Wasser ist allgegenwärtig und auch im Kaffeebereich ein grosses und wichtiges Thema.
Der Wasseranteil im Kaffee/Espresso beträgt mindestens 90%, im Filterkaffee sogar 98-99%.
Seit dem wir uns mit Kaffee beschäftigen, war das Thema Wasser stets präsent und wir mussten viele Wissenslücken beheben. Nach viel Literatur und praktischen Versuchen, entschieden wir uns, diesen Beitrag als eine Art Zusammenfassung zu schreiben. Unsere Informationen stammen aus unterschiedlichen Quellen, welche wir sorgfältig sortiert und analysiert haben. Der Aufwand war imens, etappenweise brauchten wir rund 2 Jahre bis zur Veröffentlichung und um die Materie wirklich zu verstehen. Widersprüchliche Informationen haben wir für uns geprüft um dabei alle uns zur Verfügung stehenden Mittel genutzt. Auffallend war die synonyme Verwendung / Verwechslung von Begriffen (u. a. Karbonathärte, Härte, Säurebindungsvermögen, Säurekapazität und Alkalinität), auch in Quellen, wo man das nicht erwarten würde. Selbstverständlich liefert auch KI dann Faschinformationen.
Wasser ist sehr komplex und es braucht Zeit, um die Zusammenhänge zu verstehen. Wir hoffen unser Bericht bietet dir ein gute Grundlage dafür.
Kaffeewasser
Hartes Wasser ist ungeeinet für die Kaffeezubereitung und lässt Kaffeemaschinen und Wasserkocher schnell verkalken. Zu hartes Wasser neutralisiert die feinen Säuren im Kaffee und unterstützt so die Wahrnehmung der Bitterkeit. Zu weiches Wasser betont die Säuren im Kaffee möglicherweise zu stark. Mit dem optimalen Wasser schafft man das richtige Gleichgewicht, eine optimale Extraktion natürlich vorausgesetzt.
Wasserhärte
Die Wasserhärte wird in unserer Region in Grad deutscher Härte (°dH) oder in Grad französischer Härte (°fH) angegeben. Manchmal findet man auch die amerikanische Variante der Messung in parts per million (ppm).
Von der sogenannten Gesamthärte (GH) ist vorallem die Karbonathärte (KH) interessant, welche beim erhitzen als Kalkstein ausfällt. Sie wird darum auch „temporäre Härte“ genannt.
Optimales Wasser je nach Anwendung
Filterkaffee 1-3 °dH (KH) / 2-5 ° dH (GH)
Espresso 4-6 °dH (KH) / 5-8 °dH (GH)
Natürlich variieren hier die Aussagen, je nach dem wo und wen man fragt. Darum sind diese Angaben nicht als absolut anzusehen, sondern als unsere Empfehlung.
Das Wasser spielt eine wichtige Rolle ob die feinen, teils komplexen Säuren von hochwertigen Kaffees zum tragen kommen können oder nicht. Der pH-Wert und die Alkalinität des Wassers sind dafür die Hauptfaktoren. Mit der Angabe der Karbonathärte erhält man allerdings nur ungenügende Informationen dazu.
Die Gemeinde kann Auskunft über das Wasser der Region geben. Oft erhält man die letzte Trinkwasseranalyse, welche gesetzlich vorgeschrieben ist. Auf dieser findet man unter anderen auch Informationen zur Wasserhärte. Übrigens, zum Thema Wasser verfügen meist Leute aus der Aquaristik und Bierbrauerei vertieftes Wissen.
Exkurs in die Wasserchemie
Die Wasserhärte wird durch die Summe der im Wasser gelösten Kalzium- und Magnesiumverbindungen bestimmt. Die gelösten Erdalkalimetalle liegen als Carbonate, Sulfate, Chloride, Nitrite, Nitrate und Phosphate vor und werden als Gesamthärte (GH) bezeichnet. Manchmal spricht man auch einfach nur von „Härte“.
Die Karbonathärte (temporäre Härte) ist ein Teil der Gesamthärte, der als (Hydrogen-)Karbonat vorliegt (Magnesium- und Calcium(hydrogen-)karbonate). Die nur an Kohlensäure gebundenen Anteile werden als Karbonathärte (KH) bezeichnet.
Die Nichtcarbonathärte (NKH) sind alle anderen Salze von Magnesium und Calcium. Sie bildet die Differenz zwischen Gesamthärte (GH) und Karbonathärte (KH). Sie wird auch „permanente Härte“ genannt, weil die Ca- und Mg-Ionen dort an „Nicht-Karbonate“ wie Sulfat, Nitrat, Silikate, Phosphate oder Chlorid gebunden sind, und somit beim Erhitzen (Kochen ab 100 C) nicht ausfallen (Keine Kalkbildung), z.B. Magnesiumchlorid. Die Summe der Karbonathärte und der Nichtkarbonathärte ergibt wieder die Gesamthärte (GH = KH + NKH).
Alkalinität (Alkalität) vs. Karbonathärte
Die Alkalinität (Messeinheit ppm = mg/l) bzw. das Säurebindungsvermögen – SBV (Messeinheit mval/l (Millival pro Liter) oder mmol/l (Millimol pro Liter)) beschreibt die Fähigkeit, Säuren zu puffern und somit den pH-Wert stabil zu halten. Verantwortlich für diese Fähigkeit sind hauptsächlich die im Wasser gelösten Hydrogencarbonate, aber auch Dihydrogenphosphate oder bspw. gewisse Wirkstoffe von Torf können Säuren puffern. Grundsätzlich wird die Alkalinität durch die Konzentration von Hydroxid-Ionen, Carbonat-Ionen und Hydrogencarbonat-Ionen bestimmt. Da KH-Tests nicht nur die Hydrogencarbonate erfassen, sondern auch andere Stoffe die puffern, erhält man einen falsch hohen KH-Wert. Die Alkalinität im Trinkwasser besteht hauptsächlich aus gelösten Hydrogencarbonaten und ist identisch mit dem Säurebindungsvermögen (SBV).
Der wesentliche Unterschied zwischen der Karbonathärte und der Alkalinität ist also, dass bei der Alkalinität alle Hydrogencarbonate berücksichtigt werden (bspw. Natriumhydrogencarbonat) währenddessen bei der Karbonathärte nur die Karbonate von Erdalkalimetallen relevant sind. In Leitungswasser liegen hauptsächlich die Erdalkalimetalle Calcium (Ca) und Magnesium (Mg) in Form gelöster Salze vor. Sind ausser Magnesium und Calcium keine anderen Kationen im Wasser enthalten, sind Karbonathärte und Alkalinität, abgesehen von der Einheit, identisch. Die Alkalinität ist eine Messeinheit (ppm = mg/l). Technisch ist die Karbonathärte ein Teil der Alkalinität.
Normalerweise ist die Alkalinität kleiner als die Gesamthärte. Einige Mineralwässer und das durch Ionenaustausch enthärtete Wasser sind reich an Natrium oder Kalium, was dazu führen kann, dass diese einen höheren Grad an Alkalinität aufweisen. Hydrogencarbonate können auch mit Nicht-Erdalkali-Ionen wie Kalium oder Natrium verbunden sein und das Calcium oder Magnesium mit Chloriden oder Sulfaten.
Dementsprechend messen Tröpfchentests für die Karbonathärte (KH) in Wahrheit die Säurekapazität (Wieviel Salzsäure, Chlorwasserstofflösung – HCI, ist nötig um den pH-Wert auf 4,3 zu senken). Dies erklärt auch, warum man bei solchen Tests sehr oft zu dem Ergebnis kommt, dass die Karbonathärte angeblich grösser als die Gesamthärte (GH) ist, was per Definition nicht möglich ist. Bei diesen Tests werden alle Carbonat-Ionen und Hydrogencarbonat-Ionen gemessen, auch diese, die an Natrium oder Kalium gebunden sind.
Die Aquaristik verwendet den Begriff Alkalinität, wenn von der Karbonathärte gesprochen wird.
Definition Säurebindungsvermögen (SBV) und Säurekapazität (KS4,3)
Die beiden Begriffe werden oft synonym verwendet, sind theoretisch aber nicht gleich definiert. Das Säurebindungsvermögen (SBV, Alkalinität) beschreibt die Fähigkeit des Wassers, Säuren zu neutralisieren und damit den pH-Wert stabil zu halten. Es bezieht sich oft speziell auf die Karbonathärte (KH), da die Karbonathärte einen grossen Teil des Säurebindungsvermögens eines Gewässers oder des Wassers ausmacht. Das SBV kann sich auf verschiedene pH-Bereiche beziehen, nicht nur auf 4,3, und ist somit ein eher allgemeiner Begriff.
Die Säurekapazität bei pH 4,3 (KS4,3) ist eine spezifische Messung der Säurebindungsfähigkeit eines Wassers, die oft als Teil des Säurebindungsvermögens betrachtet wird. Da das Säurebindungsvermögen die gesamte Fähigkeit eines Wassers beschreibt, Säure zu neutralisieren, und die KS4,3 nur bis pH 4,3 misst, kann die KS4,3 nicht grösser als das Säurebindungsvermögen sein.
Optimierung des Kaffeewassers
Grundsätzlich unterscheidet man bei der Wasserbehandlung (Wasserfilter) drei Verfahren zur Reduktion der Härte, resp. der Karbonathärte.
Magnesium -und Calcium-Ionen werden durch Wasserstoff-Ionen ersetzt werden. Dieser Prozess wandelt die Karbonathärte in Kohlensäure (H2CO3) um, was zu einer Reduzierung des Gesamtsalzgehalts im Wasser führt . Die Gesamthärte und die Alkalinität sinken zu gleichen Teilen. Die „permanente Härte“ bleibt unverändert.
Beispiel: Brita Purity ST Quell
2. Enthärtung – Ionentauscher (Umgangsspachlich fälschlicherweise oft als „Entsalzungsanlage*“ bezeichnet)
Calcium- und/oder Magnesium-Ionen werden durch Natrium- und/oder Kalium-Ionen ersetzt. Die Gesamthärte sinkt, die Alkalinität bleibt gleich. Mit einem KH-Tröpfchentest steigt der Wert an, da Natrium (Na+) als Alkalinität gemessen wird. Dieser Umstand ist der Grund, warum eine klassische Wasserenthärtungsanlage eine schlechte Option für Kaffeewasser darstellt. Das Wasser würde die wichtigen Säuren im Kaffee sehr stark puffern und das Getränk wird fad und langweilig.
*Enthärtungsanlagen brauchen Salz (NaCl) in Tabletten- oder Pulverform um sich zu regenerieren, darum hört man oft auch den Begriff „Entsalzungsanlage“.
Um die Wasserhärte in einem Liter um 1°fH (0,56°dH) zu vermindern, werden 4,6 mg Natrium benötigt. Es gibt gesetzliche Grenzwerte für den Natriumeintrag ins Trinkwasser. Dieser liegt laut unseren Recherchen bei 200 mg/L.
Beispiele Variante 1 und 2 jeweils mit und ohne Verschnitt
3. Vollentsalzung (Osmose)
Entfernung aller gelösten Salze. Durch eine nachträgliche Mineralisation kann das Wasser auf die Zielparameter eingestellt werden.
Natrium(Na) vs. Natriumchlorid(NaCI)
Wie bereits erwähnt, tauscht eine klassische Enthärtungsanlage die Härtebildner Calcium und Magnesium gegen Natrium. Wichtig zu verstehen ist, dass Natrium nicht das gleiche wie Salz ist. Fälschlicherweise kursieren Aussagen, dass das Wasser nach einer Enthärtungsanlage salzig schmecke wegen dem Natriumaustausch. Das ist faktisch nicht wahr. Natrium ist ein Alkalimetall, welches in reiner Form keinen Geschmack hat. Erst die Verbindung zwischen Natrium und Chlorid (Natriumchlorid -> Kochsalz) ergibt einen salzigen Geschmack.
Flaschenwasser
Auch auf Wasserflaschen werden Angaben zur Mineralisation gemacht. Mit folgender Formel kann die Härte errechnet werden: °dH = (Ca * 1,4+ Mg * 2,307) / 10
Fazit: Dieses Wasser ist ungeeinet für die Kaffeezubereitung. Die Maschine würde schnell verkalken und durch die hohe Alkalinität würden die Säuren zu stark gepuffert.
Optimales Kaffeewasser
Intro
Wasser ist allgegenwärtig und auch im Kaffeebereich ein grosses und wichtiges Thema.
Der Wasseranteil im Kaffee/Espresso beträgt mindestens 90%, im Filterkaffee sogar 98-99%.
Seit dem wir uns mit Kaffee beschäftigen, war das Thema Wasser stets präsent und wir mussten viele Wissenslücken beheben. Nach viel Literatur und praktischen Versuchen, entschieden wir uns, diesen Beitrag als eine Art Zusammenfassung zu schreiben. Unsere Informationen stammen aus unterschiedlichen Quellen, welche wir sorgfältig sortiert und analysiert haben. Der Aufwand war imens, etappenweise brauchten wir rund 2 Jahre bis zur Veröffentlichung und um die Materie wirklich zu verstehen. Widersprüchliche Informationen haben wir für uns geprüft um dabei alle uns zur Verfügung stehenden Mittel genutzt. Auffallend war die synonyme Verwendung / Verwechslung von Begriffen (u. a. Karbonathärte, Härte, Säurebindungsvermögen, Säurekapazität und Alkalinität), auch in Quellen, wo man das nicht erwarten würde. Selbstverständlich liefert auch KI dann Faschinformationen.
Wasser ist sehr komplex und es braucht Zeit, um die Zusammenhänge zu verstehen. Wir hoffen unser Bericht bietet dir ein gute Grundlage dafür.
Kaffeewasser
Hartes Wasser ist ungeeinet für die Kaffeezubereitung und lässt Kaffeemaschinen und Wasserkocher schnell verkalken. Zu hartes Wasser neutralisiert die feinen Säuren im Kaffee und unterstützt so die Wahrnehmung der Bitterkeit. Zu weiches Wasser betont die Säuren im Kaffee möglicherweise zu stark. Mit dem optimalen Wasser schafft man das richtige Gleichgewicht, eine optimale Extraktion natürlich vorausgesetzt.
Wasserhärte
Die Wasserhärte wird in unserer Region in Grad deutscher Härte (°dH) oder in Grad französischer Härte (°fH) angegeben. Manchmal findet man auch die amerikanische Variante der Messung in parts per million (ppm).
Von der sogenannten Gesamthärte (GH) ist vorallem die Karbonathärte (KH) interessant, welche beim erhitzen als Kalkstein ausfällt. Sie wird darum auch „temporäre Härte“ genannt.
Optimales Wasser je nach Anwendung
Natürlich variieren hier die Aussagen, je nach dem wo und wen man fragt. Darum sind diese Angaben nicht als absolut anzusehen, sondern als unsere Empfehlung.
Das Wasser spielt eine wichtige Rolle ob die feinen, teils komplexen Säuren von hochwertigen Kaffees zum tragen kommen können oder nicht. Der pH-Wert und die Alkalinität des Wassers sind dafür die Hauptfaktoren. Mit der Angabe der Karbonathärte erhält man allerdings nur ungenügende Informationen dazu.
Die Gemeinde kann Auskunft über das Wasser der Region geben. Oft erhält man die letzte Trinkwasseranalyse, welche gesetzlich vorgeschrieben ist. Auf dieser findet man unter anderen auch Informationen zur Wasserhärte. Übrigens, zum Thema Wasser verfügen meist Leute aus der Aquaristik und Bierbrauerei vertieftes Wissen.
Exkurs in die Wasserchemie
Die Wasserhärte wird durch die Summe der im Wasser gelösten Kalzium- und Magnesiumverbindungen bestimmt. Die gelösten Erdalkalimetalle liegen als Carbonate, Sulfate, Chloride, Nitrite, Nitrate und Phosphate vor und werden als Gesamthärte (GH) bezeichnet. Manchmal spricht man auch einfach nur von „Härte“.
Die Karbonathärte (temporäre Härte) ist ein Teil der Gesamthärte, der als (Hydrogen-)Karbonat vorliegt (Magnesium- und Calcium(hydrogen-)karbonate). Die nur an Kohlensäure gebundenen Anteile werden als Karbonathärte (KH) bezeichnet.
Die Nichtcarbonathärte (NKH) sind alle anderen Salze von Magnesium und Calcium. Sie bildet die Differenz zwischen Gesamthärte (GH) und Karbonathärte (KH). Sie wird auch „permanente Härte“ genannt, weil die Ca- und Mg-Ionen dort an „Nicht-Karbonate“ wie Sulfat, Nitrat, Silikate, Phosphate oder Chlorid gebunden sind, und somit beim Erhitzen (Kochen ab 100 C) nicht ausfallen (Keine Kalkbildung), z.B. Magnesiumchlorid. Die Summe der Karbonathärte und der Nichtkarbonathärte ergibt wieder die Gesamthärte (GH = KH + NKH).
Alkalinität (Alkalität) vs. Karbonathärte
Die Alkalinität (Messeinheit ppm = mg/l) bzw. das Säurebindungsvermögen – SBV (Messeinheit mval/l (Millival pro Liter) oder mmol/l (Millimol pro Liter)) beschreibt die Fähigkeit, Säuren zu puffern und somit den pH-Wert stabil zu halten. Verantwortlich für diese Fähigkeit sind hauptsächlich die im Wasser gelösten Hydrogencarbonate, aber auch Dihydrogenphosphate oder bspw. gewisse Wirkstoffe von Torf können Säuren puffern. Grundsätzlich wird die Alkalinität durch die Konzentration von Hydroxid-Ionen, Carbonat-Ionen und Hydrogencarbonat-Ionen bestimmt. Da KH-Tests nicht nur die Hydrogencarbonate erfassen, sondern auch andere Stoffe die puffern, erhält man einen falsch hohen KH-Wert. Die Alkalinität im Trinkwasser besteht hauptsächlich aus gelösten Hydrogencarbonaten und ist identisch mit dem Säurebindungsvermögen (SBV).
Der wesentliche Unterschied zwischen der Karbonathärte und der Alkalinität ist also, dass bei der Alkalinität alle Hydrogencarbonate berücksichtigt werden (bspw. Natriumhydrogencarbonat) währenddessen bei der Karbonathärte nur die Karbonate von Erdalkalimetallen relevant sind. In Leitungswasser liegen hauptsächlich die Erdalkalimetalle Calcium (Ca) und Magnesium (Mg) in Form gelöster Salze vor. Sind ausser Magnesium und Calcium keine anderen Kationen im Wasser enthalten, sind Karbonathärte und Alkalinität, abgesehen von der Einheit, identisch. Die Alkalinität ist eine Messeinheit (ppm = mg/l). Technisch ist die Karbonathärte ein Teil der Alkalinität.
Normalerweise ist die Alkalinität kleiner als die Gesamthärte. Einige Mineralwässer und das durch Ionenaustausch enthärtete Wasser sind reich an Natrium oder Kalium, was dazu führen kann, dass diese einen höheren Grad an Alkalinität aufweisen. Hydrogencarbonate können auch mit Nicht-Erdalkali-Ionen wie Kalium oder Natrium verbunden sein und das Calcium oder Magnesium mit Chloriden oder Sulfaten.
Dementsprechend messen Tröpfchentests für die Karbonathärte (KH) in Wahrheit die Säurekapazität (Wieviel Salzsäure, Chlorwasserstofflösung – HCI, ist nötig um den pH-Wert auf 4,3 zu senken). Dies erklärt auch, warum man bei solchen Tests sehr oft zu dem Ergebnis kommt, dass die Karbonathärte angeblich grösser als die Gesamthärte (GH) ist, was per Definition nicht möglich ist. Bei diesen Tests werden alle Carbonat-Ionen und Hydrogencarbonat-Ionen gemessen, auch diese, die an Natrium oder Kalium gebunden sind.
Die Aquaristik verwendet den Begriff Alkalinität, wenn von der Karbonathärte gesprochen wird.
Definition Säurebindungsvermögen (SBV) und Säurekapazität (KS4,3)
Die beiden Begriffe werden oft synonym verwendet, sind theoretisch aber nicht gleich definiert. Das Säurebindungsvermögen (SBV, Alkalinität) beschreibt die Fähigkeit des Wassers, Säuren zu neutralisieren und damit den pH-Wert stabil zu halten. Es bezieht sich oft speziell auf die Karbonathärte (KH), da die Karbonathärte einen grossen Teil des Säurebindungsvermögens eines Gewässers oder des Wassers ausmacht. Das SBV kann sich auf verschiedene pH-Bereiche beziehen, nicht nur auf 4,3, und ist somit ein eher allgemeiner Begriff.
Die Säurekapazität bei pH 4,3 (KS4,3) ist eine spezifische Messung der Säurebindungsfähigkeit eines Wassers, die oft als Teil des Säurebindungsvermögens betrachtet wird. Da das Säurebindungsvermögen die gesamte Fähigkeit eines Wassers beschreibt, Säure zu neutralisieren, und die KS4,3 nur bis pH 4,3 misst, kann die KS4,3 nicht grösser als das Säurebindungsvermögen sein.
Optimierung des Kaffeewassers
Grundsätzlich unterscheidet man bei der Wasserbehandlung (Wasserfilter) drei Verfahren zur Reduktion der Härte, resp. der Karbonathärte.
1. Wasserstoff-Entkarbonisierung (Teilentsalzung / H-Entcarbonisierung)
Magnesium -und Calcium-Ionen werden durch Wasserstoff-Ionen ersetzt werden. Dieser Prozess wandelt die Karbonathärte in Kohlensäure (H2CO3) um, was zu einer Reduzierung des Gesamtsalzgehalts im Wasser führt . Die Gesamthärte und die Alkalinität sinken zu gleichen Teilen. Die „permanente Härte“ bleibt unverändert.
Beispiel: Brita Purity ST Quell
2. Enthärtung – Ionentauscher (Umgangsspachlich fälschlicherweise oft als „Entsalzungsanlage*“ bezeichnet)
Calcium- und/oder Magnesium-Ionen werden durch Natrium- und/oder Kalium-Ionen ersetzt. Die Gesamthärte sinkt, die Alkalinität bleibt gleich. Mit einem KH-Tröpfchentest steigt der Wert an, da Natrium (Na+) als Alkalinität gemessen wird. Dieser Umstand ist der Grund, warum eine klassische Wasserenthärtungsanlage eine schlechte Option für Kaffeewasser darstellt. Das Wasser würde die wichtigen Säuren im Kaffee sehr stark puffern und das Getränk wird fad und langweilig.
*Enthärtungsanlagen brauchen Salz (NaCl) in Tabletten- oder Pulverform um sich zu regenerieren, darum hört man oft auch den Begriff „Entsalzungsanlage“.
Um die Wasserhärte in einem Liter um 1°fH (0,56°dH) zu vermindern, werden 4,6 mg Natrium benötigt. Es gibt gesetzliche Grenzwerte für den Natriumeintrag ins Trinkwasser. Dieser liegt laut unseren Recherchen bei 200 mg/L.
Beispiele Variante 1 und 2 jeweils mit und ohne Verschnitt
3. Vollentsalzung (Osmose)
Entfernung aller gelösten Salze. Durch eine nachträgliche Mineralisation kann das Wasser auf die Zielparameter eingestellt werden.
Natrium(Na) vs. Natriumchlorid(NaCI)
Wie bereits erwähnt, tauscht eine klassische Enthärtungsanlage die Härtebildner Calcium und Magnesium gegen Natrium. Wichtig zu verstehen ist, dass Natrium nicht das gleiche wie Salz ist. Fälschlicherweise kursieren Aussagen, dass das Wasser nach einer Enthärtungsanlage salzig schmecke wegen dem Natriumaustausch. Das ist faktisch nicht wahr. Natrium ist ein Alkalimetall, welches in reiner Form keinen Geschmack hat. Erst die Verbindung zwischen Natrium und Chlorid (Natriumchlorid -> Kochsalz) ergibt einen salzigen Geschmack.
Flaschenwasser
Auch auf Wasserflaschen werden Angaben zur Mineralisation gemacht. Mit folgender Formel kann die Härte errechnet werden: °dH = (Ca * 1,4 + Mg * 2,307) / 10
Beispiel:
Berechnung (Denke an die Regel Punkt vor Strich):
87*1,4 = 121,8 + 35*2,307 = 80,74 = 202.54 /10 = 20,25 °dH
133 / 21,8 = 6,1 °d Alkalinität
Fazit: Dieses Wasser ist ungeeinet für die Kaffeezubereitung. Die Maschine würde schnell verkalken und durch die hohe Alkalinität würden die Säuren zu stark gepuffert.