학과 관련된 저서를 출간한 바 있는 조나단 가뉴(Coffeeadastra.com 운영)의 패트리온에 지난 4월 29일에 공개되었던 블로그 포스트가 대중들에게 공개됐다.
그 내용은 독일의 Kaffeemacher 채널에서 24개의 에스프레소 그라인더에 대한 PSD(particle size distributions, 입자 크기 분포도)와 관련된 데이터들이었는데, 조나단 가뉴는 이 데이터들을 분석한 후, 흥미로운 내용을 독자들에게 공유했다.
그는 먼저 이 내용에 들어가기에 앞서 PSD 즉, 입자 크기 분포도에 대해 설명하는데, 이 기사에서는 먼저 그 내용을 첫 번째로 독자들에게 공유하고, 이후 이어지는 내용들도 공유할 예정이다.
PSD란?
아마도 블랙워터이슈의 독자들이라면 PSD 즉, 입자 크기 분포도에 대해 자주 접했을 것이다. PSD는 기본적으로 분쇄된 커피 입자 샘플에서 각 입자 크기가 얼마의 부분을 차지하는지를 정량적으로 보여주는 그래프로 아래와 같이 크기가 다른 입자의 총 부피를 정량적으로 보여준다.(물론 커피의 밀도가 균일하다면 부피의 비율과 무게의 비율은 동일할 것이다.)
입자 크기 분포를 표시하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 일반적으로 입자 직경에 대한 부피 기여도를 위와 같이 로그로 표시하는 것을 선호하는데, 이는 해석하기 쉽고 더 굵은 입자의 피크(Nominal Peak, 위 이미지 참고)를 명확하게 볼 수 있기 때문에 추출 역학에 대해 더 많은 것을 알 수 있기 때문이다. 총 입자 수에 대한 기여도로 PSD를 보면 미분 영역의 피크만 강조되어 마우스필, 퍽의 저항 및 버 정렬과 관련된 중요한 정보를 얻을 수 있지만, 이러한 접근으로는 더 굵은 입자의 피크를 볼 수 없는 경우가 많습니다.
Kaffeemacher가 공개한 데이터에서 가장 먼저 조사하고 싶었던 것은 다양한 그라인더가 주어진 분쇄 크기에 대해 커피 미세 입자를 생성하는 경향이 얼마나 되는지였다. 이를 조사하는 일반적인 방법은 분쇄된 커피의 부피에 따른 미세 입자의 비율(즉, 0~100미크론의 PSD 곡선 아래의 표면적을 적분을 사용하여 면적을 구하는 방법)을 계산하고 이를 입자 크기 중앙값을 사용한 그래프로 표시하는 것이다. 하지만 주의해야 할 점은 그라인더에 대한 한 번의 PSD를 관찰하는 것은 평균 입자 크기를 변경할 뿐만 아니라 버 간격을 변경(분쇄도 조정)하면 생성되는 미세 입자의 양에 상당한 영향을 미치기 때문에 신뢰할 수 있는 정보로 보기 어려울 수 있다.(이와 같은 다양한 변수를 줄이기 위해 조나단 가뉴는 그라인더의 회전 수 및 호퍼에서 분쇄 챔버로 원두를 내려 보내는 속도 역시 제어할 것을 권장한다.)
이처럼 두 대의 다른 그라인더를 분석하려면 한 번의 분쇄에 대한 PSD가 아니라 다양한 분쇄도로 분쇄하고, 그 가운데 미분 비율이 얼마나 되는지를 비교한다면 더 정확한 비교 분석이 가능하다.
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