Χημεία νερού στην εκχύλιση καφέ
Αναφερθήκαμε σε αρκετά άρθρα για την χημεία νερού στην εκχύλιση καφέ. Έκτοτε πέρασε ένας χρόνος από το τελευταίο άρθρο της σειράς τα «μυστικά του καφέ» και η ανταπόκριση σας μας άφησε έκπληκτους!
Πήραμε λοιπόν την απόφαση να συνεχίσουμε την αρθρογραφία πάνω σε αυτό το θέμα για να παντρέψουμε την θεωρία με την πρακτική χημεία νερού στην εκχύλιση καφέ. Είναι αλήθεια ότι η απόσταση θεωρίας και πρακτικής εφαρμογής είναι μεγάλη και γεννά πολλά ερωτηματικά. Θα τα απαριθμήσω παρακάτω όπως ακριβώς μου τα θέσατε και θα προσπαθήσω να είμαι όσο το δυνατόν πιο σαφής στις απαντήσεις μου.
Ερώτηση πρώτη: Ποια είναι οι τιμές των ποιοτικών χαρακτηριστικών του νερού (σύμφωνα πάντα με τις μετρήσεις) που θα μου δώσουν τον τέλειο καφέ;
Για να απαντήσουμε την δυσκολότερη όλων των ερωτήσεων θα πρέπει να δούμε λοιπόν αρχικά ποιες μετρήσεις πρέπει να κάνουμε. Θα καθορίσουμε τις τιμές στόχους και για την ακρίβεια τα αποδεκτά όρια διακύμανσης των τιμών στόχων. Παράλληλα θα προσπαθήσω να εξηγήσω γιατί ζητάμε αυτές τις τιμές.
Αγωγιμότητα του νερού στην πράξη
Ξεκινώντας από τα εύκολα θα έλεγα σαν πρώτη μέτρηση τα Ολικά Διαλυμένα Στερεά του νερού η οποία γίνεται με ένα Αγωγιμόμετρο/TDS meter. Το αγωγιμόμετρο μετρά οτιδήποτε είναι διαλυμένο στο νερό και σε καμία περίπτωση την σκληρότητα. Ο βασικός λόγος που ζητώ αυτή την μέτρηση είναι για να εξετάσω εάν το νερό της παροχής μας περιέχει θαλασσινό (υφαλμύρωση). Η μέτρηση αυτών των οργάνων αποδίδεται σε PPM ή mg/lit. Ένα λίτρο νερού έχει συνολικά περιέχει, ένα εκατομμύριο μίλι-γραμμάρια.
Προσοχή: Εδώ να ξεκαθαρίσω ότι άλλο είναι τα PPM του νερού (όρος χημείας), διαφορετικό τα PPM του καφέ στο φλιτζάνι μας που είναι κρίσιμο μέγεθος για τους baristas. Το όργανο που χρειάζεται ο barista είναι το ρεφρακτόμετρο με το οποίο μετράς την αναλογία διαλυμένου καφέ σε ένα λίτρο νερό (ratio). Οι αναλογία αυτή πρέπει να είναι από 25:1 ως 35:1 ή αλλιώς από 1,8% – 2,5%.
Εφόσον μιλάμε για αναλογία, φυσικά και μπορεί να εκφραστεί επίσης και σε parts per million (ppm) ή και σε μίλι-γραμμάρια διαλυμένου καφέ ανά λίτρο νερού. Δεν είναι όμως το ίδιο πράγμα, καθώς το Αγωγιμόμετρο/TDS meter μετρά ηλεκτρική αγωγιμότητα ενώ το Refractometer μετά οπτικά το αποτέλεσμα.
Αποδεκτά όρια διακύμανσης των τιμών TDS νερού: 120 mg/L – 250 mg/L. (Δεν θα χρησιμοποιώ την μονάδα ppm στο εξής, για να μην μπερδεύεστε)
Πρακτικά αυτές οι τιμές υποδηλώνουν ότι τον νερό που θα χρησιμοποιήσουμε για παρασκευή ροφημάτων δεν περιέχει θάλασσα (<250 mg/L) και ότι δεν έχει υποστεί επεξεργασία αφαλάτωσης χωρίς εμπλουτισμό (>120 mg/L).
Η θάλασσα στο νερό θα καταστρέψει την όποια προσπάθεια να φτιάξουμε αξιοπρεπή καφέ, οποιαδήποτε ρύθμιση και να κάνουμε στην μηχανή και την κοκκομετρία του μύλου μας. Ούτε στο καβούρδισμα εάν επέμβουμε, δεν θα πετύχουμε τίποτα.
Οι χαμηλές τιμές TDS υποδηλώνουν ότι τον νερό έχει υποστεί επεξεργασία και θα πρέπει να εμπλουτιστεί με μεταλλικά άλατα για να γίνει σωστή εκχύλιση αντί του over-exctraction.
Χλωρίωση του νερού στην πράξη
Τα δημοτικά δίκτυα ύδρευσης στην Ελλάδα είναι υποχρεωτικά χλωριωμένα. Για να φτιάξουμε καφέ η μέτρηση ελεύθερου χλωρίου και χλωραμινών στο νερό είναι απαραίτητη. Εδώ τα πράγματα είναι ακόμα πιο αυστηρά.
Αποδεκτά όρια διακύμανσης των τιμών για Ελεύθερο Χλώριο & Χλωραμίνες στο νερό: 0 mg/L.
Η παρουσία αυτών των συστατικών στο νερό που τροφοδοτεί την μηχανή καφέ πρέπει να είναι μηδενικές. Το επισήμανα και σε παλαιότερα άρθρα και ίσως να γίνομαι κουραστικός. Πιστεύω πάντως ότι το χλώριο και τα υποπροϊόντα του οι χλωραμίνες είναι η καταστροφή του καφέ και της μηχανής μαζί.
Πατώντας τον σύνδεσμο πάνω στο επικεφαλίδα, θα δείτε σε σχετικό άρθρο του water academy, πως λειτουργεί η χλωρίωση των δήμων. Έτσι θα καταλάβετε ότι η απολύμανση του νερού, ουσιαστικά γίνεται με την οξείδωση των οργανικών ενώσεων, δηλαδή των μικροβίων. Το ελεύθερο χλώριο λοιπόν θα οξειδώσει τα οργανικά του καφέ. Το θέλουμε αυτό;
Στην πολυετή καριέρα μου δίπλα στην βιομηχανία HO.RE.CA, είδα άπειρες φορές, έμπειρους επαγγελματίες να παρακάμπτουν το φίλτρο ενεργού άνθρακα. Να προσπαθούν να φτιάξουν καφέ «πειράζοντας» τις ρυθμίσεις των μηχανών τους και του μύλους. Η μη αφαίρεση του χλωρίου δεν διορθώνεται εύκολα. Για να μην μακρηγορώ ένα θα σας το πω και όποιος θέλει ας το καταλάβει. Αυτό το λάθος, είναι μια από τις δύο βασικότερες αιτίες που στην Ελλάδα, η robusta είναι τόσο διαδεδομένη. (η άλλη μάλλον είναι η τιμής της πρώτης ύλης)
Έλεγχος των μεταλλικών αλάτων & χημεία νερού στην εκχύλιση καφέ
Η μέτρηση των μεταλλικών αλάτων και της ολικής αλκαλικότητας του νερού είναι εξαιρετικά σημαντική. Γνωρίζοντας αυτές τις δύο παραμέτρους με σχετική ακρίβεια, μπορούμε να επιλέξουμε αντίστοιχα την κατάλληλη επεξεργασία νερού που πρέπει να εφαρμόσουμε.
Ο ρόλος των μεταλλικών αλάτων στην εκχύλιση καφέ είναι διπλός.
Υψηλά επίπεδα ασβεστίου και μαγνησίου στο νερό θα εξουδετερώσουν το ¨σώμα» του καφέ μας. Επίσης θα αντιδράσουν με τις διάφορες μορφές του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό κατά το βρασμό του με αποτέλεσμα την δημιουργία πουρί (ανθρακικό ασβέστιο) στις αντιστάσεις του boiler.
Χαμηλά επίπεδα ασβεστίου και μαγνησίου στο νερό, βοηθούν προοδευτικά στην υπερεκχείλιση των κόκκων του καφέ. Οι γεύσεις και το άρωμα επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό αρνητικά. Η διαδικασία εκχύλισης γίνεται απρόβλεπτη και ασταθής.
Η μηχανή προστατεύεται μεν από το πουρί αλλά ταυτόχρονα, δημιουργούνται άλλοι επικίνδυνοι παράγοντες διάβρωσης των μεταλλικών εξαρτημάτων τους. Κατά συνθήκη το νερό με πολύ χαμηλά επίπεδα μεταλλικών αλάτων έχει και όξινο pH. Αυτό και μόνο δημιουργεί συνθήκες διάβρωσης ακόμα και στο ανοξείδωτο ατσάλι!
Αρκετές φορές πελάτες μου έχουν θέσει το θέμα της μεταλλικής γεύσης στον καφέ και πως να το αποφύγουν. Η απάντηση είναι σχετικά απλή. Αιτία είναι τα μεταλλικά μέρη των εσπρεσομηχανών κατά κύριο λόγο. Όταν είναι καινούργια η μηχανή δουλέψτε την 4-6 ώρες συνεχώς ξεπλένοντας συχνά με φρέσκο νερό. Σε μια «δουλεμένη» συσκευή, η ακατάλληλη επεξεργασία νερού είναι το πρόβλημα και θα το επιδεινώνει συνεχώς με την πάροδο του χρόνου.
Είναι δεδομένο για την χημεία νερού στην εκχύλιση καφέ, ότι μια από τις σημαντικότερες παραμέτρους που επηρεάζει την τελική ποιότητα στο φλιτζάνι μας, αλλά και την προστασία του εξοπλισμού μας είναι ο έλεγχος των μεταλλικών αλάτων στο νερό. Είτε πρόκειται για παρασκευή τσαγιού, είτε καφέ, είτε οποιοιδήποτε αναψυκτικού ή χυμού.
Αποδεκτά όρια διακύμανσης των τιμών για την Ολική Σκληρότητα στο νερό: 60 mg/L – 120 mg/L.
Όσον αφορά την αλκαλικότητα θα διαφοροποιηθώ από τις υποδείξεις της SCAE/SCAA. Ο λόγος είναι το ανέφικτο του στόχου που θέτει στην πράξη. Είναι δεδομένο στην χημεία νερού ότι οι τιμές της αλκαλικότητας μεταβάλλονται παράλληλα με τις μεταβολές την ολικής σκληρότητας. Εφόσον λοιπόν θα επιλέξουμε να επεξεργαστούμε το νερό μας αφαιρώντας ή εμπλουτίζοντας μεταλλικά άλατα, είναι πρακτικά αδύνατο να διατηρήσουμε τις τιμές της αλκαλικότητας σταθερές πέριξ των 40 mg/L που προτείνουν οι οργανισμοί του καφέ.
Τι είναι η αλκαλικότητα και πως επηρεάζει την εκχύλιση καφέ
Για να κατανοήσετε την διαφοροποίηση μου από τις προδιαγραφές της SCAA, ως προς την αλκαλικότητα θα πρέπει αρχικά να κατανοήσετε τι μετράμε. Πέρα από την θεωρητική χημεία νερού στην εκχύλιση καφέ και τους ορισμούς της θα σας έλεγα απλουστευμένα, ότι με την αλκαλικότητα έχουμε ένα μέτρο για τις ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα που είναι διαλυμένο στο νερό μας. Η θερμοκρασία του νερού καθορίζει και την μορφή που έχει το διοξειδίου του άνθρακα.
Κατά τον βρασμό πρακτικά όλη η αλκαλικότητα αντιδρά με τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου δημιουργούν ανθρακικό ασβέστιο ή «πουρί».
Εφόσον λοιπόν έχουμε μετρήσεις αυτές τις δύο παραμέτρους (ολική σκληρότητα και αλκαλικότητα) οι οποίες είναι δύο όψεις του ιδίου νομίσματος τελικά στην πράξη, παρατηρούμε τις εξής περιπτώσεις.
α) Η ολική σκληρότητα είναι ελαφρά μεγαλύτερη από την ολικά αλκαλικότητα.
Είναι το σύνηθες και το συναντάμε στην πλειοψηφία των περιπτώσεων σε φυσικά νερά. Όταν βράσουμε αυτό το νερό, ίσο τμήμα της σκληρότητας θα αντιδράσει με την αλκαλικότητα για να δημιουργήσει ανθρακικό ασβέστιο CaCO3. Εφόσον η σκληρότητα είναι μεγαλύτερη από την αλκαλικότητα θα περισσέψουν μεταλλικά ιόντα στο νερό που εξέρχεται του boiler. Αυτά υπό συνθήκες θερμοκρασίας 95°C και υψηλής πίεσης 8 – 15 bar, θα αντιδράσουν στην συνέχεια με τμήμα από τα οξέα του καφέ εξουδετερώνοντας τα.
β) Η ολική σκληρότητα είναι πολύ μεγαλύτερη από την ολικά αλκαλικότητα.
Είναι το σχετικά σπάνιο φαινόμενο σε φυσικά νερά. Σε αυτή την περίπτωση όπως αντιλαμβάνεστε μεγάλο τμήμα μεταλλικών ιόντων θα φτάσει στο μπλοκ της μηχανής μας. Θα επηρεάσει αρνητικά την διαδικασία εκχύλισης, εξαφανίζοντας τελικά το ¨σώμα του καφέ». Ουσιαστικά θα έχουμε ένα επίπεδο (flat) γευστικό αποτέλεσμα χωρίς κανένα ενδιαφέρον. Τα οξέα του καφέ ως γνωστόν είναι υπεύθυνα για το άρωμα και την τελική γεύση.
γ) Η ολική αλκαλικότητα είναι μεγαλύτερη από την ολικά σκληρότητα.
Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται σε επεξεργασμένα νερά (αφαλατώσεις) ή σε περιοχές με έντονη βιομηχανική ή αστική ρύπανση (όξινη βροχή). Πρακτικά αυτό δεν έχει κάποια αρνητική επίδραση στην εκχύλιση του καφέ. Αντίθετα θα έλεγα ότι βοηθά και την πλήρη εξαγωγή καφεΐνης από τον κόκκο του καφέ. Είναι γνωστή η βιομηχανική μέθοδος παραγωγής ντεκαφεϊνέ όπου διοχετεύουν διοξείδιο του άνθρακα στους κόκκους για να αφαιρέσουν την καφεΐνη. Όταν η αλκαλικότητα είναι μεγαλύτερη από την σκληρότητα, όλα τα μεταλλικά ιόντα θα μετατραπούν σε πουρί και θα περισσέψει CO2.
Η δική μου πρόταση για την αλκαλικότητα λοιπόν είναι να ακολουθεί τους στόχους της σκληρότητας. Θα πρέπει να είναι λίγο μικρότερη ή μεγαλύτερη από της τιμές στόχους της ολικής σκληρότητας.
Αποδεκτά όρια διακύμανσης των τιμών για την Ολική Αλκαλικότητα στο νερό: ≥ 40 mg/L.
Η περίσσια CO2 πρέπει να διοχετεύεται στο περιβάλλον μαζί με τον ατμό διότι λόγο της υψηλής κινητικότητας τους (αέρια) μπορεί να δημιουργήσουν το φαινόμενο του tunneling κατά την εκχύλιση. Θα «τρυπήσουν» το στρώμα του καφέ με αποτέλεσμα να δημιουργηθεί μια εύκολη δίοδος για το νερό (tunnel) και να μην έρθει σε επαφή με όλο τον καφέ (under-extraction). Αυτός είναι ο λόγος που πρέπει να κάνουμε πάντα flush στις μηχανές espresso πριν από κάθε χρήση.
Το νάτριο και η αρνητική του επίδραση στην εκχύλιση
Το νάτριο έχει αρνητική επίδραση στην εκχύλιση αφεψημάτων και για το λόγο αυτό η SCAE/SCAA δίνει στόχο εξαιρετικά χαμηλό. Συμφωνώ και εγώ απόλυτα με αυτή την διαπίστωση που ουσιαστικά δηλώνει ότι η χρήση αποσκληρυντών νατρίου είναι απαγορευτική για την παραγωγή καφέ.
Αποδεκτά όρια διακύμανσης των τιμών για το Νάτριο στο νερό: ≤ 10 mg/L
Αυξημένα επίπεδα νατρίου στον νερό έχουμε μόνο εφόσον υπάρχει το φαινόμενο της υφαλμύρωσης (γλυφό νερό άρα και TDS υψηλό) ή όταν χρησιμοποιούμε αποσκλήρυνση ιόντων νατρίου. Σε αυτή την μέθοδο αποσκλήρυνσης, αντικαθιστούμε ένα ιόν ασβεστίου ή μαγνησίου στο υπό επεξεργασία νερό με δύο ιόντα νατρίου. Προσθέτουμε δηλαδή στο νερό περίπου 1,6 φορές την σκληρότητα μας σε νάτριο. Πετυχαίνουμε εν ολίγοις να προστατεύσουμε την μηχανή μας από το πουρί καταστρέφοντας παράλληλα τον καφέ μας.
Το νάτριο μειώνει την οσμωτική πίεση, της προστατευτικής μεμβράνης των κυττάρων, με αποτέλεσμα να συγκρατούν περισσότερο νερό και να «πρήζονται». Αυτό το φαινόμενο είναι υπεύθυνο για την κατακράτηση υγρών σε ανθρώπους που καταναλώνουν πολύ αλάτι (NaCl). Είναι και στην περίπτωση μας υπεύθυνο για την διόγκωση των κόκκων του καφέ κατά την διάρκεια της εκχύλισης και να κολλά στην σήτα (strainer) του μπλoκ.
Θα το έχετε παρατηρήσει σε παραθαλάσσιες περιοχές με ανεπεξέργαστο υφάλμυρο νερό, ή σε περιπτώσεις με ακατάλληλη επεξεργασία νερού. (αποσκλήρυνση ιόντων νατρίου) Στην καλύτερη περίπτωση θα μας οδηγήσει σε υπερεκχείλιση και γενικότερα σε πολύ ασταθή ποιότητα καφέ.
Το pH του νερού στην πράξη
Το pH το άφησα τελευταίο διότι ουσιαστικά επηρεάζεται από όλα τα παραπάνω. Δεν θα σας το αναλύσω διεξοδικά για να μην μπερδευτείτε τώρα που αρχίσαμε να βάζουμε μία τάξη στα πράγματα. Άλλωστε στο σχετικό άρθρο μπορείτε να μάθετε περισσότερα… Όποια λοιπόν παράμετρο του νερού και αν μεταβάλουμε αυτό θα έχει τελικά επίδραση και στο pH. Για το λόγο αυτό είναι η κορωνίδα των παραμέτρων μας.
Αποδεκτά όρια διακύμανσης των τιμών για το pH του νερού: 6,5 – 7,9
Τα όρια αυτά μας προσφέρουν ένα ισορροπημένο νερό. Μας παρέχει μια γενική άποψη για την χημεία νερού στην εκχύλιση καφέ. Είναι μια πρώτη εικόνα ότι δεν θα επηρεάσει αρνητικά την εκχύλιση μας. Αυτό δεν σημαίνει ότι μόνο του είναι αρκετό για να μας εξασφαλίσει την τέλεια εκχύλιση. Όλες οι παραπάνω παράμετροι είναι εξίσου απαιτητές.
Ερώτηση δεύτερη: Ποια επεξεργασία νερού μπορεί να μου δώσει την δυνατότητα να ελέγξω αποτελεσματικά όλες αυτές τις παραμέτρους;
Οι αξιόπιστες επιλογές επεξεργασίας νερού της αγοράς
Για να έχουμε απόλυτο έλεγχο στην ποιότητα νερού που χρησιμοποιούμε θα χρειαστούμε μια τεχνολογικά εξελιγμένη επεξεργασία νερού. Στο θέμα της εξέλιξης συστημάτων επεξεργασίας νερού γενικά, οι επιλογές κατασκευαστών της αγορά είναι μετρημένες στα δάκτυλα του ενός χεριού. Στην βιομηχανία Ho.Re.Ca μόνο η 3Μ διαθέτει πλήρη και εξειδικευμένη σειρά εργαλείων επεξεργασίας νερού ειδικά για παρασκευή ροφημάτων. Περιλαμβάνει αποσκληρυντές υδρογόνου ScaleGard PRO & ScaleGard PRO +H με μόνιμο bypass, ScaleGard Blend series με ρυθμιζόμενη ανατροφοδότηση ακριβείας και δυνατότητα απομακρυσμένου ελέγχου WiFi, αντίστροφες ωσμώσεις ScaleGard PRO 2BL & ScaleGard PRO HFRO με ρυθμιζόμενο bypass ακριβείας και παραγωγή 750L/day – 5000L/day
Στο παρακάτω βίντεο μπορείτε να δείτε μερικά από τα πλεονεκτήματα τους.
