Pewien chemik z Massachusets Institute of Technology, razem z parą właścicieli kawiarni Collona & Small’s, opublikował w roku 2014 artykuł w czasopiśmie Journal of Agricultural and Food Chemistry pod niezupełnie chwytliwym tytułem The Role of Dissolved Cations in Coffee Extraction. Artykuł ten sprawił, że pasjonaci kawy nieprzywiązani nadmiernie do idei naturalności i prostoty dostali czkawki, a ci, którzy nie dostali czkawki, z przejęcia nabawili się co najmniej dyskretnej wysypki.
Ponieważ tego rodzaju nowinki nie trafiają zbyt szybko do tak zwanej świadomości nawet tak zwanych nieprzeciętnych konsumentów, przyszło mi do głowy, że dobrze byłoby zacząć cykl artykułów na temat eksperymentów z kawą od wyjaśnienia, co takiego szalenie ważnego udało się tym autorom odkryć i jak można spróbować wykorzystać tą wiedzę w praktyce, nie wydając przy tym małej fortuny na sprzęt laboratoryjny.
Nie trzeba chemika z MIT, żeby wiedzieć, że niezależnie od preferowanej metody zaparzania, to, jakiej używa się do tego wody, ma znaczenie. O tym, jaka powinna być woda, żeby proces ekstrakcji przebiegał optymalnie, informuje między innymi pewne Szalenie Ważne Stowarzyszenie, które wcześniej nazywało się Specialty Coffee Association of America, a teraz nazywa się Specialty Coffee Association. Jeżeli zapytamy google’a o SCAA (lub SCA) i coffee water standards, zobaczymy tabelkę, z której dowiemy się, że woda do kawy powinna być bezbarwna i bezwonna (na razie bez zaskoczeń), nie powinna zawierać chloru, powinna mieć pH w okolicach 6,5-7-5 (czyli względnie neutralne) i całkowitą zawartość ciał stałych (Total Dissolved Solids) w okolicach 150 mg/L. Z odkryć wspomnianych autorów wynika między innymi, że to nie jest niestety rozsądna tabelka. Wręcz przeciwnie, tabelka ta jest w zasadzie dosyć zabawna, a do najmniej użytecznych zawartych w niej informacji należy ta o zalecanej całkowitej zawartości ciał stałych.
Ekstrakcja kawy jest procesem fizyko-chemicznym i polega na tym, że woda i to, co w wodzie się znajduje, wchodzi w reakcje z substancjami organicznymi zawartymi w ziarnach kawowych. Powiedzieć, że woda do kawy powinna zawierać około 150 mg/L bliżej nieokreślonych ciał stałych, to tak, jak powiedzieć, że dobry utwór muzyczny powinien się składać w około 30 procentach z ciszy, czyli właściwie nic nie powiedzieć. Ciała stałe w wodzie do kawy to nie jest zespół disco polo grający na solidnie zakrapianym wiejskim weselu – ich skład naprawdę nie jest obojętny. Na szczęście, dzięki publikacji Christophera Hogwooda, Lesley i Maxwella Colonna-Dashwood wiemy już mniej więcej, jakie składniki wody są ważne, a jakie nie.
Załóżmy, że jesteśmy z Krakowa, wydaje nam się, zresztą całkiem słusznie, że nasza woda z kranu może nie być wystarczająco dobra dla wybitnej kawy i z sobie tylko znanych powodów postanowiliśmy zaparzyć kawę używając dajmy na to niegazowanej Nałęczowianki. Jeżeli nie zmienimy ani kawy, ani sposobu zaparzania, zarówno smak jak i wygląd kawy przygotowanej w Nałęczowiance będą inne. Okazuje się, że ta różnica wynika przede wszystkim z obecności trzech substancji. Oto, czego dowiadujemy się z etykiety opisującej skład Nałęczowianki:
(ZDJĘCIE ETYKIETY NAŁĘCZOWIANKI)
Widzimy, że zawartość soli mineralnych, odpowiadająca z grubsza zawartości ciał stałych, jest znacznie wyższa, niż zalecana przez SCA. Nie musimy się tym w ogóle przejmować. Nie musimy się również przejmować fluorkami, których jest zresztą bardzo mało, ani chlorkami, potasem czy sodem. Ze względu na proces ekstrakcji kawy w zasadzie jedyne ważne składniki wymienione na etykiecie to kationy magnezu (Mg 2+), wapnia (Ca 2+) i aniony wodorowęglanowe (HCO3-). Wapń występuje w przyrodzie częściej niż magnez, dlatego też w Nałęczowiance, podobnie jak w każdej innej wodzie mineralnej, jest go znacznie więcej, tutaj akurat około 5,3 razy więcej, należy jednak pamiętać, że wartości podane na etykietach wód mineralnych są, delikatnie mówiąc, orientacyjne. Z drugiej strony, masa atomowa wapnia jest około dwa razy większa niż masa atomowa magnezu, a więc cząsteczek wapnia jest w tej wodzie około 2,6 razy więcej niż cząsteczek magnezu. Wszystko to jest szalenie interesujące, ale nawet tym nie musimy się za bardzo przejmować. Przeprowadzona przez wspomnianych autorów analiza teoretyczna procesu ekstrakcji, której wyniki zostały później potwierdzone badaniami empirycznymi, wykazała, że zarówno magnez jak i wapń w podobnym stopniu wiążą aromatyczne substancje organiczne znajdujące się w kawie. Gdyby w ogóle nie było tam magnezu, wapnia, ani (znacznie mniej skutecznego) potasu, proces ekstrakcji byłby bardzo nieefektywny i polegałby głównie na działaniu samej wody i wysokiej temperatury. Chcemy, żeby woda do kawy zawierała albo wapń, albo magnez, albo jedno i drugie. Trzecim kluczowym składnikiem są wodorowęglany, ale ich rola jest nieco bardziej subtelna.
Wodorowęglany w wodzie spełniają funkcję buforującą, to znaczy, że odpowiadają za utrzymanie względnie stałego poziomu pH. Bufor jest ważny, ponieważ związki aromatyczne uzyskiwane z kawy to przede wszystkim słabe kwasy i, gdyby nie było w wodzie wodorowęglanów, ich obecność spowodowałaby zmianę poziomu pH. Ponieważ jednak wodorowęglany tam są, część związków aromatycznych jest przez ten bufor neutralizowana, co oznacza nie tylko, że związki te przestają być kwasami, ale również, że przestają być „aromatyczne”, a tego na ogół nie chcemy. Kawa smakuje mniej lub bardziej jak kawa pomimo obecności bufora tylko dlatego, że zwykle ilość związków aromatycznych wystarcza, żeby bufor został „zużyty”, dzięki czemu część z nich udaje się uratować. Jeżeli Czytelnik chce sprawdzić, jak silny wpływ na smak kawy ma bufor, może się o tym przekonać, dodając do naparu szczyptę sody oczyszczonej, która rozpuszczając się ulegnie rozpadowi na kationy sodu i aniony wodorowęglanowe. Chcemy, aby bufora było mało albo wręcz, aby nie było go wcale.
Byłoby wspaniale, gdyby można było po prostu pójść do sklepu, zapoznać się ze składem wód mineralnych i wybrać tę, która ma wystarczająco mało wodorowęglanów i wystarczająco dużo magnezu lub wapnia. Nieuchronnie pojawia się jednak pytanie, co mamy rozumieć przez „wystarczająco mało”, a co przez „wystarczająco dużo”. Czytelnik domyśla się już zapewne, że, dopóki temat nie zostanie w przyszłości bliżej zbadany, szczera odpowiedź na to pytanie pozostanie tylko jedna: to zależy. Jeżeli to ma być espresso, to proces ekstrakcji zależał będzie w większym stopniu od temperatury i ciśnienia wody niż w przypadku kawy przygotowywanej w prasie francuskiej albo w aeropressie. Jeżeli kawa była wypalona w taki sposób, żeby smakowała dobrze na wodzie z małą ilością kationów magnezu i wapnia, to przygotowanie jej na wodzie z dużą ilością magnezu i wapnia może doprowadzić do nadmiernej ekstrakcji i zdecydowanie gorzkiego smaku, chyba, że obniżymy znacznie temperaturę, skrócimy czas, zwiększymy grubość mielenia, zmniejszymy intensywność mieszania, i tak dalej. To, jaka woda będzie najlepsza dla określonej kawy i określonej metody zaparzania, można ustalić jedynie metodą prób i błędów. Dla Czytelników, którzy są gotowi popełnić kilka błędów, przygotowałem praktyczny poradnik.
ZRÓB SOBIE WODĘ DO KAWY – PORADNIK DLA POCZĄTKUJĄCYCH
Będziemy potrzebowali wody destylowanej lub co najmniej demineralizowanej. Wikipedia podaje, że woda demineralizowana została pozbawiona jonów przez wielokrotną destylację lub przez wymianę ich na jony wodorowe i wodorotlenowe za pomocą dejonizatora. Woda destylowana z kolei to woda pozbawiona większości zanieczyszczeń metodą destylacji. Jeśli jednak zapytamy sprzedawcę pracującego w sklepie z odczynnikami i sprzętem laboratoryjnym (ja zapytałem), co w Polsce oznacza termin „woda demineralizowana”, dowiemy się, że jest to woda powstająca jako efekt uboczny procesów przemysłowych, polegających między innymi na tym, że gdzieś tam w jakiejś fabryce coś tam paruje i skrapla się na rurach albo suficie i to, co się na tych rurach albo suficie skrapla, jest odzyskiwane i sprzedawane na stacjach benzynowych i w większych sklepach spożywczych jako woda demineralizowana lub destylowana. Nawet, jeżeli nie jest to do końca prawda, to nie brzmi to ani trochę zachęcająco. Ja kupuję wodę destylowaną w sklepie z odczynnikami, ponieważ taka woda, chociaż nieco droższa, jest na tyle czysta, że nadaje się do użytku laboratoryjnego, o piciu nawet nie wspominając.
Skoro mamy już wodę destylowaną lub demineralizowaną, pozostaje nam dodać do niej trochę soli mineralnych. Początkującym eksperymentatorom polecam najprostsze rozwiązanie. Wystarczy odwiedzić jedną lub więcej aptekę i kupić saszetkę czegoś, co nazywa się sól gorzka. Sól gorzka to nic innego jak czysty siedmiowodny siarczan magnezu (MgSO4*7H2O). Związek ten jest również znany pod nazwą Sól Epsom, ponieważ dawno dawno temu uzyskiwano ją w mieście Epsom poprzez odparowywanie naturalnie występującej wody mineralnej. Gdybyśmy zapytali o ten związek google’a, trafilibyśmy prędzej czy później na rozmaite mniej lub bardziej niemądre strony, których autorzy przypisują jej „niezliczone medyczne i zdrowotne korzyści, znane od setek lat” (autentyczny cytat). Sól gorzka w kontakcie z wodą rozpada się na wodę, magnez i siarkę, czyli na składniki, które i tak występują naturalnie w wodach mineralnych. Tak się przyjemnie składa, że magnez stanowi około 10% masy soli gorzkiej, a więc łatwo obliczyć, ile jej potrzeba, żeby uzyskać zakładane stężenie magnezu w wodzie własnej roboty.
Załóżmy więc, że chcemy przygotować wodę zawierającą 20 mg/L magnezu. Skoro 1 gram soli gorzkiej zawiera 100 mg magnezu, możemy odważyć 1 gram, wsypać go do 5 litrowego kanistra z wodą destylowaną i dobrze wymieszać. Wtedy 1 litr wody będzie zawierał około 20 mg magnezu i trochę siarki (na zdrowie!). O ile się orientuję, z badań dotyczących wpływu siarki na smak wody wynika, że w takich stężeniach możemy o niej spokojnie zapomnieć.
Jeżeli nie dysponujemy wagą o dokładności 0,01 grama lub co najmniej 0,1 grama, czyli w ogóle na niczym ważnym nam w życiu nie zależy (nie oceniam), to możemy sobie najpierw przygotować trochę roztworu o większym stężeniu, którego będziemy później używali do przygotowywania wody właściwej. W zasadzie tak czy inaczej warto sobie zrobić taki roztwór, dzięki temu nie będziemy musieli za każdym razem, gdy robimy nową wodę, bawić się w odważanie małych ilości białego proszku. Ja używam do tego sterylnych 100 mililitrowych plastikowych pojemników z miarką, które również można kupić w aptece i dozownika do ibupromu w płynie, też z miarką. Jeżeli rozpuścimy 10 gramów soli gorzkiej w 100 mililitrach wody destylowanej, 5 mililitrów (tyle akurat łatwo odmierzyć z wystarczającą w tej sytuacji dokładnością za pomocą dozownika do ibupromu) takiego roztworu będzie zawierało 50 mg magnezu. Możemy wtedy albo zrobić sobie wodę zawierającą 50 mg magnezu na litr, albo zrobić najpierw 100 mililitrów kolejnego roztworu, zawierającego na przykład 100 miligramów magnezu na litr i, nadal używając dozownika, pobawić się z mniejszymi stężeniami. Do aeropressu lubię używać wody o stosunkowo małych stężeniach (20-50 mg/L) magnezu lub wapnia, ponieważ przy wyższych stężeniach przebieg ekstrakcji jest jak na mój gust nieco zbyt intensywny i trudniej jest uzyskać powtarzalne rezultaty manipulując w warunkach domowych czasem zaparzania i temperaturą.
Zabawa z samym tylko magnezem wystarczy z pewnością na wiele tygodni radosnych eksperymentów, co nie znaczy, że nie warto spróbować kilku innych wariantów. Sole wapnia i magnezu o czystości laboratoryjnej nie są szczególnie drogie, na przykład chlorki wapnia i chlorki magnezu to zupełnie niewinne dodatki do żywności, w kontakcie z wodą rozpadające się na kationy wapnia (magnezu) i aniony chloru, które w wodzie mineralnej i tak występują naturalnie. Ja na co dzień używam do kawy roztworów bezwodnego chlorku wapnia (CaCl2) i sześciowodnego chlorku magnezu (MgCl2 * 6H2O), ponieważ te odczynniki były akurat w sklepie, który odwiedziłem. Na 1 gram bezwodnego chlorku wapnia przypada około 360 mg wapnia, a na 1 gram sześciowodnego chlorku magnezu około 160 mg magnezu. W ogóle nie dodaję bufora, ale to jest, jak wszystko w kawie, do pewnego stopnia kwestia preferencji. Jedną z nieuchronnych konsekwencji obecności bufora (który można dodać w postaci sody oczyszczonej) jest obniżenie kwasowości kawy. Jeżeli jest go wystarczająco dużo, kawa nie tylko nie będzie kwasowa, ale również nie będzie kwaśna (to nie jest to samo!). Duża ilość bufora dosłownie zabije w naparze wszystkie subtelności kawy z górnej półki, ale jeżeli ktoś akurat nienawidzi w kawie nawet odrobiny kwaśnego smaku, soda oczyszczona, w niewielkich stężeniach, z pewnością rozwiąże ten problem. Zdaniem niektórych (jestem sceptyczny), obecność magnezu w wodzie do kawy jest odpowiedzialna za ostrzejsze, bardziej owocowe nuty, natomiast wapń „wyciąga” nuty bardziej kremowe i okrągłe. Wśród amatorów eksperymentów z wodą znajdziemy i takich, którzy twierdzą, że chlorek magnezu jest lepszy niż siarczan (co kompletnie umyka moim zdolnościom percepcyjnym), albo, że potas też jest ważny. To prawda, że magnez, wapń i potas występują naturalnie w ziarnach kawowych i potas faktycznie, podobnie jak magnez i wapń, wiąże się z substancjami aromatycznymi w kawie, należy jednak pamiętać, że potas wiąże się z tymi substancjami zdecydowanie słabiej (patrz wspomniana publikacja).
Byłoby wspaniale, gdyby jakiś zespół zapaleńców (do Was teraz mówię, Coffee Proficiency) zabrał się wreszcie za przeprowadzenie serii porządnych ślepych testów i rozstrzygnął, czy różnice stężeń magnezu lub wapnia rzędu 10 lub 100 miligramów powodują zauważalne zmiany w percepcji naparu, albo, czy odrobina bufora nie jest mimo wszystko wskazana. Na koniec dodam jeszcze, że Czytelnik zainteresowany tematem wody może zapoznać się z jedyną poświęconą tej tematyce książką Water For Coffee, autorstwa Maxwella Colonna-Dashwood’a i Christophera Hendona. To jest z pewnością pouczająca lektura, a wśród wielu atrakcyjnych ilustracji znajdziemy tam nawet wykres obrazujący teoretycznie „optymalne” stężenia magnezu, wapnia i bufora w wodzie *do cuppingu*. Wykres wygląda co prawda szalenie naukowo, jeśli jednak kiedyś będziecie mieli okazję zapytać o szczegóły Chrisa Hendona, co sam zresztą zrobiłem, dowiecie się, że ten wykres, jak sowy, niezupełnie jest tym, czym się wydaje…
Borysław Paulewicz
