커피 컬럼 정보

실제 카페 매장에서 커피 추출이 빨라지는 현상에 대해 by (주)두리트레이딩

2019-11-30


외부 기고자 (주)두리트레이딩


실제 카페 매장에서 커피 추출이 빨라지는 현상에 대해 

by (주)두리트레이딩


안녕하세요. (주)두리트레이딩입니다. 바쁜 매장에서 하루동안 추출이 진행되면 에스프레소 추출 흐름이 빨라진다는 경험들은 다들 해보셨을 겁니다. 사실 장비를 유통하는 입장에서도 이같은 현상은 많은 정보가 공유되지 않던 초창기 마치 장비의 결함이나 문제로 치부되어 난감한 상황이 발생했던 경우도 많았구요.

요 몇년간 커피 산업에서는 이같은 원인을 규명하려 노력해왔고, 결과적으로 이제는 실제로 이같은 추출의 빨라짐이 장비의 결함이 아니라 사용상 발생하는 그라인딩 시의 발열이 원두에 영향을 미치기 때문이라는 결론으로 가닥이 잡힌 상태입니다. 

하지만 그러한 연구 결과들은 실제로 매장에서 실사용하는 자연스러운 발열이 아닌, 원두를 인위적으로 냉각하거나 가열하여 내린 결론이 대부분이라 저희는 실제로 카페에서의 부하 상태를 가정하여 테스트해보고자 하였습니다. 

따라서 저희는 그라인더의 연속 구동과 제조사의 권장 유휴시간(Duty Cycle)을 고려하지 않은 하드한 추출 상황에서 커피의 추출을 관찰하였고 분쇄되는 퍽의 온도와 그에 대한 추출 온도 및 추출 흐름에 대한 측정 결과를 산출하였으며, 더 나아가 실제 각 상황에서의 분쇄 커피들의 입도 분포를 측정한 결과를 블랙워터이슈를 통해 한국의 커피인들께 전달하고자 합니다. 


※ 테스트 루틴

총 40회 추출(번외 추출 1회 추가), 추출 데이터는 워밍업 단계를 고려 5회 부터 수합 후 정리

*추출 통제 :

  • 연속 추출 온도 안정성이 우수한 E71e 모델 사용
  • 추출은 E71e + 아카이아 연동 기능을 사용하여 40g 목표 세팅
  • 프리인퓨전 3초 포함 30초 가량 40g 추출로 첫 세팅 이후 추출
  • 탬핑시 변수 통제를 위해 Pullman社의 오토탬핑 머신 사용(하단 태핑 2회 + 디스트리뷰션 툴 + 오토 탬핑)

*그라인더 : COMPAK E8 (83mm 플랫버), 원두 호퍼 잔량은 항상 동일하게 유지(매 측정 후 사용한 양만큼 채움)

*온도 측정 : K-type 써모커플 장착한 VST 20g 바스켓 사용하여 실추출 측정


※ 테스트 환경



※ 결과 정리


추출 과정상 측정 오류(채널링 등)가 있던 몇몇 세트를 제외하고 세트별 데이터를 수합한 내용들입니다. 


실제 추출이 진행되면서 바스켓에 담기는 커피 파우더의 온도가 점진적으로 상승하는 것을 볼 수 있었으며,  추출 유속 역시 점차 빨라지는 현상을 목격할 수 있었습니다. 데이터를 통해 확인해본 결과 역시 커피 파우더의 온도와 추출 유속은 유의미한 상관관계를 가지고 있음을 확인할 수 있으며, 현장에서 맞닥뜨리는 피크 타임의 추출 유속 증가가 파우더의 온도와 관련성이 있음을 다시 한번 확인할 수 있었습니다. 

추세선을 통한 상관관계 분석에서도 추출 유속 역시 분쇄 커피 파우더의 온도와 의미있는 상관관계를 갖는 것으로 분석되었습니다. 


추출 유속과 파우더 온도의 의미있는 관련성을 확인한 뒤 다음과 같은 환경에서 커피 파우더들의 입도 분석을 실시했습니다. 

측정 장비는 맷퍼거와 Hemro 社가 분석해 공개했던 ek43 당시 그래프를 만드는데 사용되었던 것과 같은 장비인  Beckman Coulter ls 13 320 모델이며 직접 측정에 참여해 샘플을 검수하고 데이터를 얻었습니다.




다음 분석된 내용을 수합한 그래프에는 측정된 샘플들의 추출 세팅과 입도 분포 분포 측정시 주요 3대 평균값이 기재되어 있습니다. 온도가 상승하면서 그라인딩된 결과물들은 입도 분포가 실제적으로 변화하는 양상이 관찰되며 Bimodal(이원분포) 형태에서 미분의 영역인 100미크론 이하의 영역에서의 변화, 그리고 주요 Peak 가 만들어지는 400미크론 영역에서의 크기 혹은 분쇄 밀도의 변화가 나타나는 것을 알 수 있습니다.

따라서 그라인딩시의 발열은 실제로 분쇄속도에 영향을 미치며, 이같은 요소는 분쇄 입도의 실제 변화에도 큰 영향을 받을 수 있습니다. 

하지만 주의할 것은 단순히 이러한 유속 변화가 "그라인딩 온도가 높아짐에 따라 분쇄 굵기가 굵어진다"고 해석되어서는 안된다는 점입니다. 실제로 그래프에서는 Cold 상태의 입자와 Hot 상태의 입자의 Mode값만 비교하면 수치상으로는 동일합니다. 그래프로 확인할 수 있는 명확한 점은 온도가 상승할 수록 굵은 입자 그룹의 Peak 밀도가 증가한다는 점입니다. 



이같은 내용들을 토대로 (주)두리트레이딩은 얻은 결론은 다음과 같습니다.


결론

1. 실제 그라인더의 사용 환경에서 그라인더의 발열은 추출 속도에 영향을 미칠 수 있다.

2. 그라인더의 정격 Duty 타임을 지키지 않는(예를 들어 5초 그라인딩 이후 30초 유휴시간 등 그라인더 제품마다 상이) 상황에서는 발열이증가하는 양상이 발생한다.  

3. 발열과 추출 유속은 높은 양의 상관관계를 가지고 있는 것으로 판단된다.

4. 발열과 추출 유속은 실제 그라인딩되는 입자들의 분포를 변화시키며, 이 역시 추출 유속 증가의 큰 원인이 될 수 있다.


실제 바 환경에서 수많은 변수와 맞닥뜨리게 되는 많은 바리스타분들이 추출의 본질을 이해하실 수 있는데  두리트레이딩의 자료가 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다.

※ 기고 : (주)두리트레이딩 

※ 감수 : 이상선



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대한민국 No.1 커피 미디어 "블랙워터이슈" 입니다.
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댓글 21

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Darkbluehaze

2019-11-30 13:57  #1105599

보유자격 없음

경험으로 알고있던 데이터와 유사하네요

실험 감사합니다

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가푸리

2019-12-01 09:32  #1106038

보유자격 없음

좋은정보 감사합니다 ㅎ

그런데 궁금한게있습니다

제가 궁금한게있으면 해결이되야 직성이풀리는성격이라서 질문드립니다

그라인더 발열로인해 온도가 증가함에따가 굵은입자의 밀도 증가가 이루어지는 이유가 뭔지 알고싶습니다ㅠ 아무리 생각해서 풀려고해도 안되네여 ..

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두기

2019-12-01 23:33  #1106468

@가푸리님

커피는 시작한지 얼마 안되었지만 화학 전공자로써 예측해보자면

일종의 소결 현상이라고 생각합니다. 덩어리인 고체에서 분쇄 되서 분말 형태로 변했을 때 표면적이 증가해서 표면에너지가 증가하는데 이 때 압력과 온도가 발생하면 열역학 적으로 표면에너지를 줄이는 방향으로 반응이 일어납니다. 그래서 표면적을 줄이기 위해 다시 덩어리로 뭉쳐지게 됩니다. 이런 현상이 비금속에서도 일어나는데 원두도 분쇄 후에 이런 반응이 일어나지만 미미하다가 온도가 올라갈 수록 활성화 되어서 점점 밀도가 증가하는게 아닌가 싶습니다. 정확한 것은 아니도 그저 제 생각일 뿐입니다.

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가푸리

2019-12-02 01:17  #1106615

@두기님

입자끼리 응집되는 현상은 수분에 영향을 많이 받아서그런건가요 ??

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두기

2019-12-02 11:05  #1106816

@가푸리님

외부 습도가 변하는게 아닌 이상 온도가 올라간다고 수분에 따른 영향이 생기는 것은 아닐 것 같고 그냥 열역학적 변화인 것 같습니다. 어떤 닫힌 공간 안에서 에너지의 총량은 절대 변하지 않습니다. 그라인더라는 닫힌 공간에서 마찰열로 인해 온도가 상승했다면 다른 곳에서 상쇄를 해줘야 한다는 것입니다. 그래서 표면 에너지를 낮추기 위해 뭉쳐지는 현상이 생기는 것 같습니다. 다시 말하지만 저의 개인적인 생각일 뿐입니다. 참고 정도로만 봐주세요.

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Olaf

2019-12-10 17:55  #1114397

@두기님

표면 에너지라는게 존재하는지 잘 모르겠습니다.

여기서 에너지보존의 법칙은 전기에너지가 변경된거인데, 총합 부산물중에 하나인 마찰열은 누적에 의해서 상승된

거라 생각되고 어디서 갑자기 첨가되어 무엇을 상쇄해야한다는것에 대해 조금 이해가 안됩니다. 


짧은 지식이라 제가 틀릴 가능성도 높고, 좋은 의견이라 잘 읽어보았습니다! 감사합니다.

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서리

2019-12-02 15:34  #1107011

@두기님

소결 현상은 커피에 있어서 적합하지 않은 것 같고, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.95.095505

 많이 알려진 부분은 이 부분입니다.

When thin brittle rods such as dry spaghetti pasta are bent beyond their limit cu...


 

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debris

2019-12-04 19:27  #1109269

@서리님

음 해당 논문을 제대로 읽은건 아니지만 

제가 이해하기로는 회전 에너지가 열 에너지로 전환되면서 에너지 밀집도가 ? 낮아지는 이유로 

미분의 밀도가 낮아진다라고 이해가 되는데 

이게 맞을까요? 


예체능계는 그저 웁니다 T.T 

공부 좀 할걸.....

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밍밍군

2019-12-02 10:27  #1106783

보유자격 없음

좋은 실험 기고 감사합니다. 유익한 정보였습니다.

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olive731

2019-12-02 12:43  #1106888

B.STARTER

아직도 이해는 안가지만.. 정보 감사합니다.

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팬더

2019-12-02 14:29  #1106948

B.STARTER

매장에서 일하면서 궁금했는데, 좋은 자료 감사합니다

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고영빈

2019-12-03 12:14  #1107858

보유자격 없음

오호 정확한 실험과 정보공유 감사합니다.

이 실험과는 조금 다르지만 연속 추출이 아니여도 보통 저녁 6~7시 쯤에 커피향이 풍부해지고 

점도가 생기며 추출이 이루어 지는 때가 자주 있는데 이건 좀 다른 원인 같지요???


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운영자 작성자

2019-12-03 12:16  #1107863

@고영빈님

차후에 아마 영상으로든 관련 추출이 재현되면 한번 커피토픽에 올려주세요. 좋은 주제가 될 것 같습니다. :)

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너굴이얌

2019-12-03 17:46  #1108271

B.STARTER

굉장히 유익한 글 입니다! 정말 잘봤습니다 감사합니다!

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똘군

2019-12-03 20:29  #1108367

보유자격 없음

좋은 글 감사합니다. 겨울철이 되고 매장 내 히터가 항상 작동함에 따라 실내온도가 오르는 것도 꽤나 영향이 클것으로 예상됩니다.

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붐분

2019-12-04 12:55  #1108841

보유자격 없음

좋은 정보 감사합니다

profile

커피너굴

2019-12-05 10:17  #1109744

B.STARTER

좋은 자료 감사합니다. 


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er

2019-12-06 17:57  #1111308

보유자격 없음

허허 많은 생각을 하게 만드네용 ㅎ

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앞짱구

2019-12-21 17:42  #1123361

보유자격 없음

좋은 자료 감사합니다~

profile

볼로

2020-02-14 02:15  #1171733

보유자격 없음

좋은 정보입니다 ..

profile

니오타니

2021-03-27 00:21  #1500094

보유자격 없음

온도의 증가가 커피입자 굵기의 증가로 이루어지지 않는 다는 걸 첨 알았네요. 유속이 왜 빨라지는 지.....곰곰히

생각해보면 재미있을 것 같습니다.(저는 화학과 졸업했다는 것만 기억나는 화학전공자입니다.ㅜ.ㅜ)

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