커피 로스팅에서 열 전달과 생두의 물리적 특징은 아주 중요한 부분입니다.

열이 생두에 전달되는 형태에 따라 열 전달 속도와 방식이 조금씩 달라지지만, 생두 내부로 열이 전달되는 과정은 기본적으로 비슷합니다.

오늘은 생두 외부에서 내부까지 열이 전달되는 과정을 4단계로 나누어 자세히 알아보겠습니다.

1. 초기 단계

생두가 로스터기에 투입된 후, 갈변화가 시작되기 전까지의 구간입니다.

주요 열 공급은 전도와 대류로 이루어지며, 생두 외피에서 시작된 열은 천천히 세포벽을 따라 내부로 전달됩니다.

이 단계에서 대부분의 수분이 가열되고 내부 압력이 상승하며, 열이 잠열 형태로 저장됩니다.

로그 그래프 상에서는 드럼과 생두가 첫 열 평형 상태를 이루는 ‘터닝 포인트(TP)’ 구간으로 표시됩니다.

수분을 데우고 증기로 바꾸는 데 열이 주로 사용되므로, 생두 온도 상승은 느리지만, 로스터기 축적열과 공급열이 만나 초기 ROR 그래프는 높게 나타납니다.

내부가 실제로 빠르게 익는 것과는 별개의 현상임을 기억하세요.

2. 수분 배출 및 팽창 단계

갈변화가 시작되고 1차 크랙 이전 구간입니다.

이때 외부 수분이 점차 기화되기 시작하며, 내부가 조금씩 팽창합니다.

세포벽은 팽창과 이완을 반복하며 공극 구조가 늘어나고, 공극 내 기체는 전도와 대류 형태로 열 전달을 증가시킵니다.

전도 경로는 줄어들지만, 다양한 열 전달 경로가 활성화되어 대류와 전도가 함께 작용하며 내부로 빠르게 열이 전달됩니다.

이를 ‘단열 팽창 후 복합 전달’ 구간이라고 합니다.

3. 1차 크랙

생두 내부 압력이 상승해 세포벽이 파열되면서 ‘파열음’이 발생하고, 생두 부피가 크게 팽창하는 구간입니다.

이 시점부터 생두는 더 이상 단일 열 저장체가 아니게 되고, 열이 직접적으로 내부까지 도달합니다.

열 전달은 복사와 전도보다 대류와 내부 열 이동이 주로 일어납니다.