커피 로스팅 원리 및 커피 로스터 종류

1. 커피 로스팅 원리

로스팅은 ‘시간과 온도에 의존하는 공정(time temperature dependent process)’입니다. 커피생두의 물리화학적 변화와 함께 구조적 변형이 로스팅에서 시작되고 완성됩니다. 수분이 증발되고, 이산화탄소가 생성되어 방출되며, 여러 휘발성 향기성분이 생성되고 손실됩니다. 부피는 약 2배까지 증가하고 조직이 다공성으로 바뀌면서 밀도는 반 이하로 감소하게 됩니다. 로스팅 정도에 비례해서 감소하는 커피의 성분으로는 트리고넬린(trigonelline), 클로로겐산(chlorogenic aacid)이 있는데, 이들의 함량을 측정하여 배전정도를 파악하기도 합니다.

 

로스팅의 원리는 열전달에 있습니다. 즉, 전도(conduction), 대류(convection), 복사(radiation)에 의해 공급된 열이 생두를 가열하면서 일어나는 반작용을 의미합니다.

 

로스터를 사용할 때에는 사용하기 20~30분 이전에 예열을 합니다. 이를 통해 기계 내부의 열흐름을 안정시키고 생두 투입 시 최적의 조건을 만들어집니다. 예열은 낮은 온도로부터 시작하여 약 210℃ 까지 천천히 온도를 올려주는 방식으로 진행됩니다. 이때 온도를 너무 빨리 올리면 기계 본체에 물리적인 충격이 가해질 수 있으므로 주의해야 합니다.

 

로스팅 초기에는 흡열반응이 일어나고, 생두 자체의 온도가 서서히 올라가면서 수분의 증발이 이루어집니다. 생두의 자체온도가 190℃에 도달하면 열을 방출하는 발열반응이 일어나면서 내부 온도가 급속하게 상승하게 되는데, 이 때가 커피의 향기성분이 본격적으로 생성되기 시작하는 시점입니다.

 

원하는 정도에 이르면 과정을 신속히 끝내고 원두의 자체온도를 순간적으로 떨어뜨려야 합니다. 이때 주로 이용되는 방법이 워터퀀칭(water quenching)입니다. 즉, 매우 짧은 시간에 물을 분사해주는 것으로, 물의 양은 원두의 수분율을 약 1~2% 정도 증가시키는 정도가 좋습니다. 이 경우 배전된 원두의 수분함량은 4% 정도가 됩니다.

 

물을 뿌린 후에는 곧바로 냉각(cooling) 과정을 거치게 됩니다. 이는 쿨링카트(cooling cart)로 방출된 원두를 회전시키면서 찬 공기를 불어넣어 빠르게 냉각시키는 과정입니다. 이때 온도를 얼마나 빨리 떨어뜨리느냐에 따라 향미의 정도와 보존이 달라질 수 있습니다.

 

소형 로스터기의 경우에는 물 뿌리는 과정이 생략되기도 합니다. 과거에는 원두 표면의 색을 육안으로 관찰하며 로스팅 정도를 조절하였으나, 과학의 발달과 함께 원두의 표면온도를 전자시스템으로 측정하여 로스팅 정도를 조절하기도 합니다.

2. 커피 로스터 종류

직화식 로스터(Conventional Roaster, Drum Roaster)

가장 보편적인 로스터로 원통형의 드럼을 가로로 눕힌 형태가 대부분입니다. 가스나 오일버너에 의해 가열된 드럼의 표면과 뜨거워진 내부 공기에 의해 배전됩니다. 드럼의 회전에 의해 생두를 고르게 섞어가며 볶고, 끝나면 앞쪽의 문을 열어 냉각기로 방출합니다.

 

반열풍식 로스터(Semi-Rotating Fluidized Bed Roaster)

직화식 로스터의 변형으로, 드럼의 몸체에 구멍을 뚫어(perforated) 고온의 연소가스가 드럼 내부를 지나도록 설계되었습니다. 팬(fan)이나 모터(mortar)를 이용해 연소가스를 강제로 불어넣는 방식, 고온의 연소가스를 재활용(recycle)하여 열효율을 높인 것 등이 있습니다.

 

열풍식 로스터(Rotating Fluidized Bed Roaster)

고온의 열풍을 불어넣어 배전하는 방식입니다. 고온의 고속 열풍에 의해 생두가 공중에 뜬 상태로 섞이고 볶이기 때문에 직화식보다 균일하게 볶을 수 있으며, 배전시간도 빠릅니다. 배전실과 냉각실이 별도로 설치되어 있어 열손실이 적다는 장점도 가지고 있습니다.

 

숯불로스터(Charcoal Roaster)

1970년대에 일본에서 개발된 것으로 숯의 강렬한 열을 이용해 로스팅합니다. 숯이 발하는 원적외선이 생두의 내부를 가열하여 겉과 속이 균일하게 배전되는 장점을 가지고 있습니다. 또 숯이 탈 때 발생하는 고유의 스모크(smoke)가 커피에 스며들어 독특한 향을 즐길 수 있습니다.

 

디지털 로스터(Digit Roaster)

전기를 이용해 복사열과 적외선으로 커피를 볶는 전기로스터(electronic roaster)가 여기에 해당합니다. 디지털 프로그래밍 기술을 활용해 자동으로 로스팅할 수 있기 때문에 누구나 쉽게 로스팅할 수 있다는 것이 장점입니다.