Grind

커피를 추출하는 과정에서 제일 처음 이뤄지는 작업은 바로 분쇄Crush,Grind입니다. 추출에 앞서 물과 접촉이 용이하도록 알맞은 크기로 분쇄하는 것은 추출 과정 중 가장 중요한 부분이 아닐까 생각합니다. 공학 용어로 Comminutuin 이라고 표현하고, 커피 체인에선 Grind 라는 단어로 이야기합니다.

실제로 사용하는 그라인더Grinder의 날 형태나 크기, 제조사 별로 표현되는 향미Flavor가 다르며, 커피 맛에 보다 직관적인 영향을 주는 변수라고 생각합니다.

(출처: Espresso Coffee the science of quality. SEM structure of roasted coffee bean.)

커피 분쇄 입자Ground coffee를 이해하는데 앞서, 먼저 완벽한 분쇄는 존재하지 않는다는 점을 인지해야합니다. 모든 동식물의 세포 조직은 같은 듯 보이지만 약간의 불균일성을 가지고 있습니다. 외관적으로 완벽한 그라인딩이 분포를 갖는다고 하여도 조직 내의 결정격자Crystal lattice, 結晶格子는 결함이 있거나 앞서 말한 듯이 불균일함을 갖고 있어 사실상 그라인딩이 균일하게 분배되지 않을 수 있습니다.

Conial burrs / Flat burrs

커피 분쇄에 사용되는 그라인더의 날 형태는 충격식과 간극식, 간극식 중에서도 롤러형Roller, 원뿔형Conical, 수평형Flat 등이 있습니다. 커피 전문점에서 사용되는 대부분의 그라인더는 원뿔형과 수평형의 간극식 그라인더 날을 채택하고 있습니다. 

그리고 이 간극식 그라인더 날의 분쇄 이론Theory of Fracture Mechanics은 반드시 두 가지 단계를 거칩니다. 압축응력Compressive stress에 의한 파쇄와 전단응력Shear stress에 의한 절단입니다. 

Conical burrs

Flat burrs

그라인더에 분쇄되지 않은 원두Whole bean가 들어가면 파쇄의 과정을 거쳐 절단하기 용이한 크기로 부서집니다. 이후 부서진 원두 가루는 사용자가 설정한 굵기Mesh로 절단의 과정을 거쳐 배출됩니다. 그라인더는 이 파쇄와 절단의 비중에 따라 분쇄 속도부터 향미까지 다른 뉘앙스로 표현됩니다. 날 크기에 따라 분쇄 속도는 더 빨라지고 그만큼 발열의 비중이 줄어드는데, 동일한 날 크기로 비교해봤을 때 파쇄와 절단 비중에 따라 속도와 맛의 뉘앙스가 다시 한번 다르게 표현됩니다. 

EK43 98mm flat burr

EK43의 그라인더 날입니다. 날 표면을 보시면 파쇄와 절단의 면적이 구분되어 있기는 하지만 파쇄의 면적도 굉장히 촘촘히 설계되어 마치 모든 면이 절단의 영역으로 보입니다. 높은 절단력으로 고른 분쇄 입자 분포를 보이는 EK43 그라인더- 이 처럼 보이는 그라인더 파쇄, 절단 표면적에 따라 그라인더가 추구하는 결과물의 뉘앙스를 유추 할 수 있습니다. 또한 그라인더 날 표면의 각도 및 날 크기에 비례하는 분쇄 면적, 볼트의 넓이 등도 다양한 결과물의 차이, 곧 그라인더의 개성을 만들어냅니다.  

그라인딩에서 파쇄는 미분 생성의 중요한 포인트라고 알려져 있습니다. 파쇄 비중이 높은 그라인더 같은 경우 더 많은 미분이 발생한다고 볼 수 있는데, 파쇄의 면적이 더 큰 코니컬 그라인더가 이론적으로 더 많은 미분을 생성할 수 있습니다. 그러나 1회 회전에 코니컬 그라인더가 더 많은 미분을 만들지만 RPM분당 회전수 자체에서 플랫 그라인더가 약 2~3배 더 많기 때문에 결과물로 보면 플랫 그라인더의 미분 생성이 더 많다고 볼 수 있습니다. 

계속해서 아래 그래프를 참고하시면



호주의 바리스타 맷 퍼거Matt perger가 WBC 직후 블로그에 게재했던 그라인딩 입자 분포의 레이저 회절 입도 분석Laser Diffractometry 도표입니다. 분쇄된 커피를 레이저 회절 입도 분석하면 도표에 두 개의 종Lenth, height 형태로 나타나게 됩니다. 100 마이크로 미터 이하는 미분, 400~1,000 마이크로 미터에 집중 된 분포는 원하는 그라인딩 입자를 나타냅니다. 더 높은 종의 형태를 나타낼 때 집중된 입자 분포를 나타낸다고 확인 할 수 있는데, 주목할 점은 미분 생성 포인트 입니다. 위에 그래프를 참고 하시면, 초록색 메져 로버(Conical burr 500RPM)가 미분 생성은 가장 낮지만 나머지 비교 군들이 플랫 그라인더(EK43 경우 Flat, 1450~1760RPM)임을 감안하면 그 차이를 알 수 있을 것입니다. 또한 아래 그래프를 참고하시면 분쇄도가 가늘어질 수록 미분 생성은 증가하고 입자의 집중도는 떨어집니다.

에스프레소 추출 상황에서 미분은 유속을 만들어 주는 중요한 요소라고 생각할 수 있습니다. 고른 분포로 같은 크기의 입자가 모이면 공극률은 일정하지만, 각기 다른 입자들이 모이면 빈 공간을 더욱 메워주어 공극률은 크게 달라지게 됩니다. (예를 들어 자갈에 모래를 넣으면 물에 투과가 늦어집니다.)

미분이 부정적인 의견으로 받아지는 경우가 많지만 투과의 비중이 높은 추출 방식에서는 아주 중요한 추출 변수가 될 수 있습니다. 에스프레소에서는 그 의미가 중요하며, V60 같은 투과 비중이 높은 드립퍼 혹은 에어로프레스 같이 추출 압력이 작용하는 커피 추출 방식에서는 그 차이가 더욱 크게 나타납니다. 

로스팅된 원두를 한잔의 커피로 만드는데 첫 걸음은 분쇄라고 생각해요. 분쇄 작업의 이론을 이해해 두는 것은 에스프레소와 브루잉 추출 설계에 있어 중요한 시작점이 된다고 생각합니다.