Hóa học của nước
Hóa học nước không nhận được sự quan tâm xứng đáng trong lĩnh vực kinh doanh cà phê. Mặc dù ai cũng đã nghe qua câu “cà phê chiếm 98,75% là nước,” , nhưng ít người nhận ra thành phần hóa học của nước cũng ảnh hưởng đến thành phần của 1,25% còn lại đến mức nào. Nước được lọc bằng carbon của than hoạt tính có thể tạo ra cà phê có vị ngon hơn.
Những điều cơ bản
Mọi người đều biết rằng nước pha cà phê phải được lọc bằng cacbon và không có hương vị “khó chịu”. Nhưng đó chỉ là điểm khởi đầu để có nước pha chất lượng. Để tận dụng tối đa cà phê (hoặc trà hoặc cà phê espresso), nước cần phải có độ pH trung tính và mức độ cứng, độ kiềm và tổng chất rắn hòa tan (TDS) thích hợp.
Các thuật ngữ hóa học nước sau đây có liên quan đến việc pha cà phê.
- Total Dissolved Solids (TDS) : Tổng hàm lượng các chất hòa tan có kích thước nhỏ hơn 2 micron trong một thể tích nước, được đo bằng mg/L hoặc ppm.
- Hardness: Đo lường chủ yếu các ion canxi và magiê hòa tan, mặc dù các khoáng chất khác cũng có thể đóng góp. Đo bằng mg/L hoặc grains per gallon.
- pH: Đo độ axit dựa trên nồng độ ion hydro; 7.0 là trung tính.
- Acid: Dung dịch có pH thấp hơn 7.0.
- Alkaline: Dung dịch có pH lớn hơn 7.0.
- Alkalinity: Khả năng của dung dịch chống lại axit. Đo bằng mg/L.
Các thuật ngữ và đơn vị đo lường được sử dụng để mô tả thành phần hóa học của nước thường có vẻ được thiết kế để gây nhầm lẫn. Để đơn giản, tôi đã loại bỏ nhiều đơn vị đo lường thay thế và sẽ đo TDS, độ cứng và độ kiềm tính bằng mg/L (miligam trên lít hoặc phần triệu).
Thuật ngữ
Các thuật ngữ “alkalinity” và “alkaline” không đề cập đến cùng một khái niệm. “Alkaline” đề cập cụ thể đến một dung dịch có pH từ 7.01 đến 14. “Alkalinity” đề cập cụ thể đến khả năng của dung dịch trong việc chống lại axit hoặc, ít về mặt kỹ thuật hơn, khả năng chống trở nên axit hơn của dung dịch.
Mối quan hệ giữa độ cứng và kiềm cũng cần được làm rõ. Độ cứng phát sinh từ canxi, magiê, và các cation khác (ion mang điện tích dương). Kiềm phát sinh từ cacbonat, bicacbonat, và các anion khác (ion mang điện tích âm). Một hợp chất như canxi cacbonat đóng góp cả vào độ cứng và kiềm, vì nó chứa canxi (độ cứng) và cacbonat (kiềm). Ngược lại, natri bicarbonat đóng góp vào kiềm nhưng không đóng góp vào độ cứng. Các hệ thống làm mềm nước thông thường hoạt động bằng cách thay thế canxi trong nước bằng natri. Điều này làm giảm độ cứng nhưng không ảnh hưởng đến độ kiềm.
Cặn nồi hơi là do sự kết tủa của canxi cacbonat khi nước cứng được đun nóng. Sự kết tủa giảm độ cứng và kiềm của nước. Trong dài hạn, sự tích tụ có thể gây hỏng nghiêm trọng cho máy pha cà phê espresso của bạn. Trong ngắn hạn, sự tích tụ có thể nhanh chóng làm tắc các van nhỏ và đường ống; các van gicleurs và các hạn chế trao đổi nhiệt đặc biệt dễ bị tổn thương.
Các nhà sản xuất máy pha cà phê espresso thường xuyên khuyến nghị sử dụng hệ thống làm mềm nước để bảo vệ máy pha cà phê espresso. Một hệ thống làm mềm sẽ bảo vệ máy của bạn nhưng có thể làm hỏng cà phê espresso của bạn.
Tiêu chuẩn nước pha chế
Tôi đề xuất nên sử dụng các tiêu chuẩn nước sau đây cho việc pha cà phê, trà và espresso.
Tiêu chuẩn nước pha chế
Hầu hết các khuyến nghị của ngành công nghiệp đều yêu cầu mức độ độ cứng và TDS (tổng chất rắn hòa tan) cao hơn một chút so với mức được liệt kê ở trên; sử dụng những tiêu chuẩn của ngành công nghiệp sẽ tạo ra cà phê tốt hơn một cách nhỏ nhặt, nhưng tôi không thể khuyến nghị chúng cho espresso vì chúng tăng nguy cơ hình thành cặn.
Lý thuyết, nước có độ cứng cao hơn một chút so với 50 mg/L sẽ không tạo ra cặn ở nhiệt độ pha espresso tiêu chuẩn. Trong thực tế, nhiệt độ của máy và độ cứng do hệ thống xử lý nước tạo ra dao động, và tôi thà rằng cẩn trọng hơn. Sự cẩn trọng đặc biệt quan trọng khi sử dụng van gicleurs hoặc hạn chế trao đổi nhiệt. Một lượng cặn nhỏ có thể thay đổi đáng kể hiệu suất của những lỗ nhỏ này.
Vui lòng lưu ý: Độ cứng 70 mg/L sẽ tạo ra cặn ở nhiệt độ pha hơi nước tiêu chuẩn. Cách duy nhất để bảo vệ nồi hơi và vẫn có nước pha tuyệt vời là lắp đặt hai đường ống riêng biệt với nước có mức độ độ cứng khác nhau cấp cho máy pha espresso.
Cách Hóa học của Nước Ảnh Hưởng Đến Hương Vị Cà Phê Để nói một cách đơn giản, mức “chất” đã hòa tan trong nước pha chế càng ít, nước sẽ hòa tan càng nhiều “chất” từ bột cà phê. Nếu mức độ TDS quá cao, nước sẽ là chất tan yếu và sẽ không chiết xuất đủ chất hòa tan từ bột cà phê. Cà phê pha với nước TDS rất cao sẽ có hương vị nhạt nhẽo và mờ nhạt. Nước TDS rất thấp có thể tạo ra cà phê có hương vị cứng cáp, chưa tinh tế và thường là quá sáng.
Nước cứng không làm giảm chất lượng tiềm năng của cà phê hoặc espresso; ngay cả khi nước cấp cho máy pha cà phê rất cứng, nước pha thực tế sẽ không quá cứng vì phần lớn độ cứng kết tủa thành cặn ở nhiệt độ pha chế tiêu chuẩn. Thật không may, cặn có thể làm hỏng hoặc thay đổi hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt, hạn chế dòng chảy, bộ đo dòng chảy, van, các thành phần đốt nóng, và gần như bất kỳ bộ phận nào nó tiếp xúc. Do đó, nước cứng tạo ra cà phê tuyệt vời nhưng sẽ làm hỏng máy của bạn.
Nước kiềm hoặc nước có độ kiềm cao có thể khiến cà phê bị xỉn màu, trắng đục, nhạt nhẽo. Nước có độ kiềm cao sẽ trung hòa axit cà phê, khiến cà phê ít axit hơn. Nếu độ kiềm quá thấp, cà phê thu được sẽ quá sáng và có tính axit.
Nước có tính axit tạo ra cà phê có màu sáng, mất cân bằng. Nước có tính axit và nước có độ kiềm thấp cũng có khả năng gây ăn mòn trong nồi hơi.
Xử lý nước
Bộ kit để đo hóa học của nước có thể được mua từ các công ty lọc nước và các trang web cung cấp thiết bị hồ cá. Mỗi quán cà phê nên thử nghiệm nước của mình, cả nước chảy từ vòi và nước đã được lọc nếu quán đã sử dụng hệ thống lọc. Việc kiểm tra có thể được thực hiện bằng bộ dụng cụ đã mua hoặc bằng cách gửi mẫu nước đến công ty xử lý nước.
Xin lưu ý: Thành phần hóa học của nước máy có thể thay đổi quanh năm; lý tưởng nhất là hệ thống xử lý được chọn phải có thể điều chỉnh được để bù đắp cho những thay đổi theo mùa.
Các lựa chọn xử lý nước
Tùy thuộc vào kết quả kiểm tra của bạn, bạn có thể muốn thử một số lựa chọn sau đây cho việc xử lý nước:
1. Lọc than hoạt tính. Cải thiện vị và mùi của nước nhưng có tác động không đáng kể đối với TDS và độ cứng. Mỗi quán cà phê nên sử dụng bộ lọc than hoạt tính đi trước bộ lọc cặn như là bước đầu tiên của quá trình xử lý nước.
2. Osmosis ngược. Loại bỏ hơn 90% TDS, độ cứng và kiềm. Nước RO thẳng quá tinh khiết cho việc pha espresso, trà hoặc cà phê. Nước RO nên luôn được pha trộn với nước giàu khoáng chất được lọc qua than hoạt tính hoặc sử dụng kết hợp với một thiết bị tái khoáng. Hệ thống osmosis ngược có chi phí một chút cao và lãng phí nước, nhưng chúng tương đối ít bảo dưỡng. Nước có TDS hoặc độ cứng rất cao nên được tiền xử lý, hoặc nó sẽ nhanh chóng làm tắc màng RO trong các ứng dụng có lưu lượng lớn.
3. Cây hạt trao đổi ion. Có nhiều loại bao gồm máy làm mềm, máy giảm kiềm và máy tách ion.
- Máy giảm kiềm: Thay thế cacbonat và bicacbonat bằng clorua hoặc hydroxit. Điều này giảm kiềm mà không làm thay đổi độ cứng hoặc hàm lượng khoáng chất.
- Máy làm mềm: Thay thế ion canxi bằng ion natri để giảm độ cứng. Máy làm mềm thường được sử dụng để bảo vệ máy pha espresso khỏi sự tích tụ cặn. Nước cứng hoàn toàn không được khuyến nghị cho việc pha espresso vì nó làm giảm khả năng ẩm ướt của hạt cà phê, dẫn đến thời gian lọc espresso dài, và yêu cầu phải xay hạt cà phê thô hơn để tăng tốc độ lọc. Natri bicacbonat được tạo ra từ quá trình làm mềm cũng có thể làm cho các hạt cà phê kết dính, gây ra quá trình lọc không đều. Nếu việc làm mềm cần phải thực hiện, nước đã được làm mềm nên được pha trộn với nước giàu khoáng chất được lọc qua than hoạt tính hoặc được xử lý bằng một thiết bị tái khoáng. Sử dụng nước đã được làm mềm với độ cứng dưới 50 mg/L không được khuyến nghị.
- Máy khử ion và khử khoáng. Tạo ra nước tinh khiết hoặc gần như tinh khiết, không chứa ion, bằng cách sử dụng một giường trao đổi anion và một giường trao đổi cation liên tiếp. Giống như nước RO, nước đã được tách ion để pha cà phê nên được pha trộn với nước giàu khoáng chất được lọc qua than hoạt tính hoặc sử dụng kết hợp với một thiết bị tái khoáng.
Thiết bị tái khoáng. Thêm khoáng chất vào nước để tăng một số kết hợp của TDS, kiềm và độ cứng.
Cách chọn hệ thống xử lý nước
Trước khi quyết định cách xử lý nước của bạn, việc kiểm tra nước là rất quan trọng. Nếu may mắn, nước tại quán cà phê của bạn có mức độ cứng, kiềm và TDS hợp lý và chỉ cần được xử lý bằng bộ lọc cặn và lọc than hoạt tính. Hầu hết mọi hệ thống xử lý nước đều nên bắt đầu bằng bộ lọc cặn và lọc than hoạt tính.
Nếu nước của bạn có TDS rất cao nhưng tỷ lệ cứng và kiềm hợp lý, thì nước đã được lọc qua than hoạt tính có thể được pha trộn với nước RO hoặc nước cất ion. Nếu tỷ lệ hợp lý nhưng mức độ quá thấp, hãy sử dụng một thiết bị tái khoáng.
Nếu tỷ lệ cứng và kiềm rất mất cân đối, nước của bạn có thể cần osmosis ngược hoặc máy tách ion để loại bỏ hầu hết các ion trong nước và sau đó sử dụng một thiết bị tái khoáng để tái tạo nước với hóa chất mong muốn.
Có nhiều tình huống và giải pháp khả thi khác nhau. Trước khi chọn một hệ thống, tốt nhất là tìm sự tư vấn từ một chuyên gia hiểu rõ về tầm quan trọng của hóa chất nước cân bằng và không có lợi ích cá nhân trong việc bán cho bạn một hệ thống xử lý nước.
Thật thú vị, tôi đã phát hiện ra rằng hóa chất nước lý tưởng để pha trà, cà phê hoặc espresso gần như hoặc hoàn toàn giống nhau. Hơn nữa, trà, đặc biệt là các loại trà ô long, trà trắng và trà xanh tinh tế hơn, nhạy cảm hơn với hóa học của nước so với cà phê. Vì hàm lượng chất rắn hòa tan trong trà thấp hơn nhiều so với cà phê nên hàm lượng chất rắn hòa tan trong nước lớn hơn tương ứng và có tác động rất lớn đến chất lượng trà.
Tẩy cặn
Nếu máy của bạn có ống phun hoặc hạn chế trao đổi nhiệt, hãy kiểm tra các ống này mỗi vài tháng để kiểm tra cặn. Nếu bạn phát hiện bất kỳ cặn nào, bạn có thể dễ dàng thay thế các ống này. Cặn hoặc sự cố của các ống này có thể là một hệ thống cảnh báo sớm hữu ích và nên được chú ý như một dấu hiệu tiềm ẩn rằng độ cứng của nước quá cao. Ví dụ, tỷ lệ dòng chảy thấp từ đầu phun có thể chỉ ra một ống phun bị tắc.
Nếu máy của bạn gặp vấn đề về cặn nghiêm trọng, máy cần phải được tháo ra và tẩy cặn. Tẩy cặn là một cơn ác mộng, bao gồm việc bóc cặn ra khỏi các bộ phận và sau đó ngâm những bộ phận đó trong axit. Tôi khuyên bạn nên gửi máy bị cặn đến một công ty có kinh nghiệm hoặc sử dụng nó như một lý do để mua một máy mới mà bạn đã ao ước.
