원하는 맛을 끌어내려면, 먼저 입자를 균일하게
커피를 갈 때, 균일한 굵기로 분쇄하는 것도 중요한 포인트입니다. 입자의 굵기가 고르지 않으면 녹아 나오는 성분도 일정하지 않기 때문입니다. 같은 시간 동안 뜨거운 물에 담가 두었을 때를 생각해보면, 큰 입자는 안쪽 성분이 녹아 나오기 어렵지만 작은 입자는 모든 성분이 금세 녹아 나옵니다.
큰 입자와 작은 입자가 섞여 있으면 원하는 맛을 끌어내기 어려워집니다. 그라인더 구조 등은 나중에 자세히 설명하겠지만, 가정용의 간편한 블레이드 그라인더로는 원두를 균일하게 분쇄하기 어렵습니다. 회전하는 블레이드가 닿기 어려운 곳은 원두가 가지지 않아 입자가 크며, 닿기 쉬운 곳에서는 충분히 작아진 입자가 더 분쇄되어 미분이 됩니다.
따라서 미분 입자와 아직 어느 정도 크기가 남아 있는 입자가 섞입니다. 커피맛을 안정화하고 재현성이 높도록 컨트롤하려면, 입자의 굵기를 되도록 정확히 조정할 수 있는 전용 그라인더를 사용하는 것이 필수조건입니다.
현재 가정용 블레이드 그라인더를 사용하고 있다면, 마지막에 차 거름망 같은 도구로 걸러서 미분을 제거하고 입자를 어느 정도 고르게 하는 것이 좋습니다. 그러면 커피를 내렸을 때, 맛의 차이를 실감할 수 있습니다.
담글 것인가, 통과시킬 것인가, 컨트롤에 적합한 추출?
커피의 추출 도구에는 드립식, 사이펀식, 에스프레소, 프레스식, 보일링 식(달임 식) 등 다양한 종류가 있습니다. 가열하여 우려내는 방식을 포함해, 원리에 따라 크게 구분하면 두 가지로 나눌 수 있다. 침지식과 투과식(여과식)입니다.
침지란 커피를 물에 담그는 것이며, 투과란 커피가루로 층을 만들어 물을 통과시키는 것입니다. 어느 쪽이든, 담그고 통과시키는 동안 커피가루의 성분이 물로 이동하여 커피가 됩니다.
사이펀식, 프레스식, 보일링식 등은 침지식 추출에 가깝고, 드립식과 에스프레소 등은 투과식 추출에 가깝지만, 양쪽 요소를 모두 가진 도구가 많아 무작정 둘로 나눌 수는 없습니다.
각 도구의 특색에 관해서는 나중에 뒤편에서 자세히 다루어보겠습니다. 침지식이든 투과식이든 친수성이 높아 녹아 나오기 쉬운 성분과 친유성(소수성)이 높아 녹아 나오기 어려운 성분은 변하지 않습니다. 다만, 각각의 성분이 녹아 나오는 정도는 물 온도에 따라 달라집니다. 이러한 성질을 이해한 후에 정교하게 추출 시간과 온도를 조정하면, 이론상으로 원하는 맛을 추출할 수 있다.
침지 추출의 구조와 투과 추출의 구조
침지 추출과 투과 추출에서 커피가루와 물 사이에 어떤 일이 벌어지는지를 단순화하고 그 원리에 대해 파악하려고 합니다.
투과 추출
투과 추출의 원리는 침지 추출보다 훨씬 복잡합니다. 최대한 단순화하기 위해 드리퍼 등의 추출 도구를 원통으로 바꾼 모델을 사용해서 알아봅시다.
원통 안에 커피가루(이미 물을 흡수한 상태)의 층을 만들고 위에서 물을 조금씩 더합니다. 물은 거의 일정한 속도로 가루 틈새를 통과하여 일정 시간이 지나면 원통 아래로 빠져나옵니다. 그 사이에 가루에서 물로 성분이 추출되고, 이 작업을 여러 차례 반복해 원통 아래에 추출된 커피액을 모읍니다. 이 모델을 시뮬레이션한 아래 그림을 자세히 살펴봅시다. '두께 5cm의 가루층을 30초에 걸쳐 물이 통과한다' 고 가정해봅시다. 그림처럼 5단으로 나누면, 1cm씩 나뉜 5단의 가루층을 물이 통과하는 데 각각 6초씩 걸립니다. '각 단에서 추출을 6초 만에 거의 평형을 이른다' 고 가정하고, 각 단에서 성분의 움직임을 알아봅시다.
첫 번째, 소량의 물을 더해 추출을 시작하면, 곧 1단이 평형에 도달해 성분이 일정 비율로 가루와 물에 분배됩니다.
두 번째, 6초가 지나면 물이 2단으로 이동하는 동시에 1단에 새로운 물이 더해지며, 각 단에서 분배가 일어납니다.
그때 1단에서는 첫 번째 과정에 남은 성분이, 2단에서는 첫 번째 과정의 1단에서 물이 이동한 성분과 2단의 가루가 처음부터 포함하고 있던 성분의 합이 각각 일정 비율로 가루와 물에 분배됩니다.
세 번째 과정 이후, 다시 6초 후에 물이 다음 단으로 이동하는 과정을 반복하며, 마지막 5단을 지나 원통 아래로 흘러나옵니다.
침지 추출과 투과 추출에서 커피가루와 물 사이에 어떤 일이 벌어지는지를 단순화하고 그 원리에 대해 파악하려고 합니다.
침지 추출
침지 추출에서는 아래 그림처럼 일정량의 커피가루와 물을 한꺼번에 전부 넣습니다. 시간이 지나면서 성분이 녹아 나오는 비교적 단순한 원리입니다.
다만 가루에 포함된 성분이 서서히 물로 이동하는데, 아무리 오랜 시간이 지나도 가루의 성분이 물로 100% 이동하지는 않습니다. 성분은 일시적으로 가루에서 물로 이동할 뿐만 아니라, 한번 물에 녹아 나온 다음 다시 가루로 돌아가기도 하기 때문입니다. 가루 속의 성분 농도가 감소하고 물의 농도가 증가하면서, 가루에서 물로 이동하는 속도가 줄어듭니다. 양쪽의 속도가 균형을 이루면, 겉보기로는 성분이 더 이상 이동하지 않아 평형상태가 됩니다.
각각의 성분이 이러한 현상을 일으켜서, 전체적으로 '시간 경과에 따라 농도가 진해지면 녹아 나오기 어려운 성분의 비율이 높아진다'는 결론에 이릅니다.
이 모델을 시뮬레이션하면 위의 그림의 왼쪽 그래프처럼 ' 처음에 나온 액체방울 안에는 성분이 고농도로 농축되어 있으며, 한동안 거의 일정한 농도로 추출되다가 성분이 줄어들고, 마지막에는 전부 빠져나온다'는 사실을 알 수 있습니다.
또한 용해되기 쉬운 성분은 금세 빠져나오지만, 용해되기 어려운 성분은 저농도 상태로 계속 추출되기 때문에, 추출액 전체로 보면 위 그림의 오른쪽 그래프처럼 '처음에는 농축액이 추출되고, 유출량이 많아지면서 농도가 옅어지는 동시에 용해되기 어려운 성분의 비율이 높아진다'라는 사실을 알 수 있습니다. 실제로 드리퍼 안의 가루층은 그림 4처럼 5층으로 균일하게 나뉘지 않으며, 물을 부으면 형태가 달라지므로 더욱 복잡해집니다. 하지만 대략적인 패턴을 이미지화하는 데는 이처럼 단순화한 모델이 유용합니다.