24 июля 2023
1269

Отложите ваш TDS-метр и погрузитесь в химию воды

Почему важно знать щелочность воды для кофе
Рита Калиниченко и Екатерина Лапина
Тема воды для кофе не отпускает. В июне мне пришла рассылка от Скотта Рао, уважаемого профессионала в мировой кофейной индустрии, на тему выбора воды для кофе. Акцент был на pH. Я перевела несколько тезисов для телеграм-канала Кофенация и на этом думала забыть о щелочности и буфере воды.
Но на всякий случай переслала письмо Рите Калиниченко, химику-бариста, автору статьи «Мы завариваем кофе не «водой», а «водными растворами» с различными составами». И она убедила меня, что тема заслуживает особого внимания. Перевод материала Скотт Рао “Demystifying water for coffee” был совместным: бОльшую часть сделала Рита, проверяя правильность терминологии. Далее передаю слово Рите: ее комментарии к переводу выделены вот так.
химия воды
От Риты: «Дорогой читатель! Ниже ты прочитаешь перевод (с сокращениями) интересной и занятной статьи Скотта Рао. Я считаю ее информативной и во многом революционной по теме водоподготовки для кофе. В ней автор ломает предубеждения и закостенелые стереотипы.

Представьте мою радость от того, что, я наконец-то встретила дельную статью, с которой сама во многом согласна. Она укрепила мою уверенность в своих предположениях. В тексте будет много моих комментариев, мыслей и заметок, выделенных курсивом. Они нужны для того, чтобы лучше объяснить и раскрыть некоторые моменты в статье, в некоторых случаях подправить неточности в терминологии, которые кажутся мне существенными. Желаю этому миру больше любви и вкусного кофе. Дорогому читателю желаю приятного и полезного времяпрепровождения!»

TDS — не диагноз для выбора воды

Тема воды может вызывать конфуз. Как я уже упоминал в книгах «Пособие профессионального баристы» и «Про все, кроме эспрессо» понятия «щелочность» и «щелочной» означают разные вещи. Главная задача для производителей кофемашин — избежать накипи, но, как правило, они понятия не имеют, какой состав воды подходит для раскрытия букета кофе. К тому же, в индустрии исторически сложилось фокусироваться на показателе общей минерализации — величине TDS. Это привело к ошибочному убеждению, что умеренный уровень общей минерализации — достаточное условие для того, чтобы считать воду пригодной для приготовления кофе.
Печально, что основное мерило “годности” воды для кофе в индустрии до сих пор является показатель солемера. TDS воды важен, но не является решающим фактором при выборе воды (прим. Риты).

замеры минерализации воды
TDS-метр – простое устройство для измерения общей минерализации воды. Стоимость такого прибора 500-1500 руб.
Чтобы упростить дискуссию по теме воды для кофе Скотт Рао обозначил основные моменты:
  • Щелочность — наиважнейший фактор влияющий на то, как вода повлияет на вкусоароматику кофе.
  • Обязательно сделайте лабораторный анализ воды, чтобы знать какая система водоподготовки подходит для кофейни или обжарочного производства. Тестируйте, а не угадывайте.
  • Помимо влияния воды на вкус кофе, важно убедиться что вода не испортит накипью ваше кофейное оборудование. Это критически важно при работе заведения на большой поток. Иногда стоит пойти на компромисс: пусть состав будет просто хорошим (неидеальным) для раскрытия кофе, но и безопасным для оборудования.
Примечания от Риты: Для начала можно зайти на сайт водоканала вашего региона и посмотреть актуальную информацию про состав воды и несколько предшествующих результатов проб. Эти данные уже помогут дать представление об актуальном составе местной воды и отследить примерную сезонную динамику колебаний состава. Водоканал публикует эти анализы на своем сайте в свободном доступе.
На практике инженеры по водоподготовке выбирают систему для воды, отталкиваясь от актуального состава воды и целей её использования. Грамотный специалист всегда должен помнить, что лучшее – злейший враг хорошего и стабильного. Кто хоть раз настраивал эспрессо, поймёт, о чем я говорю. Грамотная водоподготовка — это не только про знания “как и чем повлиять на состав определенной воды”. Нужно ещё находить здоровый баланс между качеством для вкуса кофе и трудозатратами на производство воды.

Важно: я говорю про качество для вкуса кофе, а не для здоровья человека! На последнем пункте мы ни в коем случае не экономим. Не вся питьевая вода корректно раскроет вкус кофе; но любая вода, которой мы хотим заварить кофе в первую очередь обязана быть пригодной для питья. Без исключений.
как выбрать воду для кофе

Разбираемся в терминах 

TDS — общее количество растворенных твердых веществ. Это значит именно то, что написано: сколько веществ растворено в воде. Исторически в кофейной сфере принято опираться на диапазон TDS 100-150 мг/л (ppm), но само по себе значение TDS не является критически важным параметром.
Для питьевой воды “растворенные твердые вещества” — это всегда про количество минералов в воде. Критично обращать внимание на TDS воды при заваривании, только если его значение очень высокое. Если вы будете заваривать кофе “Боржоми” с общей минерализацией 5000-7500 мг/л, это однозначно повлияет на вкус и экстрактивность кофе из-за высокой концентрации солей в воде. Но в ситуации, когда в вашей воде TDS немного выше 150 мг/л, это не тот фактор, который однозначно испортит вкус кофе (прим.Риты).


Жесткость/ общая жесткость/ временная жесткость/ GH — это тип жёсткости, образующийся растворёнными катионами кальция, магния и железа. GH может влиять на вкус и риск образования накипи, но нет единого мнения об оптимальном уровне или идеальном балансе кальция и магния.
Здесь присутствуют неточности в терминологии и трактовке определений. Временная жесткость не является синонимом общей жесткости. В тексте дано определение именно общей жесткости (GH). Это концентрация целого ряда положительно заряженных ионов: кальций, магний, железо, стронций, марганец, алюминий, барий. Но если мы вовремя вспомним, что варим кофе питьевой водой, можно смело сократить определение общей жесткости (GH) до концентрации ионов кальция и магния. “Общая” жесткость состоит из двух частей: “постоянная” и “временная”.
  • “Временная” жесткость — та часть общей концентрации магния и кальция, которая при кипячении образует нерастворимый осадок накипи (находится в воде “временно” до момента кипячения).
  • “Постоянная” жесткость — часть концентрации растворенных кальция и магния, которая при кипячении не дает никакого осадка.
Доля временной жесткости, которая даст накипь после кипячения, будет зависеть от количества определённых отрицательно заряженных ионов, находящихся в воде вместе с кальцием и магнием.
Замер pH воды
pH, активность ионов водорода — это мера кислотности от 1 до 14. Нейтральная среда равна 7. Шкала pH сложна для понимания, потому что она логарифмическая. Другими словами, pH=2 в 10 раз кислотное, чем pH=3. Кофе, имеющий pH в пределах 5, не такой уж кислый, несмотря на свою репутацию. Для справки: лимонный сок (с pH=2) в 1000 раз более кислотный, а желудочная кислота может быть намного кислотнее лимонного сока. pH воды не имеет особого значения при выборе воды для кофе, так как показатель щелочности будет иметь гораздо большее влияние на конечную кислотность кофе в чашке.
Про показатель кислотности я писала ранее. Вкратце, всё описанное выше верно. Если pH раствора был 14, а стал 1, то его кислотность сильно возросла и концентрация ионов водорода увеличилась аж в 10¹³ раз (цифра с тринадцатью нулями).
щелочность воды

Про щелочность на примерах

Скотт Рао пишет: щелочная среда — это значит, что pH раствора выше 7 или вода является оснОвной, а не кислотной. 
Рита добавляет: обычно, определение раствора с pH>7 чаще переводится у нас как “оснОвная среда”. Но и “щелочная” тоже допустимо.

Скотт Рао продолжает: Щёлочность/ бикарбонат/ буфер/ карбонатная жёсткость/ KH — как видно из этих терминов, тот, кто создавал данную химическую номенклатуру, был человеконенавистником.
Прервусь в середине абзаца, потому что не могу молчать. Понимаю, что вставка про человеконенавистника — это шутка, чтобы понизить градус научности. Возможно, я — душнила, но мне она режет глаз.

Я достаточно хорошо знаю базовую химию, и поэтому все эти определения даются мне легко. Но я плохо знаю английский язык, и, логично, что перевод разных фраз и выражений в процессе работы над текстом статьи давались мне с большим трудом. Эту часть работы взяла на себя Катя. И сложности в понимании вовсе не значат, что английский язык придумал человеконенавистник. Просто в этой сфере у меня мало опыта, и мозг перегружается, делая непривычную для себя работу.

Химические термины — это тоже язык. Язык безумно красивый, точный и описывающий всё, что происходит вокруг нас. Он сложен только пока непривычен. Я благодарна автору статьи за то, что он осветил такую важную мысль в теме водоподготовки. Но химия однозначно крутая, без вариантов. Пусть сложное непонятное вызывает азарт и интерес, а не страх и отвержение. Вернемся к разбору смысла текста. В самом начале перечислены разные “сложные” определения. Эти слова не являются синонимами, но они, действительно, тесно связаны между собой. Это важно. Дальше в своих комментариях я буду более подробно раскрывать эту мысль.
Щёлочность — это устойчивость показателя pH раствора при добавлении кислоты извне.
От Риты: здесь под “щелочностью” подразумевается, насколько большое количество кислоты может выдержать водный раствор, удерживая pH на определенном значении. С дальнейшим добавлением кислоты в раствор показатель pH среды уже начнет снижаться (то есть кислотность смеси будет возрастать). За счёт какого явления вода может выдерживать “подкисление”, стабилизируя pH, читайте ниже.
В воде (водном растворе) существуют системы из двух или более веществ, которые могут превращаться друг в друга в зависимости от изменений окружающих условий. Эти системы имеют название “буферные”. Они ведут себя как опытный скейтбордист на неровной дороге: если на пути встречается яма, скейтбордист предпринимает действия, чтобы не занять горизонтальное положение. То есть он совершает действия и работу для сохранения баланса, но для наблюдателя со стороны картина не меняется.
Также и у воды с большим количеством буфера. Мы добавляем в нее кислоту/основание (создаем скейтбордисту ямы и брёвна на дороге), а pH при этом не меняется. На молекулярном уровне у воды происходят активные химические превращения для того, чтобы внешне сохранить своё свойство стабильным. Это и в химии, и в жизни называется “динамическим равновесием”. Условия окружающей среды меняются, а система продолжает оставаться внешне стабильной: скейтбордист едет, значение pH раствора остается неизменным.
Щелочность — это, безусловно, самый важный фактор, влияющий на то, как химический состав воды может трансформировать вкус кофе. Проще говоря, более высокая щёлочность (возможность нейтрализовать кислоту) делает кофе менее кислотным, низкая щёлочность делает кофе более кислотным. Эти утверждения верны независимо от pH воды.
Выражаю согласие с этой частью текста! Помните, как мы конкретизировали понятие TDS до общего количества минералов в питьевой (!) воде? Еще мы сокращали вариацию ионов в понятии общей жёсткости (GH) до концентрации только кальция и магния, если речь идёт о питьевой воде.

Теперь про буферную систему и питьевую воду: здесь речь всегда про карбонатный буфер. Это система из отрицательно заряженных частиц с названием “ионы бикарбоната” и угольной кислоты, которой очень нравится распадаться на углекислый газ и воду. В этой вечеринке ещё участвуют ионы карбоната, но при добавлении в воду кислоты динамическое равновесие наоборот стремится к их уменьшению. То есть если мы завариваем водой с большим количеством карбонатного буфера, буфер будет “гасить/нейтрализовать” экстрагируемые из кофе кислоты. В малом количестве это может даже сбалансировать вкус и позитивно повлиять на букет чашки. Но если буфера в воде будет много, вкус кофе станет плоским, тяжелым и невыразительным. Далее автор раскрывает эту тему.
От Скотта Рао: проще говоря, высокая щелочность делает кофе менее кислотным. Низкая щелочность делает кофе более кислотным. Это утверждение верно независимо от pH воды.
А сейчас я взорву вам мозг. Вы же помните, что всё новое не “страшно”, а “страшно интересно”?

Вы уже знаете, что такое соли жесткости (кальций, магний), карбонатный буфер (бикарбонат). Это разные компоненты состава, которые могут влиять друг на друга при определенных условиях: их совместное пребывание в воде формирует показатель временной жесткости.

Теперь вопрос знатокам: что будет с кофе, если в составе воды не будет солей жесткости, но будет присутствовать большое количество буфера. Ответ: вода будет считаться мягкой, накипи при кипячении не будет, но вкус кофе уничтожится из-за нейтрализации буфером кислотности кофе. Вот где зарыт камень раздора: если мы заменим соли жесткости на другие положительно заряженные ионы, это избавит нас от проблем с накипью, но не улучшит вкус кофе. Ионообменные смолы в кофейной водоподготовке — это удобная крутая вещь, но они всегда должны работать в комплексе с другими блоками водоподготовки. Выводы: пусть в этой статье у автора была пара неточностей, это не страшно. Главное, раскрыта важная тема: уровень pН и значение TDS не так важны, как показатель щелочности воды при ее выборе для кофе. Это новое слово в теме водоподготовки, которое может заставить скучать ваши TDS-метры. Надеюсь, вам было интересно и полезно.
уровни pН и TDS не так важны, как показатель щелочности воды при ее выборе для кофе.
От автора блога: какая для меня практическая польза от этой публикации? Кроме того, что я в очередной раз убедилась, что мои замеры общей минерализации бутилированной воды на TDS-метре — не более, чем игра с разумом. Лучшее упражнение для выбора воды — каппинг и дегустация: пробовать один и тот же кофе на разной воде. Лучший инструмент для выбора воды для кофе — измерить щелочность! Можно купить kh набор для аквариумов или найти лабораторные анализы воды. А еще лучше дождаться результатов эксперимента Риты, она работает сейчас над созданием инструмента для измерения щелочности воды. Ждем.

Теги статьи

Популярные материалы

Кофе и холестерин
27 мая 2022
44885

Кофе и холестерин

Перевод статьи про кофейные масла, кафестол и уровень холестерина
Замена Nespresso: выбираем кофе в капсулах
16 апреля 2022
27858

Замена Nespresso: выбираем кофе в капсулах

Где купить вкусный капсульный кофе, сделанный в России
Коллекционер кофейных книг
28 сентября 2021
17888

Коллекционер кофейных книг

25 книг о кофе: обзор от шеф-бариста Игоря Костюкова

WIN-WIN COFFEE. Кофейные напитки, вдохновленные вином

Созданы автором блога Кофенация
Попробовать на вкус