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。

${pH} = -\log_{10}{H}^+$

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} $

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):


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.