В рамках работы с промышленными предприятиями для выполнения расчетов могут применяться разные методы. Например, нередко используют специальную смолу. Тем не менее, предпочтение отдается специальным электромагнитным устройствам, которые обеспечивают более эффективное решение.
Карбонатная жесткость воды: что это и как влияет на вкус кофе
Каждая чашка фильтрованного кофе составляет около 98,5% из воды, что подчеркивает высокую важность качества этой жидкости для конечного продукта, то есть кофе.
Жесткость воды и ее карбонатная жесткость являются ключевыми параметрами, которые определяют ее качество. Общая жесткость воды определяется с использованием химических соединений, таких как хлорид кальция (CaCl2), сульфат кальция (CaSO4), хлорид магния (MgCl2) и сульфат магния (MgSO4). В то время как для карбонатной жесткости рассматриваются бикарбонат калия (KHCO3) и бикарбонат натрия (NaHCO3).
Соли магния и кальция играют важную роль в образовании насыщенного вкуса кофе и не оседают при кипячении воды, что способствует равномерному экстрагированию ароматов. Однако бикарбонаты представляют собой несколько более сложный вопрос: вода с высоким содержанием карбонатов может образовывать соли, которые осаждаются при кипении и потенциально могут повредить кофеварку.
Иногда может показаться, что выбор воды с низким содержанием углекислого газа решит проблему осадков. Однако недостаток карбоната кальция в воде может относительно быстро привести к коррозии котла и труб. Содержание бикарбоната, в частности, влияет на то, как мы воспринимаем кислотность кофе — недостаток или избыток этих компонентов могут значительно изменить характеристики конечного продукта.
Мы уже упоминали о влиянии состава воды на экстракцию, и теперь рассмотрим, как карбонатная жесткость воды влияет на уровень pH и вкус кофе.
Как карбонатная жесткость влияет на pH воды
Чтобы stabilизировать уровень pH воды, необходимо наличие буферной системы, одной из наиболее значимых является бикарбонат Ca(HCO3)2. При избытке бикарбонатов в воде их содержание может «ослабить» положительную кислотность кофе, что приводит к изменению вкусовых качеств напитка.
В кофе присутствует более 40 различных органических кислот, и именно тип и соотношение этих кислот формируют уникальный вкус напитка: он может быть приятным, вызывать нежное пощипывание во рту или же, наоборот, обладать неприятной кислой нотой. Для достижения оптимального вкуса производители кофе нередко прибегают к экспериментам с ферментацией — процессом, что увеличивает кислотность напитка.
Композиция кислот в кофе определяет его вкус, при этом, состав воды влияет на экстракцию этих кислот.
Большинство кислот, содержащихся в кофе, являются слабыми, и это означает, что даже малейшие изменения в составе воды могут существенно отразиться на вкусе. Если взять воду с различными начальными значениями ppm (частицы на миллион), итоговое значение ppm в готовом кофе будет одинаковым, но вкус будет при этом совершенно различным. Это связано с тем, что каждый тип воды по-своему растворяет кофейные вещества, что в конечном итоге и формирует вкус.
Поэтому вкус кофе варьируется в зависимости от параметров качества воды. При снижении значения pH кислотность воды растет, и это делает кофе более кислым, тогда как повышение pH может сделать напиток горьким. Для обеспечения стабильного pH в воде необходимы определенные уровень бикарбонатов; важно найти правильное соотношение минералов, чтобы контролировать вкус.
Как подобрать допустимый диапазон карбонатной жесткости
Ассоциация специализированного кофе разработала стандарты, которые указывают, что приемлемый диапазон карбонатной жесткости должен составлять ± 40 ppm. Карбонатная жесткость измеряется по шкале KH, тогда как общая жесткость — по шкале GH.
Целевые показатели для воды из зон специализированного обращения.
Несмотря на существующие спецификации, ясного понимания о том, что именно означает «плюс или минус» в контексте диапазона KH, нет. Максвелл Колонна-Дэшвуд и Кристофер Хендон в своей книге «Вода для кофе. Наука. История. Руководство» провели серию исследований, направленных на то, как изменяется вкус кофе в зависимости от разного соотношения общей и карбонатной жесткости воды.
Максимальная общая жесткость и минимальная карбонатная жесткость (точка А).
В этой точке наблюдается явная нехватка буфера для извлечения крепких кислот, что приводит к тому, что кислотность кофе оказывается на очень низком уровне.
Максимальная карбонатная жесткость и минимальная общая жесткость (точка B)
На этом этапе проблемы заключаются в том, что сложные ароматы не могут извлечься, а тело напитка формируется слабо. Буферная система здесь нейтрализует слабые положительные кислоты, что приводит к плоскому, резкому и даже пережаренному вкусу.
Минимальная общая твердость и минимальная карбонатная твердость (точка С).
Вода по этой причине становится практически пустой и не в состоянии извлечь из кофе нужные компоненты из-за недостатка минералов, что приводит к формированию плохо сбалансированного кофейного тела и даст пустой, слегка кисловатый вкус.
Максимальная карбонатная жесткость и максимальная общая жесткость (точка D).
В данном случае максимальное значение KH резко увеличивает вероятность образования солей. Для компенсации образовавшейся буферной емкости требуется высокая экстракция, и поэтому GH также должен быть высоким. Вследствие высокого содержания минералов вода быстро экстрагирует кофе, зачастую приводя к горькому, резкому и полому вкусу.
Таким образом, для достижения идеально сбалансированного вкуса кофе в воде должны присутствовать кальций, магний и небольшое количество буфера, чтобы обеспечить гармоничную экстракцию.
Изучая график воды, Максвелл Колонна-Дэшвуд и Кристофер Хендон стремились выявить пороговые значения для каждого параметра. Эти точки не являются строгими значениями, а находятся в пределах 10 ppm, что может представлять собой данную закономерность.
Как показывают эксперименты Максвелла Колонна-Дэшвуда и Кристофера Хендона, важно удерживать в воде небольшое количество буферного раствора, чтобы вкус кофе оставался стабильным. В качестве отправной точки можно использовать соотношение GH-KH 2:1.
В случае, если баланс нарушен, рекомендуется проверить состав воды и параметры водоподготовки. Для приготовления кофе в домашних условиях стоит выбирать бутылированную воду с карбонатной жесткостью от 50 до 70 мг/л и pH около 7,0. Профессиональные бариста могут изменять параметры обработки воды в своих кофемашинах, чтобы увеличить или уменьшить содержание минералов в используемой воде.
Мы уже подробно рассказали о том, как правильно выбирать воду для заваривания кофе, как контролировать качество воды в кофемашинах и как определить вкус кофе по определенным параметрам. Чтобы лучше понять, каким образом состав воды влияет на готовый напиток, важно обратить внимание на конечный вкус кофе. Экспериментируйте с различными видами воды, регулируйте параметры водоподготовки, чтобы добиться желаемого вкусового профиля. Таким образом, вы сможете наслаждаться кофе с яркой и приятной кислотностью.
Что это такое и чем обусловлена?
Жесткость воды — это характеристика, отражающая содержание различных типов солей, возникающих в результате присутствия щелочноземельных металлов в воде. К таким веществам относятся кальций, магний и ряд других элементов. Общая жесткость воды включает в себя:
- карбонатную или временную жесткость, которая может меняться с изменением условий;
- некарбонатную жесткость, известную также как постоянную.
Общий параметр указывает на все элементы, которые способствуют образованию щелочной среды в воде. Эта характеристика может меняться под воздействием различных факторов: некоторые микроэлементы могут выпадать в осадок, тогда как растительность и рыба выделяют свои продукты жизнедеятельности, что также влияет на состав.
Карбонатная жесткость определяется в первую очередь наличием бикарбонатных и гидрокарбонатных анионов, что приводит к повышенному кислотно-основному состоянию воды.
Когда речь идет о карбонатной жесткости, вода будет характеризоваться рядом свойств:
- показатель pH будет значительно ниже обычного уровня;
- возможность образования осадочных частиц;
- при кипячении возрастает интенсивность формирования осадка и может выделяться углекислый газ.
Некарбонатная жесткость не поддается влиянию температуры и химических веществ любых типов. Это объясняется наличием двух факторов:
- действием постоянных солей;
- наличием хлора и различных сульфатов в воде.
Варианты определения
Определение карбонатной жесткости воды имеет свою значимость, поскольку такая характеристика не всегда присутствует в источниках. Существует несколько методов для определения ее значимости:
- передать образцы воды для анализа в специализированную лабораторию;
- провести химический анализ на жесткость;
- обратиться за помощью к специалистам;
- приобрести специальные тестовые полоски, которые позволяют точно определить этот параметр.
В случае промышленного предприятия для оценки карбонатной жесткости можно использовать различные методы. Например, возможно использование специальной смолы, которая помогает в этом процессе. Однако предпочтение отдается специализированным электромагнитным устройствам для более точного результата.
Эти устройства просты в эксплуатации и подходят как для домашнего, так и для промышленного применения. Кроме того, доступны два специализированных типа для оценки данного параметра:
- H+ + HCO3— → H2CO3 → CO2 + H2O;
- Ca2+ + 2HCO3— → CaCO3↓ + H2O + CO2↑.
Если вы не разбираетесь в химии, то специализированный электромагнитный прибор, например Aquashield, станет отличным решением. Он не только позволяет определить карбонатную жесткость воды, но и помогает удалить накопившиеся старые соли на стенках резервуара, где хранится вода. Важно помнить, что устройство не переносит застой воды. Не имеет значения, из какого материала выполнены трубы, а также скорость и температура протока воды. Среди дополнительных преимуществ таких устройств можно отметить, что химический состав воды остается неизменным при их использовании.
Можно ли устранить?
Следует понимать, что в домашних условиях полностью устранить карбонатную жесткость воды с помощью известных методов не всегда возможно. Единственный вручную осуществимый способ может позволить смягчить лишь небольшие объемы воды, что возможно с использованием кремнезема.
Для этого достаточно поместить небольшой кусочек этого вещества в газированную хлорированную воду на срок около одной недели. В результате вода становится мягкой и обогащается рядом полезных веществ.
Тем не менее, положительные свойства кремнезема все еще не полностью исследованы. Ожидается, что в будущем его применение будет расширено и в медицинских целях. Для бытовой очистки воды такой метод будет достаточным, но только для малых объемов.
Существуют и другие методы удаления солей из воды, но лишь некоторые из них могут быть использованы в домашних условиях. Соли могут быть удалены с помощью различных процессов:
- Кипячение. Этот метод позволяет почти полностью устранить карбонатную жесткость. Процесс кипячения сопровождается значительным выпадением осадка на стенках и дне емкости.
- Химический метод. Этот подход позволяет снизить количество солей с помощью гашеной извести, а если добавить к ней соду, можно также уменьшить некарбонатную жесткость.
- Электромагнитный метод. В этом случае применяется электромагнитное поле, которое способствует смягчению воды. Эта технология обычно используется в котельных установках.
- Замораживание. Этот метод позволяет устранить некарбонатную жесткость, однако по эффективности против карбонатной едва ли сработает. Чтобы смягчить воду, нужно заморозить ее до такой степени, чтобы 90% воды превратилось в лед. Далее, необходимо слить оставшуюся в жидкости воду, а лед растопить, чтобы использовать полученную воду.
- Катионный обмен. Этот способ считается одним из наиболее эффективных для удаления большого количества солей из воды. Чистка осуществляется путем пропускания воды через слой катионита, который выступает в роли фильтра.
- Перегонка. Важно учитывать, что все соли – это нелетучие вещества, поэтому сначала необходимо испарить воду, подогревая ее, а затем произвести конденсацию получившегося пара.
Каждый из перечисленных методов умягчения воды может незначительно снизить уровень карбонатной жесткости. Однако полноценное удаление карбонатов в условиях домашнего хозяйства представляет собой довольно сложную задачу и зачастую требует применения специальных технических средств для достижения необходимого результата.
