Filiżanka espresso w ponad 90% składa się z wody, a kawa przelewowa w ponad 98%. Warto zatem zrozumieć jej znaczenie w profesjonalnym zastosowaniu, aby nie tylko wydobyć z kawy optymalny smak, ale także utrzymać sprzęt w dobrej kondycji i ograniczyć ryzyko awarii. W tym artykule wyjaśnimy właściwości wody i jej wpływu na ekstrakcję kawy, a w następnej części przybliżymy sposoby jej filtracji, które mają zastosowanie w profesjonalnym użytkowaniu.
W każdym miejscu na świecie woda składa się z większej liczby składników niż wodór i tlen. Przysłowiowe H2O to tylko baza dla długiej listy minerałów, które są w niej rozpuszczone. Każdy z nich ma różne właściwości dla smaku kawy oraz stanu technicznego urządzeń, przez które przepływa. Aby dobrze zrozumieć kawę, trzeba najpierw zrozumieć wodę.
Wpływ wody na pracę z kawą należy rozpatrywać dwutorowo:
- sprzęt – woda powinna być neutralna dla urządzeń, ale może też powodować korozję albo formowanie kamienia kotłowego.
- ekstrakcja – woda może zwiększać lub zmniejszać zdolność kawy do ekstrakcji. Ma wpływ m.in. na kwasowość, słodycz, body. Np. kwasowość tej samej kawy może być stłumiona lub dominująca w zależności od składu wody.
Operując w trójkącie: sprzęt – woda – kawa będziemy poszukiwać właściwych proporcji dla uzyskania pełnego smaku kawy i jednocześnie utrzymania sprzętu we właściwej kondycji. W kolejnych częściach artykułu objaśnimy podstawowe pojęcia, pokażemy jak zbadać wodę we własnej kawiarni, a następnie doradzimy jaki system filtracji będzie odpowiedni dla danego typu kawiarni.
Słowniczek
Zgłębiając zagadnienia związane z wodą, konieczne jest wprowadzenie kilku podstawowych pojęć, które pozwolą płynnie poruszać się w temacie. Nie będziemy wznosić się tutaj na wyżyny dyskursu naukowego, dlatego większość z nich została uproszczona do dużego poziomu ogólności.
1. Kamień kotłowy
Inaczej zwany “kamieniem” lub “osadem wapiennym” – powstaje w wyniku reakcji chemicznej i wtrąca się z wody osiadając na elementach urządzeń mających z nią kontakt: czajnikach, bojlerach ekspresów czy warników, ale także końcówkach kranów czy wylewek gorącej wody. Zakłóca przepływ wody i sprawność energetyczną urządzeń. 1 mm warstwa kamienia potrafi podnieść konsumpcję energii aż o 10%, a 1,5 mm osadu to już 20% wyższe zużycie prądu. Kamień wytrąca się z wody jeśli ma ona wysoką twardość ogólną oraz węglanową (o tym poniżej). Obecność kamienia kotłowego prowadzi do uszkodzenia sprzętu i wraz z tym podnosi koszty jego eksploatacji oraz napraw.
2. Twardość
Myśląc o jakości wody, zazwyczaj operujemy bardzo ogólnym terminem “twardość”. Co jednak powinniśmy rozumieć przez pojęcie wody “miękkiej” lub “twardej”?
Dla naszych potrzeb termin ten składa się z 2 części:
- GH – twardość ogólna (general/total hardness) – całkowita zawartość kationów wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+) w wodzie. Jony te mogą tworzyć kamień kotłowy (głównie wapń) ale i być doskonałym nośnikiem smaku (magnez).
- KH – twardość węglanowa/bufor (carbonate hardness, buffer) jest równa liczbie anionów wodorowęglanowych (HCO3–). Te związki odpowiedzialne są za 2 rzeczy :
- powstawanie kamienia kotłowego (po połączeniu z kationami wapnia)
- bufor (buffer) czyli “odporność” wody na zmiany swojego pH w wyniku ekstrakcji kawy. Zbyt wysoka wartość buforu tłumi kwasowość i słodycz kawy, zbyt niska prowadzi do ostrej, nieprzyjemnej kwasowości.
Istnieje jeszcze pojęcie twardości niewęglanowej, ale w tym momencie nie będziemy się na nim skupiać, aby nie komplikować spraw jeszcze bardziej. Dla spragnionych jeszcze większej wiedzy przykład poniżej:
3. Jednostki
Każdy rodzaj twardości mierzymy za pomocą innej skali. Może być ona wyrażona w stopniach francuskich, niemieckich, stężeniach molowych itd. Aby ułatwić sobie życie, warto jest sprowadzić wszystkie odczyty do tej samej prostej skali zwanej ppm czyli parts per million. W większości naukowych publikacji jednostka ta wyrażona jest jako ppm CaCO3 ale dla uproszczenia komunikacji my będziemy używać skróconej formy. Dzięki temu będzie znacznie łatwiej odczytywać i rozumieć parametry wody.
| Skala testu na twardość | ppm |
| Stopnie niemieckie 1 od/kH = | 17,8 |
| Stopnie francuskie 1 ofH = | 10 |
| Stopnie Clarka 1 oe = | 14,3 |
| milimol na litr 1 mmol/l = | 100 |
Mając na uwadze powyższe wyjaśnienia, możemy przyjąć, że termin “twarda woda” będzie oznaczał wysoką zawartość minerałów takich jak magnez i wapń oraz buforu. Kiedy jednak wiadomo, że ta wartość jest wysoka lub niska? Z pomocą może przyjść poniższa tabela. Należy jednak pamiętać, że poza samą zawartością minerałów, na twardość mają również wpływ pH i temperatura. Dopiero po wzięciu pod uwagę wszystkich czynników, można określić potencjał tworzenia osadu wapiennego w urządzeniach.
Klasyfikacja twardości ogólnej wyrażona w różnych jednostkach
| Klasyfikacja | ppm | stopnie niemieckie odH | stopnie francuskie ofH |
| miękka | 0 – 60 | < 3,5 | 0 – 6 |
| średnio twarda | 61 – 120 | 3,5 – 7 | 6 – 12 |
| twarda | 121 – 180 | 7 – 10 | 12 – 18 |
| bardzo twarda | > 181 | > 10 | > 18 |
4. Przewodność
Najbardziej ogólnym parametrem jest przewodność czyli TDS Total Dissolved Solids. Jest to suma wszystkich substancji stałych znajdujących się w wodzie, a zatem również (i głównie) tych, które odpowiadają za twardość. Woda destylowana będzie ich pozbawiona zupełnie, zatem jej TDS będzie równy 0 ppm.
| 400 – 700 ppm | woda mineralna |
| 200 – 400 ppm | przeciętna woda z kranu |
| 170 + ppm | woda twarda |
| 50 – 150 ppm | średnia twardość / zakres optymalny dla kawy / woda źródlana |
| 0 ppm | woda destylowana / niezdatna do picia |
Do zmierzenia całkowitej przewodności wody służy konduktometr. Można go kupić poniżej 100 zł i jest to dobre narzędzie do pomiaru całkowitej przewodności naszej wody. Otrzymany wynik nie mówi nam jednak CO składa się na daną wartość, zatem konieczne będzie wykonanie bardziej szczegółowych pomiarów.
5. Odczyn – pH
Ten pomiar mówi o tym jak “kwaśna (pH<7) lub zasadowa (pH>7)” jest woda. Wartość pH będzie miała istotne znaczenie dla określenia ryzyka wytrącania się minerałów i formowania kamienia kotłowego w wysokiej temperaturze lub powstawania korozji. Do pomiaru wystarczy papierek lakmusowy lub bardziej precyzyjny miernik elektroniczny.
6. Minerały
Aby kawa mogła zaparzyć się właściwie, potrzebuje cząsteczek minerałów rozpuszczonych w wodzie (jonów). Niektóre z nich mają szczególne właściwości i warto poświęcić im uwagę.
Wapń (Ca2+) – ma pozytywne właściwości dla “wyciągnięcia” z kawy pełnego smaku, jednak w reakcji z cząsteczkami buforu HCO3– jest również odpowiedzialny za powstawanie kamienia kotłowego. W związku z tym powinniśmy go raczej unikać niż pożądać.
Magnez (Mg2+) – nasz największy przyjaciel. Można o nim powiedzieć, że jest nośnikiem smaku i jego obecność w umiarkowanej ilości jest pożądana. Jeśli będzie go jednak za dużo, może powodować korodowanie sprzętu.
Sód (Na+) – jego działanie jest przeciwieństwem magnezu – hamuje on ekstrakcję kawy i sprawia, że dużo trudniej ją zaparzyć. W małych ilościach (<30ppm) jest nieszkodliwy, ale jeśli używasz zmiękczacza sodowego (więcej o tym w ostatnim rozdziale), to może on powodować problemy z właściwym zaparzeniem kawy.
Wodorowęglany (HCO3–) – wspomniany już wcześniej bufor. Jego zadaniem jest stabilizacja pH wody do poziomu neutralnego czyli = 7. Kawa ma odczyn kwaśny, zatem idzie w dół do wartości ok. pH=5. Im więcej buforu, tym trudniej się kawie przez niego “przebić”, a tym samym jej kwasowość będzie stłumiona, kawa może smakować płasko, kredowo, być pozbawiona owocowego i soczystego charakteru. Jeśli buforu będzie zbyt mało, kawa stanie się agresywna w smaku, kwasowość zacznie dominować i być wręcz octowa. Bufor to bardzo ważny składnik wody również dlatego, że w połączeniu z jonami Ca2+ tworzy kamień kotłowy.
Poznaj swoją wodę
W większości kranów w Polsce, woda jest twarda i tym samym (choć nie musi być to tożsame) o wysokiej przewodności. Prowadzi to do szybkiego uszkodzenia sprzętu, a przy tym utrudnia lub wręcz uniemożliwia właściwe zaparzenie kawy. Zatem przed pierwszym uruchomieniem ekspresu czy warnika, należy starannie dobrać system filtracji wody do jej charakterystyki w danym mieście czy nawet dzielnicy. Konieczne będzie zatem poznanie parametrów wody w naszym lokalu. Jak to zrobić?
1. Konduktometr
Jak już wspomniano wcześniej, konduktometr nie jest wystarczającym narzędziem do określenia składu wody. To, w czym może pomóc, to sytuacja, w której TDS wody z kranu jest poniżej 50 ppm. Wiemy wtedy, że woda ma za mało minerałów aby można ją było uznać za twardą, ale wciąż nie wiemy co składa się na te 50 ppm i jeśli jest to tylko bufor, to kawa nie będzie smakować zbyt dobrze – sprawi on, że kwasowość będzie stłumiona, a profil smakowy płaski, gdyż kawa nie będzie mogła się przez niego “przebić”. Jeśli natomiast TDS = 2000 ppm, to już na starcie musimy uzbroić się w system filtracji oparty o odwróconą osmozę (więcej o tym w dalszej części artykułu). Pamiętajmy, że sam odczyt z konduktometru jest niewiele wart, gdyż nie mówi jak wiele jonów wapnia czy magnezu znajduje w wodzie, nie wspominając o buforze czy metalach ciężkich. To tylko i wyłącznie narzędzie pomocnicze i nie należy w żadnym wypadku opierać swoich pomiarów wyłącznie na nim.
2. Test kropelkowy
W zdecydowanej większości przypadków to właśnie ten test będzie koniecznością dla określenia parametrów wody w naszej kawiarni. Powinien on składać się z dwóch elementów:
- Test GH (na twardość ogólną)
- Test KH (na twardość węglanową/bufor)
Instrukcja obsługi będzie dołączona do opakowania, a sam pomiar jest łatwy i nie wymaga specjalistycznej wiedzy. Po odczytaniu wyników, warto powtórzyć je co najmniej 2 razy, aby mieć pewność co do otrzymanych danych. Następnie konieczne będzie przeliczenie zebranych wyników do ppm i tym samym uzyskanie dokładnej informacji o składzie wody w naszym lokalu.
Przykładowy wynik może wyglądać następująco (pH=7):
#1
| Parametr | ppm | Objaśnienie |
| TDS | 260 | woda o wysokiej mineralizacji, najprawdopodobniej wysoka twardość |
| GH | 100 | Wysoka twardość, potencjał do formowania kamienia |
| KH | 140 | bardzo duża ilość buforu – kawa płaska w smaku, o obniżonej kwasowości, osiągnięcie optymalnej ekstrakcji jest niemożliwe wysokie ryzyko powstawania kamienia – bardzo duża ilość osadu w czajniku/bojlerze, powstająca w krótkim czasie |
W tym przykładzie mamy zarówno dużo buforu jak i minerałów, wraz z którymi stworzy on kamień kotłowy. W takiej konfiguracji nie tylko kawa będzie smakować źle, ale i bojler czy czajnik szybko pokryją się kamieniem.
Inny wynik poniżej:
#2
| Parametr | ppm | Objaśnienie |
| TDS | 180 | woda o średniej mineralizacji |
| GH | 50 | niska twardość |
| KH | 80 | duża ilość buforu – stłumiona kwasowość i kompleksowość naparu średnie ryzyko powstawania kamienia – brak kamienia w bojlerze kawy, występowanie kamienia w bojlerze pary |
Patrząc tylko na odczyt TDS, można założyć że woda ma niezłe właściwości, gdyż jest blisko powszechnie sugerowanych norm dla tego parametru. Jednak dopiero po wykonaniu pomiaru GH i KH otrzymujemy pełen obraz: wciąż wysoka wartość buforu będzie negatywnie wpływać na smak kawy, a jednocześnie istnieje ryzyko (choć mniejsze niż w #1) zakamienienia. Dodatkowo, mamy w wodzie 50 ppm innych związków, o których nic nie wiemy. Może być to sód, chlor, żelazo, siarka itd – konieczna byłaby analiza laboratoryjna.
#3
| Parametr | ppm | Objaśnienie |
| TDS | 65 | woda o niskiej mineralizacji, na pewno niska twardość |
| GH | 50 | niska twardość – ryzyko korodowania |
| KH | 10 | niska ilość buforu – nadmierna kwasowość, łatwa ekstrakcja kawy na optymalnym poziomie brak ryzyka powstawania kamienia |
W tym przykładzie mamy do czynienia z dużo niższą wartością KH, a zatem nie występuje ryzyko zakamienienia, a sama kawa z łatwością będzie się zaparzać dając jednak zbyt wyraźną, nieprzyjemną kwasowość. Jednocześnie duża zawartość soli wapnia i magnezu przy niskim KH może prowadzić do korozji metalu, z którego wykonany jest bojler lub czajnik.
Normy
Jak zatem powinna wyglądać “idealna” woda do kawy? Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie, ponieważ zbyt wiele zmiennych odgrywa rolę w ekstrakcji kawy. Istnieją jednak pewne zakresy, w których powinniśmy się znaleźć, aby otrzymać optymalny smak kawy, a jednocześnie nie martwić się o stan techniczny urządzeń.
Specialty Coffee Association zaleca następujący zakres:
Zakresy zalecane i dopuszczalne przez autorów książki ‘Water for Coffee’ w porównaniu z normą SCAA:
Z powyższych wykresów można wyciągnąć zatem wniosek, że parametry wody powinny oscylować wokół następujących wartości:
- GH: 50 – 110 ppm
- KH: 40 – 70 ppm
- pH: 6,5 – 7,5
- TDS: 100 – 170 ppm
Oczywiście, nie są to dane sztywno obowiązujące i w konkretnej sytuacji woda o wysokim TDS może świetnie nadawać się dla danej kawy. Jednak w większości sytuacji parametry mieszczące się w tych zakresach powinny być optymalne.
Podsumowując, aby kawa smakowała dobrze, a sprzęt służył długo, potrzebujemy wody o odpowiednich parametrach. Woda z sieci najprawdopodobniej nie będzie ich spełniać, zatem konieczne jest wykonanie pomiarów:
GH | KH | pH | TDS
Kiedy wiesz już jakie parametry ma woda i jak bardzo odbiega od optymalnych, czas na wybór sposobu filtracji wody. Aby zrobić to skutecznie i nie przepłacać, należy poznać rodzaje filtracji. Już wkrótce na naszym blogu znajdziecie drugą część artykułu poświęconą w pełni doborowi odpowiedniego rodzaju filtracji do charakterystyki Twojej wody.
