補助資料:コーヒー抽出と水の性質(pH・アルカリ度・硬度・TDS)
1. pH(酸性度)
pHは水素イオン濃度の負の対数で定義されます。
${pH} = -\log_{10}{H}^+$
- pH < 7:酸性
- pH = 7:中性
- pH > 7:アルカリ性
コーヒー抽出では、酸味の印象と関連しますが、pHだけでは味の印象は決まりません。
2. アルカリ度(Alkalinity)
アルカリ度は、水に酸を加えたときにpHが変化しにくい性質(緩衝能)を表します。主に重炭酸イオン(HCO₃⁻)の濃度に依存します。
化学反応式:
${HCO}_3^- + {H}^+ \rightarrow H_2{CO}_3 \rightarrow CO_2 + H_2{O} $
- 高いアルカリ度:酸味がマスキングされる
- 低いアルカリ度:酸味が鋭くなるが、不安定になりやすい
推奨値:40 ppm(SCAA基準)
3. 硬度(Hardness)
硬度は、カルシウム(Ca²⁺)とマグネシウム(Mg²⁺)の合計で定義されます。 ただし、CaCO3で換算したmg/L (ppm)で表されます。
例えば、EvianのCa2+=80mg/L, Mg2+ = 26mg/Lの場合、 Mg: 24.3 g/mol Ca: 40 g/mol CaCO3: 100g/mol
${硬度 (mg/L)} = [{Ca}^{2+}] * 100/40 + [{Mg}^{2+}] * 100/24.3 = 約300 mg/L $
推奨範囲(SCAA):
- 総硬度:17〜85 ppm(最適値:約40 ppm)
4. TDS(Total Dissolved Solids)
TDSとは水に溶け込んだすべての無機物質(Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃⁻ など)を含んだ値です。通常は導電率(EC)から換算されます。
まとめ表
指標 | 内容 | 味への影響 |
---|---|---|
pH | H⁺濃度(酸・アルカリの指標) | 酸味のシャープさ |
アルカリ度 | 酸に耐える力(緩衝能) | 酸味の明瞭さ or 平坦さ |
硬度 | Ca²⁺・Mg²⁺の量 | フレーバー抽出効率、ボディ感 |
TDS | 全溶解無機物量 | 味の複雑さと安定性、もや感 vs クリアさ |
参考文献
Wellinger, M., et al. (2017). The Effect of Water Composition on Coffee Quality. SCA Water Handbook. Jonathan Gagné, Physics of filter coffee, 2020 Hendon, Christopher H., Lesley Colonna-Dashwood, and Maxwell Colonna-Dashwood. "The role of dissolved cations in coffee extraction." Journal of Agricultural and Food Chemistry 62.21 (2014): 4947-4950.