SUYUN KİMYASI - 3

Önceki iki yazılarımızda su ile ilgili genel bir bakış açısı oluşturmuştuk ve kısaca suyun kimyasından ve çözünürlük etkilerinden bahsetmiştik. Su, polar bir moleküldür, moleküldeki yükler asimetrik olarak dağılır. Bu, su moleküllerinin birbirine hidrojen bağları oluşturarak tutunmasına ve suyun özelliklerine katkıda bulunur. Su, reaktifliği oldukça yüksek bir maddedir. Bu nedenle asitler ve bazlar gibi diğer maddelerle tepkimeye girebilir. Bu da suyun pH seviyesinin değişmesine neden olur ve bu durum ortaya suyla ilgili birçok özellik daha koyar. Bir önceki yazımızda pH’ın ne olduğundan da detaylıca bahsetmiştik, bu yazımızda ise suyun kahve ile olan ilişkisinden, tuzlardan, SCA’nın kabullerinden ve ideallerden genişçe bahsedeceğiz. Suyun çözünürlük etkisi deyince bir maddenin suda çözünme kapasitesinin sıcaklık, basınç ve diğer faktörlere bağlı olarak nasıl değiştiğinin ifadesinin artık yapıldığını kabul ediyoruz. Bu etki, birçok farklı maddenin su ile etkileşimini ve suyun kimyasal özelliklerini etkiler. Bu faktörler aşağıda minik açıklamalarla başlıklar halinde incelenirse,

Sıcaklık etkisi: Sıcaklık, suyun çözünürlük etkisi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Genel olarak, bir madde sıcaklık arttıkça daha kolay çözünebilir hale gelir. Bunun nedeni, sıcaklık arttıkça moleküllerin hareketliliğinin artması ve böylece çözünmeyi kolaylaştıran çözücü moleküllerin daha fazla hareket edebilmesidir. Ancak, bazı maddelerin su içindeki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalabilir (sükroz fruktoz).

Basınç etkisi: Basınç da suyun çözünürlük etkisi üzerinde bir etkiye sahiptir. Basıncın artması, çözücü moleküllerin daha yoğun hale gelmesine ve dolayısıyla daha fazla maddeyi çözebilmesine neden olur. Basıncın azalması ise tam tersi etki yapar.

Diğer faktörler: Suyun çözünürlük etkisi ayrıca pH, iyonik güç, polarite ve diğer faktörlere de bağlıdır. Örneğin, bir madde daha polar hale geldiğinde, su içinde daha kolay çözünebilir hale gelir. Ayrıca, bazı maddeler diğer maddelerle etkileşime girerek suyun çözünürlüğünü etkileyebilir.

Çözünürlük etkisinin üzerinde durmamızın nedeni, kahvenin demleme prosesinin tamamen çözünürlük oranlarına bağlı olmasından kaynaklıdır. Bizler ideal suyun içinde iyi çözünen kahve isteriz ve bunun için de su kimyasından suyun döküş şekillerine kadar inceler belli reçeteler oluşturmaya çalışırız.

Çözünürlükler ve su kalitesi kısmında en temel bilinmesi gereken şey, suyun sertliği konusudur. Su sertliği, sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının toplam konsantrasyonuna verilen isimdir. Sert su, yüksek seviyelerde kalsiyum ve magnezyum iyonları içeren sudur. Bu mineraller, sudaki diğer maddelerin çözünmesini engelleyerek suyun çözücü gücünü azaltabilir ve kireç lekelerine neden olabilir.

Suyun sertliği, suda çözünen kalsiyum ve magnezyumun yoğunluğuna göre ölçülür. Genellikle sertlik, miligram/litre (mg/L) veya parts per million (ppm) olarak ifade edilir.

Suyun sertliği şu şekilde yorumlanabilir:

• 0-60 ppm: Sertlik düşüktür ve su yumuşak olarak kabul edilir.

• 61-120 ppm: Sertlik orta seviyededir ve su hafifçe sert olarak kabul edilir.

• 121-180 ppm: Sertlik yüksektir ve su orta sert olarak kabul edilir.

• 181 ppm ve üzeri: Sertlik çok yüksektir ve su sert olarak kabul edilir.

Suyun sertliği, çeşitli yöntemlerle ölçülebilir. Su sertliği etkisini somut olarak kireç dediğimiz olayda görebiliriz. Kireç yani CaCO3, suda çözünmüş iken, suda bulunan bikarbonat (HCO3-) iyonlarının ortamın pH değerine bağlı olarak karbondioksit (CO2) ile reaksiyona girmesi sonucu hidrojen karbonat iyonlarına (H2CO3) dönüşür. Bu dönüşüm sonucunda hidrojen karbonat iyonları, kalsiyum iyonları ile birleşerek çöktüğünde CaCO3 tortusu oluşur. Bu tortu zamanla birikerek kireç olarak adlandırılan katı tabakalar oluşturur. Kimyasal formül yazılacak olursa,

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

Su sertliği çözünürlüğe direkt olarak etki ettiği için sert su, ideal kahve demleme suyundan bizi oldukça uzaklaştırır o nedenle suyun çeşitli yöntemler ile muhakkak yumuşatılması gerekir. Su yumuşatma işlemi, su içindeki kalsiyum ve magnezyum iyonlarını uzaklaştırmak veya değiştirmek için tasarlanmış bir işlemdir. Bu işlem, suda bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonlarına bağlanabilen bir değiştirici reçine kullanılarak gerçekleştirilir. Yumuşatma işlemi, suyu reçine yataklarından geçirerek gerçekleştirilir. Reçineler, sodyum iyonları ile yüklüdür, kalsiyum ve magnezyum iyonlarının yerine sodyum iyonlarını suya bırakarak suyun sertliğini azaltır. Bu işlem sırasında reçine yatakları, sodyum iyonlarını kaybetmeye başlar ve yeniden yenilenmeleri gerekebilir.

Bir başka yumuşatma yöntemi ise ters osmoz (reverse osmosis) yöntemidir. Bu yöntemde, yüksek basınç altında suyun geçebileceği yarı geçirgen bir membran kullanılır. Bu membran, sadece su moleküllerini geçirerek kalsiyum ve magnezyum gibi minerallerin uzaklaştırılmasına izin verir. Osmoz, iki farklı tuzluluk seviyesine sahip iki çözelti arasındaki seçici geçirgen bir zarın, tuzlu çözeltinin daha düşük tuzluluk seviyesine sahip çözelti tarafına doğru geçmesi olayıdır. Ters ozmoz, bu işlemi tam tersine çevirir ve yüksek tuzluluk seviyesine sahip çözeltiyi düşük tuzluluk seviyesine sahip çözeltiye doğru zorla geçirir. Kısacası bu yöntemle suyun içindeki iyonlar, organik maddeler, bakteriler ve diğer küçük parçacıklar gibi istenmeyen maddeler filtrelenerek temizlenir. Bu işlem sırasında, su basınçlı bir membran filtresinden geçirilir ve yalnızca su molekülleri filtreden geçebilirken, daha büyük moleküller geride kalır. Bu sayede, daha temiz ve daha saf su elde edilir.

Su yumuşatmak için iyon değiştirme, ters ozmoz yöntemlerinin avantaj ve dezavantajlarının konusunu bir sonraki yazıda açmak üzere kapatıyoruz.

Kahve suyunun ideal kabulleri ile konumuza devam edelim.

SCA'ya göre, nitelikli kahve demlemek için kullanılan “ideal” suyun bazı özelliklere sahip olması gerekmektedir. Bu özellikler şunlardır:

• Sertlik: Kahve demleme suyunun sertliği 50-150 ppm aralığında olmalıdır. Bu aralıkta olan suyun çözünürlüğü idealdir ve kahvenin tat ve aroması daha iyi olur.

• pH: Kahve demleme suyunun pH'ı 7,0-8,5 arasında olmalıdır. Bu aralıkta olan suyun tadı ve aroma profilini daha iyi desteklediği düşünülmektedir.

• Toplam çözünmüş katılar (TDS): Kahve demleme suyunun TDS'si 150-300 ppm aralığında olmalıdır. Bu aralıkta olan suyun, kahvenin tat ve aroma profilini daha iyi desteklediği düşünülmektedir.

• Oksijen: Kahve demleme suyu, mümkün olduğunca oksijenli olmalıdır. Oksijenli su, kahvenin lezzeti ve aroma profilini daha iyi destekler.

SCA'ya göre, nitelikli kahve demleme suyunun bu özelliklerine sahip olması, kahve lezzeti ve aroma profilini iyileştirebilir ve kahve deneyimini daha keyifli hale getirebilir. Kahve uzmanlarından beklentimiz aslında Ph 7-8.5 aralığının aslında hangi çekirdeğin hangi hasadının hangi kavrum ve öğütüm dereceleriyle hangi ideal pHta olduğunu belirleyebilmesidir. SCA görüldüğü üzere oldukça geniş aralıklar vermiştir, pH 7 nötr iken pH 8.5 oldukça alkali bir sudur ve bunun hangisinin hangi kahvede kullanılması gerektiği asıl uzmanlık isteyen ve denemeye açık olan taraftır. Çünkü kahve maddesi yapısı itibariyle oldukça esnektir, “DOĞRU OLAN” ya da özellikle yukarıda tırnak açtığım “İDEAL OLAN” gibi kavramlara düşülmemesi gereken, yapılan denemelere fazlasıyla farklı varyetelerde cevaplar veren, araştırmacı ruhların dişlerini gıcırtadan muazzam bir yapıdır. O nedenle eğer bu yazıyı okuyan kahve uzmanı olma yolunda yeni adımlar atan biriyseniz öncelikle “KAHVENİN SUYU ŞU PHTA OLMALIDIR, KAHVE ŞU DERECELERDE KAHVRULMALDIR, …. İÇİN KAHVE ÖĞÜTÜM ARALIĞI ŞUDUR” gibi büyük harfli cümlelerden uzak durmanız olacaktır, uzmansanız zaten yeterince deneyimlediğiniz için bunları biliyorsunuzdur.

Konumuza devam edelim…

SCA standartlarına göre, suyun sertliğinin kimyasından ne olduğundan ve hangi yöntemler ile yumuşatılabileceğinden bahsettik, pH dediğimiz kavramdan bir önceki yazımızda olabildiğince anlaşılır şekilde bahsettik, oksijen kısmını biraz irdeleyelim. Bu arada TDS için ise başka bir anlaşılır yazı hazırladık.

Oksijen…

Pek tabii burada oksijenim genel yapısından ziyade kahve demleme sırasındaki ve sudaki oksijenlenmenin etkilerinden bahsedeceğiz.

Suyun oksijenli olması kahve için oldukça önemlidir çünkü kahve demleme işlemi sırasında oksijen kullanarak aroma bileşikleri oluşur. Kahve çekirdekleri içindeki uçucu bileşikler oksijenle temas edince okside olarak kokularını ve tatlarını değiştirirler. Oksijen, kahve aromalarındaki bazı bileşiklerde kimyasal değişikliklere neden olur. Örneğin, kahvedeki yağlar oksijenle temas ettiğinde, oksidasyon reaksiyonları gerçekleşebilir. Normalde oksidasyon dediğimiz şey hava alan bir kahvenin taze aromasının kaybolmasından da sorumludur. Ancak, oksidasyon aynı zamanda kahvede hoş kokular ve tatlar da oluşturabilir. Genel itibariyle demleme suyunda oksijenin yeteri kadar fazla olması kahvedeki yağlar ile reaksiyona girme ve bileşikler oluşturma gibi etkilerinden dolayı oldukça önemlidir şeklinde özetleyebiliriz. Ama en önemli ve üzerinde durulmayan kısmı ise, pek çok ara reaksiyon basamağından oluşan melanoid oksidasyonudur. Melanoid oksidasyonu, şekerlerin amino asitlerle reaksiyona girerek melanoidin adı verilen kahverengi pigmentlerin oluşumuna yol açan kimyasal bir reaksiyondur. Genel olarak, şekerlerin amino asitlerle reaksiyona girmesi sonucu glikosilaminler adı verilen bileşikler oluşur. Bu bileşikler daha sonra oksidatif dekarboksilasyona uğrarlar ve reaksiyon sonucu melanoidin pigmentleri oluşur. Oluşan melanoidinler, kahvenin aromasına, rengine ve tadına katkıda bulunurlar. Oksijen, bu reaksiyonun bir bileşenidir çünkü oksidatif dekarboksilasyon adı verilen aşamada kullanılır. Oksijenin varlığı, reaksiyon hızını arttırır ve daha fazla melanoidin pigmenti oluşumuna neden olur. Kahve demleme sıcaklığı olan yaklaşık 90-96°C aralığında melanoid oksidasyonu meydana gelebilir. Bu sıcaklık, kahve çekirdeklerinin içindeki şekerlerin ve amino asitlerin reaksiyona girmesi için yeterli sıcaklıktır. Bu reaksiyon sonucunda, kahvenin aroması ve lezzeti oluşur. Üstelik ortada herhangi bir yanma işleminin kötü yan etkileri olmadan bu tatlar açığa çıkar. Aynı zamanda kahve suyuna oksijenin karışması, suya kötü koku ve tat veren organik maddelerin parçalanmasına ve yok edilmesine yardımcı olur.

Su, daha oksijenli hale getirilebilir mi?

Evet.

Daha oksijenli su oluşturmak için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir:

• Su akışkanlığı: Su akışkanlığı arttıkça, suya daha fazla oksijen karışır. Bu nedenle, suyun akışkanlığını arttırmak için suyu yüksekten düşürmek veya suya hava püskürtmek gibi yöntemler kullanılabilir.

• Agitasyon: Suyu karıştırmak veya çalkalamak, oksijenin daha iyi dağılmasını sağlar. Bu nedenle, suyu agitasyona maruz bırakmak için suyu çalkalamak veya dökmek, suya daha fazla oksijen karışmasını sağlayacaktır.

• Oksijen zengini ortamlar: Oksijen zengini ortamlarda su daha fazla oksijenle temas edebilir. Örneğin, suyun hava ile temas halinde olduğu yüksek rakımlı alanlarda, su daha fazla oksijenle doyurulabilir.

• Su arıtma sistemleri: Bazı su arıtma sistemleri, suya oksijen ekleme özelliğine sahiptir. Bu sistemler, ozonlama veya UV ışığı gibi yöntemler kullanarak suya oksijen ekleyebilir.

Bu yöntemler, suyun daha oksijenli hale getirilmesine yardımcı olabilir. Ancak, oksijenli suyun ömrü sınırlıdır, çünkü oksijen zamanla kaybolur. Bu nedenle, taze ve yenilenmiş bir su kaynağı tercih edilmesi önerilir. Görüldüğü gibi oksijen konusu da oldukça hassas ve önemli bir konudur ve bütünüyle sağlam bir parametredir. Yukarıda SCA’nın yazmış olduğu 4 ana başlığa bizler de bir başlık ekleyerek son konumuza devam edelim.

Alkalinite…

Su sertliği ile oldukça karıştırılan ve maalesef üzerine pek düşülmeyen bir konudur alkalinite. Bizler kısaca burada konun ne olduğundan ve kahve açısından öneminden bahsedeceğiz.

Suyun alkalinitesi, suyun içindeki bazik bileşiklerin veya bazların (hidroksit, karbonat, bikarbonat vb.) konsantrasyonunu ifade eden bir terimdir. Bu bileşikler, suya eklenen alkali maddeler, mineral kaynakları veya kaynak suyundan kaynaklanabilir. Alkalinite, suyun pH değerini etkileyen bir faktördür. Alkalinite seviyesi arttıkça, suyun pH değeri de artar. Bu nedenle, alkalinite seviyesi yüksek olan sular bazik özellik gösterirken, alkalinite seviyesi düşük olan sular asidik özellik gösterir. Alkalinite, bir su kaynağının kimyasal yapısı ve mineral içeriği hakkında önemli bir bilgi sağlar.

Kahvedeki alkalinite seviyesi, kahvenin tadını, aroma ve kalitesini etkileyebilir. Alkalinite seviyesi yüksek olan kahveler daha az asidik özellik gösterirken, alkalinite seviyesi düşük olan kahveler daha asidik özellik gösterebilir. Bazı kahve uzmanları, kahve çekirdeklerinin yetiştiği bölgenin toprağındaki minerallerin, kahve çekirdeklerinin alkalinitesini etkilediğine inanmaktadır. Kahvedeki alkalinite seviyesi, kahvenin demlenme yöntemine göre değişebilir. Kahve çekirdekleri, doğal olarak kahve yağı (trigliseritler) içerirler. Filtresiz demleme yöntemleri, özellikle French Press yöntemi, kahve çekirdeklerindeki yağların kahve içine geçişine izin verir ve bu, suda kahve yağı asitlerinin varlığına yol açar. Bu asitler, sudaki hidrojen iyonlarını artırır ve pH seviyesini düşürür, yani sudaki alkaliniteyi azaltır. Ancak, kahve çekirdeklerindeki bazı bileşikler (örneğin kafeik asit) bu asitleri nötralize edebilir, bu da alkalinite seviyesinin artmasına neden olur. Filtresiz demleme yöntemleri, daha yüksek alkalinite seviyelerine neden olabilir çünkü bu yöntemlerde daha fazla bileşik suda çözünür ve kahve suyunda daha fazla aktif hale gelir şeklinde özetlenebilir.

Filtreli demleme yöntemlerinde ise özellikle kağıt filtreli demleme yöntemi, kahvedeki alkalinite seviyesini azaltabilir. Bu yöntemlerde, su kahve öğütüsü üzerinden akarken, kâğıt filtre kahve yağını ve bazı aroma bileşiklerini tutar ve sadece sıvı kısmın geçmesine izin verir. Bu süreç, kahvedeki yağ ve bazı aroma bileşiklerinin filtrede kalmasına neden olur. Bu bileşikler alkaliniteye katkıda bulunabilirler, bu nedenle filtreleme işlemi alkalinite seviyesini azaltır.

Bu nedenle, kahvenin alkalinite seviyesi, kahvenin demlenme yöntemi ve kaynak suyunun alkalinite seviyesi gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Genel olarak, filtreli demleme yöntemleri, diğerlerine kıyasla daha düşük bir alkalinite seviyesi ile sonuçlanırken, filtresiz demleme yöntemleri daha yüksek bir alkalinite seviyesi ile sonuçlanabilir.

Aşağıda, kahve demleme yöntemlerine göre alkalinite seviyesinin değişimini sıraladık:

Düşük alkalinite:

• Filtre kahve (filtre kağıdı kullanarak)

• Aeropress

• Chemex

• Origami

• V60

• Kalita

• Orea

Yüksek alkalinite:

• French Press

• Türk kahvesi

• Moka pot

• Espresso

Ancak elbetteki demleme süresi, kahve çekirdeklerinin kalitesi ve suyun sertliği gibi diğer faktörler de alkalinite seviyesini etkiler.

• Demleme süresi: Kahve çekirdekleri ile temas süresi arttıkça, kahvedeki bileşiklerin çözünürlüğü de artar. Bu nedenle, daha uzun demleme süreleri genellikle daha yüksek bir alkalinite seviyesine yol açar.

• Çekirdek kalitesi: Kahve çekirdeklerinin kalitesi, içerdikleri bileşiklerin türü ve miktarını etkiler. Daha kaliteli çekirdekler genellikle daha yüksek bir alkalinite seviyesine sahip olma eğilimindedir. Daha kaliteli kahve çekirdekleri genellikle daha yüksek bir asitlik (tadımda hissedilen asidite kavramından bahsetmiyoruz tabii) seviyesine sahiptir. Bu, daha yüksek miktarda organik asitin varlığından kaynaklanır. Organik asitlerin birçoğu, kahvede bulunan bileşiklerin pH seviyesini düşürerek alkalinite seviyesini artırır. Dolayısıyla, daha kaliteli çekirdekler genellikle daha yüksek bir alkalinite seviyesine sahip olma eğilimindedir. Ancak, çekirdeklerin türüne, işlenme yöntemine ve diğer faktörlere bağlı olarak alkalinite seviyesinde değişkenlikler olur.

• Suyun sertliği: Sert su, kahvenin demlenmesi sırasında daha az bileşik çözündürebilir, bu da daha düşük bir alkalinite seviyesine neden olabilir. Ancak, suyun sertliği aynı zamanda diğer minerallerin varlığına da işaret edebilir, bu da farklı tat notalarının ortaya çıkmasına yol açar.

Formun Üstü

Alkalinite ve su sertliği karıştırılmaması gereken farklı kavramlardır. Alkalinite, sudaki bikarbonat iyonlarının (HCO3-) varlığına işaret ederken, su sertliği ise sudaki kalsiyum (Ca2+) ve magnezyum (Mg2+) iyonlarının varlığına işaret eder. Bazı suların alkalinite ve sertliği birlikte yüksek olabilir. Yani birbiri arasında herhangi bir ters orantı/doğru orantı gibi durumlar söz konusu değildir. Bu durumda, bikarbonat iyonları suda çözünmüş olan kalsiyum ve magnezyum iyonlarını nötralize edebilir ve sertliği azaltabilir.

Bu yazımızda kahvenin suyuna dair diğer iki yazımızda bahsetmediğimiz diğer parametrelere oldukça geniş bir perspektif ile bakmaya çalıştık. Bu yazıyla beraber kahve demleme suyunun kimyası, değişkenleri, “ideal” kavramı ile ilgili merak edilenlerle birinci – ikinci ve uzman seviye için özet oluşturulmuş oldu. Keyifli okumalar.

Duygu Kurtuluş

Co-Founder / Chemist / Nanotechnology Engineer / Hazardous Chemical Consultant / Chemical Evaluation Specialist