| COMPAK COFFEE GRINDER 본사

COMPAK 신모델 그라인더 2종 PK100, PKF, EK43, Ditting PEAK 그라인더 분쇄 입도 테스트

테스트 : COMPAK, Dooree Trading 社, 정경우 바리스타, 이상선

자료 정리 : 이상선

※ 본 내용은 스페인 커피 그라인더 제조사인 COMPAK COFFEE GRINDER, (주)두리트레이딩 측과 정경우 바리스타, 그리고 필자가 함께 진행한 COMPAK 社의 신형 커피 그라인더 모델(PK100, PKF)들의 에스프레소 추출 상황에서의 커피 입도 분포 분석 테스트와 경쟁 모델들에 대한 비교 내용입니다. 원 저작자의 허락을 구하지 않은 무단 전재 및 재배포를 금합니다.    

결과 요약

본 테스트는 에스프레소 및 필터 커피용 그라인더들의 최신트렌드인 커피 입도 분포에 대한 분석이 주된 목적이다. 테스트에 사용된 그라인더는 COMPAK社의 그라인더 2종(PKF, PK100) 및 MAHLKONIG社의 EK43, Ditting社의 PEAK 모델이며, 추출속도에 따른 커피 입자의 분포 특성을 밝혀 에스프레소 추출에 있어 각 그라인더의 특성과 추출 경향을 유추하고자 한다. 결과적으로 동일한 유속(Flow-rate)에서 PK100이 평균적으로 가장 작은 입자를 생성하며 가장 균일한 입자 분포를 나타낸다. 반면 Ditting의 PEAK 모델이 가장 굵은 입자와 가장 넓은 분포 범위를 나타내었다. 본 결과에서는 100 미크론(um)이하의 미세 영역의 분포 범위와 100미크론(um) 이상의 분포 범위에 대한 분석을 위해 Linear scale, Logarithm scale을 사용하여 설명한다. 

에스프레소 머신 : Slayer 2gr (0.7mm gigleur, W/O Pre-infusion) 

커피 : Costa Rica(Cordillera De Fuego Anaerobic Natural), Agtron(분쇄 값) : 72, 로스팅 후 11일 경과

도징량(Dose) : 20g 

목표 추출량(Extraction) : 40g 

목표 추출 시간(Extraction Time) : 25 sec 

분석장비(Paricle Size Analysis) : Malvern Mastersizer 3000

대상 그라인더(Grinders) : COMPAK(PKF, PK100), MAHLKONIG EK43, Ditting PEAK

커피 입자와 추출(PARTICLE SIZE & EXTRACTION) 

커피 추출에 있어서 그라인더의 핵심 요소는 효율적으로 가용물질을 추출 할 수 있게 하는 입자를 만드는 것이다. 최근 커피 산업에서 커피 그라인더의 발전 양상은 이같은 추출의 효율성에 초점을 맞추고 있으며, 동일한 추출 상황에서 더 가늘고 더 균일한 분포가 추출 수율 및 추출의 효율성을 증가시킨다는 다양한 이론들이 존재한다.  

커피 입자 크기에 따른 커피 추출 기여도 예시

An example of extraction yield distributions provided by four different sizes of coffee particles. The under-extracted coffee cells will contribute a vegetal, sour taste, and the over-extracted coffee cells will contribute a bitter, astringent taste. Each type of particle size produces an average extraction yield marked with the open circle. https://coffeeadastra.com/2019/01/29/the-dynamics-of-coffee-extraction/

 추출시 입자 크기와 입자의 추출 가용 영역 예시

실제 커피 추출 상황에서는 커피 입자들의 표면적과 커피 입자의 지름이 커피 수율(Extraction Yield)에 직결되며 이것은 추출에 관여하는 추출수가 분쇄된 커피의 입자들 내부와 외부에 직접적으로 접촉할 수 있는 가능성을 높이기 때문으로 보인다. 

출처 : https://cargocollective.com/mattperger/filter/espresso/The-EK43-Part-Two#.XSK_b-gzbAQ

2013년 발행된 Matt Perger와 Hemro社의 보고서에서 이같은 경향성이 보고된 바 있으며, EK43의 경우, 20g(Dose) / 51g(Output)의 추출 기준에서 당시 비교 그라인더에 비해 100um 입자 이상의 크기에서 더 작은 입자군의 분포를 나타내어 주는 것을 확인할 수 있다. 특히 당시 그래프는 로그스케일로 표현되어 100 um 이상의 실제 입자 크기의 직접 비교는 쉽지 않은 상태임을 감안해야 하지만, 그럼에도 불구하고 EK43 모델의 분포 범위 역시 기타 그라인더에 비해 좁은 분포를 보여주고 있음을 인지할 필요가 있다. 이번 그라인더 테스트에서는 100um 이상의 입자 분포 분석을 위해 로그 스케일 뿐만이 아닌 정수 스케일 상의 그라인더 입자 분포를 분석하고자 한다. 

테스트 결과(TEST RESULT)

본 테스트에서는 Slayer 2gr를 사용하여 코스타리카 커피 20g을 사용하여 25sec의 추출 시간동안 40g을 추출할 수 있도록 각각의 그라인더를 세팅하였고, 그라인더가 만들어내는 커피의 저항값을 극대화 시켜 차이 식별이 쉽도록 별도의 프리인퓨전 기능 없이 Full Pressure(9기압)을 사용한 추출을 진행하였다. 해당 추출 세트에서 사용된 분쇄 커피 파우더와 동일한 분쇄의 커피 입자를 Malvern의 분석기(Mastersizer 3000)로 건식 분석하였다.

01/07/2019, 에스프레소 추출 및 커피 입자 분포 분석 환경

 01/07/2019, PSD(Particle Size Distribution) 측정 환경

 4종의 커피 그라인더별 입자 분포 분석의 결과 그래프(로그 스케일 기준)는 다음과 같다.

01/07/2019, PSD 로그 스케일(Logarithm Scale)

본 테스트에서는 동일한 추출 상황에서 COMPAK의 PK100 모델이 100um 이상의 입자값에서 평균적으로 가장 작은 입자 크기를 가지며 가장 균일한 분포를 보인다. 또한 현재 가장 균일한 입자를 생성하는 그라인더라 평가 받는EK43와 유사한 분포군을 가졌지만 EK43에 비해 비교적 더 작은 Mode 값과 더 높은 Peak 값을 나타내고 있다. 

추출 유속이 유사하단 점을 감안할 시 이같은 물리적 커피 베드의 구조는 추출 수율(Extraction Yield)에 있어서도 더 큰 효율을 나타낼 것으로 유추해 볼 수 있다. 해당 테스트에서는 직접적인 수율 비교는 이루어지지 않았으므로 차후 EK43은 물론 경쟁 그라인더들과의 실제 추출 수율 비교 테스트를 실시하여 분쇄 입도 분포 결과와 유의미한 관련성을 갖는지를 실제 검증할 필요가 있어 보인다.

01/07/2019, PSD 정수 스케일(Linear scale)

앞서 기술한 바와 같이 100um 이상의 입자 크기의 비교 결과는 Logarithm Scale을 통해 볼 때 더 직관적인 차이를 판별할 수 있다. 실제 테스트에 사용한 Ditting의 PEAK 모델은 100um 이상에서 가장 큰 Mode 값(약 375um)을 가지고 있어 가장 굵은 평균 입자를 가지고 있으며, 가장 넓은 분쇄 분포를 가진다는 것을 알 수 있다. (PKF 그라인더의 경우 Mode 값은 약 250um) 분쇄 굵기가 굵고 불균일 할수록 더 많은 커피가 실제 추출에 사용되지 않고 버려지는 결과를 낳을 가능성을 포함한다. 

일반적인 추출상황이라면 기본상태에서 더 굵은 입자와 넓은 입자 분포는 상대적으로 낮은 추출 수율로 나타날 가능성이 크며, 관능적 측면에서는 다양한 입자들이 관여하는 복합적인 관능적 특성이 발현되는 경우가 많다.  

COMPAK의 PK100과 가장 유사한 분포를 보이는 그라인더는 테스트 대조군 중 EK43으로 리테일 그라인더 시장에서 실질적 경쟁 모델로 분류할 수 있을 것으로 판단된다. 

PKF의 경우 PK100과 비교해서 상대적으로 높은 MODE 값을 가지고 있으며 넓은 분포를 보인다. 이는 PK100과 비교하여 Burr의 크기와 그라인딩 속도, Chute의 구조 등으로 인해 나타나는 결과로 보이며 PKF의 경우 이번 테스트에서 EK43과 PEAK의 중간 형태의 입자 분포 형태를 나타낸다. 특히 동일한 온디멘드 구조의 PEAK에 비교시 보다 작은 입자와 좁은 입도 분포를 보여주고 있어 이들 그라인더들과 직접 경쟁할 수 있는 모델로 구분해 볼 수 있특다.      

결론(CONCLUSION) 및 제언

신형 날을 채용한 COMPAK의 두 그라인더 PK100, PKF 그라인더는 EK43과 PEAK 그라인더에 비교시 분쇄 품질(입자 크기와 분쇄 분포)에서 뚜렷한 구분을 보였다. 동일한 에스프레소 추출 유속(Flow-Rate) 상태에서 분쇄 입자크기의 MODE 값의 크기 순서는 PEAK > PKF > EK43 > PK100 순으로 PK100 모델이 가장 가는 입자와 좁은 입자 분포를 보였으며, PEAK 모델이 가장 넓은 범위의 분쇄 분포와 높은 MODE 값을 나타내었다. 이같은 입도 분포 형태의 차이는 기존과 달리 새롭게 채용된 Burr 세트의 구조, 예컨데 볼트 마운트 홀이 없는 점, Burr 디자인 상 Crushing을 담당하는 영역의 기여가 상대적으로 낮아 Burr 쌍의 간극 대비 더 적은 미분을 생산 할 가능성 등에서 그 원인을 유추해 볼 수 있겠다. 또한 PK100, PKF 모델간의 분쇄 양상의 차이 역시 Burr의 사이즈 크기 및 상이한 RPM 수치 등에 그 원인을 찾을 수 있을 것으로 보인다.   

다만, 본 테스트는 수율 특성 및 관능적 특성이 포함되지 않은 점, 또 충분히 많은 세트가 테스트 되지 않은 점 등으로 인해 차후 동일한 루틴에 입각한 보완 테스트가 필요할 것으로 보인다. 또한 차후 Burr Alignment 등을 고려한 더욱더 정교한 테스트 루틴을 마련한다면 더욱 신빙성 있는 결과를 도출 할 수 있을 것으로 예상된다. 하지만 레이저 회절 방식의 입도 분포 분석이 갖는 한계도 정확히 이해하여야 한다. 이를 위해 앞으로도 입자별 형태를 분석에 반영하는 방식들이 적극적으로 적용될 필요가 있다. 아울러 추출 수율의 측정에 있어 실제 100um 이상 영역의 입자 크기가 갖는 추출 효율 저하에 대한 연구가 진행되길 희망한다. 이를 위해 그라인더 입자 분석에 있어서도에스프레소- 필터 커피의 추출 범위에서 로그 스케일 뿐만 아니라 정수 그래프를 이용한 입자 분포 해석에 대한 부분도 더 적극적으로 논의될 필요가 있을 것이다. 

제보/컨텐츠 문의 : bwcontents@gmail.com