프로라운지

안녕하세요. 

커피나무 유전학과 생리학을 바탕으로 커피를 큐레이션하는

파이오니어 커피 정다운 입니다.


몇 해 전부터 느낀건 더 이상 익명으로 지내거나 알리는 것을 주저하면 안되겠다는 생각입니다

각자가 알고 있는 것들을 막 목소리 내면서 알리지 않는게 겸손이라고 생각했는데 현대사회는 아닌 것 같습니다

그냥 할수만 있다면 무조건 자신의 목소리를 내고 의견을 분명히 하는게 더 중요한 것 같아요.

틀릴수도 있죠 그렇죠 ? 책임만 지면되니까요 부끄러움은 또 다른 몫이구요


개인이 브랜드가 된 시점에서 더 이상 자신을 숨기는 것은 많은 기회를 놓치는거라고 생각합니다

저 역시 오랜기간 스페셜티 업계에서 근무하고 있고 업계 저년차에는 막 근처 카페가서 놀고, 이리저리 행사나 대회도

나가고 그랬다가 어느순간 저를 소개하지 않게 되었는데 지금은 약간 후회합니다


당시에는 그게 좀 나대는것 같았는데 ㅋㅋㅋㅋ 지금 생각해보니 용기있는 행동이었고

제가 공부하고 있던 것들도 저만 알고 있으면 그게 무기인줄 알았는데, 그냥 묵혀만 두다 보니 빛을 바라는것 같더라구요

그래서 재작년부터 제 분야에 대한 인사이트와 내용들을 공유하고 있습니다


가만히 생각해보면 제가 그런 정보들을 알게된 것도 누군가가 공개를 해서인데, 저만 알고 있으면 그게 무슨 소용인가 싶어요

그래서 공유를 하기로 했습니다 무료로요

무료인 이유는 음 마케팅? 


제가 주로 관심을 갖고 있는 분야는 유전학과 생리학입니다

그 중 동물보단 식물, 식물중에선 다년생 나무, 그것도 열대과수를 다루고 있죠

그래서 아카데믹 내용들이 주로 커피나무로 이루어져 있어요.

곰곰히 생각해보니 저는 실무 바리스타로 활동하고 있고 논문소개 말고는 제 시선을 담아서

커피추출에 대해 다룬 적이 없더군요


그래서 8월부터는 바리스타 관점에서 아카데믹한 내용을 작성해보려고 하고 있습니다.

추출분야는 서리님이나 다른 분들이 이미 다루고 계시기 때문에 추출보단 좀 덜 다뤄진 영역부터 시작했어요

이번달은 크레마 입니다.

다음주제는 뭐가 될지 잘 모르겠네요 ㅎㅎ


블로그도 작성하면서 매장업무도 해야하는데, 크레마는 또 식품영역이다 보니 공부가 좀 필요했습니다 ㅠㅠ

한동안 식품에 대한 공부를 안 했거든요 그래서 내용이 굉장히 늦게 작성됬고 덕분에 매장업무도 밀렸습니다 ,,

사실 지금도 깊게는 몰라요. 제가 이해한 수준에서 작성할 예정입니다


그럼 바로 시작!




the coffee foam


모든 주제에서 가장 첫번째에 오는 내용은 이것이겠죠.

과연 우리가 다루려는 이것은 무엇인가 ?

음 저는 좀 다르게 시작을 해볼까 했는데 ,, 저 역시 크레마는 무엇인가로 시작합니다 ㅎㅎ


크레마는 거품입니다

조금 더 자세히는 에멀젼 액체가 이산화 탄소를 감싸서 만들어진 거품입니다


생두를 로스팅 하면 여러 유기화합물이 생성됨과 동시에 열에 의해 분해 되서 저분자 유기화합물과 부산물인

이산화 탄소가 발생이 되서 커피의 다공질 세포층에 갇혀 있습니다. 

이렇게 이산화 탄소를 가지고 있는 커피 가루에 고압, 고온의 추출수를 커피베드에 투과시키면

이산화 탄소가 압력에 의해 용해 되었다가 바스켓 밖으로 나오는 순간 부피가 커지는데, 

에스프레소 액체상에 존재하는 여러 캐미컬들 덕분에 기체가 붙잡혀서 거품을 형성하게 됩니다


아, 붙잡힌 기체는 이산화 탄소 뿐 아니라, VOCs 라고 불리는 휘발성 유기 화합물도 포함되어 있습니다

하지만 아직까지 크레마의 정확한 케미컬들의 양과 종류는 밝혀지지 않은 상태입니다.

로스팅 중에 발생된 가스들과 고분자 화합물 덕분에 크레마를 먹으면 굉장히 강렬한 쓴맛과 때때로 금속 느낌을 받을 수 있습니다

고분자 화합물인 멜라노이딘은 갈색을 띄는 크레마에 기여를 하기도 하죠


크레마의 양과 질은 가스의 양과 캐미컬 조성에 따라 달라집니다

그러니까 이산화탄소가 대부분을 차지하는 크레마는 이산화 탄소의 양에 가장 큰 영향을 주는 로스팅 포인트와

로스팅 후 얼마나 지났는지등의 영향을 받으며, 로부스타 품종이나 아라비카 품종에 따라 크레마를 구성하는 캐미컬들이

달라질 수 있죠.


크레마의 특징들을 요약해보면

밀도 : 0.4g-0.6g/mL

크레마 / 에쏘 비율 :  10% - 30%

최대 거품 유지시간 : 40분

거품 크기 : 10-150 um

색 : 연갈색-어두운갈색

맛 : 강렬함과 쓴맛이 지배적

특징 : 커피 품종과 로스팅 포인트에 따라 크레마의 양과 질이 바뀜


여기까지가 일반적으로 알려진 크레마의 내용입니다. 하지만,

'어떤 요인들이 결과에 영향을 미친다' 까지는  요약 해드렸지만 그 요인이 어떻게 해서 결과에 영향을

주는지는 생략되어 있습니다


이 부분이 저는 굉장히 중요하다고 생각해요 크레마든 다른 내용이든요

그 요인이 갖는 특징들을 이해 한다면 조건이 변하더라도 합리적인 추론을 통해 결과를 논리적으로 예상해볼 수 있거든요

혹은 예상치 못한 인사이트를 발굴할 수도 있습니다


우선 크레마는 거품이라고 합니다. 그래서 크레마를 더 이해하기 위해선 거품의 특징을 알고 가야할겁니다

그럼 거품은 뭘까요


고체, 액체, 기체로 구분할 수 있는 물질의 상(phase)은 항상 단일 상태로만 존재하지 않고

두 가지의 상이 같이 혼합-분리된 상태로 분산되어 있을 수 있습니다. 용질이 용매에 용해된 것과는 조금 다른 상태이죠

이렇게 두 물질이 혼합된 상태를 콜로이드(colloid)라고 부르며 어떤 물질이 고르게 퍼질 수 있도록 하는 분산매(dispersion medium)

고르게 퍼져 있는 물질인 분산질(dispersed phase)로 구분할 수 있습니다.


거품은 가스가 고체나 액체상에 펴져 있는 콜로이드 상태의 한 종류로, 크레마의 경우 분산매는 에스프레소 용액 그리고 분산질은

이산화탄소 가스라고 볼 수 있습니다.


콜로이드 타입

오늘은 액체에 분산된 기체를 다룰 예정입니다.


거품은 어떻게 생길까 ?


거품은 크게 세 가지 메커니즘으로 형성될 수 있습니다


첫번째는 에스프레소 처럼 고압에 의해 액체에 과포화된 기체가 다시 낮아진 압력에 의해 방출되는 경우

두번째는 액체 표면이나 액체에 존재하는 미생물들의 활동으로 인해 발효과정이 진행되며 기체가 발생되는 경우.

마지막은 휘핑크림 같이 기계를 이용해 액체에 기체를 포집하거나, 기체를 주입해서 거품을 만드는 경우

크레마의 거품은 첫번째의 메커니즘이라고 할 수 있겠죠


거품의 형태와 특징


거품은 다음과 같이 구분할 수 있습니다

1. 기체를 감싸고 있는 물질이 고체인지 혹은 액체 인지에 따라 solid foam과 liquid foam으로 구분할 수 있고

2. 폼의 거품 크기가 비교적 균일한지 혹은 불균일한지

3. 폼들의 배열이 규칙적이고 잘 정렬된 형태인지, 혹은 무작위로 분포되어 있는지


1. 액체거품 liquid foam


기체는 스펀지 수세미, 스펀지 고무같은 고체상에 분포되어 있을 수 있거나 액체에 둘러쌓여서 존재할 수 있습니다

크레마는 명백한 액체 상태의 폼이기에 아래 내용은 liquid foam을 중심으로 이어가겠습니다


liquid foam은 '그 상태'에서 'liquid fraction'이 얼마나 되느냐에 따라 wet과 dry 거품으로 구분할 수 있습니다


* liquid fraction 액체 분율 : 어떤 거품 상태에서 액체가 차지하는 부피 비율


보통 wet 상태의 거품은 액체분율이 0.15% 이상이며 0.05% 미만이면 dry 형태로 분류합니다

액체 분율이 5% 수준보다 낮으면 'dry foam'이라고 하며  허니컴 또는 다면체 형태(polyhedral)를 가지고 있습니다

15%가 넘어가면 거품은 점차 원(spherical)의 형태를 띄기 시작하며 'wet foam'이라고 부르며 액체 분율이 더 높아지면

방울(bubbly liquid)이라고 부르게 되며, 이 상태에서는 기체 방울들이 독립적인 유동을 가집니다


일반적으로, 형성된 거품 초기에는 액체 분율이 높은 wet 형태이지만 중력에 의해 각각의 기체를 감싸고 있는 액체가

다시 액체층(liquid bulk)으로 드레인(drainage) 되면서 dry 형태로 변하게 됩니다.


1.1 dry foam

19세기 벨기에의 과학자인 Joseph Antoine Ferdinand Plateau 는 와이어에 걸린 거품을 보고 'plateau's laws'를

제시했습니다. 이 법칙은 'dry foam'형태에 적용되는 법칙으로 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다


1. 세 폼의 film(필름)은 서로 120도의 각을 이루고 접해있고 'plateau borders'라고 부릅니다

2. 각각의 plateau borders 4개가 서로 만나 109.5도의 각을 이루고  'vertex'라고 부릅니다

우선 거품을 생각해볼게요. 액체 분율이 비교적 낮아서 거품들이 밀집된(packed)형태로 있다고 가정합니다. 

위에서 언급한 'film 필름'은 각 기체를 감싸고 있는 액체 면을 생각하시면 될 것 같고,

이 필름은 각각의 가스를 함유하고 있는 'cell'을 분리하는 막이라고 볼 수 있습니다


위 그림은 아마 좀 이해하기 쉽게 원 형태로 그려진 것 같고, dry는 좀 더 다면체를 이루고 있습니다

그림 처럼 세개의 거품이 가까이 위치하는 곳을 plateau border라고 합니다

위 그림이 좀더 dry에 가깝군요 거품들이 밀집되어 있고 벌집 구조를 형성하고 있습니다


plateau border들이 만나는 곳이 오른쪽 그림인 'vertex'입니다

처음보면 조금 햇갈릴 수 있습니다. 저는 계속 보는데도 햇갈려요 ㅋㅋㅋ


1.2 wet foam -bubbly liquid


액체 분율이 15%가 넘어가기 시작하면 폼은 점차 원형을 띄기 시작하고 거품끼리의 간격이 넓어지기 시작합니다

그리고  계속해서 액체의 분율이 높아지면 완전한 원형을 띄면서 방울이 되는데 이 상태를 우리는 위에서 'bubbly liquid'라고 불렀죠. 

다시, 반대로 이 방울 상태에서 액체 분율이 낮아지기 시작하면(물이 줄어들면) 가스끼리 점차 가까워지고 서로 접하게 됩니다

폼은 원형에서 다면체 형태로 바뀌기 시작하고 자유롭게 움직이던 기체들이 더 이상 움직이지 못하는, 마치 고체처럼 행동하는

'jamming' 상태가 되는데 이때를 'jamming transition'이라고 합니다.


*반대의 경우에도 적용되는 것 같습니다 다른 용어가 있긴한데, 상 전이의 성격을 볼 때 양쪽 방향모두에서 사용해도 무리가 없을 것 같아요


방울들의 정렬 상태(무작위 혹은 잘 정렬된)에 따라 다르지만 무질서한 정렬의 경우 액체 분율 36%부근에서 일어나며

잘 정렬된 기체방울의 경우 25%의 액체 분율에서 재밍전이가 일어납니다.

이 때는 폼 밀도가 높은 상태이며 주변 가스 방울들과 접하는 갯수는 대략 6개 정도라고 합니다


* 일반적으로 알려진 상 전이인 고체-액체-기체-플라즈마에 더해 'jamming transition'도 상전이중 하나로 보고 있습니다

* 재밍 상태는 에스프레소의 커피 베드에서도 종종 언급되는 용어입니다. 가늘게 간 입자들은 물의 유동을 저해시켜 마치 베드 자체가 고체처럼 행동하죠. 

 


2,3. 폼의 배열와 구조


어떤 분야를 관찰하거나 다룰 때 어떤 수준으로 그 것을 다룰것인가도 한번 생각해 봐야할 문제일겁니다

에스프레소로 예를들면, 커피가 추출할 때의 거동을 팩킹 베드 수준에서 다룰것인지 혹은

파티클 수준에서 다룰것인지에 따라 다루는 내용이 조금씩 달라지겠죠

향미 표현도 관능수준에서 표현할 것인지 캐미컬 수준에서 분석할 것인지에 따라 내용이 많이 다를겁니다


폼 역시 실제로는 굉장히 다양한 크기와 배열로 이루어져 있는 것을 보실 수 있어요

N : 인접한 버블 갯수 

하단의 'polydispersity'는 폼 직경의 다양성을 보여주고 있습니다.

어떤 상에서 입자들의 지름 표준편차가 5%이내면 monodisperse라고 부르며 분포가 넓으면 poly-라고 표현합니다

order는 정렬이 규칙적이고 질서있는지 혹은 무작위 구조를 가지는지 보여주고 있어요

그리고 왼쪽은 액체분율입니다. 각각의 세 특징이 변함에 따라 폼이 어떤 형태를 가지는지 봐주시면 좋을 것 같습니다


위의 그림으로 에쏘 크레마를 표현하자면 polydisperse, 그리고 무질서한 구조겠죠. 그럼 액체분율은 어디에 속할까요

아래에서 추가적으로 설명할 테지만 액체 분율은 시간이 지남에 따라 변할겁니다.

크레마 초기에는 bubbly와 wet의 형태를 가지고 있을 것 같네요


거품의 형성과 안정성


지금까지는 거품이 어떻게 형성되는지, 어떤 구조를 가지고 있으며 어떤 형태인지

형태에 영향을 주는 요소는 무엇인지 등을 알아봤습니다.

하지만 거품 형성 능력에 미치는 요인은 무엇인지, 폼이 얼마나 지속될 것인지에 대한 내용은 논의하지 않았기 때문에

동적인 측면을 조금 다루고 넘어가겠습니다

제 전공은 물리학이 아니기 때문에 백그라운드를 깊게 다루지 못했습니다 ㅎㅎ


1. 폼 형성능력 foamability


어떤 용액이 폼을 형성하려면 표면활성물질 (surface active material)이 존재해야 합니다

그래서 순수한 물은 폼을 형성할 수 없죠 (거품이 생기더라도 바로 사라지죠)


그 용액이 얼마나 안정적으로 폼을 형성할 수 있는지를 거품 형성 능력이라고 하며 보통 특정 조건에서

얼마나 많은 거품이 형성되었는지 부피를 측정함으로써 판단할 수 있습니다


이렇게 거품을 형성할 수 있도록 표면의 성질을 변화시키는 물질을 계면활성제 surfactants 라고 하며

이들은 계면 (두 서로 다른 상이 접하는 면)에 존재함으로써 표면 장력을 변화 시키는데요,

어떤 타입의 계면활성제가 있는지에 따라 거품 형성 능력은 변하게 됩니다.


계면활성제는 특별한 어떤 분자를 일컫는게 아니고 넓은 의미로써 그 표면에서 영향을 줄 수 있는 분자들을 지칭하는

용어 입니다. 그러니까, 비누가 일종의 계면활성제이니 비누를 구성하고 있는 캐미컬들을 보면 어떤 분자들이

활성을 가지고 있는지 알 수 있겠죠


한가지 더 예를 들면 녹인 버터에 설탕을 넣으면 섞이지가 않습니다. 고체설탕은 극성분자로 물에 용해되는데

비극성인 버터에는 녹지 않는거죠. 여기에 우유를 소량 넣고 믹서로 돌리거나 힘을 가해주면

설탕이 기름에 분산되면서 뿌옇게 되는데, 이 때 우유가 계면활성제의 역할을 하는겁니다


이런 표면 활성 물질들이 가지고 있는 전기적 특징 -예를 들면 이온성인지, 비이온성인지-과, 분자 크기,

지방이라면 탄소사슬 길이, 농도, 온도, 점도 등의 요인들과 이런 요소들로부터 결정할 수 있는

critical micellar concentration (CMC), dynamic surface tension (DST), Marangoni effect, 

surface modulus, surface elasticity 등으로 표현되는 물리화학적 지표들이 전부 다르기 때문에 일반화하기 어렵다고 합니다.


이번 섹션은 거품 형성이 일반화 하기 어렵다는 말씀만 드리고 바로 크레마를 예로들어 말씀드릴게요.

(사실 이 이상은 잘 모름)


2. 폼 안정성 foam stability


폼은 형성되자마자 액체층과 거품층으로 분리되고 액체분율이 높은 상태에서 점차 물이 아래로(bulk liquid)로 

드레인되면서 다면체 형태로 변화하기 시작합니다. 

인접한 거품끼리는 필름이 무너지면서 서로 병합하기도 하는 등의 변화가 일어납니다

거품이 형성된 후 얼마나 그 거품이 오랫동안 유지되는가를 안정성이라고 하며

1.거품에서 유체가 빠져나감으로써 거품층이 단위 시간당 얼마 만큼 줄어드는지를 측정하는 방법과

2. 시간이 지남에 따라 거품의 평균 지름 변화를 측정하는 등의 방법으로 안정성을 표현할 수 있습니다

안정성을 평가하는 위의 두 방법은 크레마의 안정성을 설명할 때 도움이 되니 꼭 읽어봐주세요


폼 안정성에 영향을 미치는 요인으로는 크게 세가지가 있습니다.


1. 드레인 drain

2. 합체 Coalescence

3. 오스트발트 리페닝 ostwald ripening

A. 드레인

거품이 형성되면 각 기체들 사이에는 유체들이 있을겁니다. 이 유체들은 자유롭게 있는 상태이고

중력을 받고 있기 때문에 시간이 지나면 자연스럽게 폼 아래의 액체부분으로 흐르게 됩니다.

시간이 지나면서 두 폼은 점차 가까워지고 각 폼을 분리하는 얇은 필름과 plateau border를 형성하면서 다면체 구조가 되어갈겁니다.

드레인은 유체의 밀도에 크게 영향을 받는다고 알려져 있습니다


B. 합체

ㅋㅋ말이 좀 어색한데 간단하게 두 거품이 서로 병합하는 현상을 뜻합니다

드레인으로 인해 두 폼 사이의 필름이 얇아지고 결국 접하면서 병합하게 됩니다

또 한가지는 plateau boarders(PB)와 필름 사이에는 압력차가 존재하는데 PB가 더 낮은 압력을 가지기 때문에

유체는 필름에서 PB로 흐르게 되고, 필름을 더 얇게 만들어서 폼 합체에 기여할 수 있습니다



C. 오스트발트 리페닝

아 요건 사실 처음에 이해가 잘 안됬습니다.

물리학 백그라운드가 부족해서 생긴일이고 깊게 설명할 수 없기 때문에 현상만 간단히 말씀드리고 넘어가겠습니다 ㅎㅎ

크기가 다른 두 거품은 서로 다른 압력을 가지고 있습니다. 이 압력차를 라플라스 압력차라고 하며

그로 인해 작은 방울의 기체가 주변으로 확산되면서 큰 기체로 들어가게 되는데, 그로 인해 작은 방울은 더 작아지고

큰 방울은 더 커지는 현상을 보이게 됩니다.


오스트발트 리페닝과 병합이 유사하다고 생각할 수 있지만, 다른 점은 병합은 물리적 접촉을 통해 일어나는 현상이고

오스트발트는 서로 다른 버블의 압력차로 인한 현상이라는 거죠.

오스트발트 리페닝이 감소되거나 멈추는 경우는 기체의 용해도가 낮거나 버블이 비교적 일정한 사이즈를 가질 때 입니다

후자의 경우는 지름이 비슷하다면 두 버블 사이에 압력 차이가 거의 없기 때문에 그렇습니다



거품의 안정성 역시 계면활성제에 영향을 받게되는데 폼 형성능력과 마찬가지로 많은 요소들이 관여하고

서로 상호작용해서 일반화 하기 어렵다고 볼 수 있습니다

특히 크레마는 에스프레소를 추출할 때 발생하기 때문에 연속상(가스입자를 감싸고 있는 유체, 여기서는 에쏘용액)이

순수한 물이아니라 이온과 고분자화합물, 저분자 휘발성 유기화합물, 고체 파티클등이 같이 녹아 있죠

이런 에스프레소의 특징 때문에 폼 안정성과 형성 능력에 대한 내용을 일반적인 폼을 통해 먼저 이해하고 넘어가는게 아니라

크레마에서 따로 진행하려고 했습니다


크레마


에스프레소에서 관찰되는 크레마는 커피에서 추출된 여러 물질들이 계면활성제로 작용하겠죠

그리고 그 캐미컬들은 품종과 로스팅에 따라 달라지게 되고 추출조건에 따라 덜 추출될 수도 있고

더 추출될 수도 있을겁니다


일반적으로 커피에는 단백질, 지방, 저분자 탄수화물, 고분자 탄수화물, 휘발성 유기화합물, 유기산들

그리고 로스팅 과정중에 생성된 멜라노이딘등이 있습니다.

저분자 탄수화물들은 주로 단당류들, 고분자 탄수화물은 세포벽을 이루는 중합체들이 있을테구요

휘발성 유기화합물(VOCs)은 향미에 기여하는 알데하이드, 케톤,에스터,퓨란등의 유도체들,

그리고 각종 유기산, 고분자 중합체인 멜라노이딘 그룹들이 있습니다

아래 표를 보시면 로스팅에 따른 여러 지표들의 변화를 보실 수 있습니다


크레마와 변수들의 관계


1. 캐미컬 영향


표1(첫번째)과 표2(두번째)

CH: 탄수화물; Et : 에탄올(%) 추출물 in 2g total solid

두 표는 다른 자료에서 가져왔구요 로스팅에 따른 결과들이 어떻게 변해가는지 보여주고 있습니다

첫번째 표 왼쪽 항목 'DR'은 로스팅시 발생한 유기물 손실률이라고 보시면 됩니다 로스팅이 더 진행될수록 손실률이 커질테죠.

좀 오래된 자료고 로스팅 조건이나 추출환경이 실무와 같지 않으니 값을 봐주기 보다는 변화가

각 캐미컬 그룹에 어떤 방향으로 영향을 주는지를 중심으로 봐주세요


크레마 폼 형성 능력은 주로 단백질에 의해 영향을 받는다고 알려져 있고 안정성은 탄수화물이 주로 영향을 미치는 걸로 알려져 있습니다

표3

FA: foamability; FS: foam stability; FC: foam consistency

캐미컬 변화와 로스팅은 뗼 수 없는 관계이기 때문에 두 영향을 묶어서 전달하는게 더 효과적일 것 같았습니다.

위 표는 DR(그린빈 대비 무게손실)손실에 따른 FA,FS,FC의 변화를 보여주고 있습니다.

*FA 거품의 생성 높이

FS 크레마층이 무너지면서 액체가 보이는데 걸리는 시간

FC  크레마 층을 투과하는데 걸리는 시간 (cm/s)

기계를 이용한 방법가 슈가테스팅이라고 불리는 일정량의 설탕이 액체속으로 사라지는

시간을 측정하는 방법이 있습니다.


크레마의 초기 양은 로스팅이 진행 될수록 증가하는 패턴을 보이고 안정성은 증가하다 감소하는 패턴을 보이고 있네요 

가장 안정성이 높은 로스팅 포인트는 DR 9.7%입니다.

폼의 밀도로 표현되는 FC도 안정성과 비슷한 패턴을 보이고 있습니다


1.1 탄수화물의 영향?


표4

가장 위의 표1의 CH와 Et55%를 보면 DR 9.7%에서 가장 많은 양을 보실 수 있습니다.

Et55%로 추출한 후 당류를 분석해 봤고 9.7%에서 만노스와 갈락토스가 가장 높은 값을 보였습니다

만노스와 갈락토스는 갈락토 만난이라는 세포벽을 이루는 고분자 탄수화물로 알려져 있고

이들은 점도를 증가시켜 폼을 안정적이게 할 수 있습니다

같은 그룹의 후속연구에서도 고분자 탄수화물이 안정성에 영향을 미친다고 보고 했습니다


1.2 단백질은 ?


다시 표1과 표3을 보면 크레마의 형성능력(FA)은 꾸준히 증가하는 패턴을 보이며 단백질과 pH가 같이 증가하고 있습니다

반면에 지방은 감소하고 있죠.

결과들은 FA와 단백질이 높은 상관관계( r=0.9 )가 있음을 보여주고 있습니다


위 결과들에 더해 지방을 제거한 커피를 고분자 탄수화물 부분과 단백질-멜라노이딘 그룹으로 분리 후

거품 특징을 알아봤습니다

TFF : total foaming fraction, FA : fraction A, FB : fraction B; CD : color dilution factor; foam : 높이

우선 추출한 커피의 지방을 제거한 후 고분자 영역만 분리했습니다. 이부분이 TFF

그리고 일련의 과정을 통해 FA와 FB를 나눴고, 위 표를 보시면 각 카테고리별 특징이 나와 있습니다.

FA는 FB보다 고분자로써 주로 불용성 탄수화물로 이루어져 있습니다. 컬러값 (CD)도 낮고 자료에서도 연브라운으로 표현하고 있습니다.

거품 높이는1mL정도이며 센서리 특징은 '-'면 '인식할 수 없음'으로 아무 맛이 느껴지지 않는 특징을 가지고 있어요

FA를 구성하고 있는 탄수화물은 위의 결과와 비슷하게 갈락토스(약8%), 만노스(79%)그리고 글루코스 입니다


반면 FB 비교적 FA보다 저분자로 이루어져 있고 물에 용해하는 특징을 가지고 있어요

질소 분율이 FA보다 두배정도 많고 컬러도 더 진한 갈색으로 봐서 멜라노이딘과 단백질이

FB를 구성하는 주요 요소라고  볼 수 있습니다

탄수화물 구성은 48%정도의 아라비노오스 6%정도의 갈락토스로 구성되어 있습니다.

위의 탄수화물은 아마 아라비노갈락탄을 구성하고 있을겁니다. 세포벽의 구성요소에요

나머지 특징을 표를 봐주세요


각 그룹별 폼 형성능력과 안정성(지속성으로 표현)을 보여주고 있습니다.


단백질-멜라노이딘이 더 많은 FFB그룹은 거품형성 능력이 훨씬 좋았으나 시간이 지남에 따라

빠르게 소실하는 패턴을 보실 수 있습니다

FFA는 거품도 별로 못 만들지만 잘 꺼지지도 않습니다. TFF는 딱 중간이네요


1.3 지방의 영향?


커피를 고분자 탄수화물그룹(FA)와 단백질-멜라노이딘(FB)로 나눈 그룹을 통해

거품특징에 대해 알아봤는데요, 위 실험들은 지방을 제거한 후 진행했었습니다. 

일반적으로 우유에 지방은 거품 형성을 억제한다고 알려져 있습니다만, 찾아보니 온도가 그 패턴을 바꾸더군요


과연 커피는 어떨까요

TFF = FFA + FFB


다시, 유사한 실험을 통해 지질의 영향을 알아봤습니다.

'NL'은 지방을 제거한 경우입니다 TFF는 total foaming fraction으로 FFB와 FFA가 같이 있는 상태입니다. 

t1/2는 초기 형성된 거품이 절반의 높이를 가질 때의 시간입니다

안정성으로 표현되는 t1/2값은 지방이 있는경우 FA보다 FB에서 높았고, 지방이 없는 경우는 FA에서 더 높았습니다

FA는 아까 전에 충분히 설명을 했었죠. 고분자 탄수화불 분율로 이루어진 그룹입니다


탄수화물 그룹은 안정성에 기여를 한다고 했는데 지질이 있는경우 오히려 FFB보다 낮았네요.

그래서 직전 실험에서 FA가 안정성이 높다고 나왔나봅니다. 직전실험은 지방을 제거했었거든요.

지방이 폼 안정성을 헤친다는 결과는 다른 실험에서도 관찰되었습니다.

비록 커피는 아니지만, 지방이 있는 경우 폼 안정성이 더 낮았고,

첨가된 지방사슬이 더 길수록 (더 점도가 있을수록) 안정된 거품을 유지했습니다


이번엔 거품 형성 능력입니다. 지방과 관계없이 FB에서 거품 형성 능력이 좋았습니다.

안정성과는 반대로 지방이 있는경우 오히려 폼 형성능력이 더 좋았네요

위 그림은 각각 캐미컬 그룹들의 점도와 거품 높이를 보여주고 있습니다


지방이 있을 때 점도가 낮은 값을 갖고 있다는 것을 보실 수 있어요.

사실 지방이 들어가면 유체 점도가 증가할 줄 알았는데,

이 결과는 점도가 높으면 드레인을 늦춰 안정성을 높이는 결과와 일치합니다만 점도와 t1/2값의 상관 관계는 낮은편이었습니다.

저자들은 단백질-탄수화물이 가지는 표면 활성 역할에 지방이 껴들면서 안정성에 영향을 미친다고 설명하고 있습니다

지방 특성상 보통 소수성이 강하다보니 그런것 같지만 oil-spreading이라는 용어를 사용하던데, 

제가 이해하기엔 어려워서 저는 현상만 다루도록 할게요ㅠㅠ


하지만 반대되는 결과도 있는데요,

지방이 존재하면 표면장력은 낮아지면서 거품의 안정성을 증가시킨다는 결과가 있습니다.

위 결과는 아라비카와 카네포라 에쏘의 표면장력을 보여주고 있습니다.


거기에 지방의 영향을 알아보기 위해 지방 방울을 넣고 추출을 했구요. 일반적으로 아라비카는 더 낮은 표면장력을 가지고 있습니다.

아래를 보시면 아라비카와 오일이 첨가된 로부스타가 비슷한 표면장력을 가지고 있는 것을 보실 수 있습니다.

위 결과로만 보면 지방이 표면장력을 낮추는 효과가 있죠.

저자들은, 에멀젼화된 (콜로이드의 한 타입으로 액체 + 액체) 지방 방울이 폼 필름의 점도를 증가시켜서

거품의 안정성을 이끈다고 설명하고 있습니다.


이런 반대되는 결과에는 폼의 형성방식도 영향을 미치지 않나 생각합니다.

보통 실험실에서 폼을 형성하는 방법으로는 원통형 실린더에 액체를 담고, 실린더 아래에 미세하게 구멍이 뚫인 곳에서

기체를 뿜어내서 폼을 형성하는 방식입니다. 그래야 일관적인 실험을 진행할 수 있기 때문이죠.


하지만 에쏘의 경우 지방이 전체적으로 분산되어 있는 형태이고 압력과 고온이라는 조건을 가지고 있기 때문에

두 지방이 폼의 안정성에 기여하는 역할이 다르지 않나 싶습니다. 



2. 파티클


에스프레소를 끝까지 드셔보신 분 있으신가요 ? (저)

데미타세 아래에는 항상 미분이 남아있는 것을 보실 수 있어요.

그렇다면 크레마 역시 미분의 영향을 받는다는 말이 될텐데요.


폼의 안정성은 서로 다른 면-계면-에 활성 물질들이 존재함으로써 이루어집니다.

이 관계를 수식으로 표현하고 싶은데 사실 거기까지는 무리에요 아직 ,,

지금까지 다뤘던 내용은 액체와 기체사이의 상호작용을 다뤘었죠. 

하지만 실제 에쏘, 그리고 몇몇 커피들은 고체 파티클까지 존재하기 마련입니다.


파티클이 폼에 주는 영향은 에쏘가 아닌 인스턴트 커피를 통해 이루어졌습니다.

비록 에쏘의 크레마는 아니지만, 커피의 거품중 하나이니 다뤄보려고 합니다.


인스턴트 커피를 위와같이 필터처리를 해서 파티클이 폼의 특징에 어떤 영향을 미치는지 알아봤습니다.

0.2um로 필터처리했다는 것은 이 직경보다 큰 입자들은 다 걸러졌단 이야기죠.

시간이 지남에따라 거품의 평균 직경이 어떻게 변하는지 알아봤는데, 거품이 빠르게 커졌다는 것은

폼의 안정성이 낮아졌다는 것을 의미합니다. 이 내용은 거품의 안정성에서 짤막히 언급했죠. 


위  그림도 파티클이 제거됨으로써 거품이 빠르게 커졌는데, 다른 측면의 안정성을 보겠습니다


시간에 따른 거품 높이를 보여주고 있습니다. 거품이 형성되면 곧 폼 사이의 액체가 빠짐으로써 거품이 소실되는데,

그 것을 보여주고 있습니다. 아이러니하게도 거품은 빠르게 성장했지만 드레인은 오히려 필터처리 한 (파티클이 제거된)

그룹에서 더 늦어졌습니다.


파티클이 액체에 존재함으로써 점도를 높이고 폼을 더 안정하게 만들수 있다거나 파티클이 계면을 두고 표면 활성물질과

경쟁을 한다는 가설들이 있습니다.


위 그림은 표면장력의 변화를 보여주고 있습니다. 필터처리한 그룹에서 표면장력이 더 높은데,

파티클들이 표면장력에 기여하고 있다는 뜻이 됩니다. 

*물은 표면장력이 72mN/m정도이며, 계면에 활성물질들이 추가되면 장력은 낮아집니다


위 결과만 보고 말하자면, 필터처리를 해서 파티클들이 제거되면 거품은 빠르게 커지지만, 드레인은 반대로 늦어지는데,

표면장력 또한 변화가 있는 것으로 보아 파티클들이 표면에 존재하고 있었다는 것을 알 수 있습니다.

이 파티클들은 계면 (여기서는 거품과 에쏘)에 존재함으로써 계면활성제들과 경쟁을 할 수도 있는데, 필터처리를 하게되면

계면에서 제거되기 때문에 계면활성제들이 빠르게 계면으로 가서 폼을 안정시킬 수 있으며, 그래서 드레인이 늦어진게 아닐까 하는 가설입니다



3. 온도


온도가 증가할 수록 폼 안정성은 떨어지는 경향이 있고 폼 형성은 반대로 증가하는 경항이 있습니다

하지만 그 결과는 커피가 아니였구요. 

우유 거품의 경우 온도에 따른 폼 특징은 'V' 형태를 그립니다. 온도가 증가할 수록 점차 감소하다가

다시 어느 순간 반등하는 형태이죠.


온도에 따른 커피의 변화는 아래 표를 봐주세요


비록  폼 인덱스만나와 있지만, 온도가 증가할 수록 감소하고 있습니다.


요건 다른 온도로 추출했을 때 크레마의 양과 안정성입니다.

음 딱히 할말이 없으니 그냥 봐주세요


4. pH

요것도 인스턴트 커피의 폼 안정성입니다


pH가 더 낮은 환경 (더 산성)일수록 폼 안정성이 증가하는 모습을 보이고 있습니다.

이런 경향은 커피에서 추출한 다당류-단백질 복합체에서도 관찰되었습니다


AGP는 arabinogalactan-protein 복합체 입니다. 커피에서 추출 후 폼 안정성을 알아봤습니다.

커피에서 추출했으니 에스프레소에도 존재할테고, 탄수화물-단백질 복합체가 폼에 큰 영향을 미친다고

앞서서 충분히 설명했기 때문에 집어넣었어요. 하지만 실험실 상황이랑 실제랑 좀 다르니 참고만 해주세요

해석은 이제 따로 말씀 안드려도 돼죠 ? 그림 보시면 커피-AGP를 이용한 폼은 pH가 낮을 때 더 안정적이었습니다.

반대로 아카시아검은 pH가 높아야 더 안정적이였어요.


저자는, AGP 복합체는 이온화 할 수 있는 곁사슬을 가지고 있기 때문에 고분자전해질 polyelectrolyte이 라고 볼 수 있는데요

pH가 낮은 상태에선 산성기가 이온화 되지 않아서 서로 더 밀집 되있을 수 있고,  그로인해 계면 필름을 더 두껍게 해서

폼을 안정화 시킬 수 있다고 합니다. 

단백질들은 산성 곁사슬을 가질 수있고 pH가 낮으면 이온화 할 수 없겠죠. 

그래서 전기적으로 중성인데, 그 상태들로 인해 더 밀집할 수 있는겁니다. 이온간 반발력이 없으니까요. 


*고분자 전해질 : 복합체 중 이온화 할 수 있는 해리기를 가지고 있는 고분자. 단백질도 포함됩니다


5. 압력


압력에 따른 물리화학적 지표

위 표도 이제 보실 수 있겠죠

foam index는 크레마와 액체비율입니다. 전체에서 차지하는 비율이요

persistence of foam은 폼이 얼마나 유지되는지 입니다.

간단히만 봐주세요


6. 아라비카와 카네포라의 차이


카네포라의 대표 품종인 로부스타와 아라비카는 캐미컬이 다른 만큼 크레마 형성과 질적인면에서 차이가 나는데요

싱글바스켓과 더블바스켓이 조금 차이가 나긴 하지만, 일반적으로 우리가 사용하는 더블바스켓을 보면

크레마 양은 로부스타보다 현저히 적고, 지속시간은 긴 것을 보실 수 있습니다


다양한 로스팅 시간과 로스팅 포인트에 따른 이산화탄소 양을 측정했을 때 로부스타는 5.6-8.5 mg/g,

아라비카는 4.0-5.1mg/g정도로 거의 1.5배 가량 차이가 있엇습니다

아마도 크레마 양이 크게 차이나는 이유는 로부스타가 더 많은 이산화탄소를 가지고 있기 때문인걸로 보입니다.


온도에 변화를 준 추출에서도 카네포라는 전체 음료대비 크레마가 약 23%-30%, 아라비카는 16-24%정도로

카네포라가 더 많은 양의 크레마를 가지고 있었습니다


지속성의 경우 아라비카가 더 긴걸로 관찰되는데, 거품의 안정성에 영향을 미치는 주요 요소로는

지방을 꼽을 수 있습니다. 그런데 흥미롭게도 지방은 아라비카에서 더 높은 값을 가지고 있거든요.


이 차이는 생두 수준에서도 차이가 있고 로스팅 후 결과와 추출 후 결과도 아라비카에서 더 높은 값을 가지고 있습니다.

로스팅 된 두 품종의 지질 구성과 함량

로스팅된 두 품종의 지질은 다음과 같습니다. 이 내용에서 개별 지질 그룹수준까지 다루기는 어렵구요.

지질에서 이런 양적,질적 차이가 있다 라고만 말씀드릴 수 있을 것 같습니다


에스프레소에서 총 지질양은 아라비카의 경우 4.7-5.1mg/ml, 카네포라80%-아라비카20% 블랜딩된 커피는

3.3-3.9mg/ml 수준이였습니다. 완전한 카네포라는 충분히 카네포라의 영향을 알 수는 있을것 같습니다.


크레마의 지속성에 영향을 미치는 지질은 탄소사슬의 길이에 따라 달라질 수 있는데요, 보통 탄소사슬이 더 길어질수록

점도도 증가하며 폼사이의 드레인을 늦춰서 안정성을 더 좋게할 수 있습니다.


일반적으로 알려진 내용인, 지방이 거품 안정성을 저해한다는 가설을 기준으로 두 품종의 크레마의 특징을 설명하려 했지만

그 외에도 두 품종은 지질이 질적으로 차이가 있고, 전반적인 캐미컬 수준에서 차이가 있기 때문에

아라비카가 지질이 더 높아도 폼이 안정적일 수 있지 않나 생각합니다

정확한 원인은 아직 규명되지 않은 상태입니다.


지질 외에도 두 품종은  전반적인 캐미컬들이 다르기 때문에 계면의 특성도 다르게 나타납니다.

실시간 표면장력변화. 물의 표면장력은 72mN/m

위 그림은 에쏘의 계면장력의 패턴을 보여주고 있습니다

이 방법은 얇은 빨대 같은 막대를 에쏘에 넣고 기체를 불어 넣으면 압력으로 인해 방울이 형성되는데

시간에 따라 방울이 형성될 때의 표면장력을 실시간으로 측정하는 방법입니다.

처음에는 표면장력이 높지만 방울이 형성됨으로써 계면이 생기게 되면 계면활성제들이 빠르게

계면으로 이동해 영향을 주기 때문에 급격하게 표면장력은 낮아지게 됩니다

표면장력은 온도가 증가 할수록 감소하기 때문에 실제 에쏘는 더 빠르거나 더 낮은 값을 가질겁니다.


또 커피 농도에도 영향을 받는 것으로 알려져 있습니다

더 높은 농도는 더 많은 유기물들을 가질 수 있으니 표면장력이 더 낮은 값을 갖을겁니다.

이런 차이로 거품의 안정성으로 표현되는 드레인,합체,오스트발트 리페닝에 영향을 주고

결과적으로 폼의 안정성에 영향을 미칩니다


제가 본 모든 결과에서 아라비카는 카네포라보다 계면장력이 낮은 값을 가지고 있었습니다.

이런 차이는 단순히 크레마에 영향을 미칠 뿐아니라 센서리에도 영향을 미치겠죠


7. 물


커피는 97%이상이 물로,,는 생략하겠습니다

물이 중요하다는 것은 집에서 커피를 내려드시는 소비자나 바리스타들 모두가 알고 있는 내용이죠

지금은 물의 경도와 알칼리도가 어떻게 향미변화를 초래하는지까지 대부분 알려져 있습니다

다만 커피와 조성된 물마다 경험들이 전부 다른것 같아요.


물의 경도수준은 커피의 크레마에 영향을 미칩니다.

안정성과 지속성 모두요

위 결과를 보면 고경도 (그리고 경도는 대게 탄산경도일 경우가 많아서 알칼리도도 같이 높은 편입니다)에서

폼이 높게 형성됬는데, 사실 위 경우는 탄산수소이온의 역할이 더 커보입니다. 탄산수소 이온이 커피의 산과 만나면

HCO3- + H+  ->  H2CO3 ( H2O + CO2)의 반응을 통해 이산화탄소가 생성되는데 이산화탄소는 거품의 양을 증가시키는데

결정적인 역할을 하기에 경도보단 탄산수소이온이 더 크게 기여했을겁니다


여기서 contrex는 calcium, 468.0mg/L; magnesium, 74.5 mg/L

acqua panna는 calcium, 32.9 mg/L; magnesium, 6.5 mg/L 의 값을 가지고 있어요

사용된 커피 블랜드 A,B는 서로 다른 블랜드이니 하나의 변수라고 보시면 됩니다


위의 결과에 반대되는 내용이죠. 두 타입의 물 모두 거품 형성능력은 차이가 없다고 볼 수 있습니다. 두 블랜드에서 말이죠

다만 안정성 지표인 5분후 거품높이 에서는 눈에 띄게 고경도의 물이 낮은 크레마를 보여주고 있죠. 두 블랜드에서 말이죠


좀 더 동적인 변화를 보면 고경도 물은 뚜렷하게 아쿠아판나와 구분되는 패턴을 보입니다.

여기서 액체면적은, 초기 추출 후 액체의 비율에서 시간에 따라 액체가 얼마나 증가했는지를 보여주고 있어요.

그 동안 거품이 소실된 것에 초점을 맞췄지만 여기서는 반대죠. 액체에 초점을 맞췄으니까요.


고경도의 물이 가진 특징으로는 이온이 더 많다는 거겠죠. 그리고 에스프레소에는 이들과 상호작용 할 수 있는

분자들이 많을겁니다. 뭐 저분자 탄수화물이라던가 유기산류 단백질등.

에쏘에는 바이오 폴리머라고 부르는, 음 일종의 단백질-탄수화물 같은 중합체가 있고 이들은 계면활성제들과 상호작용을 통해

복합체를 구성할 수 있습니다. 이들은 서로 정전기적 인력이나 소수성 상호작용을 통해 안정성을 유지하고 있는데,

이온이 과하게 존재한다면 저 복합체들의 상호작용에 껴들어서 안정성을 무너뜨릴 수 있습니다.


음 보통 어떤 물질을 좀 더 단단하게 하거나 할 때 소금같은 이온 물질을 넣어서 응고를 시키거나 하거든요.

저도 초콜릿을 중탕 후 굳힐 때 소금을 넣으면 좀더 단단하게 굳는 경우가 있었습니다

그런 경우는 이온성 곁사슬에 칼슘 같은 이온이 들어가서 아교 역할을 하는데, 지금은 좀 다른가 봅니다.


8. 크레마의 역할


지금까지 크레마에 기여하는 요인들과 안정성에 대해 알아봤다면 다음은 크레마가 음료와 센서리에

기여하는 역할에 대해 짧게 알아보겠습니다.


소비자들이 인식하기에 크레마가 풍부하면 보통 신선한 원두라고 하죠. 크레마가 많아야 더 좋은 커피라고

알고계시는 분들도 많을 겁니다.

하지만 바리스타들이라면 이런 내용이 항상 그렇지 않다는 것도 알고계실겁니다.


음 일단 커피를 신선하다라고 표현하려면 무언가 기준이 있어야 할겁니다

크레마가 신선도의 기준이 되기에는 로스팅 포인트와 추출 환경에 따라 달라지기 때문에

부적절하다고 생각합니다.


하지만 여전히 크레마는 커피를 판단하는 주요 지표로써 여겨지고 있어요

제가 준비한 커피와 환경에서 저 같은 경우 추출 초반, 중반, 추출 후 크레마의 질적인 면과

양적인면을 판단해서 커피 셋팅이 필요한 시점인지, 지금 적절한 추출인지 판단하곤 합니다.


소비자분들은 크레마를 통해 이 커피가 '신선하다', '더 좋다' 라는 생각을 가지고 있기 때문에

아직까지 크레마의 영향을 무시할 수는 없을 것 같습니다.


음. 추출 압력을 상당히 바꿨으니 단순히 크레마의 영향이라고만 볼 수 없겠지만, 다음과 같은 크레마를 가진 샘플들이 있습니다

140명의 소비자들에게 다음과 같은 질문을 던졌습니다.

1. 겉으로 보기에 이 커피들이 어떨 것 같은지 ? - visual

2. 마셨을 때 어떻게 느끼는지 ?, in-mouth and full

그런 후 1-10점 사이로 점수를 매겼습니다


겉으로 볼 때 크레마가 없다면 (Ref)  소비자들은 이 커피를 그다지 좋아하지 않아보였고

크레마가 있다면, 양과 관계없이 별 다른 생각이 없는 것 같았습니다 (;)


크레마가 얼마나 있느냐는 그다지 중요하지 않아보였고, 단지 있냐 없느냐가 더 중요한 것 같습니다

그도 그럴것이 일회용 잔에 먹는다면 액체는 보이지 않을테죠.

저는 경험상 드시고 가시는 뜨아에서 유난히 소비자분들이 크레마에 대한 이야기를 했다는 겁니다

보통 크레마가 풍부하네, 크레마가 있네 등의 말씀들을 많이 해주셨죠


그래서 주요 논의 중 하나는 액체+커피로 제조할 것인가, 혹은 커피+액체로 제조할 것인가입니다.

크레마는 보통 강렬해서 그냥 먹는다면 액체 맛을 선명하게 느낄 수 없기 때문에

커피를 먼저 넣고 액체를 넣는 경우도 늘어나고 있습니다.


라떼의 경우도 크레마층을 깨서 제조할 것인가, 크레마를 선명하게 살릴것인가 등의 논의가 있죠.

전 뜨라의 경우 크레마 층을 부수는 것을 좋아합니다 ㅎㅎ


크레마의 존재가 '인식' 측면에서 영향을 줄 수도 있지만 기능적으로도 센서리에 영향을 미칠수도 있는데요

거품이 지닌 특성으로 인해 에쏘 음료의 온도 하락을 저해시키거나 향미 방출을 늦출수도 있습니다


흰색써클 : 크레마가 있는경우; 검정써클 : 크레마를 제거한 경우

위 그래프는 크레마가 있는 에쏘와 없는 에쏘의 온도변화를 보여주고 있습니다.

크레마가 있는 흰색써클의 경우 추출 후 온도가 급격하게 하락하는 영역에서 더 높은 온도유지를 보여주고 있고

통계적으로 유의미한 차이를 보이고 있습니다.

이런 실험의 경우는 해볼 수도 있겠네요.

Con wc : 고경도물 크레마존재, Com Woc : 고경도물 크레마 없음, Pan wc :저경도물 크레마존재, Pan woc : 저경도물 크레마 없음


향미손실에 크레마는 어떤 역할을 할까요 ? 직관적으로 생각해보면 거품층이 뒤덮여 있으니 향미손실이 덜할겁니다

그래서 저자들은 몇몇 조건에 따라 몇몇 캐미컬을 선별 후 컵 위쪽의 휘발성 캐미컬 농도를 측정했습니다.

거기에 더해서 경도가 높은물과 낮은 물로 조건을 더 추가후 진행했어요. (위 물 파트에서 보실 수 있습니다)

농도가 높다는 것은 향미 휘발이 더 잘된다는 뜻으로 볼 수 있습니다


추출 후 초반 약1분 가량은 크레마가 존재하는 경우에 향미 휘발이 높은 것을 확인하실 수 있습니다 (둘다 채워진 심볼)

이 결과는 크레마가 자체적으로 휘발한 것으로 볼 수 있을거에요.

크레마는 가스층이고 온도도 높은 편이니 빠르게 휘발했을 겁니다.


점차 시간이 지나면서 다른 패턴이 관찰되는데요, 저경도 물의 크레마가 있는 커피의 경우(Pan wc)

휘발이 덜 되는 경향이 있고, 크레마가 없는 두 물의 경우(하얀색 심볼들) 높은 값을 유지한 채로 줄어드는 것을 보실 수 있습니다

고경도물-크레마 있는 커피의 경우 지속적으로 많이 휘발하고 있는데, 위쪽 물파트를 보시면 고경도의 물은 크레마 안정성이 더

낮은 것을 보실 수 있습니다


그래서 크레마가 휘발되면서 휘발성 농도가 더 많이 측정 되었을 수 있고 그렇기 때문에 에쏘음료에서도 더 빠르게

휘발성 물질들이 방출되었 을겁니다


하지만 항상 크레마가 있는 경우가 휘발성 물질을 빠르게 날려버린 것은 아닙니다.

캐미컬 종류와 커피 종류에 따라 조금씩 다른 패턴이 관찰되었기 때문인데요, 

다른 캐미컬의 경우 물의 타입과 관계 없이 크레마가 없는 경우에서 오히려 더 낮은 휘발성을 보였습니다.




후 여러분 저 마무리 했습니다.

끝맺음을 뭐라고 해야할지 모르겠고 딱히 생각도 없어서 이대로 마무리 합니다.

어줍잔은 맺음 보단 낮겠죠

추후 수정하거나 보완될 수 있습니다

제 사진은 하나도 안찍었네요 ㅠㅠ 크레마 사진은 휴가를 다녀온 후 올리겠습니다.

* 크레마 사진은 다음 포스팅에 있습니다



https://blog.naver.com/showa3/

안녕하세요 커피나무 생리학과 유전학을 바탕으로 커피를 큐레이션 하는 파이오니어 커...















[1]Principles of Foam Formation and Stability

[2] Foamability of aqueous solutions: Role of surfactant type and concentration 

[3] https://studfile.net/preview/2833295/page:3/

[4] How antifoams act: A microgravity study

[5] Simulation and Rendering of Liquid Foams

[6] Soft jammed materials

[7] Dynamic Surface Tension: A Key Parameter for Excellent Ink Jet Preparations 

[8] Foamability, Foam Stability, and Chemical Composition of Espresso Coffee As Affected by the Degree of Roast

[9] Influence of polysaccharide composition in foam stability of espresso coffee

[10] Investigations on the high molecular weight foaming fractions of espresso coffee

[11] Interfacial rheology study of espresso coffee foam structure and properties

[12] Microstructure of Instant Coffee Foam Confocal Microscopy Method Development and Production

[13] Effect of dispersed particles on instant coffee foam stability and rheological properties

[14] Investigation of the factors that affect the volume and stability of espresso crema

[15] ASPECTS OF AQUEOUS FOAM STABILITY IN THE PRESENCE OF HYDROCARBON OILS AND SOLID PARTICLES

[16] Hydrocolloids from coffee: Physicochemical and functional properties of an arabinogalactan-protein fraction from green beans

[17] Influence of water pressure on the final quality of Arabica espresso coffee. Application of multivariate analysis

[18]Lipid content and composition of coffee brews prepared by different methods

[19] Impact of crema on expected and actual espresso coffee experien

[20] Espresso coffee foam delays cooling of the liquid phase

[21] Influence of coffee/water ratio on the final quality of Espresso Coffee.

[22] Extraction of espresso coffee by using gradient of temperature. Effect on physicochemical and sensorial characteristics of espresso

[23] The diffusion kinetics of carbon dioxide in fresh roasted and ground coffee

[24] Dynamic tensiometric characterization of espresso coffee beverage

[25] Neglected Food Bubbles: The Espresso Coffee Foam

[26] Unraveling the science of coffee foam – a comprehensive review

[27] Foam stability in the presence and absence of hydrocarbons: From bubble- to bulk-scale

[28] Effect of Temperature on Foaming Ability and Foam Stability of Typical Surfactants Used for Foaming Agent

[29] Water quality for Espresso coffee

[30] Aqueous foams and foam films stabilised by surfactants. Gravity-free studies

[31] How antifoams act: A microgravity study

[32] High pressure-low temperature induced structures in dairy foams and protein model systems

[33] Biosurfactants as Promising Multifunctional Agent: A Mini Review

[34] The Mechanism of Action of Antifoams

[35] Structure and energy of liquid foams

[36] 위키

[37] kruss-scientific.com

[38] Influence of foam structure on the release kinetics of volatiles from espresso coffee prior to consumption

[40] Impact of crema on expected and actual espresso coffee experience

[41] Temperature effect on foamability, foam stability, and foam structure of milk


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ABOUT ME

커피 전분야를 사랑합니다. 주로 식물생리학과 유전학 육종학에 관심이 많으며 식품쪽으로는 생두의 가공을 통한 풍미관련해서 관심이 많습니다바리스타로써는 좀더 산업적인 분야와 아카데믹한 추출에 관심이 많습니다
사업자회원
B.STARTER

댓글 3

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서리

2021-09-03 11:51  #1645750

B.EXPERT

어마어마하시군요! ^^ 잘 보겠습니다. 

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서리

2021-09-03 14:32  #1645865

B.EXPERT

정독하고 나서 다시 댓글 답니다. 워낙 방대한 자료들로 섹션을 잘 짜서 정리해주신 덕분에 개인적으로도 다시금 복습하는 계기가 되었습니다. ^^ 저도 한번에 이렇게 정리하라고 하면 절대 못할 것 같습니다. 다시 한번 감사드립니다.

저같은 경우는 크레마에 대한 내용들을 여지껏 살펴오면서 에스프레소에서 크레마의 경우 그 생성 기전이 대부분 이산화탄소와 VOCs의 상변화와 폼 형성이라고 볼 때 특히 다양한 연구들에서 "크레마 양(Volume)"으로 나타나는 부분은 실제 화학적인 부분 뿐만 아니라 추출 변수가 실제 변화하는 양상에서의 물리적인 추출 파라미터에 따라 해석되어야 할 부분이 더 크다고 생각이 들더라구요.

예를 들어 추출수의 조성 중 중탄산 이온의 함량에 따라서 추출 속도가 변화하고 추가적인 이산화탄소가 발생하는 점 등은 실제 추출 압력까지도 변화시켜 버리기 때문에 물리적으로 에스프레소의 추출 유량과 탄산(l)-기체(g)로의 상변이에 직접적으로 영향을 끼치는 것도 같습니다. 또한 완벽히 동일한 원두라도 분쇄에 따른 에스프레소의 추출 유량(g/sec)에 따라서도 추출 직후 Foam Index 자체가 변화하기 때문에 참 이걸 정량화한다는게 어려운 작업으로 생각되더라구요.

개인적으로는 Foam으로서의 Crema에 대한 맹신을 멀리해야 한다고도 생각하다가도 최근에 Aeration 된 인공적인 크레마(Nespresso Virtuo)가 포함된 에스프레소를 마셔보고는 또 고민이 깊어지기도 했습니다. 

올려주신 내용 중에서도 네슬레가 직접 참여한 논문이 있는데 이런걸 보면서 크레마의 본질을 간파한게 아닌가 생각이 들더라구요. 여튼 지질과 크레마의 연관성에 대해서는 여러 실험들을 보면서 저도 여지껏 명확히 정리가 어려웠는데 요약해주신 내용을 보면서 '나만 그런게 아니었다' 생각에 위안을 삼습니다. ^^ 정말 방대한 작업 고생많으셨고 많이 배웠습니다. 감사합니다! 이제 2편 보러 가야겠어요. ㅎㅎ 

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썬카페 작성자

2021-09-03 15:01  #1645900

@서리님

ㅎㅎㅎ 감사합니다 저도 크레마 볼륨에 대해선 캐미컬 부분 뿐 아니라 물리적인 부분이 굉장히 크다고 생각해요. 서리님께서 리뷰해주신 " 시스템 에쏘 ... - " 에서도 입자가 타이트할 수록 추출 유량이 감소하게 되는데 이런 부분도 크레마 양에 상당히 영향을 미칠테구요 ㅎㅎ

지적해주신 물조성이 변했을 때도, 압력이나 유량도 기술했어야 하는데 아무래도 그런 것 까지 다루기엔 제한이 있었나 봅니다 ㅎㅎ 

아무래도 실험 연구자들이 추출에 관여하는 변수들에 대해 크게(?) 관심이 없는 것 같아요ㅎㅎ 아니면 너무 복잡해지니 그런가 싶기도 하구요. 

그래서 실무 수준에서 내용보충을 해보려고 합니다 ㅎㅎㅎ


매번 느끼지만 대형 커피회사의 기술력은 정말 놀라운 것 같습니다. 이정도의 퀄리티를 전세계에 동일하게 뿌린다는게 참 대단한 것 같아요. 라바짜는 뭐하는지 잘 모르겠지만 일리는 창립자가 과학자라 그런지 꾸준하게 에쏘 연구하는 것도 대단하다고 생각하고,

네슬레는 비록 안좋은 소식들도 있지만 음료 부분 괜히 탑이 아니더라구요 ㅎㅎ

기업들이라면 논문발표는 잘 안한다고 알고 있는데 꾸준히 논문을 발표하는 것도 대단한것 같고 얼마나 준비하고 있고, 앞서 있는지 궁금할 뿐입니다 ㅠㅠ


지질의 역할은 여전히 해석하기가 까다롭습니다 저 것 때문에 몇개를 돌려봤는지 모르겠어요 ㅎㅎ

다른 내용에서는 지질이 안정성을 해친다고 하다가 커피내용 보니까 꼭 그런거 같지는 않고 ;

아마 에쏘의 특징 때문인 것 같은데 제가 다룰 수 있는 부분은 여기까지인 것 같습니다 ㅎㅎ

감사합니다 두번째는 사진만 달랑 몇개 있는 내용이에요 ㅎㅎ 카메라도 좋은 화질이 아니라 사진들이

조금 아쉽습니다


서리님의 유튭도 잘 봤고, 엘로치오와의 프로젝트 기대중입니다

감사합니다 !

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