커피 로스팅에서의 물리적 그리고 화학적 변화

커피 생두의 변화

생두는 열을 받으면서 색깔이 바뀌고 부피, 모양, 무게등이 바뀌게 되는걸 볼 수 있습니다.

이러한 변화가 언제 어떻게 일어나는지 관찰하고 기록하며 다양하면서 체계화된 로스팅을 시도해 볼 수 있고 변화의 이유 또한 유추해 볼 수 있습니다.

물리적으로만 바뀌는게 아닌 그 안에서 어떻게 변하는지 화학적인 변화도 생각해 볼 수 있겠죠.

낮은 온도로 오래 또는 높은 온도로 짧게 로스팅하면 손실율의 변화도 생기겠지만 열분해 시간이 길어지거나 짧아지고 원두 내부의 변화된 유기물의 성분비도 달라지게 됩니다.

빙이 만든 CC BY-NC-SA 4.0 라이선스의 그래픽 아트

 

물리적인 변화를 관찰

생두의 구조

생두는 내부층과 외부층으로 나눌 수 있으며 열을 받을 수 있는 면적이 다르고 또 열을 흡수하는 능력도 달라 외부층과 내부층이 볶이는 정도에서 차이를 보이게 됩니다. 전도와 대류 그리고 복사를 이용한 로스팅에서 전기식이라 하여도 외피에서 받는 전도열과 대류열로 인해 열은 외부에서 내부로 이동되어집니다.

생두의 유기화합물 즉 섬유소는 열에 대한 저항이 크기 때문에 열이 안으로 들어가는데 시간이 걸리고 

너무 많거나 적은 열량 공급은 내부와 외부의 차이를 심하게 나타나게 됩니다. 디펙트 또는 베이크드를 일으킬 수 있습니다.

내부도 잘 볶이면서 외부는 타지않게 중요합니다.

 

커지는 콩

로스팅하는 동안 생두는 수분과 가스의 방출로 인해 물리적 팽창을 겪습니다. 이러한 팽창으로 인해 부피가 증가하고 세포구조는 약해지며 원두 내부에 다공성 구조가 형성되고 팽창을 지속하다 크랙으로 이어지게 됩니다. 팽창은 시각적으로 눈으로도 확인 가능한 수준이고 당연한 애기지만 팽창으로인해 밀도는 상대적으로 감소합니다.

 

수분의 역활

수분은 로스팅이 시작되고 일정 온도를 넘기게 되면 내부로의 열 운반 그리고 압력 증가 그리고 증발로 이어집니다.

이 과정에서 원두의 수분 함량은 크게 감소하게 되겠죠. 수분의 증발은 콩 전체 무게와 밀도에 큰 영향을 미칩니다.

생두가 가진 수분 함량은 로스팅하는 시간과 열의 강도에도 영향이 있어 프로파일과도 당연히 관계가 있습니다.

요리할 때도 많은 물을 끓이려면 오래 끓이거나 강불로 끓여야하고 물이 적으면 재료가 빠르게 끓고 타버리는 원리입니다.

 

수분함량이 많은 생두는 대체적으로 생산된 날짜를 기준으로도 알 수 있습니다. 금방 수확된 생두가 더 많은 수분을 가지고 있다고 보시면 됩니다.

수분함량이 많은 생두는 적은 생두보다 더 많은 열량이 필요하고 한꺼번에 너무 많은 열량은 수증기가 원두 밖으로 탈출해버리는 불상사가 발생되며 겉표면 탈 수 있습니다.

 

그리고 밀도

일반적으로 밀도가 낮은 생두는 밀도가 높은 콩보다 적은 열량으로 로스팅이 가능하고 시간도 짧아지게 됩니다.

생두는 밀도가 높고 다양한 유기물질을 많이 포함할수록 고품질의 생두로 평가 받습니다.

밀도가 높을수록 로스팅에서 다양한 방법을 시도할 수 있고 반대로 밀도가 낮은 생두는 타버릴 수 있기에 미디엄 레벨의 로스팅을 하게됩니다.

 

화확적인 변화는 어떨까?

커피에서도 수많은 화합물이 발견되었고

로스팅에 가장 중요하다고 할 수 있는 메일라드와 캐러맬에 대해 알아보겠습니다.

메일라드 반응

아미노산과 당원들 사이에서 일어나는 반응입니다. 이게 무슨 말인가하면 빈 온도가 150도를 넘기면 나타나는 반응으로 물분자가 식품 성분과 결합하면서 다당류를 단당류로 분해되고 이렇게 생긴 단당류로 메일라드 반응을 촉진시킵니다.

 

메일라드 반응은 온도와 로스팅 시간에 따라 영향을 받는데 일반적으로 높은 온도와 긴 로스팅 시간은 반응을 더 진행시켜 다양한 화학물질을 형성할수 있도록 돕겠죠. 그러나 과도한 로스팅은 메일라드 반응과 뿐만 아니라 다른 반응도 진행시킬수 있으므로 역시 최적화가 중요합니다.

 

간단히 말해 메일라드는 생두의 색상과 향이 변하면서 커피의 다양한 맛과 향을 내는데 기여합니다. 

 

캐러맬화

빈온도가 160도를 넘어가면서 생두는 캐러맬화가 진행됩니다.

당분 그중에서도 자당의 열분해를 통해 일어나는 반응으로 커피의 전체적인 향에 많은 영향을 미칩니다.

과한 캐러맬화는 단맛이 줄어들며 당연히 쓴맛은 강해지고 아로마는 증가합니다.

반대로 낮은 캐러맬 반응은 스윗한 느낌이지만 아로마가 없다고 생각됩니다.