Бариста стремятся контролировать каждый элемент производства кофе, от методов первоначальной обработки и обжаривания зёрен, до особенностей помола и профилирования температуры заваривания. Вода - еще один элемент, о котором нельзя забывать. Если вы будете использовать воду прямиком из водопроводного крана, позволив ей течь внутрь вашей кофемашины, существует большая вероятность того, что редкий и дорогой сорт кофе Panama Gesha, который вы только что добавили в меню вашей кофейни, вряд ли будет соответствовать вкусовым и ароматическим характеристикам, которые ему обычно присущи. Именно поэтому в большинстве кофеен внедряются системы фильтрации воды - для контроля воздействия воды на вкус и аромат кофейных напитков и одновременно максимального увеличения срока службы эспрессо машины.
Однако что же на самом деле происходит во время процесса фильтрации? Какие существуют разновидности фильтрационного оборудования, и каким образом все эти фильтры превращают обычную воду из под крана в лучшую подругу элитных кофейных напитков? Давайте все это выясним.
Углеродные блочные фильтры.
Углеродные блочные фильтры являются наиболее распространенным видом фильтров для удаления остаточного хлора, осадка или небольших органических соединений, которые могут загрязнять воду, не влияя на жесткость воды.
Углеродные фильтры изготавливаются из богатого углеродом органического материала, такого как бамбуковая кора или кокосовые скорлупки, которые сжигаются при высоких температурах. В результате получается суперпористый порошок с очень большой площадью поверхностей, в которую впитываются загрязняющие частицы. Всего лишь один грамм активного углерода обычно имеет площадь поверхности более 1000 квадратных метров, - это размер трех экранов кинотеатра IMAX.
Одной из основных целей применения углеродных фильтров является избавление от сильного вкуса хлора, который часто бывает у воды в районах, в которых воду с помощью хлора очищают от разнообразных микробных загрязнений (см. выпуск журнала BeanScene за декабрь 2017 года).
Вода из водохранилищ, особенно из охраняемых водосборников, обычно требует меньшего количества хлора для своего обеззараживания, в отличие от проточной речной воды. Углеродный фильтр помогает превратить молекулы хлора в хлоридные ионы, не имеющие ни вкуса, ни запаха. Со временем, однако, тонкие поры углерода в фильтре засоряются, ухудшая его производительность, наступает время сменить картридж.
Ионообменные фильтры.
Жесткость воды вызывает беспокойство во многих областях, таких как регионы Южной Австралии, Квинсленда или Западной Австралии (см. Карту жесткости воды, опубликованную в нашем журнале в декабре 2017 года). Для смягчения воды можно использовать ионообменные фильтры. Ионный обмен - это процесс удаления нежелательных ионов из воды и замена их на более предпочтительные. Скажем, у вас очень жесткая водопроводная вода, насыщенная такими минералами, как бикарбонат кальция и сульфат магния. Ионообменный фильтр заменит положительные по заряду ионы кальция и магния натрием. Между тем отрицательные сульфатные или карбонатные ионы заменяются хлоридом. Со временем натрий и хлорид в фильтре будут израсходованы, и их нужно будет «регенерировать», замачивая картридж в концентрированном растворе хлорида натрия (соли). Конечным результатом применения таких фильтров является более мягкая и более соленая вода. Использование калия вместо натрия может уменьшить соленость воды.
Чтобы избежать добавления соли в воду, вы можете использовать особый тип ионообменных фильтров, которые называются деионизаторами, в них положительные по заряду ионы замещаются ионами водорода (H +), а отрицательные ионы замещаются гидроксидными ионами (OH-). Эти два процесса вместе приводят к полной очистке воды, её жёсткость убирается без добавления соли. Вода в результате получается, возможно, с слишком низкой минерализацией, однако кофе на такой воде получается мягким и без посторонних привкусов. Техническое обслуживание таких фильтров требует взаимодействия с сильными кислотами и основаниями, что потенциально может быть небезопасным, лучше доверить работу с ними специалистам профессионалам.
Обратный осмос.
Другая стратегия фильтрации состоит в том, чтобы довести воду до её максимально очищенного от примесей состояния, а затем снова насытить её специально добавленными полезными минералами. Первой ступенью фильтрации в таком случае служит система обратного осмоса, которая без разбора удаляет все ионы из воды. Осмос – это природный прием, с помощью которого вода перемещается в клеточных мембранах, особенно это хорошо работает, когда вода перемещается из менее соленых областей в более насыщенные солью. С помощью этого процесса растения потребляют воду из почвы.
Обратный осмос является противоположностью естественного процесса. С помощью него чистая вода извлекается из соляного раствора. В фильтрах обратного осмоса используется также специальная мембрана, которая задерживает любые растворенные примеси, позволяя чистой воде свободно проникать сквозь неё. При этом система должна использовать силу давления, для того чтобы заставить чистую воду перейти на другую сторону мембраны. Вот почему системы обратного осмоса можно эксплуатировать только с применением внешнего источника энергии. К примеру, на станциях опреснения морской воды, морская вода очищается от соли с применением давления силой от 40 до 80 бар. Кофейное оборудование может работать с использованием обычного давления водопроводной сети (с силой примерно в 4 или 5 бар), или же при желании, мощности этой системы можно увеличить с помощью специального усилительного насоса.
Вода, отфильтрованная через мембраны обратного осмоса, должна быть почти полностью свободной от минералов. Хотя это позволяет избежать проблемы накипи, это может способствовать созданию другой проблемы - коррозии. От коррозии куда сложнее избавиться, чем от накипи. Существует тонкий баланс между водой, образующей накипь, и водой, которая способствует возникновению коррозии. Более высокие уровни общей и карбонатной жесткости, более высокий рН - и температура воды смещает баланс к формированию накипи, в то время как более низкий pH, низкий уровень содержания бикарбоната и больше растворенных в воде солей приводят к возникновению коррозии.
Эта сложная система лучше всего описывается индексом насыщения воды Langelier (Langelier saturation index), который я советую изучить, если вы хотите узнать побольше об этих процессах, или же вы можете проконсультироваться по всем этим вопросам со своим специалистом по воде.
Хорошим решением подобных проблем послужит стратегия оставления небольшого уровня жесткости в очищенной воде, так чтобы она смогла образовывать тончайший защитный слой накипи, предохраняющий от ржавчины на трубах, по которым она в дальнейшем течёт.
Чистая вода после прохождения через систему обратного осмоса, дает нам возможность перепроектировать с нуля её минеральный состав для достижения нужных нам оптимальных вкусовых характеристик. Предварительно подготовленные минеральные концентраты или же простой чистый соляной раствор, оставшийся после фильтрации, обычно снова смешивают с очищенной от всех примесей водой с помощью использования дозирующего насоса.
Тестирование воды.
Для того чтобы сделать лучший выбор между различными системами фильтрации, первым делом стоит протестировать воду, которая течёт в местном водопроводе. Измерение общего содержания твердых растворенных вещества (TDS) дает исчерпывающую информацию о том, сколько растворенных материалов находится в воде в целом (подробнее это было описано в выпуске журнала за октябрь 2017 года). Это может послужить хорошей отправной точкой для определения того, насколько бедна или богата ваша вода минералами.
PH уровень воды связан с её карбонатной жесткостью, он имеет решающее значение для определения того, может ли вода вызвать образование накипи в вашей кофемашине. PH измерители необходимо калибровать перед каждым их применением с помощью специальных буферных растворов с заранее известным уровнем pH. Общая жесткость и карбонатная жесткость воды могут быть быстро протестированы на месте с использованием специальных тестов или же подходящих в данном случае тестов для аквариумной воды. Подобные тесты используют индикаторы, которые изменяют свой цвет, вступая в реакцию с минералами, растворёнными в воде. Вы можете найти множество учебных видеороликов о том, как их использовать в Интернете.
Однако, необходимо помнить, что их разрешающая способность составляет ± 10 частиц на миллион и они обычно не могут отличить кальция от магния. Некоторые тесты, конечно, способны на это, однако они немного сложнее в использовании и в целом не обеспечивают высокой точности измерений. Советуем протестировать вашу воду 3 раза, прежде чем принять результат. Если же для вас важно иметь более точную картину общей жесткости, карбонатной жесткости и соотношения кальция и магния в воде, целесообразно провести лабораторные испытания.
Хорошее знание параметров вашей воды и доступных вариантах фильтрации должно помочь вам принять обоснованное решение о фильтрационной системе, которая наилучшим образом подходит именно вам.
*Статья доктора Моники Фекете, основательницы Австралийской Научной Кофейной Лаборатории (Australian Coffee Science Lab).
