Вода насыщенная карбонатом кальция

Карбонатная жесткость воды: что это и как влияет на вкус кофе

Нельзя просто выбрать воду с низким содержанием карбонатов

7 мин. на чтение

17049 просмотров

Чашка фильтр-кофе на 98,5% состоит из воды, а её качество имеет большое значение для кофе.

Общая и карбонатная жесткость — ключевые параметры, которые определяют качество воды. За общую жесткость отвечают хлорид кальция (CaCl2), сульфат кальция (CaSO4), хлорид магния (MgCl2) и сульфат магния (MgSO4). За карбонатную — бикарбонат калия (KHCO3) и бикарбонат натрия (NaHCO3).

Соли магния и кальция помогают извлечь из кофе больше вкуса и не выпадают в осадок при кипячении воды. А вот с бикарбонатами все не так просто. Вода, которая перенасыщена карбонатами, образует накипь. При кипячении воды соли выпадают в осадок и могут привести к поломке кофемашины.

Казалось бы, выбирайте воду с низким содержанием карбонатов, и проблема решена. Но недостаточное количество карбоната кальция в воде может вызвать коррозию бойлера и трубок. А главное — содержание бикарбонатов влияет на воспринимаемую кислотность кофе.

Мы уже рассказывали о том, как состав воды влияет на экстракцию. Теперь разбираемся, как карбонатная жесткость влияет на pH воды и вкус кофе.

Как карбонатная жесткость влияет на pH воды

Чтобы стабилизировать pH воды, нужна буферная система. А основная буферная система в воде — это как раз бикарбонаты Ca(HCO3)2. Если в воде будет много бикарбонатов, они «уничтожат» положительную кислотность кофе.

В кофе насчитывается более 40 органических кислот. От вида и соотношения кислот зависит вкус напитка: будет ли это приятная искристая кислотность или неприятная уксусная. Для этого в индустрии спешелти проводят эксперименты с ферментацией — процессом, при котором количество кислот в кофе увеличивается.

От вида и соотношения кислот в кофе зависит вкус напитка. А состав воды определяет экстракцию этих кислот

Большинство кислот в кофе слабые. Это значит, что даже незначительные отклонения в составе воды могут сильно повлиять на вкусовые свойства. Если взять воду с разным исходным ppm — уровнем минерализации — ppm кофе на выходе будет одинаковым, а вот вкус разным. Все потому, что разная вода по-разному растворяет вещества из кофе.

Итак, вкус кофе меняется в зависимости от параметров воды. Когда уровень pH понижается, растет кислотность воды, и кофе получается кислым. Если уровень pH повышается, во вкусе кофе появляется горечь. Чтобы уровень pH оставался стабильным, в воде должны содержаться бикарбонаты. Нужно только подобрать оптимальное соотношение минеральных веществ в воде.

Как подобрать допустимый диапазон карбонатной жесткости

Specialty Coffee Association выпустила стандарты, согласно которым допустимый диапазон карбонатной жесткости: ± 40 ppm. Карбонатная жесткость измеряется по шкале KH, а общая — по шкале GH.

Целевые показатели воды от SCA

Спецификация расплывчата, непонятно, что означает «плюс-минус» в отношении диапазона KH. Максвелл Колонна-Дэшвуд и Кристофер Хэндон в книге «Вода для кофе. Наука. История. Руководство» провели серию экспериментов, чтобы проверить, что будет со вкусом кофе при разных соотношениях общей и карбонатной жесткости воды.

Максимальная общая жесткость и минимальная карбонатная жесткость (точка А)

Проблема . Недостаточно буфера, чтобы экстрагировать сильные кислоты.

Кислотность в кофе получается очень приглушенной.

Максимальная карбонатная жесткость и минимальная общая жесткость (точка B)

Проблема . Не экстрагируются сложные вкусоароматические вещества. Не сформировалось тело напитка. Буфер нейтрализовал слабые положительные кислоты.

Вкус плоский, едкий, пережаренный.

Минимальная общая жесткость и минимальная карбонатная жесткость (точка С)

Проблема . Вода становится слишком пустой. Она не может извлечь нужное количество соединений из кофе из-за недостаточного количества минералов. Плохо сформированное тело кофе.

Вкус пустой, слегка уксусный.

Максимальная карбонатная жесткость и максимальная общая жесткость (точка D)

Проблема . Из-за максимальной KH вероятность образования накипи резко возрастает. Чтобы компенсировать такую высокую буферную способность, требуется очень высокая экстракция, поэтому GH тоже должна быть высокой. Из-за высокого содержания минеральных веществ вода быстро переэкстрагирует кофе.

Вкус горький, терпкий, пустой.

Итак, чтобы получить сбалансированный вкус, в кофе должны быть кальций, магний и небольшое содержание буфера.

Исследуя карту воды, Максвелл Колонна-Дэшвуд и Кристофер Хэндон постарались найти границы для каждого параметра. Эти точки не являются конкретными значениями, но находятся в пределах погрешности около 10 ppm

Как показали эксперименты Максвелла Колонна-Дэшвуда и Кристофера Хэндона, для стабильного вкуса кофе в воде должно быть сохранено небольшое количество буфера. В качестве отправной точки вы можете использовать соотношение GH и KH 2:1.

Если баланс нарушен, проверьте состав воды и параметры водоподготовки. Для домашнего приготовления кофе выбирайте бутилированную воду с карбонатной жесткостью 50-70 мг/л при рН 7,0. Бариста могут менять параметры водоподготовки для кофемашины в сторону уменьшения или увеличения солей в воде.

Мы уже рассказывали о том, как выбрать воду для кофе, как контролировать качество воды, которая попадает в кофемашину и как измерить вкус кофе по специальным параметрам. Чтобы понять, как состав вашей воды влияет на готовый напиток, ориентируйтесь на вкус кофе. Экспериментируйте, пробуйте разную воду и меняйте параметры водоподготовки с учетом желаемого вкуса. Так вы сможете получить кофе с яркой приятной кислотности.

Что запомнить

В воде должно содержаться небольшое количество бикарбонатов — до 70 ppm. Они помогают держать pH воды под контролем, что положительно влияет на приятную кислотность кофе.

Правильно подбирайте воду для заваривания кофе. Обращайте внимание на показатель «гидрокарбонат» на этикетке, оптимальное значение — 50-70 мг/л при рН 7,0.

Важно не оценивать общую и карбонатную жесткость по отдельности. Их соотношение влияет на вкус кофе. Рекомендуемое соотношение GH и KH 2:1.

При высоком содержании карбоната киcлотность будет не цитрусово-ягодной, а плоской и землистой. При низком содержании карбоната вкус получается уксусным и кислым.

Вам может быть интересно:

Что такое TDS и уровень экстракции

23 дек 2018 · 8 мин. на чтение

17049 просмотров

Источник

Соли кальция в воде

Кальций — щелочноземельный металл. Это один из самых распространенных химических элементов (3-е место среди металлов, 5-е место среди всех элементов), на долю минерала приходиться 3,38 % веса земной коры. Из-за высокой химической активности кальций в чистом виде не встречается, его соединения присутствуют в 385 природных минералах.

Итак, в воде есть кальций — что же делать?!

Источники кальция в воде

Кальций в воде встречается в виде солей сильных и слабых кислот: карбонатов и гидрокарбонатов (CaCO₃), сульфатов и сульфитов (CaSO₄, CaSO₃) фторидов (CaF₂), фосфатов (Ca₅(PO₄)₃), а также других солей. Основные источники кальция в воде:

• Горные породы, через которые проходит поток воды.
• Выбросы от промышленных предприятий.
• Удобрения отраслей сельского хозяйства, попадающие в воду напрямую или через слой почвы.

Соединения кальция присутствуют в большинстве горных пород и биогенных отложений. Металл также содержится во всех растительных и животных тканях. Его соединения — основа костного скелета, раковин и панцирей беспозвоночных. Давайте разберемся, как определить кальций в воде, и каким должно быть его содержание?

Содержание ионов кальция в воде

В растворенном виде соединения кальция содержатся в морской воде и воде из подземных источников и открытых водоемов. Наибольшее количество кальция присутствует воде из горных рек и источников, артезианских скважин. На высокое содержание кальция в водопроводной воде или воде из скважины указывает:

1. Белый нерастворимый осадок, появляющийся после кипячения воды, содержащей кальций.
2. Накипь на стенках чайника, резервуара посудомоечной машины, другой кухонной техники.
3. Белый налет на кранах и насадках для душа.
4. Ухудшение вкуса напитков и приготовленных блюд.
5. Потеря цвета ткани после стирки.
6. Увеличение расхода мыла и моющих средств.

Как определить количество кальция в воде

Наиболее точный метод определения количества кальция в воде — лабораторный анализ. Такие услуги предоставляют специализированные организации, компании, поставляющие фильтры для воды. Для приблизительной оценки концентрации ионов кальция в воде применяют специальные тестовые полоски, меняющие цвет в зависимости от доли кальция в воде. Также эффективным методом определения кальция в воде является метод титрования. Узнать сколько кальция в воде можно и путем наблюдений, которые мы указали выше.

Нормы по содержанию кальция в воде

Жесткость воды определяется содержанием в ней ионов кальция и магния. Это одна из самых важных характеристик. Различают временную и постоянную жесткость. Первая определяется долей гидрокарбонатов кальция. При нагреве и кипячении эти соединения разлагаются с выделением углекислого газа и нерастворимого осадка. Временная жесткость имеет второе название — гидрокарбонатная жесткость.

Постоянная жесткость зависит от содержания сульфатов, хлоридов магния и кальция. Эти соли не разлагаются при кипячении. Такая жесткость называется некарбонатной.

По катионному составу различают кальциевую и магниевую жесткость. Вода из источников, залегающих в известняковых породах, имеет высокое содержание ионов кальция. Вода из районов с залежами доломита имеет преимущественно магниевую жесткость.

Международная единица измерения жесткости — моль/м 3 . В технических и лабораторных измерениях используется миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л). Например, вода жесткостью 1 мг-экв/л содержит 20,04 кальция или 12,16 магния. Согласно ГОСТ на кальций в воде 31865-2012, действующему в РФ, жесткость измеряется в градусах. 1 Ж = 1 мг-экв/л.

Нормы для кальция в питьевой воде можно рассчитать с помощью специальных методик определения ионов кальция в воде.
Санитарные нормы для централизованного водоснабжения СанПиН 2.1.4.1074-01 определяют нормативы и предельно допустимую концентрацию солей жесткости. Согласно требованиям норма кальция в воде — 7 мг-экв./л, предельное содержание — до 10 мг-экв./л. Однако, по нормам ВОЗ оптимальная концентрация кальция в воде примерно 1,5-2,5Ж.

Но для чего определяют кальций в воде, и как он влияет на наш организм?

Влияние кальция на организм

Кальций — один из самых необходимых для жизни элементов. Его соединения оставляют основу опорно-двигательной системы, зубной ткани. Ионы кальция участвуют в передаче нервных импульсов, синтезе гормонов и ферментов, поддержании щелочно-кислотного баланса в организме.

От 10 до 20% кальция мы получаем из питьевой воды. Недостаток также как и переизбыток этого элемента приводит к ухудшению здоровья, а именно:

• К ухудшению состояния костной системы. Кости становятся хрупкими, появляется специфическое заболевание остеопороз.
• К медленному росту ногтей и волос, ухудшению их состояния. Недостаток кальция приводит к расслоению ногтей, ломкости и истончению волосяного покрова головы.
• К ухудшению общего состояния. Хроническая усталость, повышенная раздражительность также могут быть симптомами дефицита кальция.

В отдельных случаях возникают судороги, проблемы с сердечно-сосудистой системой, желудочно-кишечным трактом. При значительном избытке возникают нарушения сердечного ритма и работы центральной нервной системы. Избыток соединений кальция также является причиной ряда расстройств и заболеваний. Если в воде много кальция возникает:

• Почечно-каменная болезнь.
• Ускоренное развитие атеросклероза.
• Отложение солей в суставах.
• Превышение концентрации ионов кальция негативно влияет на бытовую технику и сантехнику:
• Трубы зарастают слоем отложений.
• На нагревательных элементах и стенках водонагревателей, котлов, откладываются нерастворимые соли.

Превышения кальция в водопроводной воде или воде из скважины приводит к увеличению расхода электроэнергии, снижению срока службы систем и техники. При избыточном содержании кальция и натрия в воде рекомендуются устанавливать ионообменные фильтры. Это поможет избежать проблем со здоровьем и продлит срок службы домашней техники и бытовых систем.

Необходимость дополнительной очистки воды от солей жесткости возникает при содержании солей Мg или Ca от 10 мг-экв./л. Для этого применяют ионообменные фильтры умягчения и установки обратного осмоса.

Определить необходимость установки фильтра для удаления кальция можно после анализа вода и определения химического состава примесей.

Источник