不懂系列之水测量 – pH、TDS

作者: lanxiaohe 分类: 咖啡,有趣有料 发布时间: 2019-07-05 00:27

从1月底开始加入咖啡小组,现在的水流基本功依然渣+酥,但是好奇心驱使胆大的我去了解咖啡液中98%的水是什么。
从SCAA的一张萃取咖啡的水标准作为引子[1]:



表1. SCAA water for brewing standards

前面的三项是最基本要求:无色、无味,无氯
最后的三项在一定范围内都是可接受的,包括:
钙Ca2+、纳Na+、碱度物质(HCO3、CO32-、OH、HCO3+CO32-、CO32-+OH)。
看中间的两项,pH值、TDS值,本文浅显剥开看看这两者有什么物质要求/化学要求。

一、pH(power of Hydrogen)

1、1909年,由丹麦生物化学家瑟伦·索伦森提出
2、公式:
pH = -log10[H+] = log101/[H+] [2]
其中,[H+]指液体中Hydrogen氢离子H+的浓度,单位mol/L
3、25oC时,根据液体中氢离子的浓度与氢氧根离子的浓度判断pH值:
当[H+] = 10−7mol/L = [OH]时,pH = 7,液体为中性
当[H+] > 10−7mol/L > [OH]时,pH < 7,液体为酸性
当[H+] < 10−7mol/L < [OH]时,pH > 7,液体为碱性



图1. 一些常见饮品的pH值(除X酸、氨水、氢氧化钠)


图2. 一些常见水果的pH值

二、TDS(Total Dissolved Solids)

1、含义:一升的水中溶有多少毫克溶解性固体,测量单位为毫克/升(mg/L);对于水而言,测试单位同等为ppm。
其中,溶解性固体包括溶解在水里的无机盐和有机物,一般情况下TDS近似理解为全盐量
2、公式:
TDS = Σ阳离子 + Σ阴离子
≈ ([Ca2+]+[Mg2+]+[Na+]+[K+]) + ([HCO3]+[SO4]+[Cl]+[NO3]) [3]
主要的阳离子:钙、镁、钠、钾离子
主要的阴离子:碳酸氢离子、硫酸离子、氯离子和硝酸离子

在TDS的测量化学元素中,阳离子中的钙离子对应含量就是表1中Calcium Hardness 钙硬度,钠离子对应表1中Sodium 钠离子,阴离子的含量相当于表1中的Total Alkalinity 总碱度

直观粗略地理解,表2中的第4列矿物质含量之和应当等于最后一列TDS。

对于化学知识已经从大脑中溶解的岚妹子,怎么才知道这些TDS咧,购买测量工具、N种水。
商品说明中的各元素含量,与用小米TDS测量笔的自测结果,有几瓶水差异大(买到假水了???),还有很多水,继续补充数据。



表2. 不同水的参数数据


图4. 败了不少水,可惜手冲技术欠佳,白瞎


参考:
[1] SCAA咖啡萃取水质标准,http://www.scaa.org/?d=water-standards&page=resources
[2] pH信息摘自维基百科,https://en.wikipedia.org/wiki/PH
[3] TDS信息摘自aqion,http://www.aqion.de/site/133

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