Join
K
@k.shirvani
January 18, 2021

Вода и кофе

О воде и ее роли.

Вода - самое распространенное на земле вещество и абсолютно необходимый источник жизни. У воды огромное количество удивительных свойств, но для нас самое важное ее свойство - это то, что она играет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и, в то же время, достаточную сложность образующихся комплексных соединений.

Соответственно, когда мы хотим заварить кофе, мы это сможем сделать и совершенно чистой водой - дистиллированной или пропущенной через фильтр обратного осмоса. Но почему это далеко не лучший способ, с точки зрения современного понимания экстракции кофе, мы расскажем ниже.

Термины, которыми мы пользуемся когда говорим о воде.

Для лучшего понимания процессов, происходящих с кофе при взаимодействии с водой необходимо более подробно раскрыть термины, которыми мы будем пользоваться.

Итак, начнем с TDS (Total Dissolved Solids) - общее количество растворенных веществ, что означает массу твердого остатка, которая получится, если испарить всю воду. Измеряется данный параметр в мг/л (миллиграмм на литр) или в ppm (parts per million).

С этой величиной чаще всего мы сталкиваемся, когда измеряем воду подручным кондуктометром (TDS-метр). Это наиболее удобный способ оценить качество воды, хотя он и имеет большие недостатки. Недостатки TDS-метра прямо исходят из принципа работы этого инструмента. Так, кондуктометры, в точном соответствии с названием, измеряют электропроводность раствора - чем больше в воде электролитов (растворенных солей), тем выше электропроводность и выше показания TDS-метра.

Вместе с тем, в воде может находится масса веществ, которые электричество не проводят. Так, в очевидно грязной воде из дождевой лужи может быть мало солей щелочных металлов (Ca, Na, Mg, Ka) и показатели на приборе будут низкими, а в качественной, но минеральной воде из бутылки тдс будет зашкаливать. Также в воде могут содержаться вредные вещества, которые не регистрируются TDS-метром, это такие как хлороформ, фенолы, нитраты, пестициды, нефтепродукты.

Следующий по важности параметр это Жесткость воды, которую часто называют минерализацией. Жесткость воды - это совокупность свойств воды, обусловленных наличием в воде солей кальция (Са2+) и, в меньшей степени, магния (Mg2+) и железа (Fe2+), способных выпадать в осадок, а также одновалентных катионов (натрий Na+, калий К+), которые таким свойством не обладают.

Различают следующие виды жесткости:

Некарбонатная жесткость (постоянная жесткость) обусловлена присутствием солей, не вступающих в химические реакции при кипячении воды, и, соответственно, не создающих накипь в кофейном оборудвании. Это, в основном, гидрокарбонаты натрия, калия, а также сульфаты и хлориды кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).

Карбонатная жесткость (временная жесткость) вызывается гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2. Несмотря на то, что эти вещества ответственны за образование накипи и выход из строя различных деталей и узлов кофемашин, исследования показывают, что данные вещества очень важны для экстракции кислот, содержащихся в кофе. Также нельзя не упомянуть, что использование обессоленной воды, приводит к коррозии металлических частей, так как данные примеси создают кислотно-щелочную буферность, и в их отсутствии вода проявляет кислотные свойства.

Ещё один параметр воды, используемый при подборе воды - это pH (водородный показатель) - соотношение ионов водорода H+ и гидроксид ионов OH-.

Для водных растворов водородный показатель pH < 7 соответствует кислотному раствору, тогда как pH > 7 — щелочному. Чистая вода без примесей имеет нейтральный ph 7, но проблема в том, что в естественных условиях вода никогда не бывает абсолютно чистой, без примесей и газов. Даже в дважды дистиллированной воде все еще находятся атмосферные газы, например углекислый газ CO2, что влияет на соотношение ионов водорода в воде, в частности CO2 в воде образует угольную кислоту H2CO3, которая снижает уровень pH воды. Для примера попробуйте измерить pH дистиллята, а равно пермеата (вода после фильтра обратного осмоса), он будет низким - около 5 единиц.

Таким образом, сам по себе показатель pH для нас может быть не очень информативным. Например, если мы имеем информацию только о том, что у воды pH 5, то это может означать как очень чистую воду, так и воду с оксидами серы и азота (кислотный дождь).

Но, зная, что такие наиболее часто встречающиеся вещества в воде, как кальций, магний, натрий - щелочные и имея TDS-метр и фильтр обратного осмоса с подмесом, уже мы можем делать некоторые выводы о составе воды, которая находится перед нами. Так, если у нас очищенная вода с TDS 70-100 мг/л и pH 6.5-7, то логично предположить, что в воде достаточное количество кальция и магния, и с такой водой можно работать.

Экстракция кофе.

Как мы упомянули выше, вода является универсальным растворителем и сама по себе вполне способна растворять и экстрагировать вещества, содержащиеся в кофе, в чашку. Но, если мы хотим осмысленной экстракции, избирательно извлекать большее количество благоприятных веществ, то нам нужно обратиться к ранее проведенным исследованиям, а также проводить свои.

Вместе с тем нужно помнить, что существует множество переменных, которые влияют на извлечение содержащихся в кофе соединений - такие как обжарка, помол, температура воды, давление и время заваривания. Эти параметры определяют продукт в чашке, но именно состав воды облегчает экстракцию сахаров, крахмалов, кислот и щелочей.

Так, согласно опубликованным исследованиям профессора Кристофера Хэндона и Максвелла-Колонна Дэшвуда, из книги Вода для кофе (Water for Coffee) и нескольких научных статей, ими были выделены из обжаренного кофе семь компонентов, которые можно экстрагировать растворенными ионами металлов Ca2+, Mg2+ и Na+, это молочная кислота, яблочная кислота, лимонная кислота, хинная кислота, хлорогеновая кислота, алкалоид кофеин и душистое вещество из класса фенолов - эвгенол.

Рис. 1. Вот они справа налево о возрастанию молекулярной массы: молочная кислота (1), яблочная кислота (2), лимонная кислота (3), хинная кислота (4), хлорогеновая кислота (5), алкалоид кофеин (6) и душистое вещество из класса фенолов - эвгенол (7).

Из пяти кислот - молочная (1) и яблочная (2) кислота содержит кислые ноты, а лимонная кислота (3) обладает приятным сладким ароматом. Считается, что хинная кислота (4) и ее более крупное производное хлорогеновая кислота (5) имеют вкус едкий и неприятный. Кофеин (6) был включен в качестве архетипического ароматического алкалоида. Фенол эвгенол (7) - это древесная нота, встречающаяся в кофе, вине и виски.

В результате изысканий профессор К. Хэндон и М.К. Дэшвуд пришли к выводу, что сила связывания с вышеуказанными веществами ионов магния кальция и натрия распределены неравномерно и по разному способствуют экстракции кислот, которые мы хотим видеть в чашке.

Рис. 2. Сравнительные энергии связывания соединений 1-7 и Н2О с Mg2 +, Ca2 + и Na +, в бежевом, зеленом и темно-зеленом цветах соответственно.

Так, относительная энергия связи магния (Mg2+) является самой высокой во всех случаях. Вода с высоким содержанием Mg2 + имеет первостепенное значение, если важно увеличить выход при экстракции. Вместе с тем, ионы магния лучше остальных ионов экстрагируют нежелательные хинную и хлорогеновую кислоту (4, 5) что негативно влияет на готовый напиток. Аналогичные результаты связывания наблюдаются и для Ca2 +; однако относительная энергия связи ниже, чем у Mg2 +.

Основываясь на экспериментах проведенных К. Хэндоном и М.К. Дэшвудом, можно привести убедительные аргументы в пользу Mg 2+ и Ca 2+ для усиления экстракции указанных компонентов из кофе и улучшения вкуса готового напитка.

Также можно увидеть, что натрий Na + слабо связывается с большинством соединений в кофейных зернах. Это означает, что богатая натрием вода не улучшает вкус кофе, но может быть использована для предотвращения образования накипи.

Практика не всегда соответствует теории.

В книге Water for Coffee профессора К. Хэндона и М.К. Дэшвуда теоретические расчеты об экстрактивной способности магния, кальция и натрия подтверждаются практическими экспериментами. И, видимо, им вполне нравится вкусовой профиль кофе, заваренного на магниевой воде.

Вместе с тем, когда мы мы проводили собственные эксперименты, то пришли к несколько другим выводам. Так, мы заварили кофе в дистиллированной воде, воде с кальцием в эквиваленте 50 ppm, магния 50 ppm и кальция и магния в соотношении 50/50 тоже в эквиваленте 50 ppm. По результатам каппинга большинством голосов была выбрана вода с кальцием и магнием.

К подобным выводам о предпочтительности сбалансированного минерального состава (кальций+магний) по сравнению с водой в которой содержится только магний пришла команда Soyuz Coffee Roasters, после проведения подробного и обстоятельного каппинга (http://www.soyuzcoffee.com/ru/blog/formula-vodi-eksperimenti-so-vkusom)

Мы считаем, что не полное соответствие практических выводов теоретическим расчетам заключается в нескольких важных причинах, о которых мы расскажем ниже. которые нам предстоит решать в будущем и принимать во внимание в нашей работе с кофе.

Выводы.

По моему мнению существует ряд причин, из-за которых теоретические расчеты не всегда соответствуют практике. Во-первых налицо огромное количество факторов которое играют свою роль даже в самом простом способе заваривания кофе - кроме воды, это помол, количество кофе, температура и, наконец, сам кофе и степень его обжарки. Да, мы постепенно начинаем все лучше контролировать один фактор за другим, подступаемся к пониманию химических процессов при взаимодействии воды с кофе и в кофе при его обжаривании, но сам по себе кофе пока остается слабым звеном в этой в цепочке. Ведь все зерна имеют разный размер, разную плотность, разный состав. Если мы обжарим два зерна в абсолютно одинаковых условиях, результат всегда будет немного отличаться, а, вместе с этим мы получим две немного разные чашки.

Также необходимо помнить о том, о чем говорят сегодня все специалисты в этой сфере - кофе лучше варить на той воде, в которой проводились калибровочные пробы, каппинги при его обжаривании. Обжарщики, сами этого не осознавая, пытаются подогнать вкус кофе именно к тем условиям, в которых находятся. Если под рукой вода с преобладанием магния, которая усиливает сладость и цветочные ноты в ущерб плотности, то обжарщик будет пытаться увеличить плотность кофе другими способами.

Думаю что сейчас самое время полностью переосмыслить роль воды в заваривании кофе - не существует какого-либо конкретного состава воды, который бы идеально заваривал любой кофе. Верно, что существует вода, которая обладает наибольшей экстрагирующей способностью, однако это не то, что вам нужно - ведь полученный вкус будет зависеть от баланса исходных веществ в обжаренном кофе.

Вопрос "какой помол поможет сварить идеальный эспрессо?" поставит любого опытного бариста в тупик - нельзя назвать универсальную степень помола для каждого кофе, нужно подбирать. Однако вопрос "какая вода лучше всего заваривает кофе?" для многих звучит вполне нормально!
С понимаем этой мысли придет осознание, что вода и растворенные в ней катионы металлов - это такой же инструмент в облегчении процесса экстракции как кофемолка, кофемашина, степень помола или температура заваривания - необходимо подбирать индивидуально под каждый отдельный случай.

Ссылки на использованные материалы:

@k.shirvani
January 18, 2021, 18:49
0 views
0 reactions